DINAMIKA Eh DAN KADAR FRAKSI P TANAH

DINAMIKA Eh DAN KADAR FRAKSI P TANAH SAWAH:
PENGARUH INDEKS PERTANAMAN DAN
KONDISI PENGGENANGAN
GUNAWAN SAPUTRA
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Dinamika Eh dan
Kadar Fraksi P Tanah Sawah: Pengaruh Indeks Pertanaman dan Kondisi
Penggenangan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2015
Gunawan Saputra
NIM A14110043
ABSTRAK
GUNAWAN SAPUTRA. Dinamika Eh dan Kadar Fraksi P Tanah Sawah: Pengaruh Indeks Pertanaman dan Kondisi Penggenangan. Dibimbing oleh UNTUNG
SUDADI dan ARIEF HARTONO.
Potensial redoks (Eh) adalah sifat elektrokimia tanah sawah yang pertama
kali berubah akibat penggenangan. Nilai Eh yang semakin rendah menunjukkan
bahwa tanah berada dalam kondisi lebