rehabilitasi lahan terdegradasi limbah cair garmen

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indu
stri tekstil masih merupakan tulang punggung ekspor nasional,
walaupun setelah krisis moneter nilai ekspor tekstil sempat mengalami penurunan.
Memasuki tahun 2011 sedikit demi sedikit terjadi peningkatan ekspor tekstil, baik
dalam bentuk kain maupun bentuk pakaian jadi seperti garmen. Asosiasi Pertekstilan
Indonesia memproyeksikan nilai ekspor produk pakaian jadi hingga akhir 2011
mencapai US$ 13 miliar atau tumbuh 20% dibanding realisasi tahun 2010 sebesar
US$ 10,83 miliar.
Industri tekstil diharapkan mampu memberikan nilai positif
terhadap pertumbuhan ekonomi nasional.
Perkembangan industri pencelupan, sablon dan konveksi, untuk memenuhi
kebutuhan tekstil wisatawan di Bali dan di Kota Denpasar khususnya sangat pesat
dan telah mampu menciptakan lapangan kerja serta meningkatkan ekspor produk
Bali.
Ekspor tekstil dalam bentuk pakaian jadi tahun 2012 dari Bali senilai
82.026.850 dolar AS, meningkat dibandingkan periode yang sama tahun 2011 yakni,
senilai 74.195.573 dolar AS (Disperindag Bali, 2013).
Manajeman sektor industri tekstil yang tidak dilengkapi dengan instalasi
pengolahan air limbah berpotensi menimbulkan pencemaran lingkungan terutama
pencemaran air dan lahan pertanian disekitarnya. Lahan pertanian yang tercemar
limbah cair tekstil di Kecamatan Rancaekek Kabupaten Bandung mengandung logam
1
2
berat Pb 15,04 ppm, Cd 0,13 ppm, Cr 19,30 ppm, dan Cu 58,0 ppm (Kurnia dkk.,
2004). Kondisi ini hampir mirip dengan lahan yang tercemar limbah cair garmen,
yang ada di Denpasar(Lampiran 1). Kondisi tersebut disebabkan karena industri
garmen menampung limbah cairnya dalam bak penampung kemudian dibuang
kebadan-badan air saluran irigasi atau ke sungai sehingga dapat
menimbulkan
pencemaran. Dampak yang terjadi adalah degradasi lahan berupa menurunnya
kualitas dan kuantitas hasil pertanian, serta akumulasi logam berat dalam air dan
tanah yang berasal dari buangan limbah cair garmen. Logam berat yang terkandung
dalam limbah cair garmen, bila diserap oleh tanaman dapat mengganggu proses
fisiologi tanaman yang tumbuh disana.
Berdasarkan pendekatan GLASOD (Global Assesment Of Soil Degradation),
degradasi lahan disebabkan oleh 5 faktor yaitu: (1) deforestasi, (2) overgrazing, (3)
aktivitas pertanian, (4) eksploitasi vegetasi secara berlebihan dan (5) aktivitas bioindustri dan industry. Degradasi tanah dapat menyebabkan kerusakan tanah.
Kerusakan tanah secara garis besar dapat digolongkan menjadi tiga kelompok utama
yaitu kerusakan sifat kimia, fisika dan biologi tanah. Kerusakan kimia tanah dapat
terjadi karena proses pencemaran tanah, akumulasi garam-garam (salinisasi),
tercemar logam berat dari limbah garmen, tercemar senyawa-senyawa organik dan
xenobiotik seperti pestisida atau tumpahan minyak (Djajakirana, 2001).
Pengelolaan tanah merupakan salah satu faktor terpenting dalam mencapai
hasil yang optimal dan berkelanjutan. Pengelolaan tanah harus diupayakan tanpa
menyebabkan kerusakan terhadap lingkungan maupun menurunkan kualitas tanah,
3
yang diarahkan pada perbaikan sifat fisik, kimia, dan biologi tanah yang optimum
bagi tanaman. Interaksi antara komponen-komponen biotik dan abiotik tanah pada
lahan memberikan keseimbangan yang optimal bagi ketersediaan hara dalam tanah,
yang menjamin keberlangsungan produktivitas lahan, dan keberhasilan usaha tani.
Melalui sistem tersebut diharapkan akan terbentuk agroekosistem yang stabil dengan
input yang minimum, tetapi dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman
tanpa menurunkan kualitas lingkungan.
Berdasarkan data BPS Kota Denpasar (2013) terdapat lahan sawah pertanian
seluas 2,597 ha, dengan jumlah subak sebanyak 41 buah. Areal subak yang lahannya
tercemar limbah cair garmen yang berasal dari pencelupan, sablon dan konveksi
terbanyak berada di Kecamatan Denpasar Selatan, yang meliputi subak Kerdung 215
ha, subak Kepaon 119 ha dan subak Cuculan 99 ha. Hasil penelitian pendahuluan
menunjukan bahwa limbah cair garmen yang mencemari lahan pertanian di Kota
Denpasar mengandung logam berat seperti Cu, Pb, Cd dan Cr, dengan konsentrasi
logam Cr nilainya berada di atas ambang pencemaran dan C organik serta N Total
rendah (Lampiran 1). Apabila tanah tersebut ditanami, maka tanaman tersebut akan
mengakumulasi unsur dan senyawa yang berbahaya, yang dapat menimbulkan
dampak negatif bagi yang mengkonsumsi produk tersebut.
Budidaya tanaman jagung di tanah sawah Kota Denpasar Selatan tidak sesuai
dengan potensi dan kesesuaiannya, dan tercemarnya air irigasi oleh limbah cair
garmen. Pada tahun 2011 luas panen tanaman jagung 309 ha, dengan produksi
jagung sebesar 5,935 ton ha-1. Tahun 2012 luas panen dan produksinya tetap sebesar
4
5,935 ton ha-1. Tanaman jagung yang ada di Denpasar selatan sebagian besar ditanam
pada lahan yang tercemar limbah cair garmen (Dinas Pertanian Kota Denpasar,
2013).
Salah satu solusi untuk mengatasi dan merehabilitasi lahan sawah yang
tercemar limbah cair garmen tersebut dengan memanfaatkan potensi bahan organik
seperti biochar. Penambahan biochar sebagai pembenah tanah yang berasal dari hasil
pembakaran limbah produk pertanian dengan oksigen terbatas, ternyata memiliki
potensi yang baik sebagai bahan pembenah tanah, karena C organik masih tetap
bertahan di dalam karbon hitam dan mempunyai pengaruh jangka panjang dalam
mengkhelat unsur logam (Ferizal dkk, 2011). Pernyataan tersebut didukung dari hasil
penelitian Chan et al., 2007 menunjukkan bahwa aplikasi biochar dapat
meningkatkan C organik tanah, pH tanah, struktur tanah, KTK tanah, dan kapasitas
penyimpanan air tanah. Beberapa hasil penelitian lain juga menunjukkan aplikasi
biochar pada tanah mampu meningkatkan hasil tanaman jagung, kacang tunggak, dan
kacang tanah (Yamato et al., 2006), hasil tanaman kedelai (Tagoe et al., 2008), hasil
padi di dataran tinggi (Asai et al., 2009) dan hasil tanaman padi pada tanah sulfat
masam (Masulili, 2010).
Penambahan bahan organik dan tindakan daur ulang memberikan keuntungan
besar. Senyawa khas yang mampu berperan dalam pembentukan senyawa kompleks
dan pertukaran ion pada bahan organik adalah adanya gugus fungsional seperti
karboksil (-COOH), hidroksil (-OH), karbonil (=C=O), metoksil (-OCH3), dan amino
(-NH2). Salah satu bahan organik yang dapat dimanfaatkan untuk bahan biochar
5
adalah limbah sekam padi dan limbah kotoran ayam yang ketersediaanya cukup
banyak dan bersifat lokal. Biochar sekam padi dan biochar kotoran ayam memiliki
karakteristik fisik dan kimia yang berbeda yang memungkinkan dapat memperbaiki
sifat tanah yang terdegradasi limbah cair garmen.
Informasi penelitian tentang karakteristik biochar dan bahan organik serta
pengaruhnya terhadap sifat tanah dan pertumbuhan tanaman jagung pada lahan yang
terdegradasi limbah cair garmen belum pernah dilakukan, oleh karena itu penelitian
ini menjadi sangat penting untuk dilaksanakan sebagai dasar perbaikan karakteristik
tanah yang tercemar limbah cair garmen.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas hal-hal yang menjadi masalah utama
dalam rehabilitasi lahan sawah yang tercemar oleh limbah cair garmen dalam
pengembangan pertanaman jagung adalah adanya pengaruh negatif terhadap sifatsifat tanah dan tanaman. Dengan demikian masalah yang dapat diidentifikasi dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimanakah karakteristik sifat fisik, kimia dan biologi tanah yang
tercemar limbah cair garmen dengan yang tidak tercemar?
2. Bagaimanakah potensi biochar dan bahan organik terhadap perbaikan sifat
tanah dan pertumbuhan tanaman jagung pada lahan yang terdegradasi limbah
cair garmen?
6
3. Berapakah dosis optimum biochar dan bahan organik untuk menurunkan
konsentrasi logam berat yang tersedia di dalam tanah, yang dapat
meningkatkan hasil jagung secara maksimal?
4. Apakah pemberian biochar dan bahan organik dapat meningkatkan kualitas
tanah dan hasil jagung pada tanah sawah yang terdegradasi logam berat dari
limbah cair garmen?
5. Bagaimanakah formulasi kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan
organik yang tepat di lapangan untuk merehabilitasi tanah sawah yang
terdegradasi oleh logam berat yang berasal dari limbah cair garmen?
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan umum
Adapun tujuan umum dari penelitian ini adalah mengkaji potensi pemberian
biochar dan bahan organik dalam meminimalisasi logam berat di dalam tanah sawah
dan tanaman jagung akibat pencemaran limbah cair garmen.
1.3.2 Tujuan khusus
Secara rinci tujuan khusus dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui
karakteristik sifat fisik, kimia, dan biologi tanah yang tercemar
limbah cair garmen dengan yang tidak tercemar.
2. Mengetahui potensi biochar dan bahan organik terhadap perbaikan sifat tanah
dan pertumbuhan tanaman jagung pada lahan yang terdegradasi limbah cair
garmen.
7
3. Menentukan dosis optimum biochar dan bahan organik yang dapat menurunkan
ketersediaan logam berat di dalam tanah, untuk mendapatkan hasil biji jagung
yang maksimum.
4. Mengetahui peningkatan kualitas tanah dan hasil biji jagung pada tanah sawah
yang terdegradasi logam berat dari limbah cair garmen akibat pemberian biochar
dan bahan organik.
5. Mengetahui formulasi kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik yang
tepat di lapangan, untuk merehabilitasi tanah sawah yang terdegradasi logam
berat dari limbah cair garmen.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat:
1. Segi ilmiah, dapat memperkaya khasanah ilmu pengetahuan tentang peranan bahan
organik dan biochar dalam melakukan tindakan remediasi lahan pertanian yang
terkontaminasi logam berat.
2. Sebagai salah satu teknologi yang bisa diaplikasikan untuk merehabilitasi lahan
yang terdegradasi limbah cair garmen yang mengandung logam berat Cu, Pb, Cd
dan Cr.
3. Secara praktis, sebagai bahan dalam mempertimbangkan pemanfaatan dan
pengelolaan limbah organik menjadi biochar, sebagai bahan pembenah tanah yang
ramah lingkungan untuk meningkatkan kualitas tanah dan hasil tanaman.
8
4. Hasil penelitian ini berimplikasi pada pengambil kebijakan, untuk melindungi
lahan-lahan pertanian terhadap paparan pencemaran limbah cair garmen.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Lahan Sawah Terdegradasi dan Permasalahannya
Tanah sebagai tempat tumbuh tanaman mempunyai arti penting untuk
kegiatan pertanian. Tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman akan mengandung
unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah yang cukup dan seimbang agar
dapat tumbuh secara maksimal dan menghasilkan produktivitas yang tinggi. Untuk
itu diperlukan adanya kualitas tanah yang baik yaitu kemampuan tanah untuk
berfungsi pada berbagai batas ekosistem dalam mendukung produktivitas biologi,
mempertahankan kualitas lingkungan dan meningkatkan kesehatan tanaman, hewan,
dan manusia (Doran dan Parkin, 1994).
Apakah kondisi suatu tanah sudah terdegradasi atau belum dapat diketahui
dari keadaan sifat-sifat tanah yang menjadi parameter tanah
terdegradasi. Hasil
penelitian Sudirman dan Vadari, (2000) menyimpulkan bahwa kandungan bahan
organik, fosfor, ketebalan tanah lapisan atas, dan penampang tanah (solum)
merupakan parameter-parameter degradasi tanah. Selain itu menurut Soil Horizons
(2000), pH, P-tersedia, C-organik, N, Kapasitas Tukar Kation, ketebalan topsoil,
berat isi dan pori aerasi merupakan parameter degradasi tanah. Masalah degradasi
sifat-sifat tanah dirasakan makin begitu penting belakangan ini. Degradasi tanah
biasanya dievaluasi dari sifat fisik dan kimia tanah.
9
10
Tanah yang terdegradasi akan mempunyai sifat yang tidak mendukung
pertumbuhan tanaman. Tanah yang terdegradasi akan kehilangan lapisan atas tanah,
hilangnya unsur-unsur hara yang dibutuhkan tanaman, berubahnya struktur tanah, dan
juga berkurangnya kadar C- organik. Selain dari ciri-ciri tersebut yang dapat dikenali
pada tanah/lahan yang terdegradasi juga dapat dikenali dengan menggunakan
tanaman karena tanaman biasanya
tidak tumbuh dengan baik. Tanaman akan
mempunyai keragaan tersendiri apabila ditanam pada tanah yang terjadi penurunan
sifat fisik, kimia, dan biologi. Selain
itu parameter yang bisa dipakai untuk
mengevaluasi tingkat degradasi tanah adalah penurunan kejenuhan basa (KB),
penurunan P2O5 tersedia, peningkatan Bobot Isi (BI), penurunan permeabilitas tanah,
dan penurunan C-organik (FAO, 1979; Lanya, 1996). Penurunan KB dan P2O5
merupakan indikator degradasi kimia. Peningkatan bobot isi dan penurunan
permeabilitas tanah merupakan indikator degradasi fisika. Sedangkan penurunan Corganik merupakan indikator degradasi biologi. Dengan demikian tanaman dapat
digunakan sebagai indikator untuk mengevaluasi tanah yang terdegradasi. Degradasi
tanah adalah suatu proses kemunduran atau kerusakan tanah yang disebabkan oleh
kegiatan manusia atau penyebab lain, yang mengakibatkan penurunan produktivitas
tanah (pada saat ini dan/atau di masa yang akan datang) dalam mendukung kehidupan
makhluk hidup (Kurnia dkk., 2005).
Karakteristik sifat tanah mempunyai pengaruh dalam pertumbuhan dan
perkembangan tanaman. Karakteristik tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman
sepatutnya dipertahankan, salah satunya dengan tindakan konservasi tanah untuk
11
mencegah kerusakan tanah/degradasi tanah. Tanah yang terdegradasi selain
berdampak tidak mendukung pertumbuhan tanaman, dan akan kehilangan lapisan atas
tanah yang berdampak pula pada hilangnya unsur-unsur hara yang dibutuhkan
tanaman, berubahnya struktur tanah, dan juga berkurangnya kadar C- organik. Selain
dari ciri-ciri tersebut pada tanah/lahan yang terdegradasi berat, juga dapat dikenali
dengan menggunakan tanaman karena tanaman biasanya tidak tumbuh
baik.
Tanaman akan mempunyai keragaan tersendiri apabila ditanam pada tanah yang
terjadi penurunan sifat fisik, kimia, dan biologi. Dengan demikian tanaman dapat
digunakan sebagai indikator tingkat degradasi tanah.
Definisi degradasi tanah cukup banyak diungkapkan oleh para pakar tanah,
namun kesemuanya menunjukkan penurunan atau memburuknya sifat-sifat tanah
apabila dibandingkan dengan tanah tidak terdegradasi. Degradasi tanah menurut
FAO, 1979 adalah hasil satu atau lebih proses terjadinya penurunan kemampuan
tanah secara aktual maupun potensial untuk memproduksi barang dan jasa. Definisi
tersebut menunjukkan pengertian umum dengan cakupan luas tidak hanya berkaitan
dengan pertanian (Firmansyah, 2003).
Kemorosotan atau degradasi lahan sering dikaitkan dengan pemanfaatan lahan
yang tidak mengikuti aspek keseimbangan input dan output. Input berkaitan dengan
perbaikan tanah atau penyuburan dan pemupukan pada kegiatan budidaya. Sedangkan
output dikaitkan dengan serapan hara oleh tanaman dan kemungkinan tercucinya hara
melalui mekanisme erosi. Fenomena degradasi lahan tidak hanya terdapat pada
kawasan lahan yang ada aktivitas budidaya pertanian, lebih kontras terjadi pada
12
tanah-tanah terlantar. Indikator degradasi lahan dapat ditunjukkan dengan gejala
pertumbuhan tanaman yang kurang baik atau tumbuhnya semak-belukar/alang-alang
di atas tanah tersebut.
Selama ini degradasi lahan banyak terdapat pada kawasan marginal, yaitu
tanahnya berupa lahan kering dan petaninya juga mempunyai tingkat status ekonomi
yang rendah. Dengan input usaha tani dan teknologi pengelolaan lahan kering yang
rendah, marginalisasi lahan terus akan terjadi yang pada akhirnya mengakibatkan
lahan berkecenderungan makin terdegradasi baik fisik maupun kimia. Pada lahan
yang berlereng proses degradasi tanah akan cepat terjadi karena adanya erosi. Erosi
akan membawa lapisan permukaan tanah yang relatif lebih subur ke tempat lain, yang
akan mengakibatkan pemiskinan unsur hara dan menurunkan kualitas sifat fisik dan
kimia tanah dan akibatnya tanah menjadi rusak atau terdegradasi. Kerusakan kimia
tanah dapat terjadi karena proses pemasaman tanah, akumulasi garam-garam
(salinisasi), tercemar logam berat, dan tercemar senyawa-senyawa organik dan
xenobiotik seperti pestisida atau tumpahan minyak bumi.
Perubahan penggunaan lahan yang dilakukan di daerah aliran sungai bagian
hulu seperti aktivitas pertanian, pertambangan, industri garmen tidak hanya akan
berdampak pada sekitar tempat kegiatan berlangsung, tetapi juga akan berdampak
pada daerah hilir di antaranya dalam bentuk perubahan/fluktuasi debit dan transpor
sedimen serta material terlarut dalam sistem aliran air. Dewasa ini sektor industri
garmen berkembang cukup pesat, namun disertai dampak negatif yang cukup berat,
yaitu terjadinya deposit buangan limbah industri yang tidak terkontrol. Hal ini
13
menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan yang sangat menghawatirkan
diantaranya adalah pencemaran terhadap sumber daya air dan lahan pertanian.
Dampak lebih jauh dapat menyebabkan kerusakan tanah secara fisik, kimia dan
biologis, dan pada akhirnya menurunkan kualitas dan kuantitas hasil pertanian. Salah
satu dampak industrialsasi adalah terjadinya akumulasi logam berat dalam badan air
dan tanah yang berasal dari buangan indusrti. Limbah industri garmen umumnya
mengandung senyawa logam berat di antaranya timbal (Pb), kadmium (Cd), tembaga
(Cu), dan krom (Cr). Logam berat dalam tanah bukan hanya meracuni tanaman dan
organisme juga dapat berimplikasi pada pencemaran lingkungan.
2.2 Karakteristik Logam Berat Berbahaya
Salah satu faktor pencemaran tanah yang paling penting adalah limbah logam
berat. Logam berat timbal (Pb), tembaga (Cu), kadmium (Cd) dan krom (Cr) adalah
contoh beberapa logam berat yang ada pada limbah garmen berupa kontaminan yang
berasal dari luar tanah dan sangat perlu diperhatikan, karena berhubungan erat
dengan kesehatan manusia, pertanian dan ekotoksikologinya (Alloway, 1995).
Beberapa logam berat yang bersifat toksik antara lain As, Cd, Cu, Pb, Hg, Ni, dan
Zn. Menurut Darmono (1995) urutan toksisitas logam paling tinggi ke paling rendah
adalah Hg, Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, dan Zn. Logam berat secara alamiah akan
terus menerus berada di alam, karena tidak mengalami transformasi (persistent),
sehingga menyimpan potensi peracunan yang laten.
14
Limbah berbahaya yang sering digunakan dalam industri tekstil adalah krom
yang merupakan salah satu logam berat. Apabila limbah industri tekstil yang
mengandung krom dibuang langsung ke dalam lingkungan tanpa melalui pengolahan
lebih dahulu, berakibat menambah jumlah ion logam pada air lingkungan. Kandungan
krom dalam air minum dapat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia yang
tertumpuk di ginjal. Selain itu kadar COD yang tinggi di perairan mengindikasikan
bahwa perairan itu tercemar oleh bahan-bahan organik nonbiodegradable. Hal ini
ada kaitannya dengan tingginya kandungan surfaktan pada limbah tersebut.
Sedangkan nilai Zat Padat Tersuspensi (TSS) mencerminkan padatan yang
menyebabkan kekeruhan air, tidak terlarut dan tidak mengendap, serta dapat
menghalangi kemampuan produksi zat organik di suatu perairan.
Saat ini produk pangan mentah maupun matang banyak terpapar logam berat
dalam jumlah dan tingkat yang cukup mengkhawatirkan, terutama di kota-kota besar
dimana tingkat polusi oleh asap pabrik dan asap buangan kendaraan bermotor serta
limbah telah mencapai tingkat yang sangat tinggi sehingga berdampak buruk terhadap
kesehatan manusia yang mengkonsumsinya. Ada beberapa logam berat pada limbah
garmen yang dibuang ke saluaran irigasi yang berbahaya bila kadarnya dalam tubuh
melebihi ambang batas yang diperbolehkan. Adapun jenis dari logam berat tersebut
yaitu:
1. Timbal (Pb)
Timbal (Pb) sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman, yaitu daun,
batang, akar dan akar umbi-umbian (bawang merah). Perpindahan timbal dari tanah
15
ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah. Konsentrasi timbal yang tinggi (1001000 ppm) akan mengakibatkan pengaruh toksik pada proses fotosintesis dan
pertumbuhan. Timbal hanya mempengaruhi tanaman bila konsentrasinya tinggi
(Charlene, 2004).
Timbal sebagian besar diakumulasi oleh organ tanaman, yaitu di daun, batang,
akar, dan akar umbi-umbian (bawang merah). Akumulasi tertinggi Pb dalam akar
dibuktikan oleh Kohar (2005) melalui studi kandungan Pb dalam tanaman kangkung.
Pada tanaman kangkung yang berumur 6 minggu, Pb terdapat dalam akar sebanyak
3,360 ppm sampel dan di bagian lain dari tanaman terdapat kandungan Pb sebesar
2,090 ppm sampel. Sedangkan pada tanaman kangkung yang berumur 3 minggu,
kandungan Pb nya dalam akar adalah 1,860 ppm sampel dalam bagian lain dari
tanaman sebesar 1,130 ppm. Hasil ini menunjukkan bahwa perjalanan Pb pada
tanaman kangkung lebih banyak terdapat pada bagian akar. Selain itu, kandungan Pb
dalam tanaman kangkung yang berumur 3 minggu baik di akar maupun di bagian lain
tidak melebihi ambang batas yang ditetapkan 2 ppm, sehingga dianjurkan untuk
memanen kangkung pada umur tidak lebih dari 3 minggu.
Kadar unsur Pb yang tersedia dalam tanah sangat rendah, tetapi dibutuhkan
tanaman dalam jumlah sangat sedikit, sama halnya dengan kebutuhan unsur mikro
lainnya. Hasil analisis jaringan tanaman (rerumputan) pada masa pertumbuhan aktif
menunjukkan bahwa kandungan Pb berkisar dari 0,300–1,500 ppm bahan kering.
Beberapa jenis rerumputan tertentu toleran terhadap Pb tersedia berlebihan dalam
tanah, dimana batas kritis logam Pb dalam tanaman 50- 300 ppm (Alloway, 1995).
16
Konsentrasi Pb di dalam tanah rata-rata adalah 16 ppm, tetapi pada daerahdaerah tertentu dapat mencapai beberapa ribu ppm. Konsentrasi Pb di udara lebih
rendah dibandingkan dengan di tanah karena nilai tekanan uapnya rendah.
Konsentrasi Pb di udara, di daerah perkotaan mencapai 5 sampai 50 kali daripada di
daerah pedesaan. Pencemaran Pb terbesar berasal dari hasil pembakaran bensin yang
menghasilkan komponen-komponen Pb terutama PbBrCl dan PbBrCl.2PbO.
Pencemaran Pb di air dapat berasal dari komponen-komponen Pb di udara yang
terlarut ataupun tidak larut di dalam air seperti PbCO3 (Kvesitadze et al ., 2006)
Tanaman dapat menyerap logam Pb pada saat kondisi kesuburan dan
kandungan bahan organik tanah rendah. Pada keadaan ini logam berat Pb akan
terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang bergerak bebas pada larutan tanah. Jika
logam lain tidak mampu menghambat keberadaannya, maka akan terjadi serapan Pb
oleh akar tanaman. Perpindahan Pb dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan
pH tanah, serta KTK (Kapasitas Tukar Kation). Tanaman dapat menyerap logam Pb
pada saat kondisi kesuburan tanah, kandungan bahan organik, serta KTK tanah
rendah. Pada keadaan ini logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa
ion yang bergerak bebas pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu
menghambat keberadaannya, maka akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman.
Menurut Supardi (1983), timbal tidak akan larut ke dalam tanah jika tanah
tidak terlalu masam. Tingginya tingkat keasaman dapat diatasi dengan pengapuran.
Pengapuran tanah mengurangi ketersediaan timbal dan penyerapannya oleh tanaman.
Timbal akan diendapkan sebagai hidroksida, fosfat dan karbonat. Ion-ion Ca2+
17
bersaing dengan timbal untuk menempati tempat - tempat pertukaran pada akar dan
permukaan tanah.
Onggo (2009) berpendapat bahwa timbal (Pb) yang berasal dari polusi
udara/atmosfer umumnya berbentuk partikel debu yang bila sampai pada tanaman,
akan tinggal di permukaan tanaman tersebut. Awan dan hujan dapat menyebabkan
timbal menjadi bentuk terlarut dan dapat masuk ke dalam tanaman lewat stomata
yang dapat menyebabkan kerusakan tanaman dan mengkontaminasi bahan pangan
dan pakan. Polusi udara oleh Pb terutama sekali bersumber dari buangan asap
kendaraan bermotor. Logam–logam ini merupakan sisa-sisa pembakaran yang terjadi
antara bahan bakar dengan mesin kendaraan. Keberadaan Pb dalam bahan bakar
kendaraan bermotor berfungsi sebagai zat anti ketukan. Melalui buangan mesin
kendaraan tersebut unsur Pb terlepas ke udara. Sebagian di antaranya akan
membentuk partikulat di udara bebas dengan unsur–unsur lain, sedangkan sebagian
lainnya akan menempel dan diserap oleh daun tumbuh–tumbuhan yang ada di
sepanjang jalan.
2. Kadmium (Cd)
Cd tanah terkandung dalam bebatuan beku sebesar 0,100–0,300 ppm, pada
batuan metamorfik sekitar 0,100–1 ppm Cd, sedangkan pada bebatuan sedimen
mengandung sekitar 0,300–11 ppm. Pada umumnya kandungan dalam tanah (tanah
berasal dari hasil proses pelapukan dari bebatuan) 1,0 ppm atau lebih rendah . Unsur
Cd dan Zn memiliki sifat kimia yang hampir serupa, hanya fungsinya dalam tubuh
tanaman dan hewan berbeda. Kadar Cd dalam jaringan tanaman berkisar 0,100–1
18
ppm (Alloway, 1995). Akumulasi Cd berlebihan dalam tanah dapat terjadi dari
bahan-bahan lain, sebaliknya memberikan efek merugikan pada pertumbuhan
tanaman, karena mengurangi penyerapan nitrat dan menghambat aktivitas enzim
nitrat reduktase (Szymczyk & Zalewski, 2003). Batas kritis logam Cd dalam tanaman
5-30 ppm (Alloway, 1995).
Kadar Cd dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah dan fraksi-fraksi tanah
yang bersifat dapat mengikat ion Cd. Dengan peningkatan pH, kadar Cd dalam fase
larutan menurun akibat meningkatnya reaksi hidrolisis, kerapatan kompleks adsorpsi
dan muatan yang dimiliki koloid tanah. Racio et al. (1993) mengatakan terjadi
pengurangan panjang akar dan pucuk sekitar 45% dan 35% pada tanaman jagung
yang ditanam pada media yang mengandung ion Cd (II) 28,1 ppm dan ion Cd (II)
11,2 ppm pada umur tanaman 18 hari. Kontribusi Cd dari deposit atmosfir pada
umumnya terjadi di wilayah-wilayah industri yang menggunakan bahan bakar
batubara dan minyak serta buangan limbah. Penambahan Cd pada tanah terjadi
melalui penggunaan pupuk fosfat, pupuk kandang, dari buangan industri yang
menggunakan bahan bakar batubara dan minyak, buangan incenerator (tanur) dan
sewage sludge (Alloway, 1995). Selain itu peningkatan Cd dapat terjadi melalui
penggunaan pupuk fosfat yang kadarnya sangat bervariasi tergantung dari jenis
batuan fosfat (fosforit) sebagai bahan industri pupuk fosfat.
Cd memiliki sifat kimia yang hampir sama dengan Zn terutama dalam proses
penyerapan oleh tanaman dan tanah. Namun Cd lebih bersifat racun yang dapat
mengganggu aktivitas enzim.
Kadar Cd yang berlebihan dalam makanan dapat
19
merusak fungsi ginjal sehingga mengganggu metabolism Ca dan P, serta
menimbulkan penyakit tulang (Mengel dan Kirkby, 2001).
3. Tembaga (Cu)
Tembaga (Cu) ,merupakan salah satu jenis unsur-unsur mikro yang,
bersumber dari hasil pelapukan/pelarutan mineral-mineral yang terkandung dalam
bebatuan. Kebanyakan Cu-mineral dalam bentuk kristal dan bentuk lainnya lebih
mudah larut dari pada Cu-tanah. Cu-tanah adalah Cu++ yang terikat oleh matriks
tanah yang terdiri dari kompleks liat dan humus atau senyawa-senyawa organik yang
berasal dari reaksi perombakan bahan organik. Tembaga (Cu) bersifat racun terhadap
semua tumbuhan pada konsentrasi larutan di atas 60 ppm. Konsentrasi yang aman
bagi air minum manusia tidak lebih dari 1 ppm. Bersifat racun bagi domba pada
konsentrasi di atas 20 ppm. Logam Cu berpotensi toksik terhadap tanaman dan
berbahaya bagi manusia karena bersifat karsinogenik (Notodarmojo, 2005).
Kondisi pH tanah sangat berperan dalam mengontrol sifat-sifat kimia logam
dan proses lainnya di dalam tanah. Tingkat ketersediaan logam berat tergantung pada
pH lingkungan dimana logam tersebut berada. Penambahan Cu ke tanah melalui
polusi dapat terjadi pada industri-industri tembaga, pembakaran batubara,
pembakaran kayu, minyak bumi, dan buangan di area pemukiman/perkotaan seperti
limbah garmen. Kelebihan kadar Cu dalam tanah yang melewati ambang batas akan
mejadi pemicu terjadinya keracunan khususnya pada tanaman. Kondisi kritis dalam
tanah berkisar 60-125 ppm, dan dalam jaringan tanaman 5-60 ppm Cu. Pada kondisi
20
kritis pertumbuhan tanaman mulai terhambat sebagai akibat keracunan Cu (Alloway,
1995).
Cemaran logam tembaga pada bahan pangan pada awalnya terjadi karena
penggunaan pupuk dan pestisida secara berlebihan. Meskipun demikian, pengaruh
proses pengolahan akan dapat mempengaruhi status keberadaan tembaga tersebut
dalam bahan pangan (Charlene, 2004). Dirjen Pengawasan Obat dan Makanan (POM)
RI No. 0375/B/SK/VII/89
telah menetapkan ambang batas maksimum cemaran
logam berat yang aman untuk dikonsumsi yaitu 2,280-10 ppm untuk logam Cu,
0,110-7,680 ppm untuk logam Pb dan 0,010-0,100 ppm untuk logam Cd.
Ion Cu++ dapat menjadi stabil dalam tanah setelah mengalami reaksi
hidrolisis, pembentukan kompleks anorganik, dan kompleks organik. Adsorpsi atau
fiksasi Cu++ pada berbagai jenis mineral liat dan kemampuan fiksasi ini berbeda pada
masing-masing mineral liat. Unsur Cu++ terikat lebih kuat pada bahan organik
dibandingkan dengan unsur mikro lainnya.
4. Krom (Cr)
Krom adalah logam berbentuk kristal dan berwarna putih bening yang
dilambangkan dengan “Cr”, mempunyai nomor atom 24 dan mempunyai berat atom
51,996. Kegiatan industri yang dapat menyebabkan adanya krom di dalam
lingkungan antara lain industri cat, baja, tekstil, kulit, semen, keramik, dan kertas.
Limbah berbahaya yang sering digunakan dalam industri tekstil adalah krom yang
merupakan salah satu logam berat. Apabila limbah industri tekstil yang mengandung
21
krom dibuang langsung ke dalam lingkungan tanpa melalui pengolahan lebih dahulu,
berakibat menambah jumlah ion logam pada air lingkungan (Khairani, dkk., 2007).
Senyawa kromium yang stabil adalah senyawa-senyawa dari kromium
valensi III dan VI. Senyawa Cr (VI) adalah senyawa yang paling toksik, yang pada
umumnya membentuk senyawa dengan oksigen sebagai kromat (CrO42-) dan
dikromat (Cr2O72-). Kromium (III) kurang toksik dan pada umumnya berikatan
dengan bahan organik dalam tanah dan lingkungan perairan. Pengaruh kontaminasi
kromium dalam fisiologi tumbuh-tumbuhan bergantung pada spesies tanaman dan
logamnya yang berperanan terhadap mobilisasi Cr, termasuk penyerapan dan
keracunan pada sistem tumbuhan (Panda & Choudhury, 2005).
Toksisitas Cr dan senyawa-senyawanya pada tumbuhan sangat tinggi yang
dapat mengganggu pertumbuhan dan perkembangannya. Barcelo et al. (1986), yang
menyatakan bahwa Cr telah menurunkan potensial air, meningkatkan kecepatan
respirasi, mengurangi difusi pada tanaman buncis dan bunga matahari. Juga
menemukan adanya korelasi yang tinggi antara warna klorofil pada penyerapan Fe
dan Zn pada tanaman yang mengandung Cr. Batas kritis logam Cr dalam tanaman 530 ppm (Alloway, 1995).
Kromium (VI) lebih mudah diserap dari pada krom (III), begitu juga senyawa
kromium organik lebih mudah diserap dibanding senyawa kromium anorganik,
karena kelarutan senyawanya dalam sistem gastrointestinal sangat cepat. Kurang
lebih 1 % Cr (III) anorganik dan sekitar 10 % Cr (VI) anorganik ditemukan dalam
tubuh manusia dan hewan, karena Cr (VI) lebih mudah menembus membran sel. Jika
22
konsentrasi krom dalam tubuh sudah melampui ambang batas maka akan
menimbulkan berbagai macam penyakit, seperti borok krom pada kuku dan tulang
jari. Serta akibat lain yang sering ditemukan adalah terjadinya iritasi pada paru-paru
yang pada akhirnya akan menyebabkan polip (Drew et al., 2006).
2.3 Pencemaran Logam Berat Pada Lahan
Pencemaran bukan hanya dapat terjadi secara insitu, yakni pada areal dimana
budidaya dilakukan, namun berpeluang besar untuk menyebar ke daerah hilir.
Adanya keterkaitan melalui daur hidrologi menyebabkan adanya pengaruh yang
sangat besar dari daerah hulu terhadap daerah hilir. Perubahan penggunaan lahan
yang dilakukan di daerah aliran sungai bagian hulu seperti aktivitas pertanian,
pertambangan, industri tidak hanya akan berdampak pada sekitar tempat kegiatan
berlangsung, tetapi juga akan berdampak pada daerah hilir di antaranya dalam bentuk
perubahan/fluktuasi debit dan transpor sedimen serta material terlarut dalam sistem
aliran air.
Dalam hubungannya dengan pencemaran, aliran air mempunyai peranan yang
sangat penting karena aliran air baik dalam bentuk aliran permukaan (surface run off)
maupun aliran bawah permukaan (subsurface run off) merupakan agen utama
pengangkutan, pemindahan, dan penyebaran bahan-bahan pencemar. Oleh karena itu,
pencemaran pada suatu agroekosistem selain ditentukan oleh jumlah bahan pencemar,
juga sangat dipengaruhi oleh seberapa besar persen air yang jatuh dalam
agroekosistem yang berubah menjadi aliran permukaan dan berperan sebagai agen
23
pembawa bahan-bahan pencemar. Tanah atau sedimen yang terbawa oleh aliran
permukaan juga merupakan agen utama pembawa dan penyebar bahan-bahan
pencemar pada agroekosistem.
Salah satu dampak yang diakibatkan oleh pembuangan limbah industri
garmen ke saluran irigasi adalah tingginya kandungan logam seperti Cu (tembaga),
Pb (timah hitam), Cr (khromium), Cd (kadmium), Hg (air raksa). Jenis-jenis logam
berat tersebut merupakan unsur-unsur yang digunakan dalam proses produksi tekstil.
Kadar yang berlebihan dari keempat unsur tersebut, baik secara sendiri maupun
bersama-sama dapat meracun tanaman tingkat tinggi. Bahkan dapat meracuni bakteribakteri yang bermanfaat dalam tanah, seperti bakteri rhizobium yang terdapat pada
akar tanaman leguminosa. Menurut Sudirja (1998) konsentrasi Pb di lahan Desa
Jelekong Kecamatan Rancaekek adalah 16,080 ppm, merupakan konsentarasi yang
dapat menurunkan hasil gabah kultivar IR64. Sementara berdasarkan hasil analisis
tanah kandungan Pb tanah semakin meningkat yaitu 39,610 ppm (Suryatmana dkk.,
2001).Tingginya konsentrasi Pb yang terdapat pada lahan pertanian dapat diserap
tanaman dalam jumlah yang berlebihan dan berbahaya untuk dikonsumsi.
Pencemaran tanah adalah keadaan di mana bahan kimia buatan manusia
masuk dan mengubah lingkungan tanah alami. Pencemaran ini biasanya terjadi
karena: kebocoran limbah cair atau bahan kimia industri atau fasilitas komersial,
penggunaan pestisida, masuknya air permukaan tanah tercemar ke dalam lapisan subpermukaan, zat kimia, atau limbah, air limbah dari tempat penimbunan sampah serta
limbah industri yang langsung dibuang ke tanah secara tidak memenuhi syarat. Jika
24
suatu zat berbahaya telah mencemari permukaan tanah, maka ia dapat menguap,
tersapu air hujan dan atau masuk ke dalam tanah. Pencemaran yang masuk ke dalam
tanah kemudian terendap sebagai zat kimia beracun di tanah. Zat beracun di tanah
tersebut dapat berdampak langsung kepada manusia ketika bersentuhan atau dapat
mencemari air tanah dan udara di atasnya.
Penggunaan logam berat dan senyawa anorganik secara intensif di
dalam industri telah menimbulkan kontaminasi di tanah dan air. Berdasarkan
sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis
pertama adalah logam berat esensial, di mana keberadaannya dalam jumlah tertentu
sangat dibutuhkan oleh organisme hidup, namun dalam jumlah yang berlebihan dapat
menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain
sebagainya. Sedangkan jenis kedua adalah logam berat tidak esensial atau beracun,
di mana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan
dapat bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr dan lain-lain.
Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 g
per cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, Sebagian logam berat seperti
timbal (Pb), kadmium (Cd), dan merkuri (Hg) merupakan zat pencemar yang
berbahaya. Menurut Subowo et al. (1999) adanya akumulasi logam berat yang
berlebihan pada tanah pertanian dapat berakibat tidak hanya terhadap kontaminasi
lingkungan tetapi yang lebih buruk adalah menyebabkan meningkatnya kadar logam
berat pada hasil-hasil pertanian yang dipanen sehingga hal tersebut pada akhirnya
membahayakan kesehatan manusia bila hasil tersebut dikonsumsi.
25
Dampak pencemaran logam berat dapat ditekan bila logam tersebut berada
dalam bentuk tidak tersedia. Serapan logam berat oleh tanaman dapat diturunkan
dengan menambahkan bahan organik yang akan mengkhelat logam (Brown et al.,
2004), dengan menghindari kondisi tergenang (Kurniawansyah et al., 2001), dan
dengan meningkatkan pH tanah (Sukreeyapongse et al., 2002).
Kemasaman tanah (pH) berperan dalam mengontrol sifat-sifat kimia logam
dan proses lainnya didalam tanah. Tingkat ketersediaan logam berat tergantung pada
pH lingkungan dimana logam tersebut berada. Pada pH rendah ketersediaan beberapa
logam berat meningkat. Terserapnya logam berat timbal (Pb) dan kadnium (Cd) ke
tanaman di pengaruhi oleh pH tanah yang rendah dan KTK tanah yang rendah.
Supardi (1983) menjelaskan bahwa Pb dan Cd tidak akan larut ke dalam tanah jika
tanah tidak terlalu masam.
2.4 Peranan Biochar Terhadap Sifat Tanah
Salah satu cara menurunkan sifat toksik yang ditimbulkan dari logam Al yang
dapat dipertukarkan pada tanah masam adalah dengan penambahan arang pirolisis
yang lebih dikenal sebagai biochar (Lehman & Joseph, 2009). Aplikasi biochar ke
tanah pertanian memberikan manfaat agronomis yang nyata, namun hasil ini tidak
universal, karena dari berbagai hasil penelitian lain menunjukkan hasil yang berbeda.
Hal ini disebabkan oleh sifat biochar yang berbeda, tergantung dari bahan dasarnya,
sehingga terjadi interaksi yang beragam antara biochar dengan tipe tanah. Karena itu
masih diperlukan penelitian untuk pengembangan pemanfaatan biochar secara umum.
26
Mengingat limbah pertanian yang digunakan sebagai bahan baku biochar
berasal dari limbah pertanian yang cukup beragam, maka sifat kimia dan fisik biochar
yang dihasilkan berbeda. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian (Glaser et al., 2002;
Ogawa et al., 2006), menyatakan kualitas sifat kimia dan fisik biochar ditentukan
oleh jenis bahan baku, metode karbonisasi, dan bentuk biochar yang dihasilkan
(padat, serbuk, dan karbon aktif).
Di Indonesia potensi penggunaan biochar cukup besar, mengingat bahan
bakunya seperti residu kayu, tempurung kelapa, sekam padi, tandan kelapa sawit,
tongkol jagung, kulit kacang-kacangan dan bahan organik daur ulang lainnya mudah
didapatkan dan potensinya cukup banyak seperti kotoran ayam dan sekam padi.
Penambahan biochar pada lapisan tanah pertanian akan memberikan manfaat yang
cukup besar antara lain dapat memperbaiki struktur tanah, menahan air dan tanah dari
erosi karena luas permukaannya lebih besar, memperkaya karbon organik dalam
tanah, meningkatkan pH tanah sehingga secara tidak langsung meningkatkan
produksi tanaman (Ismail dkk., 2011). Hal ini juga didukung dari hasil penelitian
Chan et al. (2007) menunjukkan aplikasi biochar dapat meningkatkan C organik
tanah, pH tanah, struktur tanah, KTK tanah, dan kapasitas penyimpanan air tanah.
Beberapa hasil penelitian tentang penggunaan biochar, menunjukkan juga terjadi
peningkatan hasil tanaman jagung, kacang tunggak, dan kacang tanah (Yamato et al.,
2006), pada tanaman kedelai (Tagoe et al., 2008) ,pada tanaman padi di dataran
tinggi (Asai et al., 2009) dan padi pada tanah sulfat masam (Masulili, 2010).
27
Peningkatan produksi tanaman jagung di tanah Ultisol tidak cukup hanya
dengan memberikan pupuk sebagai sumber hara karena pupuk tersebut tidak akan
efektif bila pH tanah masih dibawah 4,5. Pemberian biochar dari limbah sagu dengan
takaran 6 ton ha-1 dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman jagung pada tanah
Ultisol, serta mengandung karbon, bahan organik dan rasio CN yang tinggi. Sehingga
biochar limbah sagu dapat dijadikan sebagai pembenah tanah karena memiliki sifat
ameliorasi yang baik (Latuponu, 2010 ).
Hasil penelitian Nurida dkk. (2010) mendapatkan limbah pertanian tempurung
kelapa sawit, kulit buah kakao, dan sekam padi menghasilkan arang yang paling
tinggi bila lama pembakarannya 3,5 jam kecuali untuk tempurung sawit dalam waktu
1 jam dengan suhu 2500-3000 C. Kemampuan meretensi air paling tinggi dicapai pada
arang tempurung kelapa dan tempurung sawit dengan lama pembakaran 1 jam serta
pembakaran 3,5 jam untuk arang kulit kakao dan sekam padi. Kadar C organik, unsur
hara makro terendah pada arang tempurung kelapa baik yang pada pembakaran 1 jam,
2 jam, maupun 3,5 jam.
Hasil penelitian Chan et al. (2008) mendapatkan pembuatan biochar dari
serasa unggas sebagai amandemen tanah dengan suhu 4500 C lebih efektif dari suhu
5000 C baik terhadap peningkatan C, N, P, serta pH tanah, akan tetapi terjadi
pengurangan kekuatan tanah dengan peningkatan pemberian dosis biochar. Terjadi
peningkatan berat kering lobak 42% pada pemberian biochar 10 ton ha-1
dibandingkan dengan tanpa biochar dan 96% pada pemberian biochar 50 ton ha-1
dibandingkan dengan pemberian 10 ton ha-1. Yamato et al. (2006) dan Liang et al.
28
(2006) menyatakan bahwa penggunaan biochar dapat meningkatkan pH tanah, Ca,
kejenuhan basa, KTK, dan mengurangi kejenuhan Al 3+.
Banyak hasil penelitian yang menunjukkan bahwa penerapan biochar sebagai
amandemen tanah mampu memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah yang
selanjutnya dapat memperbaiki pertumbuhan dan meningkatkan hasil antara lain:
1.
Penggunaan biochar dapat meningkatkan produktivitas tanah melalui perbaikan
sifat kimia, fisika, dan biologi tanah (Glaser et al., 2002 ; Chan et al., 2007).
2.
Penggunaan biochar dapat meningkatkan pH tanah dan meningkatkan KTK tanah
(Liang et al., 2006 ; Yamato et al., 2006).
3.
Penggunaan biochar dapat meningkatkan perbaikan struktur tanah, peningkatan
kapasitas penyimpanan air tanah dan penurunan kekuatan tanah (Chan et al.,
2007).
4.
Penggunaan biochar dapat meningkatkan fiksasi nitrogen pada tanaman polong,
memperbaiki pertumbuhan dan meningkatkan hasil tanaman (Rondon et al.,
2007).
5.
Penggunaan biochar dari kayu acasia dapat meningkatkan hasil tanaman jagung,
kacang tunggak, dan kacang tanah (Yamato et al., 2006).
Chan et al. (2007) menyatakan bahwa penambahan biochar dapat
memperbaiki sifat fisik tanah seperti peningkatan agregasi tanah, kapasitas
pengikatan air, dan pengurangan kekuatan tanah begitu juga sifat kimianya seperti
peningkatan pH, C, Na, K, Ca, Mg, KTK, dan P tersedia sedangkan Al yang dapat
ditukar menurun. Selanjutnya Novak et al. (2009) menyatakan pula bahwa
29
penggunaan biochar dalam tanah masam di Amerika Serikat bisa meningkatkan pH
tanah, C organik tanah, Mn dan Ca serta mengurangi S dan Zn di tanah berpasir.
Hasil penelitian Masulili (2010) menyatakan terdapat pengaruh yang berbeda
dari masing-masing dosis biochar sekam padi terhadap peningkatan sifat tanah sulfat
masam sungai Kakap Kalimantan Barat. Dosis biochar sekam padi pada kisaran 8 ton
ha-1 – 12 ton ha-1 memberikan pengaruh yang baik terhadap peningkatan sifat tanah,
yang ditandai oleh adanya peningkatan pH tanah, C organik, P-tersedia, KTK,
porositas tanah, dan penurunan BI tanah, kekuatan tanah dan Al-dd. Pertumbuhan dan
hasil tanaman padi terbaik diperoleh pada amandemen biochar sekam padi dengan
dosis 12 ton ha-1. Terdapat hubungan yang sangat nyata antara berat gabah dengan
pH, C-organik, P-tersedia, Al-dd, KTK, pori tanah, kekuatan tanah, dan nyata dengan
BI tanah.
2.5 Peranan Bahan Organik Terhadap Sifat Tanah
Pupuk kompos saat ini banyak dicari dan digunakan oleh petani baik untuk
budidaya tanaman semusim maupun budidaya tanaman tahunan, tetapi sering kali
petani menganggap bahwa pupuk kompos hanya berasal dari kotoran hewan. Padahal
bahan yang dapat digunakan sangat banyak dan tersedia di lingkungan sekitar seperti
daun-daunan, jeram i, sekam dan sampah pasar maupun rumah tangga yang
bersumber dari sektor pertanian. Buruknya pola penanganan produk pangan mulai
dari panen, transportasi, pasar, hingga rumah tangga menyebabkan sebagian besar
produk tersebut menjadi limbah. Produksi limbah pasar maupun rumah tangga dari
30
tahun ke tahun terus bertambah seiring dengan pertambahan jumlah penduduk.
Limbah organik tersebut berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan pupuk
organik, karena memiliki kandungan nutrien yang cukup tinggi, selain unsur hara
makro dan mikro.
Proses dekomposisi bahan organik menjadi kompos, diperlukan bahan-bahan
dekomposer, salah satu dekomposer yang mudah didapat di sekitar kita adalah MOL
(Mikro Organisme Lokal). Larutan MOL adalah larutan hasil fermentasi yang
berbahan dari sumberdaya yang tersedia setempat. Larutan MOL mengandung unsur
hara mikro dan makro dan juga mengandung bakteri yang berpotensi sebagai
perombak bahan organik, perangsang pertumbuhan dan sebagai agen pengedalian
hama dan penyakit tanaman.
Pemanfaatan kompos dari limbah pasar maupun rumah tangga adalah langkah
strategic recycle atau pemanfatan kembali limbah yang terbuang. Hasil analisis
kompos limbah pasar menujukkan bahwa jumlah kandungan hara N tersedia 1,210%,
P tersedia 763,980 ppm dan K tersedia 178,880 ppm serta kandungan bahan organik
29,130% (Prihandarini , 2004).
Kemampuan tanah untuk menyuplai nutrisi, menyimpan air, melepas gas
green house, memodifikasi polutan, dan mengatasi degradasi fisik serta memproduksi
tanaman dalam kerangka pengelolaan berkelanjutan sangatlah dipengaruhi oleh
kualitas dan kuantitas bahan organik yang dikandungnya. Sifat-sifat organik tersebut
juga dipengaruhi oleh kualitas dari bahan tanah itu sendiri (Rees et al., 2001)
31
Interaksi bahan organik dengan mineral tanah bila dipandang dari segi fisik
tanah mampu meningkatkan agregasi ini berarti mampu memperbaiki porositas tanah,
sehingga tanah dapat menyimpan lengas dalam bentuk tersedia. Peningkatan pasiran
pori mikro pada tanah dan penggemburan tanah yang mampat akan berakibat
terhadap kemampuan tanah untuk mengikat air (Afany, 2003).
Bahan organik yang diberikan ke dalam tanah akan mengalami dekomposisi
menghasilkan asam-asam organik seperti asam humat dan asam fulvat, yang memiliki
peran penting dalam granulasi tanah yang telah mengalami pemadatan, sehingga
tanah menjadi sarang. Hasil dekomposisi secara langsung adalah dapat melepaskan
berbagai unsur hara yang diperlukan bagi tanaman seperti N, P, K, S, Ca dan Mg
yang sebelumnya terikat dalam bahan tersebut. Secara tidak langsung dapat
meningkatkan nilai pH tanah dan P tersedia, karena asam-asam organik hasil hasil
dekomposisi dapat bersenyawa dengan Al, Fe dan Mn dan larut melalui proses
kohelasi membentuk senyawa logam organik. Hasil penelitian Jufri (1999)
melaporkan bahwa penambahan bahan organik mampu menekan 16,600% hingga
27,700% Al.dd dan diikuti oleh peningkatan ketersediaan P.
Hasil penelitian Minardi (2006) menemukan asam fulvat mempunyai peran
yang lebih besar dari asam humat dalam pelepasan unsur fosfat (P) dalam tanah. Hal
ini disebabkan oleh mobilitas asam humat lebih rendah yang diikuti oleh berat
molekul yang rendah dan tingkat kemasaman total yang lebih besar. Dimana sifat ini
akan menentukan kemampuan untuk membentuk kompleks dengan kation-kation
yang dalam tanah,termasuk pembentukan kompleks dengan logam.
BAB III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN
3.1 Kerangka Berpikir
Limbah industri garmen umumnya mengandung senyawa logam berat seperti
timbal (Pb), kadmium (Cd), tembaga (Cu), dan kromium (Cr). Logam berat yang
terdapat pada limbah cair garmen yang dibuang langsung ke saluran irigasi, dapat
mempengaruhi kualitas tanah dan produk pertanian yang dihasilkan. Akumulasi
logam berat seperti Pb, Cu, Cd, dan Cr yang berasal dari limbah cair garmen pada
lahan pertanian akan dapat mengganggu proses pertumbuhan tanaman di lapangan.
Kondisi tersebut disebabkan oleh logam berat Pb, Cd, dan Cr tidak mempunyai peran
di dalam proses fisiologi tanaman, sehingga bila konsentrasinya berada di atas
ambang batas dan diserap oleh tanaman dapat menurunkan kualitas hasil tanaman.
Kemampuan tanah untuk menyuplai nutrisi, menyimpan air, memodifikasi
polutan dan tahan terhadap degradasi sangat dipengaruhi oleh kandungan bahan
organik yang ada dalam tanah. Untuk mempertahankan kandungan bahan organik
lebih dari 2 % membutuhkan masukan bahan organik sekitar 8-9 ton ha-1 tahun-1,
sedangkan sisa panen yang dikembalikan ke tanah pertanian umumnya rata-rata
hanya sebesar 4-5 ton ha-1 sehingga masih diperlukan tambahan bahan organik dari
luar (Harriah dkk., 2002).
Serapan logam berat oleh tanaman dapat diturunkan
dengan menambahkan bahan organik, karena bahan organik mempunyai gugus
fungsional yang mampu mengkhelat logam berat (Brown et al., 2004).
32
33
Perpindahan Pb dari tanah ke tanaman tergantung komposisi dan pH tanah,
serta KTK (Kapasitas Tukar Kation). Tanaman dapat menyerap logam Pb pada saat
kondisi kesuburan tanah, kandungan bahan organik, serta KTK tanah rendah. Pada
keadaan ini logam berat Pb akan terlepas dari ikatan tanah dan berupa ion yang
bergerak bebas pada larutan tanah. Jika logam lain tidak mampu menghambat
keberadaannya, maka akan terjadi serapan Pb oleh akar tanaman (Allowy, 1995).
Menurut Supardi (1983) timbal tidak akan larut ke dalam tanah jika tanah
tidak terlalu masam. Tingginya tingkat keasaman dapat diatasi dengan pengapuran.
Pengapuran tanah mengurangi ketersediaan timbal dan penyerapannya oleh tanaman.
Timbal akan diendapkan sebagai hidroksida, fosfat dan karbonat. Ion-ion Ca2+
bersaing dengan timbal untuk menempati tempat - tempat petukaran pada akar dan
permukaan tanah.
Bahan organik merupakan campuran beraneka ragam senyawa organik dari
bermacam-macam jenis bahan asal, sehingga interaksi bahan organik dengan mineral
tanah akan dapat memberikan efek jangka panjang dan efek jangka pendek terhadap
peningkatan agregasi tanah. Penambahan bahan organik dan tindakan daur ulang
memberikan keuntungan besar, karena secara keseluruhan akan dapat memperbaiki
sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Senyawa khas yang mampu berperan dalam
pembentukan senyawa kompleks dan pertukaran ion pada bahan organik adalah
adanya gugus fungsional seperti karboksil (-COOH), hidroksil (-OH), karbonil
(=C=O), metoksil (-OCH3), dan amino (-NH2).
34
Biochar yang berasal dari pembakaran limbah bahan organik secara tidak
sempurna dengan oksigen terbatas, mempunyai potensi sebagai pembenah tanah.
Biochar memiliki struktur karbon organik yang bersifat rekalsitran dengan kandungan
karbon yang tinggi , luas permukaan yang tinggi per satuan luas, memiliki kapasitas
tukar kation yang tinggi dan dapat mengkhelat logam-logam berat yang berada dalam
tanah. Terutama logam berat yang tadinya larut dalam tanah menjadi terikat oleh
biochar, sehingga tanaman tidak keracunan (Brown et al., 2004).
Masukan bahan pembenah berupa biochar ke dalam tanah, sangat dipengaruhi
oleh komposisi dan karakteristik dari biochar itu sendiri. Sifat fisika kimia yang khas
dari biochar selain memiliki struktur kristalin juga memiliki struktur aromatik yang
didominasi oleh hetero atom pada cincin aromatiknya seperti H, O, N, P, dan S.
Sehingga bila biochar ini diaplikasikan ke tanah akan mempengaruhi sifat fisika,
kimia sekaligus sifat biologi tanah, yang pada akhirnya mampu meningkatkan
kemampuan retensi unsur hara dan air tanah (Glaser et al., 2002; Chan et al., 2007).
Semua kerangka pikir di atas mendasari pemikiran bahwa untuk mengatasi
kendala-kendala pada tanah sawah terdegradasi limbah cair garmen, maka
penambahan
biochar
dan
bahan
organik
diharapkan
dapat
meningkatkan
produktivitas lahan sehingga mampu menunjang pertumbuhan dan meningkatkan
kualitas tanah dan produksi tanaman (Gambar 3.1)
35
Limbah industri garmen
Masuk
Lahan sawah
Dampak
Lahan sawah teradegradasi
kimia (mengandung logam
berat Cu, Cr, Pb dan Cd. Yang
melebihi ambang batas Cr
Asumsi
Tanaman keracunan logam berat
Alternatif solusi
Management bahan Organik
Rehabilitasi
Biochar
Bahan organik
Rekalsitran
Terdekomposisi
Efek jangka panjang
Efek jangka pendek
Kombinasi
Penurunan logam berat
tersedia
Tanah sehat
Kualitas tanah dan pertumbuhan tanaman jagung
menjadi lebih baik
Gambar 3.1 Kerangka Berpikir
36
3.2 Konsep
Berdasarkan kajian pustaka dan kerangka berpikir tersebut di atas maka dapat
diajukan beberapa konsep untuk dibuktikan. Konsep pertama, jika tanah pertanian
tercemar limbah garmen yang disinyalir mengandung banyak logam berat dan zat-zat
kimia berbahaya lainnya ditambahkan bahan organik dan atau biocharnya, tanah
pertanian tersebut akan dapat ditingkatkan sifat fisik, kimia dan biologisnya. Konsep
kedua, jika tanah pertanian yang telah tercemar diperbaiki sifat-sifatnya dengan
penambahan bahan organik dan atau biochar dari bahan organik itu ditanami tanaman
tertentu misalnya jagung, maka penambahan bahan organik dan atau biocharnya
dengan dosis optimum akan memberikan hasil tanaman yang maksimum. Konsep
ketiga, jika tiap-tiap jenis bahan organik (misalnya kotoran ayam dan sekam padi)
dan biocharnya masing-masing (biochar kotoran ayam dan biochar sekam padi)
memiliki sifat-sifat pembenah tanah yang berbeda, sehingga akan memiliki
kemampuan memperbaiki tanah pertanian tercemar akan berbeda pula, maka tiap
pemberian jenis-jenis bahan organik dan atau biocharnya akan memberikan hasil
pertanian yang berbeda pula. Konsep keempat, jika campuran bahan organik pada
dosis optimumnya dengan biochar dari bahan organik itu juga pada dosis
optimumnya dipergunakan untuk memperbaiki tanah pertanian yang tercemar limbah
garmen yang mengandung logam-logam berat dan bahan cemaran berbahaya lainnya,
maka akan mampu memperbaiki sifat-sifat tanah pertanian tersebut secara optimum
sehingga memberikan hasil tanaman yang maksimum.
37
1.
2.
3.
4.
5.
Teori :
Kesuburan
Kimia
Lingkungan
Bahan Organik
Rehabilitasi dan Degredasi
Permasalahan :
Lahan terdegradasi kimia
Indikator :
1. P2O5 rendah
2. KB rendah
3. pH rendah
4. KTK rendah
5. Logam berat tinggi
1.
2.
3.
4.
5.
Teori :
Kesuburan
Kimia
Lingkungan
Biochar
Rehabilitasidan Degradasi
Rehabilitasi
Bahan organik
Sifat :
 Mudah terdekomposisi
 Mineralisasi
 Bersifat jangka pendek
 Pengkhelat
 Mengandung gugus fungsional
 Mengandung asam malat
Fungsi :
 Peningkatan kandungan C
 Memperbaiki Produktivitas tanah
 Menyuplai hara tanaman
 Menyokong siklus nutrisi
 Menahan pupuk mineral
Biochar
Sifat :
 Rekalsitran
 Ameliorasi yang baik
 Persisten
 Pengkhelat
 Permukaan luas
 Mengandung 50% karbon
 Mengandung gugu fungsional
 Bersifat jangka panjang
Fungsi :
 Retensi unsur hara
 Meningkatkan pH
 Meningkatkan KTK
 Menekan Reaktivitas logam
Tanah + Bahan organik + Biochar
Analisis sifat kimia tanah
Tanah sehat
(Fisik, kimia, biologi mendukung)
Kualitas lahan dan produksi
meningkat
Gambar 3.2 Kerangka Konsep
38
Keempat konsep yang dirumuskan tersebut didukung oleh kajian teoritis dan
fakta empiris yang diuraikan dalam beberapa paragrap berikut ini dan dapat
diformulasikan dalam Gambar 3.2.
Biochar sebagai bahan pembenah tanah yang memiliki komposisi kimia yang
heterogen dan kompleks memiliki kontribusi besar dalam hal
peningkatan karbon,
meningkatkan retensi unsur hara dan air serta meningkatkan pH tanah, mengurangi
kejenuhan unsur Al, Fe, dan mengkhelat logam berat lainnya yang bersifat racun bagi
tanaman. Dipandang dari fisik tanah, secara tidak langsung interaksi bahan organik
dengan bahan mineral tanah mampu meningkatkan agregasi, ini berarti mampu
memperbaiki porositas tanah sehingga memperbaiki kemampuan tanah dalam
menyimpan lengas dalam bentuk tersediakan dan kemampuan tanah mengikat air
(Yamato et al., 2006 ; Liang et al., 2006).
Asam humat dan asam fulvat merupakan bagian yang mempunyai peran yang
besar dalam reaksi kimia dari bahan organik. Dimana asam humat memiliki gugus
fungsional seperti –COOH, -OH fenolat maupun –OH alkoholat sehingga asam
humat memiliki peluang untuk membentuk kompleks dengan ion logam. Soepardi
(1983) menyatakan bahwa adanya senyawa organik yang cukup memungkinkan
terjadinya khelat yaitu senyawa organik yang berikatan dengan kation logam seperti
besi (Fe), mangan (Mn), dan alumunium (Al). Dampak dari terbentuknya khelat
logam seperti antara senyawa organik dengan logam Fe dan Al dalam tanah akan
mengurangi pengikatan fosfat oleh oksida maupun lempung silikat sehingga P
39
menjadi lebih tersedia. Selain itu terbentuknya khelat akan meyebabkan ketersedian
logam dalam dalam tanah akan menurun.
Proses terjadinya pengkhelatan atau ikatan kompleks antara logam dengan
gugus fungsional yang ada pada bahan organik meningkat dengan bertambahnya
kandungan bahan organik dalam tanah sampai pada batas tertentu. Pada dosis bahan
organik yang optimum akan diperoleh peningkatan kapasitas tukar kation dan retensi
unsur hara yang maksimum. Disamping itu pada bahan organik terdapat asam humat
dan fulfat yang merupakan substansi yang terbesar jumlahnya yang kaya akan gugus
fungsional seperti karboksil, hidroksil, hidroksil fenolik, hidroksil alkohilik, dan
amina, dimana gugus karboksil mampu mengikat kation-kation, sehingga tanah yang
mengandung bahan organik tinggi mempunyai kemampuan mengikat kation cukup
tinggi yang ditunjukkan oleh tingginya nilai KTK tanah.
Mengingat limbah pertanian yang digunakan sebagai bahan baku biochar
berasal dari limbah pertanian yang cukup beragam, maka sifat kimia dan fisik biochar
yang dihasilkan juga berbeda. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian (Glaser et al.,
2002; Ogawa et al., 2006), menyatakan kualitas sifat kimia dan fisik biochar
ditentukan oleh jenis bahan baku, metode karbonisasi, dan bentuk biochar yang
dihasilkan (padat, serbuk, dan karbon aktif). Hasil penelitian Chan et al. (2008)
mendapatkan pembuatan biochar dari serasah unggas sebagai amandemen tanah
dengan suhu 4500 C lebih efektif dari suhu 5000 C baik terhadap peningkatan C, N, P,
serta pH tanah, akan tetapi terjadi pengurangan kekuatan tanah dengan peningkatan
pemberian dosis biochar.
40
Penambahan bahan organik berupa biochar sekam padi pada lahan sawah
sulfat masam dengan dosis 12 ton ha-1 memberikan pengaruh yang baik terhadap
peningkatan sifat tanah yang ditandai dengan adanya peningkatan pH tanah, C
organik, KTK, porositas tanah, dan peningkatan bobot isi (Massulili, 2010).
Sedangkan menurut hasil penelitian Sumanto dan Suardi (2010) menyatakan
pemberian kombinasi pupuk organik kotoran ayam 1,5 ton ha -1 + 1 ton ha-1 pupuk
organik kotoran sapi pada tanaman jagung dilahan kering memberikan hasil biji
kering tertinggi dibandingkan secara tunggal dengan dosis 2,5 ton ha-1.
3.3 Hipotesis
Berdasarkan permasalahannya, kajian pustaka, kerangka berpikir dan konsep
yang telah dikemukakan dapat dirumuskan hipotesis penelitian sebagai berikut :
1. Karakteristik sifat fisik, kimia dan biologi tanah yang tidak tercemar limbah
cair garmen kualitasnya lebih baik dari yang tercemar.
2.
Biochar dan bahan organik memiliki potensi yang berbeda
dalam
memperbaikki sifat tanah dan pertumbuhan tanaman jagung pada lahan yang
terdegradasi limbah cair garmen.
3. Dosis optimum biochar dan bahan organik yang berada diantara 9 ton ha-1 10 ton ha-1 dapat menurunkan ketersediaan logam berat di dalam tanah, dan
meningkatkan hasil biji jagung sampai maksimum.
4. Biochar sekam padi dapat meningkatkan kualitas tanah dan hasil tanaman
jagung pada lahan yang terdegradasi limbah cair garmen.
41
5. Formulasi kombinasi dosis biochar sekam padi 9,280 ton ha-1 dengan dosis
kotoran ayam 8,544 ton ha-1 dapat memperbaikki sifat tanah dan pertumbuhan
tanaman jagung pada lahan yang terdegradasi limbah cair garmen.
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1 Rancangan Penelitian
Jawaban dari beberapa pertanyaan yang diajukan dalam rumusan masalah
dapat ditemukan melalui proses penelitian sebagai berikut :
Percobaan 1 (Laboratorium). Penelitian pendahuluan yang meliputi: analisis limbah
cair garmen, dan analisis karakteristik sifat tanah yang tercemar dengan yang tidak
tercemar, untuk menjawab hipotesis 1.
Percobaan 2 (Rumah Kaca). Penelitian potensi dan penentuan dosis optimum dari
biochar dan bahan organik untuk menjawab hipotesis 2 , 3, dan 4 yang meliputi :
a. Analisis karakteristik biochar dan bahan organik secara kuantitatif dan kualitatif.
b. Pengaruh dosis biochar dan bahan organik terhadap sifat tanah dan pertumbuhan
tanaman jagung pada lahan yang terdegradasi limbah cair garmen, dan
pelaksanaan inkubasi tanah sesuai dengan perlakuan.
Percobaan 3 (Lapangan). Penelitian aplikasi kombinasi dosis optimum dengan
setengah optimum dari masing-masing bahan organik di lapangan, untuk menguji
hipotesis 5. Penelitian pengaruh dosis biochar dan bahan organik terhadap sifat tanah
selama inkubasi dan pertumbuhan tanaman jagung pada lahan yang terdegradasi
limbah cair garmen, dilaksanakan percobaan rumah kaca menggunakan rancangan
dasar RAL (Rancangan Acak Lengkap) pola petak terbagi dengan jenis bahan organik
42
43
sebagai petak utama dan dosis bahan organik sebagai anak petak. Jenis bahan organik
yang terdiri dari 4 jenis yaitu :
O1 = Kotoran ayam
O2 = Sekam padi
O3 = Biochar kotoran ayam
O4 = Biochar sekam padi
Dosis bahan organik terdiri atas 5 level yaitu :
D0 = Kontrol
D1 = 3 ton ha-1 ( 18 g pot-1 )
D2 = 6 ton ha-1 ( 36 g pot-1 )
D3 = 9 ton ha-1 ( 54 g pot-1 )
D4 =12 ton ha-1 ( 72 g pot-1 )
Percobaan ini diulang 3 kali sehingga terdapat 60 perlakuan, jarak antar perlakuan 0,5
m dan antar ulangan 1 m (Gambar 4.1). Bentuk matrik perlakuan seperti Tabel 4.1
Proses inkubasi dilakukan dengan memasukan 3 kg tanah yang tercemar limbah cair
garmen, yang sudah kering udara disaring dengan ayakan < 2 mm ke dalam polybag.
Selanjutnya ditambahkan biochar dan bahan organik sesuai perlakuan, dan air bebas
ion sampai mencapai kapasitas lapang. Proses inkubasi dilakukan selama 35 hari dan
setiap minggu dilakukan analisis ketersediaan logam berat dalam tanah.
Percobaan 3 yang dilaksanakan di lapangan menggunakan Rancangan Acak
Kelompok (RAK) dengan pola faktorial, dimana dosis biochar (faktor I) dan dosis
bahan organik (faktor II).
44
Tabel 4.1
Matrik Perlakuan
Dosis
D0
O1
O1D0
Jenis Bahan Organik
O2
O3
O2D0
O3D0
D1
O1D1
O2D1
O3D1
O4D1
D2
O1D2
O2D2
O3D2
O4D2
D3
O1D3
O2D3
O3D3
O4D3
D4
O1D4
O2D4
O3D4
O4D4
O4
O4D0
Semua perlakuan diulang 3 kali, dengan ukuran petak perlakuan 3 m x 3 m dengan
tinggi bedeng 10 cm dan jarak antara petak perlakuan 0,500 m dan antar ulangan 1 m
(Gambar 4).
Adapun dosis biochar yang diteliti
B1 = Dosis biochar kotoran ayam optimum( 9,930 ton ha -1)
B2 = Dosis biochar sekam padi optimum ( 9,280 ton ha -1)
B3 = ½ dosis biochar kotoran ayam optimum( 4,965 ton ha -1) + ½ dosis biochar
sekam padi optimum( 4,640 ton ha -1)
Sedangkan dosis bahan organik yang diteliti
K1 = Dosis kotoran ayam optimum( 8,544 ton ha -1)
K2 = Dosis sekam padi optimum( 10,275 ton ha -1)
K3 = ½ dosis kotoran ayam optimum (4,272 ton ha
optimum( 5,137 ton ha -1)
-1
) + ½ dosis sekam padi
45
I
O1
D0
D2
D4
III
D3
D1
O2
D4
D0
O3
D1
D2
D4
D0
D3
D1
D0
D1
D2
D4
D2
D3
D3
D0
D2
D4
D3
D0
D2
D4
D3
D0
D0
D4
D2
D0
D4
D3
D3
D1
D3
D1
D2
D2
D3
D3
D0
O2
D3
D1
D4
D0
O3
D1
D4
O4
O1
O4
D0
D2
O3
O4
O2
D4
D1
II
D1
O1
D1
D2
D1
D2
D4
Gambar 4.1 Denah Percobaan dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Pola
Petak Terbagi (Split Plot Design) di Rumah Kaca
I
II
III
B1K1
B2K2
B3K3
B1K2
B1K3
B1K2
B1K3
B2K1
B2K1
B2K1
B1K1
B2K3
B2K2
B2K3
B1K3
B2K3
B3K1
B3K1
B3K1
B3K2
B3K2
B3K2
B3K3
B1K1
B3K3
B1K2
B2K2
Gambar 4.2 Denah Percobaan dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK) Pola
Faktorial di Lapangan
46
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium, di rumah kaca dan di lapangan.
Sebelum penelitian ini dilakukan terlebih dulu dilaksanakan observasi lapangan untuk
penjajagan sebaran tempat garmen, pengambilan limbah cair garmen
yang
mencemari lahan pertanian, pengumpulan data sekunder (curah hujan dan data
subak), pembuatan peta lokasi dan pengumpulan bahan baku untuk pembuatan
biochar. Penelitian di laboratorium menyangkut analisis tanah, analisis kuantitatif
karakteristik biochar sekam padi, biochar kotoran ayam, sekam padi dan kotoran
ayam, dilaksanakan di Laboratorium Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas
Udayana. Sedangkan analisis kualitatifnya dilaksanakan di Laboratorium MIPA
bersama. Analisis total mikroba di Laboratorium Mikrobiologi MIPA. Analisis SEM
(Scaning Electrone Microscope) di Laboratorium Teknik Sipil dan analisis logam
berat dilaksanakan di UPT Laboratorium Analitik Universitas Udayana. Percobaan
pot dilakukan di rumah kaca Fakultas Pertanian UNUD dari tanggal 2 April sampai
7 juli 2013.
Pelaksanaan kegiatan pecobaan lapangan dimulai dari tanggal 25 Agustus
2013 sampai tanggal 10 Nopember 2013 pada lahan sawah yang terdegradasi limbah
cair garmen yang berlokasi di Subak Cuculan Desa Pemogan, Kecamatan Denpasar
Selatan (Gambar 4.3).
Gambar 4.3 Peta Lokasi Percobaan
47
48
4.3 Variabel dan Pengukuran
Adapun jenis-jenis variabel yang ditetapkan dalam penelitian ini, untuk menguji
hipotesis yang diajukan meliputi variabel tanah, variabel tanaman, variabel
karakteristik biochar, bahan organik secara kuantitatif dan kualitatif. Variabel tanah
mencakup parameter sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Variabel kualitatif FT-IR,
dan SEM. Variabel tanaman mencakup parameter tinggi tanaman, jumlah daun, berat
basah total tanaman, berat kering oven total tanaman, hasil biji basah jagung per pot,
hasil biji basah jagung per ubinan dan hasil biji basah jagung per hektar.
4.3.1 Variabel tanah
Parameter sifat fisik tanah meliputi:
a. Tekstur tanah yang penetapannya menggunakan metode pipet. Dasar penetapan
sebagai berikut: bahan organik dioksidasi dengan H2O2 dan garam garam yang
mudah larut dihilangkan dari tanah dengan HCl sambil dipanaskan. Bahan yang
tersisa adalah mineral yang terdiri atas pasir, debu dan liat. Pasir dapat dipisahkan
dengan cara pengayakan basah, sedangkan debu dan liat dipisahkan dengan cara
pengendapan.
b. Kadar air tanah dinyatakan dalam persen volume yaitu presentase volume air
terhadap volume tanah. Cara penetapan kadar air dapat dilakukan dengan
sejumlah tanah basah dikering ovenkan dalam oven pada suhu 105 0C untuk waktu
tertentu. Air yang hilang karena pengeringan merupakan sejumlah air yang
49
terkandung dalam tanah tersebut. Kadar air tanah (%) bisa didapat dengan
perhitungan menggunakan metode gravimetric dengan rumus
u=
Keterangan : u
Ba-Bk
x 100 %
Bk
: Kadar air (%)
Ba
: Berat tanah awal,
BK
: Berat tanah kering mutlak (1050C)
c. Berat volume tanah (Bulk density) merupakan perbandingan berat tanah dengan
volume total tanah. Berat volume tanah juga merupakan salah satu indikator
kepadatan tanah , yang mempengaruhi porositas tanah, pergerakan air, peredaran
udara dan pergerakan akar tanaman. Besar kecilnya nilai berat volume tanah
dipengaruhi oleh berat jenis partikel, susunan partikel dan variasi kandungan
bahan organik. Berat volume tanah (g cm-3) diperoleh dengan
metode
perhitungan menggunakan metode ring sampel dengan rumus:
BV =
Keterangan : BV
BK
vt
: berat volume (bulk density) dalam g cm-3
BK
: berat tanah kering mutlak,
vt
: volume tanah dalam ring
d. Porositas atau ruang pori tanah adalah volume seluruh pori-pori dalam suatu
volume tanah utuh, yang dinyatakan dalam persen. Porositas tanah menunjukan
kemampuan tanah dalam menyerap air dan ini tergantung dari kepadatan tanah,
semakin padat tanah semakin sulit menyerap air. Semakin dalam tanah nilai
50
porositas semakin kecil. Porositas total tanah (%) diperoleh dengan perhitungan
menggunakan metode gravimetric dengan rumus:
Porositas = 1-
BV
x 100 %
Bj
Keterangan : BV : berat volume tanah (g cm-3)
Bj: berat jenis tanah
e. Berat jenis tanah dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara berat isi butir
tanah dengan berat isi air. Nilai dari pada berat isi butir tanah adalah
perbandingan antara berat butir tanah dengan volumenya. Sedangkan berat isi air
adalah perbandingan antara berat air dengan volume airnya, biasanya mendekati
nilai 1 g cm-3.
Berat jenis suatu massa tanah (Bj) dapat dihitung dengan rumus :
Berat Jenis Tanah (g cm-3) =
W1 = Berat piknometer
(W2-W1)
(
) (
)
W2 = Berat piknometer + bahan kering
W3 = Berat piknometer + bahan kering + air
W4 = Berat piknometer + air
Parameter sifat kimia tanah meliputi :
a. DHL besarnya nilai daya hantar listrik mencerminkan kadar garam yang terlarut
dalam satuan mmhos cm-1. Peningkatan konsentrasi garam yang terlarut akan
51
menaikkan nilai DHL larutan yang diukur oleh alat menggunakan elektrode
platina yang disebut konduktimeter.
b. Nilai pH menunjukkan konsentrasi ion H+ dalam larutan tanah, yang dinyatakan
sebagai –log[H+]. Peningkatan konsentrasi H+ menaikkan potensial larutan yang
diukur, oleh alat dan dikonversi dalam skala pH.
pH tanah yang pengukurannya menggunakan alat pH meter
pH = 10 log
(
)
c. P tersedia (ppm) yang analisis/pengukuran menggunakan metode Bray-1
Dasar penetapan Fosfat dalam suasana asam akan diikat sebagai senyawa
Fe, Al-fosfat yang sukar larut. NH4F yang terkandung dalam pengekstrak Bray
akan membentuk senyawa rangkai dengan Fe & Al dan membebaskan ion PO4-.
Pengekstrak ini digunakan pada tanah dengan pH agak masam sampai netral.
P tersedia (ppm) = P dalam larutan (ppm) x
15
1,5
x
10
5
x
100 + KA
100
d. K tersedia (ppm) yang analisis/pengukuran menggunakan metode Bray-1
K tersedia (ppm) = Kadar K dalam larutan (ppm) x fp x
100
5
x
100 + KA
100
e. N total (%) yang analisis/pengukuran menggunakan metode Kjedhall
Dasar penetapan senyawa nitrogen organik dioksidasi dalam lingkungan
asam sulfat pekat dengan katalis campuran selen membentuk (NH4)2SO4. Kadar
amonium
dalam
ekstrak dapat
ditetapkan
dengan
cara destilasi
atau
spektrofotometri. Pada cara destilasi, ekstrak dibasakan dengan penambahan
52
larutan NaOH. Selanjutnya, NH3 yang dibebaskan diikat oleh asam borat dan
dititar dengan larutan baku H2SO4
N total (%) = (ml contoh – ml blanko) x N H2SO4 x 1,4
f. KTK (me /100 g) yang analisis/pengukuran menggunakan pengekstrak NH4OAc
Dasar penetapan koloid tanah (mineral liat dan humus) bermuatan negatif,
sehingga dapat menyerap kation-kation. Kation-kation dapat ditukar (dd) (Ca2+,
Mg2+, K+ dan Na+) dalam kompleks jerapan tanah ditukar dengan kation NH4 dari
pengekstrak dan dapat diukur. Untuk penetapan KTK tanah, kelebihan kation
penukar dicuci dengan etanol 96%. NH4 yang terjerap diganti dengan kation Na+
dari larutanNaCl, sehingga dapat diukur sebagai KTK.
KTK (me 100 g-1) =
ml blanko –ml contoh × N.NaOH
Bobot contoh tanah pada 105℃
x 100
g. KB (%) yang analisis/pengukuran menggunakan pengekstrak NH4OAc
Sebagian besar kation-kation yang dijerap koloid tanah adalah kation-kation
basa,antara lain Ca2+, Mg2+, K+ dan NH4+. Bnyak sedikitnya tempat yang
diduduki oleh kation-kation pada daerah jerapan menggambarkan kejenuhan
basa(KB).
ml blanko –ml contoh × N . NaOH×
KB (%) =
KTK
100
25
×
100
B..contoh
x 100
h. Ketersediaan logam berat Pb, Cd, Cu, dan Cr di dalam tanah menggunakan
pengekstrak EDTA (Etilen Diamin Tetra Asetat). Dasar penetapan pengekstrak
EDTA dapat melarutkan ion-ion logam dalam bentuk senyawa khelat. Pada pH
53
7,3 larutan EDTA memiliki daya khelat paling kuat untuk mengekstrak besi dan
logam-logam lainnya.. Selanjutnya konsentrasi logam berat dianalisis dengan
AAS ( Atomic Absorption Spectrophotometer ).
Parameter sifat biologi tanah meliputi :
a. C- organik tanah (%) yang analisis/perhitungan menggunakan metode Walkley
dan Black. Dasar penetapan karbon sebagai senyawa organik akan mereduksi
Cr6+ yang berwarna jingga menjadi Cr3+ yang berwarna hijau dalam suasana
asam. Intensitas warna hijau yang terbentuk setara dengan kadar karbon.
C=
(
)
x 10 x
x 100%
b. Total mikroba tanah (CFU g-1) menggunakan metode Planthing Method
4.3.2 Variabel tanaman
a. Tinggi tanaman (cm)
Pengamatan tinggi tanaman dilakukan dengan cara mengukur tinggi tanaman dari
atas permukaan tanah sampai ujung titik tumbuh dimulai dari umur dua minggu
setelah tanam dengan interval dua minggu sampai tinggi tanaman maksimum.
b. Jumlah daun (helai)
Pengamatan jumlah daun dilakukan dengan menghitung jumlah daun yang telah
terbuka penuh dan berwarna hijau dengan interval dua minggu sejak tanam
sampai menjelang panen.
54
c. Berat basah total tanaman (g)
Pengamatan dilakukan sekali pada saat panen dengan menimbang seluruh bagian
tanaman yang terdiri dari akar, batang, daun, dan tongkol.
d. Berat kering oven total tanaman (g)
Pengamatan dilakukan sekali setelah panen dengan mengoven 100 g berat basah
total tanaman kemudian nilai dari berat kering oven ini dikonversikan ke berat
basah total tanaman.
e. Berat biji basah per pot (g)
Pengamatan dilakukan sekali setelah panen, dengan menimbang seluruh biji hasil
panen dari tanaman yang ada di pot.
f. Berat basah biji per ubinan (kg)
Perhitungan dilakukan sekali yaitu pada saat panen, dengan cara menimbang
seluruh berat basah biji pada tanaman yang ada di ubinan.
g. Berat basah biji per hektar (ton)
Perhitungannya dengan cara mengkonversi berat basah biji per ubinan ke hektar
h. Kandungan logam berat total Pb, Cu, Cd, dan Cr pada biji dan brangkasan jagung
menggunakan metode pengabuan basah, dengan menggunakan HNO3 dan
H2SO4. Ekstraknya dianalisis dengan alat AAS.
55
4.3.3 Variabel karakteristik biochar dan bahan organik secara kuantitatif dan
kualitatif
Parameter karakteristik biochar dan bahan organik secara kuantitatif, yang
diamati hampir sama dengan parameter tanah. Karakterisasi secara kualitatif dengan
analisis spectrum FT-IR (Forier Transform Infra Red) Spectometry, untuk
mendapatkan gambaran secara kualitatif dari gugus fungsi serta nama gugusnya,
dengan cara menghaluskan bahan yang akan dianalisis menjadi polder,kemudian
ditambahkan senyawa KBr dengan perbandingan 1:3, dan campuran diaduk sampai
homogen. Kemudian dicetak/pres menjadi pellet padat yang tipis,lalu dianalisis
sepektrum senyawa aromatiknya dengan memasukkan ke dalam Spekktrometer Infra
merah. Perbedaan morphologi dan struktur mikro permukaan dari biochar sekam
padi dan biochar kotoran ayam dianalisis
dengan menggunakan SEM (Scaning
Electrone Microscope).
4.4 Prosedur Penelitian
Pertanyaan yang dibangun dalam
rumusan masalah dijawab dengan
melakukan penelitian. Sedangkan untuk menjamin reliabilitas dan validitas data yang
diperoleh maka dilaksanakan prosedur penelitian pada setiap kegiatan. Adapun
lingkup kegiatan penelitian terbagi menjadi 4 bagian, meliputi: observasi lapangan,uji
laboratorium,uji sekala rumah kaca, dan uji sekala lapangan. Bagan alir dari
penelitian ini seperti pada Gambar 4.4 .
56
Observasi
lapangan
Uji laboratorium
1. Penelusuran
lokasi dan
penyiapan lokasi.
2. Pengumpulan data
skunder.
3. Pengambilan
contoh tanah dan
limbah cair
garmen.
4. Pengambilan
bahan organik dan
biochar.
HASIL
1. Sampel
tanah
2. Jenis
bahan
organik
1. Analisis
awal
tanah dan limbah
cair garmen.
2. Analisis
kuantitatif
dan
kualitatif biochar
dan
bahan
organik.
3. Inkubasi
tanah
sesuai perlakuan
4. Analisis
ketersediaan
logam berat pada
tanah.
HASIL
1. Karakteristik
limbah cair, tanah
tercemar dan tidak
tercemar.
2. Karakteristik
kuatitatif dan
kualitatif biochar
dan bahan organik
3. Konsentrasi
ketersediaan logam
Cd,Cu,Pb dan Cr di
tanah
Uji skala rumah
kaca
Uji skala lapangan
1. Penelitian potensi
dan
dosis
uptimum
dari
biochar dan bahan
organik.
1. Aplikasi kombinasi
dosis optimum
dengan setengah
optimum dari
biochar dan bahan
organik.
Analisis
laboratorium
HASIL
1. Dosis optimum biochar
dan bahan organik.
2. Ketersediiaan logam
Cu, Pb, Cd, dan Cr di
tanah.
3. Konsentrasi total
logam Cu, Pb, Cd, dan
Cr di biji dan
brangkasan jagung.
4. Sifat fisika, kimia dan
biologi tanah.
5. Hasil biji Jagung.
Analisis
laboratorium
HASIL
1. Kombinasi terbaik antara
Biochar dan bahan
organik..
2. Ketersediaan logam berat
Cu, , Pb, Cd. Dan Cr
ditanah.
3. Konsentrasi total logam
Cu, Pb, Cd, dan Cr di biji
dan brangkasan jagung.
4. Sifat fisika, kimia dan
biologi tanah.
5. Hasil biji Jagung.
Rekomendasi pemanfaatan biochar untuk merehabilitasi lahan terdegradasi
kimia
Gambar 4.4 Kerangka Operasional Penelitian
57
4.4.1 Observasi lapangan
Kegiatan observasi lapangan dilaksanakan untuk mendapatkan data-_data
sekunder yang ada hubungannya dengan kegiatan penelitian selanjutnya. Adapun data
sekunder yang dicari meliputi data curah hujan, jumlah subak, Luas lahan pertanian
di kota Denpasar, penggunaan lahan, produksi jagung per tahun dan peta lokasi
penelitian. Selain itu juga dilakukan kegiatan pengambilan sampel tanah yang
tercemar limbah cair garmen dan yang tidak tercemar, pengambilan limbah cair
garmen yang masuk kesaluran irigasi, penyiapan bahan organik untuk biochar dan
pembuatan biochar sekam padi dan biochar kotoran ayam.
Proses pembuatan biochar mengacu pada proses pembuatan biochar menurut
Taylor
& Mason . (2010)
yang dimodifikasi. Kedua jenis biochar ini dibuat
menggunakan alat tungku sederhana dan drum pertamina yang tertutup dengan
diameter dalam 56 cm dan tinggi 42 cm. Kotoran ayam dikering anginkan selama 7
hari di atas lantai gudang hingga
mencapai kadar air 15%. Selama proses
pengeringan bahan diadakan sortasi dengan pengayakan dengan diameter ayakan 4
cm, untuk mendapatkan ukuran yang sama, sehingga dalam proses pemanasan
mendapatkan pemanasan yang seragam.
Kotoran ayam yang sudah siap, di timbang 15 kg kemudian dimasukkan ke
drum dan dipanaskan di atas tungku dengan menggunakan kayu bakar dan serabut
kelapa (bahan bakar masyarakat setempat). Pemanasan dilakukan sampai terbentuk
arang aktif yang memakan waktu lebih kurang 5 jam dan setiap 1 jam dilakukan
58
pengukuran suhu, dimana rata-rata suhu pemanasan 255 0 C. Proses ini menghasilkan
rendemen biochar kotoran ayam 60 %.
Biochar sekam padi, juga berupa arang yang proses pembuatannya sama dengan
biochar kotoran ayam, akan tetapi disini tidak dilakukan proses sortasi bahan baku
biochar, melainkan hanya dicek kadar airnya agar mendekati 12 %. Pemanasan juga
dilakukan sampai terbentuk arang aktif yang memakan waktu juga lebih kurang 5 jam
dengan suhu yang sama. Dari proses ini dihasilkan rendemen biochar sekam padi
sebesar 70%.
4.4.2 Uji laboratorium
Sampel tanah, limbah cair garmen, bahan organik dan biochar yang diambil
dari lapangan dilakukan analisis kuantitatif awal, untuk melihat karakteristik awal
dari masing-masing sampel tersebut. Untuk sampel tanah dan limbah cair garmen
dilakukan analisis di Lab Tanah Fakultas Pertanian UNUD dan di Lab Analitik
UNUD. Adapun jenis parameter yang di analisis dari kedua jenis sampel ini seperti
pada Tabel 1.1. Sedangkan untuk sampel biochar dan bahan organik dilakukan
analisis kuantitatif dan kualitatif di Lab MIPA bersama UNUD dan Lab Teknik Sipil
UNUD untuk analisis SEM ( Scanning Electron Microscope ) dari biochar.
4.4.3 Uji skala rumah kaca
Potensi dan dosis optimum dari biochar dan bahan organik didapat dengan
melakukan kegiatan penelitian di rumah kaca. Sebelumnya dilakukan pengambilan
contoh tanah dari lahan sawah yang air irigasinya setiap hari tercemar limbah cair
59
garmen dengan kedalaman 15-20 cm. Yang berlokasi di subak Cuculan, Denpasar
Selatan, kemudian dilakukan proses inkubasi selama 1 bulan, yang mana proses
pelaksanaanya dimulai dari pengambilan tanah yang tercemar limbah cair garmen,
yang sudah kering udara disaring dengan ayakan < 2 mm. Tanah kemudian
dimasukkan ke polybag sebanyak 3 kg ditambahkan air bebas ion sampai mencapai
kapasitas lapang, dan terakhir memasukkan biochar dan bahan organik sesuai dengan
dosis perlakuan.
Setiap seminggu dilakukan analisis ketersediaan logam berat Pb, Cu, Cd, dan
Cr sebanyak 4 kali sampai umur 28 hari. Selanjutnya setelah inkubasi 30 hari
dilanjutkan dengan kegiatan penanaman benih jagung manis varietas bonanza F1
yang telah direndam selama 1 jam pada pot sesuai dengan perlakuan penelitian.
Judul penelitian yang dilaksanakan di rumah kaca adalah Pengaruh Dosis Biochar dan
Bahan Organik Terhadap Sifat Tanah dan Pertumbuhan Tanaman Jagung pada Lahan
Yang Terdegradasi Limbah Cair Garmen. Dari penelitian ini luaran atau hasil yang
diharapkan setelah dilakukan analisis laboratorium dan uji statistika, adalah dosis
optimum dari masing-masing biochar dan bahan organik, sifat tanah yang semakin
baik, ketersediaan logam berat Cu, Pb, Cd, dan Cr di tanah terendah, konsentrasi total
logam berat Cu, Pb, Cd, dan Cr di biji dan brangkasan jagung terendah, dan hasil biji
jagung per pot tertinggi.
60
4.4.4 Uji skala lapangan
Bentuk formulasi kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik yang
terbaik di lapangan diperoleh setelah dilakukan penelitian Aplikasi kombinasi dosis
optimum dengan dosis setengah optimum dari masing –masing biochar dan bahan
organik. Adapun persedur pelaksanaan kegiatan penelitian ini di lapangan sesuai
dengan apa yang telah di paparkan pada bab metode penelitian. Setelah dilakukan
analisis laboratorium dan uji statistika terhadap data penelitian yang diamati, luaran
yang diharapkan adalah: sifat tanah yang semakin baik, formulasi kombinasi dosis
biochar dengan dosis bahan organik terbaik, ketersediaan logam berat Cu, Pb, Cd,
dan Cr di tanah terendah, konsentrasi total logam berat Cu, Pb, Cd, dan Cr di biji dan
brangkasan jagung terendah, dan hasil biji jagung per ubinan dan per hektar tertinggi.
4.6 Analisis Data
Analisis data terhadap variabel yang diuji dilakukan analisis sidik ragam
(Analysis of Variance, ANOVA) sesuai dengan rancangan yang digunakan. Apabila
terdapat pengaruh interaksi yang nyata terhadap variabel yang diamati maka
dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan,s dengan tingkat kesalahan 5%, begitu
juga jika hanya pengaruh faktor tunggal yang nyata, maka dilanjutkan dengan uji
jarak berganda Duncan,s taraf nyata 5%. Untuk mengetahui dosis optimum dari
biochar dan bahan organaik dilakukan analisis regresi . Semua analisis di atas
menggunakan program Costat dan pembuatan grafik menggunakan software Excel.
BAB V
HASIL PENELITIAN
5.1 Potensi dan Penentuan Dosis Optimum dari Masing-Masing Bahan Organik
5.1.1 Karakteristik sifat fisik, kimia dan biologi dari tanah sebelum perlakuan
Sampel tanah yang dianalisis sifat fisik, kimia dan biologi tanah diambil
dengan kedalaman 15 – 20 cm dari dua tempat yang berbeda. Tanah yang tidak
tercemar diambil di daerah hulu di Subak Kedua Denpasar Utara, dan yang tercemar
di Subak Cuculan Denpasar Selatan. Hasil analisis tersebut disajikan pada Tabel 5.1.
Hasil analisis pada Tabel 5.1 menunjukkan bahwa dari sifat kimia (konsentrasi total
logam berat seperti Cu, Pb, Cd dan Cr) lebih tinggi pada tanah tercemar dibandingkan
dengan tanah yang tidak tercemar. Nilai P tersedia, K tersedia dan pH lebih tinggi
pada tanah tercemar dibandingkan dengan yang tidak tercemar. Sedangkan nilai KTK
dan KB pada tanah yang tidak tercemar lebih tinggi dari tanah yang tercemar, dan N
total sama-sama rendah. Begitu juga dari sifat fisik terlihat tanah yang tidak tercemar
permiabilitas lebih cepat, kandungan air kapasiatas lapang dan nilai bobot isi lebih
tinggi
dibandingkan dengan tanah tercemar. Kalau dilihat dari tekstur,
tanah
tercemar bertekstur lempung dan yang tidak tercemar bertekstur lempung berdebu.
Hasil analisis sifat biologi tanah menunjukkan C- organiknya sama-sama sangat
rendah.
61
62
Tabel 5.1
Beberapa Karaterisktik Fisik, Kimia dan Biologi Antara Tanah yang Tercemar
Limbah Cair Garmen dengan yang Tidak Tercemar
Tanah
Yang Tercemar
Yang Tidak Tercemar
Sifat Kimia
pH H 2O
P Bray-1 (tersedia ppm)
K Bray-1 (tersedia ppm)
KTK (me/100g)
KB (%)
Cu (ppm)
Pb (ppm)
Cd (ppm)
Cr (ppm)
N total (%)
DHL (mmhos/cm)
6,800
101,020
325,350
25,830
93,690
36,588
33,358
0,732
3,919
0,140
3,970
5,700
26,600
212,550
33,540
97,300
20,286
25,827
0,698
2,010
0,100
5,780
Sifat Fisik
Kadar Air Tanah KU (%)
Kadar Air Tanah KL (%)
Permeabilitas
Bobot Isi (g/cm3)
Tekstur
Pasir (%)
Debu (%)
Liat (%)
16,340
30,680
5,301
1,187
Lempung
48,800
39.770
11.440
13,310
32,330
18,028
1,181
lempung berdebu
24,460
50,360
25,180
0.450
0.440
Sifat Biologi
C- Organik (%)
5.1.2
Karakteristik biochar dan bahan organik secara kuantitatif dan
kualitatif
5.1.2.1 Karakteristik biochar dan bahan organik secara kuantitatif
Hasil analisis laboratorium karakteristik awal biochar dan bahan organik
secara kuantitatif seperti tertera pada Tabel 5. 2 menunjukkan nilai Kapasitas Tukar
Kation (KTK) pada biochar kotoran ayam lebih tinggi dari biochar sekam padi.
63
Biochar sekam padi memiliki pH 8,110, kandungan K total 37,220% , dan K tersedia
900,700 ppm yang relatif lebih. tinggi dari biochar kotoran ayam, kecuali pada bahan
organik kotoran ayam. Sedangkan kandungan Ca 63,830% yang juga relatif lebih
tinggi terdapat pada sekam padi. Kandungan N total dalam kotoran ayam diperoleh
0,260%, dan setelah dijadikan biochar kotoran ayam, terjadi penurunan kandungan N
menjadi 0,170%, begitu juga kandungan N total sekam padi setelah dijadikan biochar
mengalami penurunan dari 0,350% menjadi 0,230%. Kandungan Ca dari sekam padi
63,830% turun menjadi 61,150% setelah dijadikan biochar. Kandungan unsur Mg
hanya terdapat pada biochar kotoran ayam sebanyak 3,080%.
Tabel 5.2
Karakteristik Beberapa Bahan Organik
Karakteristik
Kadar air (%)
Berat jenis(g cm3)
DHL (mmhos cm-1)
pH
N Total (%)
P tersedia (ppm)
K tersedia (ppm)
KTK (me 100 g-1)
KB (%)
K (%)
Ca ( % )
Mg ( % )
Na ( % )
Si (%)
C- organik ( % )
Kotoran
Ayam
15,970
−
50,200
8
0,260
1071,780
1151,250
−
−
14,260
54,500
−
15,830
4,850
24,850
Sekam Padi
11,560
−
−
−
0,350
−
−
−
−
18,370
63,830
−
17,780
43,770
Biochar
Kotoran ayam
Biochar Sekam
Padi
8,410
0,950
7,760
7,2
0,170
743,120
773,630
29,270
198,520
11,950
59,380
3.080
15,140
2,780
25,340
7,090
0,820
59
8,110
0,230
583,59
900,700
20,780
115,460
37,220
61,150
−
34,030
20,860
Kandungan Si pada sekam padi dan biocharnya tidak dapat dideteksi dengan metode
analisis ini padahal sekam padi termasuk bagian tanaman yang mengandung silikon
64
tinggi demikian juga biocharnya, seperti yang dilaporkan oleh Karyasa (2012)
biochar (abu hitam) sekam padi mengandung 31,200%.
5.1.2.2 Karakteristik biochar dan bahan organik secara kualitatif
Analisis Spektrum FT-IR dilakukan untuk mendapatkan gambaran secara
kualitatif dari derajad aromatik dan nama gugus fungsional yang terkandung pada
kotoran ayam, sekam padi, biochar kotoran ayam dan biochar sekam padi.
Berdasarkan standar serapan khas spectrum FT-IR menurut Skoog et al. , 1998, maka
hasil analisisnya serapan dari biochar dan bahan organik dapat dilihat pada Tabel 5.3
dan Gambar 5.1, 5.2, 5,3,dan 5. 4.
Tabel 5.3
Daerah Gugus Fungsi dan Daerah Serapan Hasil Analisis FT-IR
Daerah
Serapan
(cm-1)
2850-2970
1340-1470
3010-3095
675-995
3010-3100
690-900
3300
1610-1680
1500-1600
1050-1300
Gugus
Fungsi
Nama
Gugus
Fungsi
C−H
Alkana
C−H
Alkena
C−H
Aromatic
C−H
C=C
Alkuna
Alkena
C=C
Aromatic
C−O
Alcohol
Eter
Asam
Karboksil
at
Ester
2930,960
1431,240
-
Daerah Serapan (cm-1)
Biochar
Sekam
Kotoran
Padi
Ayam
2875,990
1388,810
667,400
808,210
3291,670
-
667,400
-
Kotoran
Ayam
1544,080
1096,580
1283,680
808,210
1609,670
1206,530
Biochar
Sekam
Padi
804,320
804,320
1514,120
1550,770
1172,720
65
Lanjutan.
Daerah
Serapan
(cm-1)
Gugus
Fungsi
Nama Gugus
Kotoran
Fungsi
Ayam
C=O
N−H
C−N
Aldehida
Keton
Asam
Karboksilat
Ester
Fenol,
Monomer
alcohol
Alkohol
ikatan
hidrogen fenol
Monomer
Asam
Karboksilat
Ikatan
hydrogen
asam
karboksilat
Amina,amida
Amina,
-NO2
Nitro
1690-1760
3590-3650
O−H
3200-3600
3500 -3650
O−H
2500-2700
3300-3500
1180-1360
1500-1570
1300-1370
Daerah Serapan (cm-1)
Biochar
Biochar
Sekam
Kotoran
Sekam
Padi
Ayam
Padi
-
-
-
-
1707,080
-
1699,290
-
3291,670
3407,400
3441,160
3392,790
3554,810
-
3407,400
1283,680
1388,810
1544,080
3441,160
1206,530
3392,790
-
1431,240
-
1550,770
Analisis spektrum infra merah pada bahan kotoran ayam dan biochar kotoran
ayam menunjukan adanya beberapa gugus fungsi. Spektrum hasil analisis FT-IR
pada kotoran ayam dan bichar kotoran ayam menunjukan adanya perbedaan yang
signifikan (Gambar 5.1 dan 5.2). Secara kualitatif analisis spektra (FT-IR) untuk
bahan organik kotoran ayam dan biochar kotoran ayam seperti tertera pada Gambar 5.
1 dan 5 2, dapat diidentifikasi pada kotoran ayam adanya beberapa gugus fungsi yaitu
serapan di pita uluran 3291,670 cm-1 dengan gugus fungsi (O−H) yang kemungkinan
dimiliki oleh senyawa alkohol, ikatan hidrogen, atau fenol; di serapan pita uluran
66
2930,600 cm-1 dengan gugus fungsi (C−H) yang umumnya dimiliki oleh senyawa
alkana; di serapan pita uluran 2519,140 cm-1 dengan gugus fungsi(O−H) yang
kemungkinan dimiliki oleh senyawa dengan ikatan hidrogen, dan atau asam
karboksilat; di serapan pita uluran 1654,030 cm-1 dengan gugus fungsi (C=C) yang
umumnya dimiliki oleh senyawa alkena; di serapan pita uluran 1431,240 cm-1 dengan
Transmitasi
persen
gugus fungsi (C-H) yang umumnya dimiliki oleh alkana.
Bilangan
gelombang
Gambar 5.1 Spektrum (FT-IR) Bahan Organik Kotoran Ayam
Pada biochar kotoran ayam, hasil spectra FT-IR mengidentifikasi adanya
ikatan N-H pada serapan di pita uluran 3407,400 cm-1 yang kemungkinan dimiliki
oleh senyawa amina atau amida; diserapan pita uluran 2875,990 cm -1 dengan gugus
fungsi (C−H) dengan tipe senyawa alkana; diserapan pita uluran 2514,320 cm-1
dengan gugus fungsi (O−H) dengan tipe senyawa ikatan hidrogen asam karboksilat;
67
di serapan pita uluran 1544,080 cm-1 dengan gugus fungsi (C=C) yang umumnya
dimiliki oleh senyawa yang mengandung cincin aromatik yaitu cincin ikatan -C=Cyang berselang-seling sehingga terjadi delokalisasi elektron; di serapan pita uluran
1615.450 cm-1 dengan gugus (C=C) yang dimiliki oleh senyawa alkena; di serapan
pita uluran 1388,810 cm-1 dengan gugus fungsi (C−H) yang umumnya dimiliki oleh
senyawa alkana; di serapan pita uluran 1283,680 cm-1 dengan gugus fungsi (C−N)
Transmitasi
persen
yang umumnya dimiliki oleh senyawa amina atau amida.
Bilangan
gelombang
Gambar 5.2 Spektrum (FT-IR) Biochar Kotoran Ayam
Berdasarkan analisis spectra FT-IR kotoran ayam dan biochar kotoran ayam,
terjadinya pirolisis atau pembakaran mengakibatkan teroksidasinya gugus-gugus -CH, -N-H, dan -O-H menjadi -C=O, -C-N-, dan -C=C- aromatik (delokalisasi). Adanya
ikatan yang mengandung cincin dengan gugus -C=C- aromatik menunjukkan telah
terjadinya proses karbonasi atau grafitisasi (pelepasan molekul air pada senyawa-
68
senyawa karbohidrat menjadi rantai karbon yang mengandung C-C dan C=C selangseling) sehingga mempengaruhi sifat-sifat kimia berkaitan dengan kemampuannya
mengikat ion-ion logam berat.
Analisis spektrum infra merah pada bahan organik sekam padi dan biochar
sekam padi menunjukan adanya indikasi perubahan beberapa gugus fungsi akibat
pirolisis sekam padi menjadi biochar sekam padi (Gambar 5.3 dan 5. 4). Serapan pita
uluran pada 3441,160 cm-1 diidentifikasi sebagai gugus fungsi (-N−H) yang dimiliki
oleh senyawa amina dan atau amida; serapan pita uluran pada 1707,080 cm-1
diidentifikasi sebagai gugus fungsi (-C=O) yang kemungkinan dimiliki oleh senyawa
aldehid, keton, asam karboksilat, atau ester; serapan pita uluran pada 1503,580 cm-1
diidentifikasi sebagai gugus fungsi(-C=C-) yang kemungkinan dimiliki oleh senyawa
karbon dengan cincin aromatik (cincin dengan ikatan C-C dan C=C berselang-seling);
serapan pita uluran pada 1206,530 cm-1 dengan gugus fungsi (-C−N-) kemungkinan
dimiliki oleh senyawa senyawa amina dan atau amida; serapan pita uluran pada
808,210 cm-1 dengan gugus fungsi (-C−H) umumnya dimiliki oleh senyawa alkana.
Pada biochar sekam padi teridentifikasi adanya serapan pita uluran pada 3554,810
cm-1 yang diidentifikasi sebagai gugus fungsi (-O−H) senyawa ikatan hidrogen dari
fenol; serapan pita uluran pada 3392,790 cm-1 dengan gugus fungsi (-N-H) dari
senyawa amina, amida; serapan pita uluran pada 2223,920 cm-1 dengan gugus fungsi
(-C≡N) dari senyawa nitrit; diserapan pita uluran 1699,290 cm-1 dengan gugus fungsi
(-C=O) tipe senyawa aldehid, keton, asam karboksilat, ester; serapan pita uluran
1550,770 cm-1 dengan gugus fungsi (-C=C-) diidentifikasi adanya senyawa karbon
69
dengan cincin aromatik (yaitu cincin yang memiliki ikatan C-C dan C=C selangseling); serapan pita uluran pada 964,410 cm-1, dan 804,320 cm-1 dengan gugus
fungsi (-C−H) dari senyawa alkena.
Kalau menggunakan rujukan lain, serapan pada kisaran 900 – 1000 cm-1 yang
muncul pada spectra FT-IR biochar menunjukkan adanya ikatan Si-O-Si
(Simanjuntak, et al. 2012). Demikian juga serapan pada kisaran 800 – 900 cm-1 yang
muncul pada spectra FT-IR sekam padi dan biochar sekam padi diidentifikasi adanya
ikatan Si-O-C (Simanjuntak et al., 2012) pada kedua bahan organik tersebut. Dengan
demikian, sekam padi dan biochar sekam padi mengandung silikon dalam bentuk Si-
Transmitasi
persen
O-C ataupun Si-O-C.
Bilangan
gelombang
Gambar 5. 3 Spektrum
(FT-IR) Bahan Organik Sekam Padi
Transmitasi
persen
70
Bilangan
gelombang
Gambar 5. 4 Spektrum
(FT-IR) Biochar Sekam Padi
Hasil analisis karakterisasi dari biochar kotoran ayam dengan biochar sekam
padi lewat photo SEM dengan berbagai pembesaran diperoleh perbedaan bentuk
morfologi dan struktur mikro (Gambar 5.5 dan 5.6). Hasil karakterisasi biochar
kotoran ayam lewat foto SEM dengan pembesaran 2000 kali bentuk morfologinya
banyak terlihat pori-pori terbuka dengan butiran yang bentuk dan ukuran yang tidak
beraturan akan tetapi pori-porinya lebih kecil dari biochar sekam padi dalam ukuran
luas yang sama yaitu 10 µm. Struktur mikro biochar sekam padi tampak butiranbutiran tersusun rapi dan homogeny dengan kerangka yang stabil sedangkan struktur
mikro biochar kotoran ayam kerangkanya kelihatan lebih tidak beraturan dan rapuh
(labil). Bedasarkan bentuk dan ukuran pori-porinya, biochar kotoran ayam memiliki
daya daya absorbsi lebih kecil dibandingkan dengan biochar sekam padi.
71
(a) 500x
(b) 1000x
(c) 2000x
Gambar 5.5 Foto SEM Biochar Sekam Padi dengan Pembesaran 500 sampai
dengan 2000x
(a) 500x
(b) 1000x
(c) 2000x
Gambar 5.6 Foto SEM Biochar Kotoran Ayam dengan Pembesaran 500 sampai
dengan 2000x
5.1.3 Karateristik sifat fisik, kimia, dan biologi tanah setelah perlakuan
5.1.3.1 Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap ketersediaan logam berat
selama inkubasi
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik kotoran ayam (O1), sekam padi (O2),
biochar kotoran ayam (O3) dan Biochar sekam padi (O4), terhadap ketersedian logam
berat Pb dalam tanah selama inkubasi menunjukkan semakin tinggi dosis bahan
72
organik yang diikuti dengan semakin lama masa inkubasi ketersedian logam berat Pb
dalam tanah semakin menurun, dimana
dosis 12 ton ha-1
memberikan nilai
ketersediaan logam yang paling rendah ,dan tertinggi pada dosis 3 ton ha-1 (Gambar
5.7).
Sekam Padi
8
7
6
5
4
3
2
1
0
O1D0
O1D1
O1D2
O1D3
O1D4
0
10
20
Ketersedian Logam (mg/kg)
Ketersedian Logam (mg/kg)
Kotoran Ayam
30
8
7
6
5
4
3
2
1
0
O2D0
O2D1
O2D2
O2D3
O2D4
0
Waktu inkubasi (hari)
O3D0
O3D1
O3D2
O3D3
O3D4
0
10
20
Waktu Inkubasi (hari)
30
20
30
Biochar Sekam Padi
Ketersedian logam (mg/kg)
Ketersediaan Logam (mg/kg)
Biochar Kotoran Ayam
8
7
6
5
4
3
2
1
0
10
Waktu Inkubasi (hari)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
O4D0
O4D1
O4D2
O4D3
O4D4
0
10
20
30
Waktu Inkubasi (hari)
Gambar 5.7 Ketersediaan Logam Pb Akibat Dosis Bahan Organik
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik kotoran ayam (O1), sekam padi (O2),
biochar kotoran ayam (O3) dan Biochar sekam padi (O4), terhadap ketersedian logam
berat Cd dalam tanah selama inkubasi menunjukkan semakin tinggi dosis bahan
organik yang diikuti dengan semakin lama masa inkubasi ketersedian logam berat Cd
73
dosis 12 ton ha-1 memberikan nilai
dalam tanah semakin menurun, dimana
ketersediaan logam yang paling rendah ,dan tertinggi pada dosis 3 ton ha -1 (Gambar
Kotoran Ayam
Sekam Padi
0,35
O1D0
0,3
0,25
O1D1
0,2
O1D2
0,15
0,1
O1D3
0,05
O1D4
0
0
10
20
30
Ketersediaan Logam (mg/kg)
Ketersediaan Logam (mg/kg)
5.8).
0,35
0,3
O2D0
0,25
O2D1
0,2
O2D2
0,15
0,1
O2D3
0,05
O2D4
0
0
0,35
0,3
O3D0
0,25
O3D1
0,2
O3D2
0,15
O3D3
0,1
O3D4
0,05
0
20
Waktu Inkubasi (Hari)
30
Ketersediaan Logam (mg/kg)
Ketersediaan Logam (mg/kg)
Biochar Kotoran Ayam
10
20
30
Waktu Inkubasi (Hari)
Waktu Inkubasi (Hari)
0
10
Biochar Sekam Padi
0,35
0,3
O4D0
0,25
O4D1
0,2
O4D2
0,15
O4D3
0,1
O4D4
0,05
0
0
10
20
30
Waktu Inkubasi (Hari)
Gambar 5.8 Ketersediaan Logam Cd Akibat Dosis Bahan Organik
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik kotoran ayam (O1), sekam Padi (O2),
biochar kotoran ayam (O3) dan Biochar sekam padi (O4), terhadap ketersedian logam
berat Cu dalam tanah selama inkubasi menunjukkan semakin tinggi dosis bahan
organik yang diikuti dengan semakin lama masa inkubasi ketersedian logam berat Cu
dalam tanah semakin menurun, dimana dosis 12 ton ha-1 memberikan nilai
74
ketersediaan logam yang paling rendah, dan tertinggi pada dosis 3 ton ha-1 (Gambar
5.9).
Sekam Padi
30
O1D0
25
O1D1
20
O1D2
15
O1D3
10
O1D4
5
0
0
10
20
30
Ketersediaan Logam (mg/kq)
Ketersediaan Logam (mg/kg)
Kotoran Ayam
30
O2D0
25
O2D1
20
O2D2
15
O2D3
10
O2D4
5
0
0
Waktu inkubasi (hari)
30
O3D0
25
O3D1
20
O3D2
15
O3D3
10
O3D4
5
0
0
10
20
Waktu Inkubasi (hari)
30
20
30
Biochar Sekam Padi
Ketersedian Logam (mg/kg)
Ketersedian Logam (mg/kq)
Biochar Kotoran Ayam
10
Waktu Inkubasi (hari)
30
25
O4D0
20
O4D1
15
O4D2
10
O4D3
5
O4D4
0
0
10
20
30
Waktu Inkubasi (hari)
Gambar 5.9 Ketersediaan Logam Cu Akibat Dosis Bahan Organik
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik kotoran ayam (O1), sekam padi (O2),
biochar kotoran ayam (O3) dan Biochar sekam padi (O4), terhadap ketersedian logam
berat Cr dalam tanah selama inkubasi menunjukkan semakin tinggi dosis bahan
organik yang diikuti dengan semakin lama masa inkubasi ketersedian logam berat Cr
dalam tanah semakin menurun, dimana dosis 12 ton ha-1 memberikan nilai
75
ketersediaan logam yang paling rendah, dan tertinggi pada dosis 3 ton ha (Gambar
5.10).
0,7
0,6
O1D0
0,5
O1D1
0,4
O1D2
0,3
0,2
O1D3
0,1
O1D4
0
0
10
20
30
0,7
0,6
O2D0
0,5
O2D1
0,4
O2D2
0,3
O2D3
0,2
O2D4
0,1
0
0
10
20
Waktu Inkubasi (hari)
Waktu Inkubasi (hari)
Biochar Kotoran Ayam
Biochar Sekam Padi
0,7
0,6
O3D0
0,5
O3D1
0,4
O3D2
0,3
0,2
O3D3
0,1
O3D4
0
0
Ketersedeian Logam (mg/kg)
Sekam Padi
10
20
Waktu Inkubasi (hari)
30
Ketersedian Logam (mg/kg)
Ketersedian Logam (mg/kg)
Ketersediaan Logam (mg/kg)
Kotoran Ayam
30
0,7
0,6
O4D0
0,5
O4D1
0,4
O4D2
0,3
O4D3
0,2
O4D4
0,1
0
0
10
20
30
Waktu Inkubasi (hari)
Gambar 5.10 Ketersediaan Logam Cr Akibat Dosis Bahan Organik
5.1.3.2 Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap sifat fisik tanah
Hasil analisis karakteristik sifat fisik tanah akibat perlakuan,terjadi interaksi
yang sangat nyata terhadap beberapa parameter yang diamati, kecuali pada parameter
kadar air tanah.
Semakin tinggi dosis bahan organik nilai parameter BV pada
masing-masing jenis bahan organik semakin kecil, sedangkan nilai parameter
porositas total semakin besar. Nilai BV 0,811 g cm-3 terendah dan nilai porositas total
76
Tabel 5.4
Pengaruh Interaksi Jenis Bahan Organik dengan Dosis Bahan Organik
terhadap Beberapa Parameter Sifat Fisik Tanah Inkubasi 35 hari
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
BV (g cm-3)
Jenis Bahan Organik
Kotoran Ayam
1.050
0.956
0.940
0.892
0.877
a
b
c
g
h
Dosis
(ton ha-1)
Kotoran Ayam
0
3
6
9
12
2.152 j
2.558 d
2.635 c
2.650 c
2.762 a
Dosis
(ton ha-1)
Kotoran Ayam
0
3
6
9
12
51.208
62.589
64.309
66.353
68.223
Sekam Padi
Biochar Kotoran
Ayam
1.050 a
1.050 a
b
0.960
0.924 d
0.925 d
0.881 h
e
0.912
0.851 i
j
0.829
0.819 k
BJ (g cm-3)
Jenis Bahan Organik
Sekam Padi
1.050
0.953
0.916
0.910
0.811
Biochar Kotoran
Ayam
2.152 j
2.152 j
g
2.390
2.205 i
b
2.686
2.405 g
2.706 b
2.456 b
a
2.739
2.505 e
Porositas total (%)
Jenis bahan organik
k
h
b
d
b
Sekam Padi
51.208
59.831
65.552
66.358
68.735
k
i
e
d
b
k
j
g
e
c
a
b
e
b
l
Biochar
Sekam Padi
2.152
2.337
2.480
2.502
2.702
Biochar Kotoran
Ayam
51.208
55.659
63.611
65.349
67.300
Biochar Sekam
Padi
j
h
b
e
b
Biochar
Sekam padi
51.208
59.210
62.355
63.389
69.824
k
i
h
g
a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada
taraf uji Duncan’s 5%
69,824% tertinggi terdapat pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan
dosis 12 ton ha-1. Sedangkan nilai BV tertinggi pada perlakuan kombinasi kontrol
sebesar 1,050 g cm-3 dan berbeda nyata dibandingkan dengan perlakuan yang
lainnnya. Semakin tinggi nilai BV maka nilai porositas total tanah semakin kecil,
77
begitu sebaliknya semakin kecil nilai BV maka nilai porositas total tanah semakin
besar (Tabel 5.4).
Hasil analisis pengaruh perlakuan jenis bahan organik dan dosis bahan organik
menunjukan pengaruh yang nyata, dimana nilai kadar air tanah tertinggi sebesar
17,020% diproleh pada jenis bahan organik biochar sekam padi dan berbeda nyata
dengan jenis bahan organik lainnya. Sedangkan pada perlakuan dosis bahan organik
nilai tertinggi sebesar 18,045% diperoleh pada dosis 12 ton ha-1 , dan terendah pada
tanpa dosis( kontrol ).
Tabel 5.5
Pengaruh Perlakuan Jenis Bahan Organik dan Dosis Bahan Organik terhadap
Parameter Kadar Air Tanah, C Organik Inkubasi 35 hari dan Jumlah Daun
Pertanaman
Perlakuan
Kadar Air Tanah (%)
C- Organik (%)
Jumlah Daun
(helai)
Jenis Bahan Organik
Kotoran ayam
Sekam padi
Biochar kotoran ayam
Biochar sekam padi
Dosis (ton ha-1)
0
3
6
9
12
15,496
15,479
15,238
17,020
b
11,230
11,629
15,698
16,440
18,045
c
b
b
a
c
b
b
a
2,714
2,730
2,894
2,922
b
2,260
2,658
2,914
2,915
3,239
d
b
a
a
c
b
b
a
13,300 a
13,130 a
13,100 a
13,430 a
11,950 e
12,540 d
13,250 c
13,910 b
14,540 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada uji
duncan’s taraf 5%.
Begitu juga perlakuan jenis bahan organik dan dosis bahan organik berpengaruh
nyata terhadap C- organik tanah,dimana nilai tertinggi diperoleh pada jenis bahan
organik sekam padi sebesar 2,922 %, tapi tidak berbeda nyata dengan nilai pada
78
biochar kotoran ayam. Sedangkan pada perlakuan dosis nilai tertinggi diperoleh pada
dosis bahan organik 12 ton ha-1 sebesar 3,239 % dan terendah pada kontrol (Tabel
5.5).
HUBUNGAN BV DAN POROSITAS TERHADAP BERBAGAI PERLAKUAN
1,2
80
70
60
BV (g/cm)
0,8
50
40
0,6
30
0,4
20
0,2
Porositas total Tanah (%)
1
BV
Porositas
10
O4D4
O4D3
O4D2
O4D1
O4D0
O3D4
O3D3
O3D2
O3D1
O3D0
O2D4
O2D3
O2D2
O2D1
O2D0
O1D4
O1D3
O1D2
O1D1
0
O1D0
0
Gambar 5.11 Hubungan BV dan Porositas Pada Berbagai Perlakuan
Gambar 5.11 menunjukkan pola hubungan antara bobot isi (BV) dan porositas
total tanah pada berbagai perlakuan kombinasi, dimana semakin tinggi nilai bobot isi
maka nilai porositas total tanah semakin kecil begitu sebaliknya.
5.1.3.3 Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap sifak kimia tanah
Hasil analisis karakteristik sifat kimia tanah akibat perlakuan terjadi interaksi
yang sangat nyata terhadap beberapa parameter yang diamati, kecuali pada parameter
DHL, pH, N total, dan KB interaksinya tidak nyata. Semakin tinggi dosis bahan
organik nilai parameter P tersedia, KTK, dan K tersedia pada masing-masing jenis
bahan organik nilainya semakin tinggi.
Perlakuan kombinasi biochar sekam padi
79
dengan dosis 12 ton ha-1 memberikan nilai P tersedia sebesar 290,850 ppm, dan K
tersedia sebesar 184,700 ppm dan KTK sebesar 31,550 me/100g yang paling tinggi
dibandingkan dengan perlakuan yang lainnnya, tetapi tidak berbeda nyata dengan
perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 12 ton ha-1 (Tabel 5.6).
Tabel 5.6
Pengaruh Interaksi Jenis Bahan Organik dengan Dosis Bahan Organik
terhadap Beberapa Parameter Sifat Kimia Tanah Inkubasi 35 hari
P tersedia (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Kotoran Ayam
f
150,530
185,340
205,300
231,240
256,260
de
cd
bc
b
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam Padi
Ayam
150,530 f
150,530 f
154,320 ef
173,940 def
ef
159,250
226,810 bc
ef
161,990
245, 260 b
172,48 def
289,380 a
Biochar
Sekam Padi
150,530 f
162,460 ef
182,570 def
173,340 def
290,850 a
KTK (me/100g)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Kotoran Ayam
25,830
27,850
26,670
30,260
30,550
f
de
ef
abc
ab
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam Padi
Ayam
25,830 f
25,830 f
28,810 bcd
26,890 ef
bcd
29,080
27,790 de
29,530 bcd
28,540 cde
bcd
29,350
30,600 b
Biochar
Sekam Padi
25,830 f
28,960 bcd
30,390 abc
30,780 ab
31,550 a
K tersedia (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Kotoran Ayam
134,000
114,560
147,970
156,430
164,700
de
bc
bcd
b
b
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam Padi
Ayam
de
134,000
134,000 de
f
112,030
143,290 cd
139,700 cd
138,250 cde
cde
136,350
173,470 b
cd
143,920
178,730 a
Biochar
Sekam Padi
134,000 de
125,510 e
138,640 cde
142,740 cd
184,700 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
Jenis bahan organik berpengaruh nyata terhadap parameter DHL dan pH,
serta tidak nyata pada parameter N total, KB, dan Pb tersedia di tanah. Sedangkan
80
dosis bahan organik berpengaruh sangat nyata terhadap parameter DHL, pH, N total ,
KB, dan Pb tersedia di tanah. Semakin tinggi dosis bahan organik nilai pH, N total
dan KB semakin besar dan berbeda nyata dengan kontrol. Sebaliknya semakin tinggi
dosis bahan organik, nilai ketersediaan Pb semakin kecil (Tabel 5.7).
Tabel 5.7
Pengaruh Perlakuan Jenis Bahan Organik dan Dosis Bahan Organik terhadap
Beberapa Parameter Sifat Kimia Tanah Inkubasi 35 hari
Perlakuan
DHL
(mmhos
cm-1)
Sifat Kimia Tanah
N Total (%)
KB (%)
pH
Pb Tersedia
(ppm)
Jenis Bahan Organik
Kotoran ayam
Sekam padi
Biochar kotoran ayam
Biochar sekam padi
Dosis (ton ha-1)
0
3
6
9
12
4,844 ab
4,064 b
5,352a
4,546b
6,700
6,706
6,793
6,793
b
5,620a
4,008c
4,395bc
4,490bc
4,994ab
6,700
6,708
6,775
6,766
6,791
b
b
a
a
b
ab
ab
a
0,140 a
0,134 a
0,138 a
0,136 a
0,120
0,137
0,140
0,144
0,144
b
a
a
a
a
95,324
95,308
95,716
95,552
a
a
a
a
93,69 0 c
94,615 d
95,234 c
96,360 b
97,478 a
3,346
3,412
3,253
3,354
a
3,650
3,450
3,320
3,205
3,079
a
a
a
a
b
c
d
e
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada uji
Duncan’s taraf 5%
Pengaruh perlakuan jenis bahan organik dengan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap ketersediaan logam Cd, Cr, dan
Cu, sedangkan pada logam Pb interaksinya tidak nyata. Semakin tinggi dosis bahan
organik pada masing-masing jenis bahan organik, maka ketersediaan logam berat Cd,
Cr, dan Cu pada masing-masing jenis bahan organik menurun secara nyata. Bila
dibandingkan dengan konsentrasi pada perlakuan kontrol sudah terjadi penurunan
konsentrasi dengan meningkatnya dosis bahan organik. Nilai ketersediaan logam Cd
81
0,139 ppm terendah ditunjukkan oleh perlakuan kombinasi kotoran ayam dengan
dosis 12 ton ha-1 dan berbeda nyata dengan perlakuan yang lain.
Tabel 5.8
Pengaruh Interaksi Dosis dengan Jenis Bahan Organik terhadap Konsentrasi
Ketersediaan Beberapa Logam Berat pada Tanah Inkubasi 35 hari
Cd (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Kotoran Ayam
0,298
0,149
0,148
0,142
0,139
a
ij
ij
ij
k
Jenis Bahan Organik
Biochar
Sekam Padi
Kotoran Ayam
0,298 a
0,298 a
fg
0,164
0,182 cd
gh
0,160
0,175 de
0,154 hi
0,17 0 ef
ij
0,146
0,164 fg
Biochar Sekam
Padi
0,298 a
0,190 ab
0,186 bc
0,176 de
0,169 ef
Cr (ppm)
Jenis Bahan Organik
Kotoran Ayam
0,595
0,060
0,057
0,048
0,038
a
b
b
c
d
Sekam Padi
0,595
0,060
0,057
0,048
0,038
a
b
b
c
d
Biochar
Kotoran Ayam
0,595 a
0,037 de
0,029 efgh
0,022 hijk
0,018 ijk
Biochar Sekam
Padi
0,595 a
0,02 7 fghi
0,018 ijk
0,016 jk
0,013 k
Cu (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Kotoran
Ayam
26,925 a
15,466 bc
15,36 6 bcd
14,636 cde
14,286 ef
Jenis Bahan Organik
Biochar
Sekam Padi
Kotoran Ayam
26,925 a
26,925 a
ef
14,173
13,666 f
ef
13,89 3
13,400 f
f
13,640
12,593 g
f
13,553
12,120 g
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf
Duncan’s 5%
Biochar Sekam
Padi
26,925 a
13,493 f
14,686 cde
14,566 de
13,493 f
yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
Nilai ketersediaan logam Cr 0,013 ppm terendah diperoleh pada perlakuan
kombinasi jenis bahan organik biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha -1, akan
tetapi tidak berbeda nyata dengan perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam dengan
dosis 12 ton ha-1 yang nilainya 0,018 ppm. Sedangkan nilai ketersediaan logam Cu
82
terrendah sebesar 12,120 ppm diperoleh pada perlakuan kombinasi biochar kotoran
ayam dengan dosis 12 ton ha-1 , tapi tidak berbeda nyata dengan perlakuan biochar
kotoran ayam dosis 9 ton ha-1 (Tabel 5.8).
Gambar 5.12 menunjukkan pola hubungan antara KTK dengan ketersediaan
logam berat Pb dan Cu pada berbagai perlakuan kombinasi, dimana semakin tinggi
nilai KTK maka nilai ketersediaan semakin kecil begitu sebaliknya.
35
25
KTK (me /100g)
15
25
10
5
20
0
15
-5
-10
10
-15
5
-20
KTK Tersedia di Tanah
Pb Tersedia Tanah
Cu Tersedia di Tanah
O4D4
O4D3
O4D2
O4D1
O4D0
O3D4
O3D3
O3D2
O3D1
O3D0
O2D4
O2D3
O2D2
O2D1
O2D0
O1D4
O1D3
O1D2
O1D1
-25
O1D0
0
Konsentrasi Logam di Tanah (mg kg-1)
20
30
Gambar 5.12 Hubungan KTK dengan ketersediaan logam Pb dan Cu di tanah
pada berbagai perlakuan
Gambar 5.13 menunjukkan pola hubungan antara KTK dengan ketersediaan
logam berat Cd dan Cr pada berbagai perlakuan kombinasi, dimana semakin tinggi
nilai KTK maka nilai ketersediaan logam Cd dan Cr semakin kecil begitu sebaliknya
semakin kecil nilai KTK maka nilai ketersedian logam Cd dan Cr semakin besar
dalam tanah.
83
0,3
30
0,25
0,2
20
0,15
15
0,1
10
5
0,05
0
0
KTK
CD Tersedia di Tanah
Cr Tersedia di Tanah
O1D0
O1D1
O1D2
O1D3
O1D4
O2D0
O2D1
O2D2
O2D3
O2D4
O3D0
O3D1
O3D2
O3D3
O3D4
O4D0
O4D1
O4D2
O4D3
O4D4
KTK (me /100g-)
25
Konsentrasi Logam di Tanah (mg kg-1)
35
Gambar 5.13 Hubungan KTK dengan Ketersediaan Logam Cd dan Cr diTanah
5.1.3.4 Pengaruh dosis biochar dan dosis bahan organik terhadap sifat biologi tanah
Hasil analisis karakteristik sifat biologi tanah akibat perlakuan menunjukan
interaksi yang tidak nyata untuk parameter C- organik. Sedangkan pengaruh
perlakuan jenis bahan organik dan dosis bahan organik menunjukkan pengaruh yang
nyata. Nilai tertinggi diperoleh pada perlakuan dosis bahan organik 12 ton ha-1
sebesar 3,239 %. Sedangkan pada perlakuan jenis bahan organik nilai tertinggi
diperoleh pada perlakuan jenis bahan organik biochar sekam padi sebesar 2,922%,
tapi tidak berbeda nyata dengan nilai 2,894 % pada perlakuan biochar kotoran ayam
(Tabel 5.5).
84
Tabel 5.9
Jumlah Total Bakteri dan Total Jamur Akibat Pengaruh Dosis dan Jenis Bahan
Organik Inkubasi 35 hari
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Perlakuan
Kotoran ayam dosis 0 ton ha-1 (O1D0)
Kotoran ayam dosis 3 ton ha-1 (O1D1)
Kotoran ayam dosis 6 ton ha-1 (O1D2)
Kotoran ayam dosis 9 ton ha-1 (O1D3)
Kotoran ayam dosis 12 ton ha-1 (O1D4)
Sekam padi dosis 0 ton ha-1 (O2D0)
Sekam padi dosis 3 ton ha-1 (O2D1)
Sekam padi dosis 6 ton ha-1 (O2D2)
Sekam padi dosis 9 ton ha-1 (O2D3)
Sekam padi dosis 12 ton ha-1 (O2D4)
Biochar kotoran ayam dosis 0 ton ha-1 (O3D0)
Biochar kotoran ayam dosis 3 ton ha-1 (O3D1)
Biochar kotoran ayam dosis 6 ton ha-1 (O3D2)
Biochar kotoran ayam dosis 9 ton ha-1 (O3D3)
Biochar kotoran ayam dosis 12 ton ha-1 (O3D4)
Biochar sekam padi dosis 0 ton ha-1 (O4D0)
Biochar sekam padi dosis 3 ton ha-1 (O4D1)
Biochar sekam padi dosis 6 ton ha-1 (O4D2)
Biochar sekam padi dosis 9 ton ha-1 (O4D3)
Biochar sekam padi dosis 12 ton ha-1 (O4D4)
Total Jamur
CFU g-1
64 x 102
79 x 102
11 x 103
13,5 x 103
14,5 x 103
64 x 102
12 x 103
18,5 x 103
19,6 x 103
25,8 x 103
64 x 102
88 x 102
11,2 x 103
12,9 x 103
13 x 103
64 x 102
99 x 102
12,5 x 103
21 x 103
21.5 x 103
Total Bakteri
CFU g-1
57 x 105
204 x 105
240 x 105
264 x 105
268 x 105
57 x 105
55,4 x 105
60,8 x 105
70,4 x 105
160 x 105
57 x 105
75,4 x 105
20 x 106
34,8 x 106
36 x 106
57 x 105
74,2 x 105
119,9 x 105
212 x 105
40 x 106
Hasil perhitungan jumlah total bakteri dan total jamur pada Tabel 5.9
diperoleh semakin tinggi dosis pada masing-masing jenis bahan organik, total bakteri
dan total jamur pada tanah semakin besar,begitu sebaliknya. Jumlah total jamur
tertinggi diperoleh pada perlakuan kombinasi sekam padi dengan dosis 12 to ha -1
sebesar 25 x 10 3 CFU g-1 dan terendah pada perlakuan kontrol sebesar 64 x 102 CFU
g-1. Sedangkan total bakteri yang tertinggi dalam tanah diperoleh pada perlakuan
kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1 sebesar 40 x 106 CFU g-1
dan terendah pada perlakuan kontrol sebesar 57 x 105 CFU g-1 (Tabel 5.9) dan
(Gambar 5.14)
85
a.
57 x 105 CFU g-1 (Kontrol)
40 x 106 CFU g-1 (O4D4)
64 x 102 CFU g-1 (Kontrol)
25,8 x 103 CFU g-1 (O2D4)
b.
Gambar 5.14 Jumlah Total Bakteri (a) dan Total Jamur (b)
5.1.4 Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap pertumbuhan dan hasil
tanaman jagung
Pengaruh perlakuan jenis bahan organik dengan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap berat basah brangkasan
pertanaman, berat kering oven brangkasan per tanaman, tinggi tanaman maksimum,
dan berat biji per pot, sedangkan pada parameter jumlah daun interaksinya tidak
nyata. Peningkatan dosis dari masing-masing bahan organik sampai dosis 9 ton ha-1
secara nyata dapat meningkatkan nilai berat biji per pot, berat basah brangkasan per
86
tanaman, berat kering oven brangkasan pertanaman, dan tinggi tanaman maksimum,
pada masing-masing jenis bahan organik dan mengalami penurunan bila dosisnya
dinaikan sampai 12 ton ha-1 (Tabel 5.10).
Perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 9 ton ha-1
memberikan nilai berat biji per pot sebesar 515,003 g, berat basah total brangkasan
pertanaman sebesar 411,800 g, berat kering oven total brangkasan sebesar 143,546 g
dan tinggi tanaman sebesar 252,183 cm berbeda nyata dengan perlakuan kombinasi
yg lainya, akan tetapi tidak berbeda nyata dengan perlakuan kombinasi biochar se
dengan dosiskam padi 9 ton ha-1 yang nilainya 555,800 g untuk berat biji perpot.
begitu juga dengan berat kering oven brangkasan sebesar 134,458 g pada perlakuan
kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 6 ton ha-1 tidak berbeda nyata. Nilai
tinggi tanaman sebesar 253,183 cm pada perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam
dengan dosis 12 ton ha-1 tidak berbeda nyata dengan dosis 9 ton ha-1 dan 6 ton ha-1
serta dengan nilai 250,333 cm pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan
dosis 12 ton ha-1, dan berbeda nyata dengan perlakuan kombinasi lainnya.
Perlakuan jenis bahan organik memberikan pengaruh yang tidak nyata
terhadap parameter jumlah daun per tanaman. Sedangkan pengaruh perlakuan dosis
bahan organik
memberikan pengaruh yang sangat nyata, dimana nilai tertinggi
diperoleh pada perlakuan dosis 12 ton ha-1 sebesar 14,540 helai dan terkecil pada
perlakuan kontrol sebesar 11,950 helai (Tabel 5.5).
87
Tabel 5.10
Pengaruh Interaksi Dosis dengan Jenis Bahan Organik terhadap Beberapa
Parameter Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Jagung
Berat biji per pot (g)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam padi
Ayam
300,800 h
300,800 h
300,800 h
391,800 efg
376,800 fg
410,700 def
def
g
411,500
353,666
444,300 cde
cd
cd
457,200
455,200
515,033 ab
def
def
415,700
401,200
482,400 bc
Biochar Sekam
Padi
482,400 bc
411,500 def
447,000 cde
555,800 a
474,300 bc
Berat basah brangkasan per tanaman (g)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
j
ij
286,200
287,533
294,866 ghij
324,966 cdefg
288,083 ij
320,333 efgh
efghi
ghij
318,450
306,633
384,166 b
cdef
cde
339,466
344,216
411,800 a
efghij
fghij
314,66 6
310,500
352,683 cd
Biochar Sekam
Padi
292,200 hij
296,850 ghij
322,466 defgh
353,716 c
338,51 6 cdef
Berat kering oven brangkasan per tanaman (g)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
fg
g
100,360
94,630
103,897 efg
113,738 bcde
100,828 fg
112,783 bcde
efg
def
106,220
107,380
134,458 a
bc
bc
120,946
120,480
143,546 a
cdef
def
110,191
108,674
123,439 b
Biochar Sekam
Padi
102,269 efg
103,897 efg
112,863 bcde
123,800 b
118,480 bcd
Tinggi tanaman maksimum (cm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
h
h
215,166
219,833
219,166 h
227,500 g
233,33 3 efg 241,733 bc
efg
231,33 3
235,000 ef
250,050 a
cde
de
236,333
235,833
252,18 3 a
bcd
b
24,000
244,500
253,183 a
Biochar Sekam
Padi
215,166 h
229,833 fg
232,500 efg
236,166 cde
250,333 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
88
5.1.5 Total logam berat pada biji jagung
Pengaruh perlakuan jenis bahan organik dengan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap konsentrasi total logam berat Pb,
Cd, Cu, dan Cr pada biji jagung. Peningkatan dosis bahan organik pada masingmasing jenis bahan organik menyebabkan terjadinya penurunan konsentrasi total
logam berat Pb, Cd, Cu, dan Cr pada biji jagung. Terjadi penurunan nilai konsentrasi
total pada perlakuan biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha -1 sebesar 58,040%
pada logam Pb; 47,300% pada logam Cd; 62,910% pada logam Cu dan 66,610% pada
logam Cr, bila dibandingkan dengan nilai pada kontrol. Menurut BPOM 1989 nilai
ambang batas logam Pb (0,110-7,680 ppm), Logam Cd (0,010-0,100 ppm), dan
logam Cu (2,280-10 ppm). Konsentrasi total logam Pb dan Cd pada biji jagung
masih berada di atas ambang kritis kreteria BPOM 1989, sedangkan untuk logam Cu
sudah berada di bawah ambang kritis (Tabel 5.11). Nilai konsentrasi total logam Pb
20,766 ppm terrendah ditunjukkan oleh perlakuan kombinasi biochar sekam padi
dengan dosis 12 ton ha-1, akan tetapi tidak berbeda nyata dengan nilai Pb pada
perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 9 ton ha-1 dan 12 ton ha-1.
Nilai konsentrasi total terrendah untuk logam Cd diperoleh pada perlakuan kombinasi
biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha
dengan perlakuan yang lainnya.
-1
sebesar 2,844 ppm dan berbeda nyata
89
Tabel 5.11
Pengaruh Interaksi Dosis dengan Jenis Bahan Organik terhadap Konsentrasi
Total Beberapa Logam Berat pada Biji Jagung
Pb (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
Kotoran Ayam
0
3
6
9
12
49,500 a
38,983 bc
35,783 cd
32,583 cde
31,886 de
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam Padi
Ayam
a
49,500
49,500 a
a
48,783
27,316 ef
47,550 a
31,886 de
ab
45,383
21,973 f
ab
43,250
21,216 f
Biochar Sekam
Padi
49,500 a
34,133 cde
30,616 de
27,450 ef
20,766 f
Cd ( ppm)
Dosis
(ton ha-1)
Kotoran Ayam
0
3
6
9
12
5,397 a
4,763 bcd
4,430 cde
4,566 cde
3,730 fg
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam Padi
Ayam
5,397 a
5,397 a
5,164 ab
5,198 ab
abc
5,008
4,439 cde
4,893 abcd
4,123 ef
cde
4,739
3,340 fg
Biochar Sekam
Padi
5,397 a
4,369 de
3,544 gh
3,061 hi
2.844 i
Cu (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
Kotoran Ayam
0
3
6
9
12
1,680 a
1,613 a
1,543 a
1,336 b
1,043 cde
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam Padi
Ayam
1,680 a
1,680 a
1,583 a
1,229 bc
b
1,326
1,107 cd
bc
1,193
0,901 de
0,930 de
0,680 fg
Biochar Sekam
Padi
1,680 a
1,346 b
1,073 cde
0,860 ef
0,623 g
Cr (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Kotoran Ayam
2,360
2,163
1,988
1,799
1,620
a
ab
bc
cde
de
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Sekam padi
Ayam
2,360 a
2,360 a
2,196 ab
1,897 bcd
abc
2,014
1,688 cde
1,491 ef
1,573 def
gh
0,980
1,276 fg
Biochar
Sekam Padi
2,360 a
1,473 ef
1,275 fg
1,035 gh
0,788 h
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
90
Nilai konsentrasi total logam Cu terendah sebesar 0,623 ppm diperoleh pada
perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1 dan berbeda nyata
dengan perlakuan lainnnya akan tetapi tidak berbeda nyata dengan nilai 0,680 ppm
pada perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 12 ton ha -1.
Nilai konsentrasi total logam Cr terrendah sebesar 0,788 ppm diperoleh pada
perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1 dan berbeda nyata
dengan perlakuan lainnya akan tetapi tidak berbeda nyata dengan nilai 1,035 ppm
pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 9 ton ha -1 .
5.1.6 Total logam berat pada brangkasan jagung
Pengaruh perlakuan jenis bahan organik dengan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap total logam berat Pb, Cd, Cu, dan
Cr pada brangkasan jagung. Peningkatan dosis bahan organik pada masing-masing
jenis bahan organik secara nyata dapat menurunkan konsentrasi logam berat total Pb,
Cd, Cu, dan Cr pada brangkasan tanaman jagung pada masing-masing jenis bahan
organik. Terjadi penurunan nilai konsentrasi pada perlakuan biochar sekam padi
dengan dosis 12 ton ha-1 sebesar 57,270% pada logam Pb; 61,490% pada logam Cd;
77,040% pada logam Cu dan 84,380% pada logam Cr, bila dibandingkan dengan
kontrol (Tabel 5.12).
Konsentrasi logam berat Pb terendah sebesr 15,903 ppm
diperoleh pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha -1
dan tidak berbeda nyata dengan perlakuan kombinasi kotoran ayam, sekam padi dan
biochar kotoran ayam dosis 12 ton ha-1.
91
Tabel 5.12
Pengaruh Interaksi Dosis dengan Jenis Bahan Organik terhadap Konsentrasi
Total beberapa Logam Berat pada Brangkasan
Pb (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
a
a
37,225
37,225
37,225 a
ab
ab
32,136
31,882
28,145 bcd
30,239 bc
27,365 becd
24,916 cdefg
cdef
dgef
25,216
23,822
21,736 efgh
fgh
gh
19,111
18,867
16,571 h
Biochar
Sekam Padi
37,225 a
24,708 cdefg
23,561 defg
20,471 fgh
15,903 h
Cd (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
3,877 a
3,877 a
3,877 a
3,860 a
3,010 b
2,650 bcde
a
bcd
3,673
2,710
2,400 cdef
2,879 bc
2,403 cdef
2,150 efg
bcde
fgh
2,589
1,936
1,796 gh
Biochar
Sekam Padi
3,877 a
2,770 bcd
2,283 defg
2,043 fg
1,493 h
Cu (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
57,710 a
57,710 a
57,710 a
52,450 a
42,423 b
37,610 bc
cd
cd
35,626
35,680
33,770 cde
e
cde
28,843
33,870
22,960 f
21,803 f
30,156 de
15,753 g
Biochar
Sekam Padi
57,710 a
29,346 e
23,373 f
16,596 g
13,246 g
Cr (ppm)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
Jenis Bahan Organik
Biochar Kotoran
Kotoran Ayam Sekam Padi
Ayam
9,661 a
9,661 a
9,661 a
5,444 b
4,428 cd
4,936 bc
bc
ef
4,836
3,586
4,409 cd
cd
fg
4,348
3,083
3,898 de
de
g
3,911
2,771
3,083 fg
Biochar
Sekam Padi
9,661 a
3,880 de
3,503 ef
2,756 g
1,509 h
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
92
Konsentrasi logam berat Cd terendah sebesar 1,493 ppm diperoleh pada perlakuan
kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1 dan berbeda nyata dengan
perlakuan kombinasi yang lainnya, tetapi tidak berbeda nyata dengan perlakuan
kombinasi sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1 yang nilainya 1,936 ppm, dan nilai
1,796 ppm pada perlakuan kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 12 ton ha -1
Konsentrasi logam berat Cu terendah sebesar 13,246 ppm diperoleh pada
perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1, dan berbeda nyata
dengan kombinasi lainnya tetapi tidak berbeda nyata dengan kombinasi biochar
sekam padi dengan dosis 9 ton ha-1 dengan nilai 16, 596 ppm. Konsentrasi logam
berat Cr terendah sebesar 1,509 ppm diperoleh pada perlakuan kombinasi biochar
sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1 dan berbeda nyata dengan perlakuan kombinasi
lainnya. Menurut Allowy (1995) ambang batas total logam berat pada tanaman:
logam Pb (5-300 ppm), logam Cd (5-30 ppm), dan logam Cu (20-100 ppm).
Konsentrasi total logam berat Pb, Cd, dan Cu, pada brangkasan tanaman jagung
sudah berada di bawah ambang batas .
5.2 Pengaruh Kombinasi Dosis Biochar dengan Dosis Bahan Organik Terhadap
Sifat Tanah dan Pertumbuhan Tanaman Jagung Pada Lahan Terdegradasi
Limbah Cair Garmen
5.2.1 Pengaruh kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik terhadap
sifat fisik tanah
93
Pengaruh perlakuan kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata pada beberapa parameter sifat fisik tanah
seperti ,kadar air tanah, Berat Jenis (BJ), BV dan Porositas total.
Tabel 5.13
Pengaruh Interaksi Dosis biochar dan Dosis Bahan Organik terhadap
Beberapa Parameter Sifat Fisik Tanah Inkubasi 35 hari
Kadar Air Tanah(%)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
17,137 b
18,399 a
15,294 d
Dosis Bahan Organik
K2
K3
15,196 d
14,210 e
15,144 d
16,560 c
d
15,091
16,541 c
BJ (g cm-3)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
2,592 b
2,818 a
2,556 b
Dosis Bahan Organik
K2
K3
2,508 b
2,171 c
2,549 b
2,498 b
b
2,473
2,570 b
BV(g cm-3)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
1,030 bc
1,013 c
1,082 ab
Dosis Bahan Organik
K2
K3
1,083 ab
1,128 a
1,044 bc
1,077 ab
bc
1,057
1,048 bc
Porositas Total (%)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
60,277 b
64,042 a
57,665 cd
Dosis Bahan Organik
K2
K3
56,780 d
48,004 c
59,213 bc
56,877 d
d
56,780
59,080 bc
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
Pengaruh perlakuan dosis biochar pada masing-masing dosis bahan organik
memberikan nilai yang berbeda untuk parameter BJ, BV, dan porositas total. Begitu
94
juga pengaruh perlakuan dosis bahan organik pada masing-masing dosis biochar
memberikan nilai yang berbeda untuk parameter BJ, BV, dan porositas total (Tabel
5.13).
Hasil uji statistika pada Tabel 5.13 menunjukan bahwa perlakuan kombinasi
biochar sekam padi optimum dengan kotoran ayam optimum (B2K1) memberikan
nilai terendah untuk parameter
BV sebesar 1,013 g cm-3
dan tertinggi untuk
parameter kadar air, BJ dan porositas total dengan nilai sebesar 18,399 % untuk
kadar air, 2,818 g cm-3
untuk BJ dan 64,042% untuk porositas total. Terjadi
penurunan nilai BV sebesar 1,650% dan peningkatan nilai porositas total tanah
sebesar 6,340% bila dibandingkan dengan nilai pada perlakuan B1K1. Sedangkan
pengaruh perlakuan kombinasi yang lainnya beragam pada msing-masing parameter
sifat fisik tanah (Tabel 5.13).
5.2.2 Pengaruh kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik terhadap
sifat kimia dan biologi tanah
Pengaruh perlakuan kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik
menunjukan interaksi yang sangat nyata terhadap parameter sifat kimia seperti DHL,
K tersedia, dan P tersedia, sedangkan pada parameter pH, KTK, KB, dan N total
interaksinya tidak nyata. Pengaruh perlakuan dosis biochar pada masing-masing dosis
bahan organik memberikan nilai yang berbeda untuk parameter DHL, K tersedia, dan
P tersedia. Begitu juga pengaruh perlakuan dosis bahan organik pada masing-masing
95
dosis biochar memberikan nilai yang berbeda untuk parameter DHL, K tersedia, dan
P tersedia.
Tabel 5.14
Pengaruh Interaksi Dosis Biochar dan Dosis Bahan Organik terhadap Sifat
Kimia dan Biologi Tanah Inkubasi 35 hari
Sifat Kimia
DHL (mmhos cm-1)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
13,150 a
1,196 c
12,523 a
Dosis Bahan organic
K2
5,643 b
3,920 bc
4,253 bc
K3
3,996 bc
5,660 b
4,973 b
K tersedia (ppm)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
607,200 a
777,246 a
342,283 b
Dosis Bahan Organik
K2
304,043 b
187,470 b
232,513 b
K3
268,576 b
324,243 b
244,190 b
P tersedia (ppm)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
176,356 b
406,136 a
128,593 bc
Dosis Bahan Organik
K2
246,956 b
133,336 bc
200,340 b
K3
42,046 c
215,570 b
146,360 bc
Sifat Biologi
C-organik (%)
Dosis
biochar
B1
B2
B3
K1
4,140 b
4,586 a
3,803 bc
Dosis bahan organic
K2
3,576 c
3,450 c
3,530 c
K3
3,873 bc
3,443 c
3,820 bc
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
Perlakuan kombinasi B2K1 memberikan nilai K tersedia dan P tersedia paling
tinggi yaitu 777, 246 ppm untuk K tersedia dan 406,136 ppm untuk P tersedia.
96
Terjadi peningkatan nilai 28% pada K tersedia dan 13,250% pada P tersedia, bila
dibandingkan dengan nilai pada perlakuan B1K1. Sedangkan untuk parameter DHL
pada perlakuan kombinasi B2K1
nilainya terendah sebesar 1,196 mmhos cm-1
(Tabel 5.14)
Pengaruh perlakuan dosis biochar memberikan interaksi yang sangat nyata
terhadap parameter C- organik. Pengaruh perlakuan dosis biochar pada masingmasing dosis bahan organik memberikan nilai yang berbeda untuk parameter C
organik tanah. Begitu juga pengaruh perlakuan dosis bahan organik pada masingmasing dosis biochar memberikan nilai yang berbeda untuk parameter C- organik
tanah, dimana nilai C- organik tanah tertinggi diperoleh pada perlakuan kombinasi
B2K1 sebesar 4,586 %. Terjadi peningkatan 10,770% bila dibandingkan dengan nilai
pada perlakuan B1K1 (Tabel 5.14).
Perlakuan dosis biochar berpengaruh tidak nyata terhadap parameter sifat
kimia tanah seperti pH, KTK, dan KB, sedangkan pada parameter N total
pengaruhnya nyata. Nilai N total tertinggi diperoleh pada perlakuan dosis optimum
biochar kotoran ayam 9,930 ton ha-1( B1 ) dengan nilai 0,196 %, dan tidak berbeda
nyata dengan nilai 0,183 % pada perlakuan B2(9,28 ton ha-1). Begitu juga pengaruh
perlakuan dosis bahan organik berpengaruh nyata pada parameter pH dan KTK,
sedangkan pada parameter KB , dan N total pengaruhnya tidak nyata (Tabel 5.15)
97
Tabel 5.15
Pengaruh Perlakuan Dosis Biochar dan Dosis Bahan Organik terhadap
Beberapa Parameter Sifat Kimia Tanah Setelah Inkubasi 35 hari
Perlakuan
Dosis Biochar
B1
B2
B3
Dosis Bahan Organik
K1
K2
K3
pH
Sifat Kimia
KTK(me/100g)
KB(%)
N total(%)
6,500 a
6,533 a
6,500 a
36,593 a
35,855 a
35,627 a
80,671 a
85,316 a
84,547 a
0,196 a
0,183 ab
0,168 b
6,588 a
6,466 b
6,477 b
35,168 b
36,713 a
36,194 ab
87,326 a
83,980 a
79,228 a
0,174 a
0,196 a
0,177 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
Duncan’s 5
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
5.2.3 Pengaruh kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik terhadap
ketersedian logam berat di tanah
Pengaruh perlakuan kombinasi dosis biochar dan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap ketersediaan logam Pb, Cu, Cd,dan
Cr di dalam tanah. Pengaruh perlakuan dosis biochar pada masing-masing dosis
bahan organik memberikan nilai yang berbeda terhadap ketersediaan logam berat Pb,
Cu, Cd, dan Cr di dalam tanah. Begitu juga pengaruh perlakuan dosis bahan organik
pada masing-masing dosis biochar memberikan nilai yang berbeda terhadap
ketersediaan logam berat Pb, Cu, Cd, dan Cr di dalam tanah (Tabel 5.16).
98
Tabel 5.16
Pengaruh Interaksi Kombinasi Dosis Biochar dengan Dosis Bahan Organik
Terhadap Ketersediaan Logam Berat di Tanah Masa Inkubasi 35 hari
Pb ( ppm)
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
2,557 bc
2,206 d
2,384 cd
Dosis Bahan Organik
K2
2,538 bc
2,577 bc
2,666 b
K3
2,225 d
2,579 bc
2,974 a
Cu (ppm )
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
17,534 b
15,269 c
17,324 b
Dosis Bahan Organik
K2
16,660 c
17,558 b
17,352 b
K3
15,565 d
18,254 a
17,538 b
Cr ( ppm )
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
0,235 bc
0,175 d
0,222 bcd
Dosis Bahan Organik
K2
0,325 a
0,216 bcd
0,342 a
K3
0,252 b
0,192 cd
0,186 d
Cd ( ppm )
Dosis
Biochar
B1
B2
B3
K1
0,092 ab
0,078 c
0,095 ab
Dosis Bahan Organik
K2
0,087 bc
0,085 bc
0,091 abc
K3
0,101 a
0,102 a
0,103 ab
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
Hasil uji statistika yang ditunjukan pada Tabel 5.16 nilai ketersediaan logam
berat Pb, Cu, Cr, dan Cd terendah ditunjukan oleh perlakuan kombinasi biochar
sekam padi optimum dengan kotoran ayam optimum (B2K1) yaitu untuk logam Pb
nilainya sebesar 2,206 ppm, Cu sebesar 15,269 ppm, Cr sebesar 0,175 ppm, dan Cd
sebesar 0,078 ppm. Terjadi penurunan sebesar 13,720% pada logam Pb; 12,910%
99
pada logam Cu; 25,530% pada logam Cr dan 15,210% pada logam Cd, bila
dibandingkan dengan nilai pada perlakuan B1K1. Sedangkan nilai tertinggi dari
masing-masing logam berat terdapat pada perlakuan kombinasi yang berbeda,
tergantung dari jenis logam beratnya.
5.2.4 Pengaruh kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik terhadap
pertumbuhan dan hasil tanaman jagung
Pengaruh perlakuan kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik
terhadap parameter pertumbuhan dan hasil tanaman jagung menunjukkan interaksi
yang tidak nyata.
Tabel 5.17
Pengaruh Perlakuan Dosis Biochar dan Dosis Bahan Organik terhadap
Beberapa Parameter Pertumbuhan Tanaman Jagung
Perlakuan
Dosis Biochar
B1
B2
B3
Dosis Bahan Organik
K1
K2
K3
Tinggi
Tanaman
Maksimum
(cm)
Parameter Pertumbuhan
Jumlah Daun Berat Basah
Maksimum
Total
(helai)
Brangkasan
per ubinan
(kg)
Berat Kering
Oven Total
Brangkasan per
ubinan (kg)
211,00 a
205,444 a
207,722 a
12,000 a
11,555 a
11,500 a
29,356 a
24,959 b
24,989 b
9,672 a
8,176 ab
7,073 b
209,500 a
204,555 a
210,111 a
11,666 a
11,500 a
11,888 a
26,632 a
26,277 a
26,392 a
8,164 a
8,618 a
8,140 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
Duncan’s 5%
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
100
Tabel 5.18
Pengaruh Perlakuan Dosis Biochar dan Dosis Bahan Organik terhadap
Beberapa Parameter Hasil Tanaman Jagung
Parameter Hasil
Perlakuan
Dosis Biochar
B1
B2
B3
Dosis Bahan Organik
K1
K2
K3
Berat Basah Biji per
ubinan (kg)
Berat Basah Biji per hektar
(ton)
4,290 a
3,502 a
4,142 a
16,990 a
13,899 a
16,393 a
3,914 a
4,180 a
3,840 a
15,534 a
16,546 a
15,204 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
Duncan’s 5 %.
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
Begitu juga pengaruh masing-masing faktor dari dosis biochar maupun dosis
bahan organik memberikan pengaruh yang tidak nyata terhadap parameter
pertumbuhan dan hasil, kecuali pada parameter berat basah total brangkasan per
ubinan dan berat kering oven total brangkasan per ubinan dosis biochar memberikan
pengaruh yang nyata (Tabel 5.17 dan 5.18).
5.2.5 Pengaruh kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik terhadap
konsentrasi total logam berat pada biji jagung dan brangkasan
Pengaruh perlakuan kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik
memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap konsentrasi logam berat total Cu
dan Pb pada biji jagung dan brangkasan. Sedangkan pada logam berat Cd dan Cr
101
tidak teridentifikasi kecuali konsentrasi logam berat Cd pada brangkasan
menunjukkan interaksi yang sangat nyata. Pengaruh perlakuan dosis biochar pada
masing-masing dosis bahan organik memberikan nilai yang berbeda terhadap
konsentrasi total logam berat Pb dan Cu pada biji jagung, serta logam Pb, Cu dan Cd
pada brangkasan. Begitu juga pengaruh perlakuan dosis bahan organik pada masingmasing dosis biochar memberikan nilai yang berbeda terhadap konsentrasi total
logam berat Pb dan Cu pada biji jagung, serta logam Pb, Cu dan Cd pada brangkasan.
(Tabel 5.19).
Nilai konsentrasi total logam berat Pb dan Cu terendah pada biji jagung
diperoleh pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi optimum dengan kotoran
ayam optimum (B2K1) yaitu untuk logam berat Pb sebesar 5,083 ppm dan 2,397
ppm untuk logam berat Cu. Terjadi penurunan 3,500% pada logam Pb dan 47,490%
pada logam Cu bila dibandingkan dengan perlakuan B1K1. Begitu juga pada
brangkasan jagung nilai konsentrasi total logam berat Pb, Cu, dan Cd terendah
diperoleh pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi optimum dengan kotoran
ayam optimum (B2K1) yaitu untuk logam berat Pb sebesar 12,594 ppm , logam berat
Cu sebesar 6,023 ppm dan logam berat Cd sebesar 0,638 ppm. Terjadi penurunan
74,950% pada logam Pb; 69,810% pada logam Cu dan 17,140% pada logam Cd bila
dibandingkan dengan nilai pada perlakuan B1K1. Sedangkan nilai konsentrasi total
tertinggi dari masing-masing logam berat baik pada biji maupun brangkasan berada
pada perlakuan kombinasi yang berbeda tergantung dari jenis logam beratnya (Tabel
5.19).
102
Tabel 5.19
Pengaruh Interaksi Kombinasi Dosis Biochar dengan Dosis Bahan Organik
terhadap Konsentrasi Total Logam Berat pada Biji Jagung dan Brangkasan
Pb (ppm) Pada Biji
Dosis
biochar
B1
B2
B3
K1
6,643 e
5,083 e
28,903 d
Dosis bahan organik
K2
6,843 e
32,983 c
36,460 b
K3
6,566 e
34,766 bc
46,823 a
Cu (ppm) Pada Biji
Dosis
biochar
B1
B2
B3
K1
4,565 b
2,397 c
5,312 b
Dosis bahan organik
K2
28,953 a
4,188 b
3,830 bc
K3
3,830 bc
3,903 bc
2, 397 c
Pb (ppm) Pada Brangkasan
Dosis
biochar
B1
B2
B3
K1
50,277 a
12,594 c
46,662 ab
Dosis bahan organik
K2
47,792 a
45,858 ab
51,183 a
K3
15,186 c
41,635 b
48, 693 a
Cu (ppm) Pada Brangkasan
Dosis
biochar
B1
B2
B3
Dosis
biochar
B1
B2
B3
Dosis bahan organik
K1
K2
e
19,953
53,166b
6,023 g
24,033d
c
35,730
50,513b
Cd (ppm) Pada Brangkasan
Dosis bahan organik
K1
K2
0,770 d
0,846 d
0,638 d
0,842 c
ab
3,533
3,819 a
K3
16,280f
37,266c
68,153a
K3
0,804 d
3,179 bc
3,660 a
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji Duncan’s 5%
B1
= 9,930 ton ha-1 biochar kotoran ayam
B2
= 9,280 ton ha-1 biochar sekam padi
B3
= 4,965 ton ha-1 biochar kotoran ayam + 4,640 ton ha-1 biochar sekam padi
K1
= 8,544 ton ha-1 kotoran ayam
K2
= 10,375 ton ha-1 sekam padi
K3
= 4,272 ton ha-1 kotoran ayam + 5,137 ton ha-1 sekam padi
Nilai ambang kritis untuk logam berat pada biji jagung menurut BPOM
((1979) adalah: logam Pb(0,110-7,680 ppm), logam Cu( 2,280-10 ppm), sedangkan
103
untuk logam Cr dan Cd kreterianya belum ditentukan . Jadi nilai konsentrasi logam
berat Pb dan Cu pada biji jagung pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi
optimum dengan kotoran ayam optimum (B2K1) sudah berada di bawah ambang
batas dari kreteria yang ditetapkan oleh BPOM (1989).
Menurut Alloway (1995) nilai ambang batas logam pada brangkasan adalah :
logam Cu ( 20-100 ppm), Pb (5-300 ppm), Cr (5-30 ppm), sedangkan untuk logam
Cd nilainya belum ditentukan. Jadi nilai konsentrasi logam berat Pb , Cu, dan Cd
pada
brangkasan jagung pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi optimum
dengan kotoran ayam optimum (B2K1) sudah berada di bawah ambang batas dari
kreteria yang ditetapkan oleh Allowy (1995).
BAB VI
PEMBAHASAN
6.1 Pembahasan Hasil Penelitian di Rumah Kaca dan di Lapangan
Berdasarkan data hasil penelitian yang telah diuraikan pada Bab V dapat
ditarik benang merah pembuktian secara empiris konsep yang telah dikontruksi dan
telah terujinya semua hipotesis yang diajukan pada Bab III. Beberapa hal menarik
yang dibahas pada paragraf-paragraf selanjutnya adalah perbedaan karakteristik
bahan organik dan biocharnya yang mempengaruhi perbedaan daya benahnya
terhadap tanah pertanian yang tercemar limbah cair garmen, perbedaan dosis bahan
organik dan atau biochar yang ditambahkan mempengaruhi sifat-sifat fisik tanah
sehingga terjadi perbedaan hasil tanaman jagung yang ditanami pada lahan pertanian
yang diremediasi tersebut, dan interaksi antara jenis bahan organik dan biocharnya
dengan dosis-dosisnya dalam mempengaruhi daya benah lahan pertanian yang
tercemar limbah cair garmen sehingga terjadi perbedaan kuantitas dan kualitas jagung
yang dihasilkan.
Perbedaan karakteristik bahan organik dan biocharnya disebabkan oleh
adanya reaksi pirolisis bahan organik menjadi biocharnya. Proses pirolisis dari bahan
organik kotoran ayam menjadi biochar kotoran ayam, setelah dianalisis FT-IR
teridentifikasi adanya gugus fungsional baru yaitu gugus –C=C- dari cincin karbon
aromatik, gugus -C=O dari senyawa alkehid, keton dan atau karboksilat, dan gugusgugus -C−N- dan –N-H dari senyawa amina dan atau amida. Begitu juga ketika
104
105
sekam padi diubah menjadi biochar, terbentuk gugus-gugus fungsional –C=C- dari
cincin karbon-karbon aromatic, gugus nitro (-NO2), nitrida (-C≡N), dan karboksilat
atau eter (-C=O). Hal ini menunjukkan terjadinya proses oksidasi dan karbonisasi.
Oksidasi adalah peningkatan bilangan oksidasi dari atom-atom penyusun suatu
senyawa akibat adanya reaksi pembakaran atau terbentuknya senyawa-senyawa yang
mengandung atom oksigen akibat pembakaran. Sedangkan karbonasi adalah reaksi
hilangnya gugus-gugus penyusun molekul air dari senyawa karbohidrat menjadi
senyawa karbon tanpa gugus –C-H dan C-OH menjadi gugus-gugus -C-C- dan –
C=C-. Munculnya gugus fungsional yang menyebabkan terjadinya cincin aromatik
yaitu cincin karbon dengan ikatan C-C dan C=C yang berselang-seling
mengakibatkan terjadinya delokalisasi elektron sehingga terbentuk awan elektron.
Adanya awan electron ini menyebabkan partikel-partikel penyusun biochar
bermuatan negatif dan memiliki derajat aromatisitas yang lebih tinggi sehingga
memiliki kemampuan yang lebih besar dalam mengikat ion-ion elektrofilik seperti
ion-ion logam berat. Pirolisis dalam pembuatan biochar juga menyebabkan komposisi
karbon organik menjadi lebih tinggi dibandingkan sebelum dibuat biochar.
Kandungan karbon organik yang lebih tinggi dan sifat-sifat aromatisasi dari cincincincin karbon yang ada pada biochar menyebankan biochar memiliki kemampuan
pembenah tanah yang lebih baik dibandingkan bahan organik. Hal ini didukung oleh
hasil penelitian Novak et al. (2009) yang menemukan aplikasi biochar pada tanah
masam di US selatan dapat meningkatkan pH tanah, C organik, unsur Mn, dan Ca
serta dapat menurunkan kandungan S dan Zn. Dengan demikian, hasil penelitian ini
106
membuktikan konsep yang telah dikonstruksi sebelumnya yang menjadi temuan baru
penelitian ini yaitu perbedaan karakteristik bahan organik dan biocharnya
menyebabkan perbedaan daya benah terhadap tanah tercemar limbah garmen.
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap beberapa parameter sifat
fisik tanah yang tercemar limbah cair garmen memberikan interaksi yang sangat
nyata. Hasil uji statistika pada Tabel 5.4
menunjukkan nilai bobot isi terendah
sebesar 0,811 g cm-3 dan nilai porositas tertinggi sebesar 69,824% diperoleh pada
perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 to ha -1 dan berbeda nyata
dibandingkan dengan kontrol (tanpa dosis). Penurunan nilai bobot isi ini terjadi
disebabkan oleh adanya pembentukan agregat tanah, pada perlakuan kombinasi
biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1. Selain itu hal ini juga didukung oleh
adanya senyawa cincin aromatis (C=C) yang tinggi pada biochar sekam padi,
sebagaimana yang ditunjukan oleh hasil analisis FT-IR pada Gambar 5.4 pada
serapan gelombang 1550,70 cm-1 dan gugus karboksilat (O−H) pada serapan
gelombang 3392,79 cm-1 dan 3554, 81 cm-1 yang mana kedua gugus fungsi ini
mendukung terbentuknya agregasi tanah. Pembentukan agregasi tanah ini menurut
Glaser et al. 2000 terbentuk akibat adanya organo mineral yang ada di ujung
kerangka aromatis dari biochar yang membentuk gugus karboksilat. Penurunan nilai
bobot isi dan naiknya porositas tanah pada tanah yg diberi biochar sekam padi,
berkaitan juga dengan tingginya luas permukaan biochar sekam padi dibandingkan
dengan bahan organik lainnya hal ini sesuai dengan hasil analisis foto SEM dengan
pembesaran 2000x
seperti pada Gambar 5.5. Hal ini didukung juga oleh hasil
107
penelitian Pohan (2002) menemukan luas permukaan biochar sekam padi seluas
2000 m2g-1. Begitu juga menurut This and Rillig (2009) menyatakan biochar sering
dipakai sebagai absorben karena memiliki luas permukaan yang besar, bahkan
beberapa ribu kali lipat lebih besar dari sumber bahan sorben lainnya. Selain itu juga
sorben karbon seperti biochar telah terbukti memiliki afinitas yang sangat tinggi
(Lohmann et al., 2005; Brandli et al ., 2008).
Pola hubungan antara bobot isi dengan porositas tanah pada berbagai
perlakuan kombinasi
berbagai jenis bahan organik dengan dosis, menunjukkan
semakin tinggi nilai bobot isi maka nilai porositas total tanah semakin rendah
(Gambar 5.11) hal ini dapat terjadi karena adanya peningkatan C organik di dalam
tanah akibat perlakuan jenis bahan organik dengan dosis. Bahan organik yang
diberikan ke dalam tanah akan mengalami dekomposisi yang menghasilkan asamasam organik yang memiliki peranan penting dalam granulasi tanah yang telah
mengalami pemadatan, sehingga tanah menjadi sarang. Hal ini sesuai dengan hasil
penelitian yang menunjukkan bahwa kandungan C organik tertinggi sebesar 2,922%
diperoleh pada perlakuan biochar sekam padi dan tidak berbeda nyata dengan nilai
2,894% yang diperoleh pada biochar kotoran ayam (Tabel 5.5).
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap beberapa parameter sifat
kimia tanah yang tercemar limbah cair garmen memberikan interaksi yang sangatsangat nyata. Nilai dari parameter P tersedia sebesar 290,850 ppm, KTK sebesar
30,60 me/100g, K tersedia sebesar 178,730 ppm, diperoleh pada perlakuan kombinasi
biochar kotoran ayam dengan dosis 12 ton ha-1 dan tidak berbeda nyata dengan nilai
108
pada perlakuan kombinasi biochar sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1. Hal ini
terjadi karena biochar sekam padi memiliki kemampuan meningkatkan pH tanah
sehingga nilai KTK yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan
lainnya yang pada akhirnya akan dapat menjerap logam berat Cd, Cr, dan Cu
sehingga ketersediaanya dalam tanah menjadi lebih kecil dengan semakin
meningkatnya dosis biochar yang diberikan.
Hal ini juga didukung dari hasil
penelitian yang menunjukkan ketersediaan logam Pb, Cd, Cu , dan Cr yang semakin
menurun dengan semakin lamanya masa inkubasi biochar dalam tanah. Selain itu
naiknya nilai KTK pada biochar sekam padi, karena munculnya muatan negatif dari
kelompok asam karboksilat (C−O) pada daerah serapan 1085,920 cm-1 dan 1172,720
cm-1 dari hasil analisis FT-IR (Gambar 5.4). Hasil penelitian tentang peningkatan
nilai KTK di tanah dengan penambahan biochar juga ditemukan oleh Chan et al
(2007). Disamping itu biochar sekam padi memiliki rangkaian aromatik yang tinggi
yang dapat membentuk organo kompleks dengan Cd, Cr dan Cu. Senyawa komplek
terbentuk dari reaksi antara ion logam dengan ligan organik, dimana ion logam atau
kation sebagai penerima pasangan elektron sekaligus bertindak sebagai atom pusat,
sedangkan ligan organik adalah penyumbang pasangan elektron. Dimana, menurut
Chen et al .,2003 merumuskan L + S = LS dimana L = logam, S = Senyawa
pengkhelat, dan LS = komplek logam senyawa pengkhelat. Menurut Fessenden &
Fessenden (1994) senyawa aromatik mempunyai awan siklik yang terdiri dari
elektron π yang terdelokalisasi pada sisi atas dan bawah bidang datar molekulnya.
Sejalan dengan hasil di atas Yamato et al. (2006) menemukan penambahan biochar
109
kulit kayu Acacia mangium ke tanah menyebabkan terjadi peningkatan nilai pH, N
total, P tersedia, dan nilai KTK. Sedangkan menurut Lehman dan Joseph (2009)
menemukan aplikasi biochar yang berulang-ulang dalam tanah akan mampu
mengurangi akumulasi logam berat pada tanah.
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap sifat biologi tanah untuk
parameter C organik menunjukkan interaksi yang tidak nyata sedangkan pengaruh
jenis dan dosis bahan organik memberikan pengaruh nyata sampai sangat-sangat
nyata. Nilai C organik tertinggi sebesar 2,922% diperoleh pada biochar sekam padi,
akan tetapi tidak berbeda nyata dengan nilai 2,984% yang diperoleh pada biochar
kotoran ayam dan terrendah sebesar 2,714% pada kotoran ayam. Sedangkan
perlakuan dosis 12 ton ha-1 memberikan nilai tertinggi sebesar 3,329% dan terrendah
pada kontrol sebesar 2,260%. Tingginya nilai C organik pada biochar sekam padi,
berkaitan dengan adanya sifat rekalsitran dari C dalam biochar sekam padi sebagai
akibat meningkatnya derajat aromatik yang dimiliki oleh biochar sekam padi.
Menurut Stephen (2004) senyawa aromatik adalah senyawa yang memiliki struktur
cincin dan ikatan rangkap C, bersifat stabil dan tahan degradasi. Hal ini didukung
oleh hasil analisis FT-IR biochar sekam padi, gugus fungsi cincin aromatik (C = C)
muncul pada daerah serapan 1514,120 cm-1 dan 1550,770 cm-1 (Gambar 5.4).
Tingginya nilai C organik pada biochar sekam padi diikuti pula dengan tingginya
nilai total bakteri yaitu sebesar 40x106 CFU g-1 pada perlakuan kombinasi biochar
sekam padi dengan dosis 12 ton ha-1. Hal ini didukung oleh hasil penelitian
Karboulewsky et al. (2002) menyatakan terjadi peningkatan populasi bakteri
110
Azotobacter sp dan bakteri lainnya dalam rhizosfer pada tanah yang tercemar logam
berat, dengan meningkatnya kandungan bahan organik yang menyediakan sumber
karbon. Selanjutnya Shilev et al. (2000) menemukan toleransi bakteri rhizosfer akan
menurun pada konsentrasi logam Pb 500-1500 ppm, Cd 5-100 ppm, Zn 20-150 ppm
dan Cu 200-750 ppm.
Pengaruh dosis dan jenis bahan organik terhadap beberapa parameter
pertumbuhan dan hasil tanaman jagung menunjukkan interaksi yang sangat nyata
sampai sangat-sangat nyata . Nilai tertinggi dari parameter berat basah total tanaman
per tanaman sebesar 411,800 g, berat kering oven total tanaman sebesar 143,546 g
dan tinggi tanaman maksimum sebesar 252,183 cm diperoleh pada perlakuan
kombinasi biochar kotoran ayam dengan dosis 9 ton ha-1 dan terendah pada kontrol
(tanpa dosis bahan organik). Begitu juga konsentrasi total logam berat Cu, Pb,dan Cd
masih berada di bawah ambang batas menurut Allowy (1995).
Hal ini dapat
dijelaskan bahwa banyak faktor yang mendukung terjadinya peningkatan nilai
parameter pertumbuhan tanaman jagung dimana faktor ini bisa berkembang secara
individu ataupun simultan. Peningkatan nilai parameter sifat kimia tanah dan fisik
tanah seperti nilai P tersedia, KTK, K tersedia dan Porositas total tanah serta
menurunnya nilai ketersediaan logam berat seperti Pb, Cu, Cd, dan Cr akan
memungkinkan terjadinya peningkatan aktivitas biologi tanah dan dekomposisi bahan
organik yang meningkat pula. Ini terbukti dari hasil penelitian jumlah total bakteri
dan total jamur meningkat dengan meningkatnya jumlah dosis bahan organik yang
diberikan. Selanjutnya kation-kation hasil pelepasan dekomposisi seperti NH4+ dapat
111
dijerap oleh biochar, sehingga proses nitrifikasi terhambat dan kehilangan NO3menurun. Disisi lain terjadinya penurunan kelarutan logam berat pada tanah akan
dapat melepaskan P yang terjerap dengan meningkatnya nilai pH tanah, sehingga P
tersedia menjadi tinggi. Terjerapnya logam berat Pb dan Cd ke tanaman dipengaruhi
oleh pH tanah yang rendah dan KTK tanah yang rendah (Brown et al., 2004;
Sukreeyapongse et al., 2002). Sedangkan hasil penelitian Liang et al. (2006)
menemukan terjadinya peningkatan nilai KTK akibat pemberian biochar dapat terjadi
melalui 2 mekanisme yaitu karena adanya luas permukaan yang lebih tinggi dari
biochar untuk penjerapan kation dan adanya kepadatan muatan yang lebih tinggi pada
biochar yang menyebabkan meningkatnya derajat oksidasi. Begitu juga hasil
penelitian Glaser et al. (2002) menemukan oksidasi dari C aromatik dan
pembentukan kelompok karboksil pada biochar merupakan faktor utama yang
menyebabkan nilai KTK yang tinggi. Fenomena diatas mengindikasikan bahwa
pertumbuhan dan hasil tanaman jagung pada lahan yang tercemar limbah cair garmen
dapat ditingkatkan dengan pemberian dosis optimum. Dari hasil analisis statistika
didapatkan dosis optimum dari kotoran ayam adalah 51,264 g per pot atau 8,544 ton
ha-1, dengan persamaan regresi Y = 302,217 + 5,434 D – 0,053 D2 , dengan nilai R2 =
0,880 dan hasil maksimum 441,502 g per pot atau 15,767 ton ha-1. Dosis optimum
biochar kotoran ayam adalah sebesar 59,630 g per pot atau 9,930 ton ha-1, dengan
persamaan regresi Y = 299,902 + 6,798 D – 0,057 D2 , dengan nilai R2 = 0,790 dan
hasil maksimum 502,589 g per pot atau 17,949 ton ha-1. Dosis optimum sekam padi
61,650 g per pot atau 10,275 ton ha-1 dengan persamaan regresi Y = 302,360 + 3,699
112
D – 0,030 D2 , dengan nilai R2 = 0,830 dan hasil maksimum 416,380 g per pot atau
14,870 ton ha-1. Dosis optimum biochar sekam padi adalah 55,720 g per pot atau
9,280 ton ha-1 , dengan persamaan regresi Y = 295,120 + 7,689 D - 0,069 D2, dengan
nilai R2 = 0,810 dan hasil maksimum 509,325 g per pot atau 18,190 ton ha-1.
Walaupun pada dosis 12 ton ha-1 biochar sekam padi memberikan nilai
konsentrasi total logam berat pada biji terendah dibandingkan dengan perlakuan yang
lainnya, akan tetapi konsentrasi logam berat Pb dan Cd masih berada di atas ambang
batas menurut kreteria BPOM 1989. Sedangkan untuk logam Cu sudah berada di
bawah ambang batas BPOM. Hal ini mungkin disebabkan oleh letak tempat
penelitian dekat dengan jalan raya, sehingga gas buang kendaraan bermotor yang
mengandung partikel kecil logam Pb dan Cd akan terbawa angin dan diserap olah
tanaman kemudian ditransfer ke biji.
Dari beberapa paragrap di atas dapat disimpulkan bahwa perbedaan dosis
bahan organik dan atau biochar yang ditambahkan mempengaruhi sifat fisik, kimia,
dan biologi tanah sehingga terjadi perbedaan hasil tanaman jagung yang ditanami
pada lahan pertanian yang diremediasi tersebut.
Pengaruh interaksi dosis biochar dengan dosis bahan organik terhadap beberapa
parameter sifat fisik tanah selama inkubasi 35 hari di percobaan lapangan,
memberikan interaksi yang sangat nyata. Hasil uji statistika pada Tabel 5.13 nilai
bobot isi terendah sebesar 1,013 g cm-3 ,berat jenis tertinggi sebesar 2,818 g cm-3,
nilai kadar air tanah tertinggi sebesar 18,399% dan nilai porositas total tertinggi
sebesar 64,042% diperoleh pada perlakukan kombinasi B2K1 dan berbeda dengan
113
perlakukan kombinasi lainya. Porositas total tanah terendah sebesar 48,004%
diperoleh pada perlakuan kombinasi B1K3. Pola hubungan antara bobot isi dengan
porositas total tanah menunjukan semakin tinggi nilai bobot isi, maka nilai porositas
total semakin rendah, begitu sebaliknya.
Turunnya nilai bobot isi dan naiknya porositas total tanah pada perlakuan
kombinasi B2K1 disebabkan kandungan C pada perlakuan B2K1 memberikan nilai
peningkatan C organik yang tinggi juga. Menurut hasil penelitian Glacer et al.
(2003) dan Hammmond et al. (2007) menemukan biochar yang mengandung
senyawa aromatik yang bersifat rekalsitran mampu mempertahankan stabilitas C
dalam tanah dan ber umur lama. Begitu juga dari hasil penelitian yang diperoleh
dapat dikemukakan kemungkinan, mekanisme penurunan bobot isi akibat pemberian
biochar sekam padi terjadi karena adanya potensi ke aromatikan biochar sekam padi
yang
tinggi,
yang
dapat
membentuk
kompleks
organomineral,
sehingga
meningkatkan terjadinya aregasi tanah. Begitu juga adanya luas permukaan yang
tinggi dari biochar sekam padi akan berdampak terhadap penurunan bobot isi dan
meningkatkan porositas tanah. Wolf (2008) menemukan mekanisme yang
menyebabkan naiknya nilai sifat fisik tanah adalah adanya asam organik yang dapat
membentuk kompleks organomineral sehingga terjadi agregasi tanah serta adanya
komponen fungsional dari bahan organik yang di tambahkan ke tanah.
Bahan organik yang diberikan ke dalam tanah akan mengalami dekomposisi
memiliki peran penting dalam granulasi tanah yang mengalami pemadatan sehingga
tanah menjadi sarang.
Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Afany (2003)
114
mengatakan penambahan kadar asam humat pada tanah Entisol mampu meningkatkan
porositas total tanah yang semakin tinggi. Selain itu juga berdasarkan hasil analisis
awal dari tanah tempat penelitian, penyusunnan tekstur tanahnya didominasi oleh
fraksi pasir sebesar 48,800 %, debu 39,770% dan liat 11,440%, sehingga ruang pori
makronya lebih banyak. Begitu juga didukung dari hasil penelitian rumah kaca
didapatkan total mikroba yang ada pada tanah yang diberikan biochar sekam padi
lebih tinggi dibandingkan dengan tanah yang diberi biochar kotoran ayam dan bahan
organik lainnya (Tabel 5.9). Dimana mikroba memegang peranan aktif dalam
transformasi yang menyebabkan perubahan utama dalam sifat fisik tanah seperti
bobot isi, permeabilitas dan porositas total tanah.
Pengaruh perlakuan kombinasi dosis biochar dengan dosis bahan organik
menunjukkan interaksi yang sangat nyata terhadap sifat kimia tanah pada parameter
DHL, P tersedia dan K tersedia. Hasil uji statistik dari Tabel 5.14 menunjukkan P
tersedia dan K tersedia tertinggi diperoleh pada perlakuan kombinasi B2K1 dengan
nilai 777,246 ppm untuk P tersedia dan 406,136 ppm untuk K tersedia. Peningkatan
nilai P tersedia dan K tersedia ini terjadi sebagai akibat dari pada perlakuan B2K1
yang menggunakan dosis optimum dari biochar sekam padi dengan dosis optimum
kotoran ayam, dimana berdasarkan analisis awal kandungan P dan K tersedia pada
biochar sekam padi sebesar 583,590 ppm untuk P tersedia dan 900,700 ppm untuk K
tersedia. Begitu juga untuk hasil analsis kotoran ayam nilai P tersedia diperoleh
sebesar 1071,780 ppm dan K tersedia sebesar 1151,250 ppm. Jadi P dan K yang
dapat dilepas melalui organo komplek pada ujung-ujung aromatik dari biochar sekam
115
padi dan gugus fungsional dari asam organik. Hasil dekomposisi kotoran ayam akan
dapat meningkatkan nilai P tersedia dan K tersedia dalam tanah. Kadar bahan organik
yang meningkat akan diikuti dengan peningkatan nilai kapasitas tukar kation atau
(KTK) dan fraksi organik. Hal ini disebabkan karena pada tanah yang mengandung
bahan organik umumnya mengandung koloid organik yang mampu mengikat kationkation. Hal ini juga terbukti dari tingginya nilai KTK pada tanah yang diberi
perlakuan biochar sekam padi maupun kotoran ayam (Tabel 5.6). Dimana menurut
Glaser et al. (2002) rangkaian aromatik biochar memiliki peranan besar terhadap
penurunan aktifitas logam dan peningkatan nilai KTK yang berkelanjutan. Soepardi
(1983)
menyatakan
bahwa
adanya
senyawa
organik
yang
cukup
tinggi
memungkinkan terjadinya Khelat yaitu senyawa organik yang berikatan dengan
kation logam seperti Fe, Mn, dan Al. Sebagai dampak dari terbentuknya khelat logam
ini akan mengurangi pengikatan fosfat oleh oksida maupun lempung silikat sehingga
P menjadi lebih tersedia. Adapun bentuk reaksinya menurut Masulili (2010) dapat
digambarkan sebagai berikut :
Al(Fe)(H2O)3(OH)2H2PO4 + Khelat
PO42- (larut) + Kompleks Al-Fe-Khelat.
Dimana menurut Minardi (2006) ikatan ini menandakan terjadinya interaksi antara
logam dengan asam organik yang lebih dikenal dengan pengkhelatan.
Hasil analisis spektrum FT-IR dari biochar sekam padi secara kualitatif
menunjukkan adanya peningkatan derajat aromatis dari biochar sekam padi yang
terdapat pada gugus fungsi C = C pada daerah serapan 1514,120 cm-1 dan daerah
serapan 1550,770 cm-1 (Gambar 5.4). Dimana menurut Bourke et al. (2007) dalam
116
Veraeijen et al. (2010) pola struktur dari biochar yang mengandung oksigen dan
radikal bebas karbon baik dalam ikatan tunggal maupun rangkap seperti pada Gambar
6.1 di bawah ini .
Gambar 6.1 Struktur Aromatik Biochar (diambil dari Bourke et al.
(2007) dalam Verheijen et al. (2010)
Hasil uji statistika yang ditunjukkan pada Tabel 5.16 nilai ketersediaan logam
berat Pb, Cu, dan Cr terendah di tanah ditunjukkan oleh perlakuan kombinasi dosis
biochar sekam padi optimum dengan dosis kotoran ayam optimum (B2K1) dengan
nilai 2,206 ppm untuk logam Pb, 15,269 ppm untuk logam Cu dan 0,175 ppm untuk
logam Cr sedangkan untuk ketersediaan logam Cd di dalam tanah tidak berbeda
nyata. Hal ini mungkin disebabkan oleh adanya proses pengkhelatan atau ikatan
kompleks antara logam dengan biochar lewat ujug aromatik dan ikatan kompleks
logam dengan bahan organik kotoran ayam lewat asam humat dan fulfat yang
dihasilkan dari proses dekomposisi bahan organik. Bukti lain dari adanya
pengkhelatan yaitu hasil penelitian dari Ariyanto dkk. (2005) yang menemukan
117
bahwa hasil analisis kandungan logam Cr menurun dalam tanah diikuti dengan
bertambah tingginya bahan organik dalam tanah.
Hasil penelitian pada Tabel 5.15 menunjukan nilai pH tanah tertinggi
ditunjukkan oleh perlakuan K1 (dosis kotoran ayam optimum) sebesar 6,588 dan
berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hal ini disebabkan karena proses
dekomposisi bahan organik akan menyebabkan terjadinya reaksi pertukaran ligan
antara anion-anion organik berupa asam humat dan fulfat terhadap –OH bebas.
Pertukaran ini akan mengakibatkan peningkatan konsentrasi –OH dalam larutan tanah
sehingga nilai pH H2O meningkat hal ini sesuai dengan hasi penelitian Minardi
(2006) yang menemukan peningkatan nilai pH dalam tanah akan menyebabkan
menurunnya aktifitas logam-logam dalam tanah.
Terjadinya peningkatan nilai N total pada tanah pada perlakuan B1 (biochar
kotoran ayam) dibandingkan dengan nilai N total pada perlakuan B2 dan B3
disebabkan oleh lebih tingginya nilai kandungan N total awal pada biochar kotoran
ayam dibandingkan dengan N total awal biochar sekam padi (Tabel 5.2).
Hasil penelitian di lapangan meunjukkan pengaruh kombinasi dosis biochar
dengan dosis bahan organik memberikan interaksi yang sangat nyata terhadap nilai Corganik tanah. Kandungan nilai C- organik tanah akibat perlakuan kombinasi berkisar
antara 3,400 – 4,500 % dengan nilai tertinggi diperoleh sebesar 4,586 % pada
perlakuan kombinasi B2K1. Masukan pembenah tanah berupa dosis biochar sekam
padi optimum dan dosis kotoran ayam optimum (B2K1) ternyata mampu
menciptakan tanah yang gembur dan subur, dimana kegemburan tanah ini erat sekali
118
hubungannnya dengan kandungan total karbon (C). Secara umum menurut Hariah
dkk. (2002) mengatakan kandungan total karbon pada tanah gembur berkisar antara
3-4%, dan hal ini dapat dipertahankan apabila diberikan masukan pembenah tanah
berupa bahan organik berkisar antara 8-9 ton ha-1.
Meskipun hasil analisis C organik sekam padi lebih rendah dari biochar
kotoran ayam (Tabel 5.2) namun dalam hasil penelitian di rumah kaca dan hasil
penelitian di lapangan kombinasi dosis biochar sekam padi ini dengan kotoran ayam
optimum memeberikan nilai C- organik tanah yang tertinggi. Hal ini mungkin
disebabkan oleh adanya masukan C- organik dari kotoran ayam sebesar 24,850%.
Semua hal di atas mengindikasikan adanya sifat rekalsitran C organik dalam biochar
sekam padi sebagai akibat dari tingginya derajat aromatisitas dari biochar sekam padi
(Gambar 5.4). Hal ini didukung oleh penelitian
Scamid and Noack (2000)
mendapatkan hasil penelitian bahwa biochar yang diperoleh dari hasil pembakaran
secara pirolisis mengandung senyawa C aromatis yang tinggi. Sedangkan hasil
penelitian Glasser et al. (1998) menyatakan terjadinya peningkatan derajat
aromatisitas dari biochar bila suhu pembakarannnya dinaikan dan waktu pembakaran
ditingkatkan. Hasil penelitian Steiner et al. (2007) menyatakan biochar memiliki daya
tahan yang tinggi terhadap dekomposisi mikrobial dan dapat menjamin kesuburan
tanah dalam jangka panjang.
Hasil penelitian pada Tabel 5.17 menunjukkan pengaruh perlakuan dosis
biochar dan dosis bahan organik terhadap beberapa parameter pertumbuhan dan hasil
tanaman jagung memberikan interaksi yang tidak nyata, begitu juga pengaruh
119
masing-masing faktornya kecuali pada parameter berat basah total per ubinan dan
berat kering oven total per ubinan pengaruh dosis biochar nyata. Nilai berat kering
oven total brangkasan per ubinan tertinggi sebesar 9,672 kg diperoleh pada dosis A1
akan tetapi tidak berbeda nyata dengan nilai pada perlakuan dosis B2 sebesar 8,176
kg hal ini mungkin disebabkan dosis ke dua jenis biochar ini adalah dosis optimum
yang mampu memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah dari pengaruh
degradasi limbah cair garmen.
Kemampuan biochar sekam padi maupun biochar kotoran ayam dalam
meningkatkan sifat fisik dan kimia tanah, sangat terkait dengan karakteristik yang
dimiliki dari ke dua biochar tersebut. Ketika biochar sekam padi dan biochar kotoran
ayam ditambahkan ke dalam tanah, ternyata mampu meningkatkan porositas, P
tersedia, K tersedia, KTK, kadar air tanah dan menurunkan nilai bobot isi (Tabel 5.4
dan Tabel 5.6) peningkatan sifat tanah ini dapat berpengaruh, baik secara individu
maupun bersama-sama terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman jagung.
Menurunnnya nilai konsentrasi total logam berat Pb dan Cu pada biji serta
logam Pb, Cu, Cd pada brangkasan pada perlakuan kombinasi B2K1 mungkin
disebabkan oleh adanya peningkatan sifat tanah akibat pemberian kombinasi biochar
sekam padi optimum dengan kotoran ayam optimum (B2K1). Menurut Glaser et al.
(2000) pemberian biochar ke dalam tanah akan mampu membentuk kompleks organo
mineral dalam tanah dan mampu memberikan sumbangan terhadap tambahan nutrisi
dalam tanah. Potensi pembentukan kompleks organo mineral ini terjadi, karena
biochar sekam padi memiliki struktur gugus fungsional aromatik pada daerah serapan
120
1541,120 cm
-1
dan 1550,770 cm
-1
(Tabel 5.3) yang memungkinkan terjadinya
pengikatan logam Pb, Cu, dan Cd yang larut dalam tanah, melalui mekanisme ikatan
gugus fungsional pada ujung struktur aromatiknya. Sehingga ketersediaan ke tiga
unsur ini untuk tanaman menurun.
Kondisi pembakaran mempengaruhi derajat aromatis dari biochar dan
sekaligus juga dapat berpengaruh terhadap karakteristik penyerapan biochar. Dimana
hasil penelitian Glaser et al. (1998) peningkatan derajat aromatis biochar selain
dipegaruhi oleh suhu pembakaran juga dipengaruhi oleh lama waktu pembakaran.
Menurut Glaser et al. (2002) pada ujung kerangka aromatis juga terbentuk
gugus karboksilat yang berfungsi dalam pembentukan kompleks organo minral
maupun peningkatan nilai KTK yang berkelanjutan. Hasil analisis FT-IR dari biochar
sekam padi gugus aromatik muncul pada daerah serapan 1514,120 cm1 dan 1550,770
cm-1 serta gugus karboksilat mumcul pada serapan 1699,290 cm-1 (Gambar 5.4).
Terserapnya logam berat Pb, dan Cd ke tanaman dipengaruhi oleh pH tanah
yang rendah dan KTK yang rendah. Logam Pb dan Cd tidak akan larut kedalam
tanaman jika tanah tidak terlalu masam (Supardi, 1983). Secara alami tanah
mengandung logan Pb dan Cd dengan konsentrasi 20-42 ppm, dimana ini tergantung
dari batuan induk, cara terentuknya tanah, dan translokasi logam berat di tanah
(Alloway, 1995). Namun logm Pb dan Cd adalah logam berat yang secara fisiologis
tidak diperlukan oleh tanaman. Faktor yang mengendalikan akumulai Pb, dan Cd
ditanaman adalah konsentrasi dilarutan tanah, pergerakan logam dari tanah ke
permukaan akar dan translokasi dari akar ke tajuk tanaman. Logam Cd bersifat lebih
121
mobil didalam tanah, sehingga lebih mudah diserap oleh tanaman dibanding dengan
logam Pb (Alloway, 1995).
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan di atas dapat dibuktikan bahwa:
(1) tanah pertanian yang tercemar limbah garmen yang mengandung lebih banyak
logam berat dan zat-zat kimia berbahaya lainnya dibandingkan dengan tanah yang
tidak tercemar; (2) tanah pertanian yang tercemar ditambahkan bahan organik dan
atau biocharnya, tanah pertanian tersebut akan dapat ditingkatkan sifat fisik, kimia
dan biologisnya; (3) tanah pertanian tercemar yang telah diperbaiki sifat-sifatnya
dengan penambahan bahan organik dan atau biochar dari bahan organik itu, ditanami
tanaman jagung mengahsilkan hasil jagung yang lebih baik dibandingkan dengan
tidak diperbaiki dengan penambahan bahan organik dan atau biochar; (4)
penambahan bahan organik dan atau biocharnya dengan dosis optimum memberikan
hasil tanaman yang maksimum; (5) Tiap-tiap jenis bahan organik (dalam hal ini,
kotoran ayam dan sekam padi) dan biocharnya masing-masing (biochar kotoran ayam
dan biochar sekam padi) memiliki sifat-sifat pembenah tanah yang berbeda sehingga
akan memiliki kemampuan memperbaiki tanah pertanian tercemar akan berbeda pula,
maka pemberian jenis-jenis bahan organik dan atau biocharnya akan memberikan
hasil tanaman jagung yang berbeda pula; (6) campuran biochar sekam padi pada
dosis optimumnya dengan bahan organik kotoran ayam pada dosis optimumnya
mampu memperbaiki tanah pertanian yang tercemar limbah garmen yang
mengandung logam-logam berat dan bahan cemaran berbahaya lainnya sampai di
bawah ambang kritis, sehingga kualitas tanah dan hasil tanaman jagung menjadi baik.
122
Temuan-temuan di atas berimplikasi pada penambahan khasanah ilmu
pengetahuan di bidang pertanian khususnya peran penambahan bahan organik dan
atau biochar dalam memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologis tanah pertanian yang
terpapar cemaran limbah garmen yang mengandung logam-logam berat. Namun
remidiasi tersebut perlu dengan
dukungngan bukti-bukti emperis yang lebih
komprehensif.
temuan
Di
samping
itu,
penelitian
ini
berimplikasi
pada
pengembangan teknologi remediasi lahan pertanian yang lebih efektif, aman dan
lebih murah sehingga aplikasi teknologi ini memberikan jaminan hasil yang lebih
baik dan terjangkau bagi semua kalangan. Temuan penelitian ini juga berimplikasi
pada para pengambil kebijakan untuk menghasilkan kebijakan untuk melindungi
lahan-lahan pertanian terhadap paparan pencemaran dan kebijakan dalam melakukan
langkah-langkah membenahi lahan-lahan pertanian tersebut dengan menerapkan
teknologi pertanian yang lebih tepat dan terjangkau bagi petani.
6.2 Kebaruan Penelitian (Novelty)
Beberapa temuan baru yang diperoleh dalam penelitian ini yaitu:
1. Biochar sekam padi dengan dosis optimum 9,28 ton ha-1 dapat memperbaiki
sifat fisik, kimia, dan biologi tanah yang tercemar logam berat Cu, Pb, Cd,
dan Cr dari limbah cair garmen.
2. Formulasi dosis biochar sekam padi 9,28 ton ha
-1
dikombinasikan dengan
dosis bahan organik kotoran ayam 8,544 ton ha-1 dapat memperbaiki kualitas
123
tanah dan hasil tanaman jagung pada lahan yang tercemar logam berat Pb, Cd,
Cu, dan Cr sampai di bawah ambang batas.
BAB VII
SIMPULAN DAN SARAN
7.1 Simpulan
1. Sifat kimia tanah yang tercemar limbah cair garmen konsentrasi total logam berat
Pb, Cu, Cd, dan Cr lebih tinggi dibandingkan dengan tanah yang tidak tercemar,
sedangkan sifat fisik dan biologinya hampir sama.
2. Biochar mempunyai potensi yang lebih baik dari bahan organik dalam
memperbaiki sifat tanah dan pertumbuhan tanaman jagung di lahan yang
terdegradasi limbah cair garmen.
3.
Dosis optimum dari kotoran ayam adalah 51,264 g per pot atau 8,544 ton ha-1,
dengan hasil maksimum 441,502 g per pot atau 15,767 ton ha-1. Dosis optimum
biochar kotoran ayam adalah sebesar 59,630 g per pot atau 9,930 ton ha-1, dengan
hasil maksimum 502,589 g per pot atau 17,949 ton ha-1. Dosis optimum sekam
padi 61,650 g per pot atau 10,275 ton ha-1, dengan hasil maksimum 416,380 g per
pot atau 14,870 ton ha-1. Dosis optimum biochar sekam padi adalah 55,720 g per
pot atau 9,280 ton ha-1 , dengan hasil maksimum 509,325 g per pot atau 18,190
ton ha-1.
4. Biochar sekam padi dapat meningkatkan kualitas tanah dengan terjadi penurunan
bobot isi, naiknya porositas total tanah, KTK, P tersedia, K tersedia, total jamur,
total bakteri, dan penurunan ke
tersedian logam berat Pb, Cd, Cu, dan Cr di
tanah. Konsentrasi total logam berat Pb dan Cd pada biji jagung masih melebihi
124
125
konsentrasi ambang batas yang ditetapkan oleh BPOM (1989).
Sedangkan
konsentrasi logam berat Pb, Cd, dan Cu pada brangkasan sudah berada di bawah
ambang batas menurut kreteria Allowy (1995).
5. Formulasi kombinasi dosis biochar sekam padi 9,280 ton ha-1 dengan dosis
kotoran ayam dosis 8,544 ton ha-1 dapat memperbaiki sifat tanah. Terjadi
penurunan bobot isi, meningkatnya kadar air tanah, porositas total tanah, K
tersedia, P tersedia, dan C- organik. Begitu juga terjadi penurunan konsentrasi
ketersediaan logam berat pada tanah, konsentrasi total logam berat pada biji dan
brangkasan. Konsentrasi logam Pb, Cd, dan Cu pada biji dan brangkasan sudah
berada di bawah ambang batas.
7.2 Saran
1. Formulasi kombinasi biochar sekam padi dosis 9,280 ton ha -1 dengan kotoran
ayam dosis 8,544 ton ha-1 dapat digunakan sebagai pembenah tanah untuk
mengatasi kendala pencemaran logam berat Pb, Cd, Cu dan Cr pada lahan yang
tercemar limbah cair garmen.
2. Pemerintah diharapkan memberi bimbingan dan pengetahuan kepada pengusaha
garmen untuk tidak membuang limbah cairnya ke saluran irigasi. Selain itu
pemerintah juga perlu melakukan tindakan remediasi pada lahan pertanian yang
terkontaminasi logam berat.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memperbanyak lokasi sampling
sehingga diperoleh sebaran kontaminasi logam berat pada lahan yang tercemar.
DAFTAR PUSTAKA
Afany, M.R. 2003. Pengaruh Asam Humat Terhadap Karakteristik Lengas Regosol.
Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang. Agrivita, 25: 144-150.
Alloway, B.J. (editor). 1995. Heavy Metals in Soils. Blackie Academic &
Professional. Glasgow : 206-223.
Asai, H., Samsom, B.K., Stephan, H.M., Songyikhangsuthor, K., Homma, K.,
Kiyono, Y., Inoue, Y., Shiraiwa, T., & Horie, T. 2009.
Biocharamandement Techniques for Upland Rice Production in Northern
Laos 1. Soil Physical Properties,Leaf SPAD and Grain Yield. Field Crops
Research, 111: 81-84.
Ariyanto, D.P. 2001. Pengaruh Jarak Buangan Air Limbah Industri di Daerah JatenKaranganyar Terhadap Kadar Cu dan Cr dalam Air dan Tanah Permukaan
Saluran Air Pungkuk. Skripsi. Fakultas Pertanian Universitas Sebelas
Maret Surakarta. 39 hal.
Ariyanto, D.P., Indro W., Hery, W. 2005. Pengaruh Jarak Buangan Air Limbah
Industri di Daerah Jaten – Karanganyar Terhadap Kadar Chromium dalam
Air dan Tanah Permukaan Saluran Air Pungkuk. Caraka Tani 5 (2) : 20-29
Barcelo, I., and Poschenrieder, C., Gunse, B. 1986. Water Relation of Chromium (VI)
Treated Bush Bean Plants (phaseoulus vulgaris L. Ev. Contender) under
Both Normal and Water Stress Condition, J. Exp. Bot. 37: 178-182
Brandli, R.C., Hartnik, T., Henriksen, T., Cornelissen, G. 2008. Sorption of Native
Polyaromatic Hydrocarbons (PAH) to Black Carbon and Amended
Activated Carbon in Soil. Chemosphere 73: 1805-1810.
Badan Pusat Statistik. 2013. Denpasar dalam Angka. Badan Pusat Statistik Kota
Denpasar.
Brown, S., Chancy, R., Hallfrisch, J., Ryan, J.A., Berti, W.A. 2004. In Situ
Treatments to Reduce Phyto-and Bioavailability of Lead, Zinc, and
Cadmium. J. Environ Quo1, 33: 522-531.
Chan, K.Y., Van Zwieten, B.L., Meszaros, I., Downie, D., & Joseph, S. 2007.
Agronomic Values of Greenwaste Biochars as a Soil Amandments.
Australian Journal of Soil Research, 45: 625-634.
126
127
Chan, K.Y., Van Zwieten, B.L., Meszaros, I., Downie, D., & Joseph, S. 2008. Using
Poultry Litter Biochars as Soil Amendment. Australian Journal of Soil
Research, 46: 437-444.
Charlene. 2004. Pencemaran Logam Berat Timbal(Pb) dan Cadmium(Cd) pada
Sayur-sayuran. Falsafah Sains.Program Pascasarjana/S3/Institut Pertanian
Bogor.
Chen, Y.X. 2003. The Role of Cetric Acid on The Phitoremediation of Heavy Metal
Contaminated Soil. The journal of Chemosphere Research ,5: 5-12
Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Pertama. Penerbit
Universitas Indonesia (UI-PRESS). Jakarta. 140p
Darmono. 2006. Lingkungan Hidup dan Pencemaran Hubungannya dengan
Toksikologi Senyawa Logam. Pertama. Penerbit Universitas Indonesia (UIPRESS). Jakarta. 179p
Djajakirana, G. 2001. Kerusakan Tanah Sebagai Dampak Pembangunan Pertanian.
Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Dinas Pertanian dan Hortikultur. 2010. Laporan Tahunan. Dinas Pertanian dan
Hortikultura Kota Denpasar.
Direktur Jendral Badan Pengawasan Obat Makanan 1989. SK Dirjen BPOM No.
0375/B/SK/VII/89. Direktur Jendral Badan Pengawasan Obat Makanan
Jakarta.
Doran, J.W., & Parkin. 1994. Defining and Assessing Soil Quality in. Doran, J.W.,
Coleman,. D.C., Bezdick, D.F., and Stewart, B.A., (eds). Defining Soil
Quality for Sustainable Evironment. SSSA Special publication. SSSA
Madison.
Drew, D., Ifeoma, D.I., Tucker, P. 2006. Chromium Toxicity, ATSDR Publication
No. ATSDR-HE-CS-2001-2005.
Ferizal, M., Basri, A.B. 2011. Arang Hayati (Biochar) Sebagai Pembenah Tanah.
Balai Pengkajian Teknologi Pertanian(BPTP) Aceh.
Firmansyah, M. A. 2003. Resiliensi Tanah Terdegradasi. Makalah pengantar
falsapah sain. IPB
128
Food Agricultural Organization. 1979. Assessing Soil Degradation. Soil Bulletin .
FAO.No.34 Rome
Glaser, B., Balashov, E., Haumaier L., Guggenberger G., & Zech W. 2000. Black
Carbon in Density Fractions of Anthropogenic Soil of the Brazilian
Amazon Region. Organic Geochem, 31: 669 - 678
Glaser, B., Lehmann, J., & Zech, W. 2002. Ameliorating Physical and Chemical
Properties of Highly Weathered Soils in the Tropics With Charchoal: A
Review. Biol Fertil Soils, 35: 219-230.
Hairiah, K., Widianto, Utami, S.R., Suprayogo, D., Sunaryo, Sitompul, S.M.,
Lusiana, B., Mulia, R. Van Noordwijik, M., & Cadisch, G. 2002.
Pengelolaan Tanah Masam Secara Biologi. Intenational Centre for
Research in Agroforesty.Bulletin. Bogor.
Hanudin, E. 2004. Kimia tanah. Laboratorium Kimia Kesuburan Tanah. Jurusan
Tanah Fakultas Pertanian UGM. Jogyakarta.
Hammond, D., Steege, H., & Van der Borg, K. 2007. Upland Soil Charcoal in The
West Tropical Forests of Central Guyana. Biotropica, 39(2) : 153-160.
Jufri, J. 1999. Peningkatan Ketersediaan P Oleh Beberapa Macam Bahan Organik
Pada Ultisol . (Tesis). Tidak di Pubblikasikan. Pascasarjana Universitas
Brawijaya. Malang.
Ismail, M., Basri, A.B. 2011. Pemanfaatan Biochar Untuk Perbaikan Kualitas
Tanah. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian(BPTP) Aceh.
Karyasa, I.W. 2012. Meta-Analisis Terhadap Material Berbasis Silika Terbarukan
dari Sekam Padi dan Pemetaan Biomassa Tropis Kaya Silikon. Prosiding
Seminar Nasional MIPA II, Universitas Pendidikan Ganesha. Halaman
147-153.
Karboulewsky, N., Dupouyet, S., Bonin, G. 2002. Environmental Risk of Applying
Sewage Sludge Compost to Vineyards Carbon Heavy Metals, Nitrogen,
and Phosphorus Accumulation. J. Environ Qual 31:1552-1527.
Khairani, M., Azan, M., Sofian, K., Soleman, F. 2007. Penentuan Kandungan
Unsur Krom dalam Limbah Tekstil dengan Metode Analisis Pengaktifan
Neuron. Laboratorium Fisika Atom dan Inti. Jurusan Fisika FMIPA.
Universitas Diponegoro Semarang. Berkala Fisika,10: 35-43
129
Kohar, I., Poppy, H.H., dan Imelda, I.L. 2005. Studi Kandungan Logam Pb dalam
Tanaman Kangkung Umur 3 dan 6 Minggu yang Ditanam di Media yang
Mengandung Pb. Makara Sains, 9: 56-59
Kurniawansyah, M., Sudirman, Roechan, S., Emmyzar. 2001. Toleransi Tanaman
Akar Wangi (Verriverio iironioides L.) pada Tanah Tercemar Logam Berat
Pb dan Cd. J. Soirens, 2: 115-125.
Kurnia, U., Sudirman, Kusnadi, H. 2005. Rehabilitasi dan Reklamasi Lahan
Terdegradasi. hlm 147-182 dalam: Teknologi Pengelolaan Lahan Kering
Menuju Pertanian Produktif dan Ramah Lingkungan. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Tanah dan Agroklimat. Badan Penelitian dan
Pengembangan Pertanian. Departemen Pertanian.
Kvesitadze, H.,
Khatisashvili., G.,
Sadunishvili, T., Ramsden, J.J. 2006.
Biochemical Mechanism of Detoxification in Higer Plants: Basis of
Phytoremediation. Springer –Verlag Berlin Heidelberg. Germany. 262
pages
Lanya, I. 1996. Evaluasi Kualitas dan Produktivitas Lahan Kering Terdegredasi di
Daerah Transmigrasi WPP VII Rengat, Kabupaten Indragri Hulu, Riau.
Tidak di Publikasikan PPs-IPB.
Latuponu, H. 2010. Pemanfaatan Limbah Sagu Sebagai Bahan Aktif Biochar Untuk
Meningkatkan Efisiensi Serapan Hara P Di Ultisol. Hibah Desertasi
Doktor. Tidak di Publikasikan. Lembaga Penelitian dan Pengabdian pada
Masyarakat. Universitas Gajah Mada.
Lehmann, J., Joseph, S. 2009. Biochar for Environmental Management. Earthscan,
U.S.A
Liang, B., Lehmann, J., Kiyangi, D., Grossman, J.O., Neill, B., Skjemstad, J.O.,
Thies, J., Luizao, F.J., Peterson, J., & Neves, E.G. 2006. Black Carbon
Increases Cation Exchange Capacity in Soil. Soil Sci. Soc. Am.,70: 17191730.
Lohmann, R., Macfarlane, J.K., Gschwend, P.M. 2005. Importance of black carbon
to sorption of native PAHs, PCBs, and PCDDs in Boston and New York,
Harbor sediments. Environmental Science & Technology 39: 141-148.
Masulili, A. 2010. Kajian Pemanfaatan Biochar Sekam Padi untuk Memperbaiki
Beberapa sifat Tanah Sulfat Masam dan Pengaruhnya Terhadap
130
Pertumbuhan dan Hasil Padi (Oryza sativa L). (Desertasi). Tidak di
Publikasikan. Pascasarajana Universitas Brawijaya Malang.
Mengel, K., & Kirkby, E.A. 2001. Prinsiples of Plant Nutrition. International Potash
Institute. Switzerland.
Minardi, 2006. Peran Asam Humat dan Fulvat dari Bahan Organik dalam Pelepasan P
Terjerap pada Andisol. (Ringkasan Desertasi). Tidak di Publikasikan.
Program Pascasarjana Universitas Brawijaya. Malang. 21 hal.
Notodarmojo, S. 2005. Pencemaran Media dan Air Media. Penerbit ITB.
Notohadiprawiro, Tejoyuwono. 1995. Logam Berat dalam Pertanian. Jurnal Manusia
dan Lingkungan , 2 : 18-21.
Notohadiprawiro, T. 2006. Pertanian Lahan Sawah Tadah Hujan di Indonesia
:Potensi, Prospek, Kendala dan Pengembangannya. Lokakarya Evaluasi
Pelaksanaan Proyek Pengembangan Palawija. Ilmu Tanah Universitas
Gajahmada.
Novak, J.M., Bussecher, W.J., Laird, D.L., Ahmedna, M., Watts, D.W., & Niandou,
M.A.S. 2009. Impact of Biochar Amendment on Fertility of a Southeastern
Coastal Plain. Soil. Soil Science, 174: 105-112.
Nurida, N.L., Dariah, A., dan Rahman, A. 2010. Kualitas Limbah pertanian Sebagai
Bahan Baku Pembenah Tanah Berupa Biochar untuk Rehabilitasi Lahan.
Balai Tanah Litbang DEPTAN. Hal. 211-218.
Ogawa, M., Okimori, Y., and Takahashi, F. 2006. Carbon Sequestration by
Carbonization of Biomass and Forestation :Three Case Studies Metigation
and Adaptation Strategies for Global Change. J. Climate 11: 421-436.
Onggo, T.M. 2009. Pengaruh Konsentrasi Larutan Berbagai Senyawa Timbal (Pb)
terhadap Kerusakan Tanaman, Hasil dan Beberapa Kriteria Kualitas
Sayuran Daun Spinasia
Panda, S.K., and Choudhury. 2005. Chromium Stress in Plants. Braz. J. Plant
Physiol., 17(1): 95-102.
Pohan, 2002. Pengaruh suhu dan konsentrasi natriumhidroksida pada pembuatan
karbon aktif dari sekam padi. Balai besar penelitian dan pengembangan
hasil pertanian. Deperindag. Jakarta
131
Prihandarini. 2004. Manajemen Sampah. Perpod. Jakarta.
Peraturan Gubernur Bali No.8 . Tahun 2007. Buku Mutu Lingkungan Hidup dan
Kriteria Baku Kerusakan Lingkungan Hidup.
Rascio, N., Vecchia, F.D., Ferretti, M., Merio, L., and Ghisi, R. 1993. Some of
Effect of Cadmium on Maize Plants. Arch.environ. Contam Toxical. 25 :
244-249
Rees, R.M., Ball, B.C., Campbell, C.D., Watson, C.A. 2001. Organic Matter the
Sustenance of Soil, in Rees, R.M et al.,(eds). Sustainable Management of
Soil Organic Matter. CABI Pulbl., Walingford, UK.: 1-5.
Rondon, M. A., Lehmann, J., Raminez, J., & Hurtado, M. 2007. Biological Nitrogen
Fixation by Common Beans (Phaseolus vulgaris L.) I Creases with Biochar
Additions. Biology and Fertility of Soils,43: 699-708.
Shilev, S., Ruso, J., Puig, M.,. Benlloch, M., and Sancho, E.D. 2001. Rhizospheric
Bacteria Promote Sunflower (Helianthus annuus L.). Plant Growth and
Tolerance to Heavy Metals. Minerva Biotecnologica 13(1): 37-39.
Stephen, M.D. 2004. High-Yield Organic Chemestry. Lippincott Williams and
Wilkins Inc., Philadelphia, U.S.A.
Skoog, D.A., Holler, F.J., Nieman, T.A. 1998. Principles of Instrumental Analysis.
Ed ke- 5. Orlando: Hourcourt Brace.
Steiner, C., Teixeira, W., Lehman J., Nehls, T., Vasconselos de Macedo, J., Blum,
W., & Zech, W. 2007. Long Term Effect Manure Charcoal and Mineral
Fertilization on Crop Production and Fertility on a Highly Weathered
Central Amazonia Upland Soil. Plant and soil, 291: 1-2.
Sumanto dan Suwardi, 2010. Efektifitas Pupuk Organik Kotoran Sapi dan Ayam
Terhadap Hasil Jagung di Lahan Kering. Prosiding Pekan Seralia
Nasional. 2010.
Sharma, P., and Dubey, R.S. 2005. Lead Toxicity in Plants. Brazilian Journal of
Plant Physiology 17 (1): 35-52
Simanjuntak, W., Sembiring, S., dan Sebayang, K. 2012. Effect of Pirolysis
Temperatures on Composition and Electrical Conductivity of Carbosil
Prepared from Rrice Husk. Indo. J. Chem. 12(2): 119-125.
132
Singh, V. P., And Sovyanhadi, J. 1998. Kinetics of Phosphate Fixation in Acid
Sulfate Iron Toxic and Neutral Soils. Oryza. 35(2):95-105
Subowo, Mulyadi, Widodo, S., dan Nugraha, A. 1999. Status dan Penyebaran Pb,
Cd, dan Pestisida pada Lahan Sawah Intensifikasi di Pinggir Jalan Raya.
Prosiding. Bidang Kimia dan Bioteknologi Tanah, Puslittanak, Bogor.
Sudirja, R. 1998. Evaluasi Pengaruh Air buangan Tekstil terhadap Kualitas Air, dan
Pertumbuhan Vegetatif Tanaman Padi Sawah (Oryza sativa Linn), Studi
Kasus di daerah Pengairan Sungai Cikijing Kecamatan Rancaekek
Kabupaten Bandung Jawa Barat. (Tesis) Tidak di Publikasikan. Program
Magister Teknik Lingkungan.ITB.
Sudirman, dan Vadari, T. 2000. Pengaruh kekritisan lahan terhadap produksi padi dan
kacang tanah di Garut Selatan. Prosiding Kongres Nasional VII HITI:
pemanfaatan sumberdaya tanah sesuai potensinya menuju keseimbangan
lingkungan hidup dalam rangka meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Himpunan Tanah Indonesia. Bandung 2-4 November 1999. Hal: 411-417
Suryatmana, P., Mieke. R., Satiawati dan Rataseca, P. 2001. Peranan Mikorhiza
Mikofer dan Bahan Organik Kascing dalam Translokasi Pb, Serapan
Fosfor Dan Hasil Tanaman Cabai (Capsicum Annum) Pada Tanah
Tercemar Logam Berat. Jurusan Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian,
Universitas Pajajaran. Bandung
Sukreeyapongse, 0 . 2002. pH- Dependent Release of Cadmium Copper and Lead
from Natural and Sludge Amended Soils. J. Environ Dual ,31: 1901-1909.
Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Institut
Pertanian Bogor. Bogor. 591p.
Stevenson, F.J. 1994. Humus Chemestry. John Wiley and Son. New York.
Subandi, dan Manwan, I. 1990. Penelitian dan Teknologi Peningkatan Produksi
Jagung di Indonesia. Laporan Khusus.
Pusat Penelitian dan
Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor, 67 halaman.
Syekhfani. 1998. Hara Air Tanah Tanaman. Jurusan Tanah Fakultas Pertanian.
Universitas Brawijaya. Malang.
133
Szymezyk, K., and Zalewski. 2003. Copper Zinc, and Cadmium Content in Liver and
Muscles of Mallards and Other Hunting Fowl Spesies in Warnia and
Mazury in 1999 – 2000. J. Environ. 12 (3) : 382 – 386.
Schmidt, M.W.I., & Noack, A.G. 2000. Black Carbon in Soils and Sediments:
Analysis Distribution Implications and Current Challenges. Global
Biogeochem. Cycles 14: 777–79.
Taylor, P., Mason, J. 2010. Biochar Production Fundamentals, in: P. Taylor (Ed.),
The Biochar Revolution: Transforming Agriculture and Environment,
Global Publishing Group, Victoria, Australia. pp. 113-131
Thies, J.E., Rillig, M.C. 2009. Characteristics of Biochar: Biological Properties. In:
Lehmann, J., Joseph, S. (Eds.), Biochar for Environmental Management.
Earthscan, U.S.A.
Tagoe, S.O., Takasugu, Horiuchi, T., & Matsui, T. 2008. Effects of Carbonized and
Dried Chicken Manures on the Growth, Yield, and N Content of Soybean.
Plant Soil, 306: 211-220.
Verheijen, F., Jeffry, S., Bastos, A.C., Van der Velde, M., & Diafas, I. 2010. Biochar
Application to Soils a Critical Scientific Review of Effects on Soil
Properties,Processes and Functions. European Commission,Joint Research
Center Institute for Environment and Sustainability.
Wongso Atmojo, S. 2003. Peranan Bahan Organik Terhadap Kesuburan Tanah dan
Upaya Penglolaannya. Pidato Pengkuhan Guru Besar Ilmu Kesuburan
Tanah .Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret.
Woolf, D. 2008. Biochar as a Soil Amendment: A Review of the Environmental
Implications.Available:http://orgprints.org/13268/01/Biochar_as_a_soil_a
mendment_ a_review.pdf
Yamato, M., Okimori, Y., Wibowo, I.F., Anshori, S., & Ogawa, M. 2006. Effects of
The Application of Charred Bark of Acacia manginum on The Yield of
Maize, Cowpea and Peanut, and Soil Chemical Properties in South
Sumatra, Indonesia. Soil Science and Plant Nutrition, 52: 489-495.
Yuwono, N.W. 2009. Membangun Kesuburan Tanah di Lahan Marginal. Jurnal Ilmu
Tanah dan Lingkungan . 9 (2): 137-141.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil Analisis beberapa Parameter dari Limbah Cair Garmen dan
Tanah yang Tercemar Limbah pada Lahan Sawah di Kota
Denpasar
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Parameter
Suhu (0C)
TDS (ppm)
TSS (ppm)
pH
Pb
Cd
Cu
Cr
NH3 (ppm)
Deterjen (ppm)
COD (ppm)
NO2 (ppm)
PO4 (ppm)
C Organik (%)
N total (%)
P tersedia (%)
KTK (me/100g)
KB (%)
Keterangan : Batas Max*
**
SR
R
ST
T
Limbah cair
Garmen
Batas Max.*
26,500
3260 *
357,140*
10,360*
0,044 (ppm)
0,015 (ppm)
129,950 (ppm)*
0,575(ppm)*
15,848*
2,563
109,440
0,978
17,040
-
35
2000
60
6-9
0,100(ppm)
0,050 (ppm)
2 (ppm)
0,100(ppm)
5
5
150
1
-
Tanah Tercemar
Limbah garmen
6,800
33,358 ppm
0,732 ppm
36,588 ppm
3,919 ppm**
0,450 (SR)
0,140 (R)
101,020 (ST)
25,830 (T)
93,690 (ST)
Batas kisaran
Nilai
pencemaran
**
2-200 ppm
0,1-7 ppm
2-100 ppm
2,5 ppm
-
= Baku mutu limbah cair industri tekstil (Peraturan
Gubernur Bali No.8 tahun 2007)
= Menurut Soepardi (1983)
= Sangat rendah
= Rendah
= Sangat Tinggi
= Tinggi
134
135
Lampiran 2. Foto kegiatan penelitian
Foto 1. Lokasi Garmen
Foto 2. Lahan sawah tercemar limbah garmen
136
Foto 3. Lahan sawah tercemar limbah garmen
Sekam padi
Biochar sekam padi
Foto 4. Sekam padi dan biochar sekam padi
Kotoran ayam
Biochar kotoran ayam
Foto 5. Kotoran ayam dan biochar kotoran ayam
137
Foto 6. Proses Inkubasi
Foto 8. Pengukuran Tinggi Tanaman
umur 2 minggu
Foto 10. Kunjungan Promotor dan
Kopromotr
Foto 7. Persiapan Tanaman
Foto 9. Pemeliharaan Tanaman
Foto 11. Total Brangkasan
138
Foto 12. Total Brangkasan
Foto 14. Tanaman yang Tercemar
Limbah Cair Garmen
Foto 16. Kunjungan Kopromotor 2
ke Lapangan.
Foto 13. Tanaman yang Tercemar
Limbah Cair Garmen
Foto 15. Kunjungan Kopromotor 2
ke Lapangan.
139
Lampiran 3. Cr Total Pada Brangkasan (Percobaan Rumah Kaca)
Ulangan
Perlakuan
Total
Rata-Rata
O1D0
O1D1
O1D2
O1D3
O1D4
O2D0
O2D1
O2D2
I
9.661
5.093
4.923
4.138
3.812
9.661
4.312
3.516
II
9.661
6.010
5.391
4.674
4.005
9.661
4.196
3.413
III
9.661
5.229
4.195
4.232
3.918
9.661
4.777
3.831
28.983
16.332
14.509
13.044
11.735
28.983
13.285
10.76
9.661
5.444
4.836333333
4.348
3.911666667
9.661
4.428333333
3.586666667
O2D3
O2D4
O3D0
O3D1
O3D2
O3D3
O3D4
O4D0
O4D1
O4D2
O4D3
O4D4
3.212
2.97
9.661
5.400
4.256
3.401
2.033
9.661
3.478
3.370
2.966
1.69
2.623
2.228
9.661
5.023
4.729
4.203
3.362
9.661
3.932
3.463
2.264
1.039
3.415
3.117
9.661
4.387
4.244
4.091
3.856
9.661
4.232
3.678
3.039
1.798
9.25
8.315
28.983
14.81
13.229
11.695
9.251
28.983
11.642
10.511
8.269
4.527
3.083333333
2.771666667
9.661
4.936666667
4.409666667
3.898333333
3.083666667
9.661
3.880666667
3.503666667
2.756333333
1.509
Cr (mg kg-1)
Dosis
(ton ha-1)
0
3
6
9
12
O1
9,661 a
5,444 b
4,836 bc
4,348 cd
3,911 de
Jenis bahan organik
O2
O3
9,661 a
9,661 a
4,428 cd
4,936 bc
ef
3,586
4,409 cd
fg
3,083
3,898 de
g
2,771
3,083 fg
O4
9,661
3,880
3,503
2,756
1,509
a
de
ef
g
h
140
Lampiran 4. Hasil Analisis Costat Cr Total Pada Brangkasan
141
142
Lampiran 5. Kadar Air Tanah (Percobaan Lapangan)
Perlakuan
B1K1
B1K2
B1K3
B2K1
B2K2
B2K3
B3K1
B3K2
B3K3
I
17.463
15.215
14.040
18.413
15.413
16.825
15.483
15.025
16.790
Dosis
biochar
B1
B2
B3
Ulangan
II
17.025
15.425
14.225
18.560
15.205
16.625
15.425
15.035
16.56
Total
III
16.925
14.950
14.365
18.225
14.725
16.230
14.975
15.225
16.275
51.413
45.59
42.63
55.198
45.343
49.68
45.883
45.285
49.625
Rata-Rata
17.13766667
15.19666667
14.21
18.39933333
15.11433333
16.56
15.29433333
15.091
16.54166667
Kadar air tanah(%)
Dosis bahan organik
K1
K2
K3
b
d
17,137
15,196
14,210 e
a
d
18,399
15,114
16,560 c
d
d
15,294
15,091
16,541 c
143
Lampiran 6. Hasil Analisis Costat Kadar Air Tanah
144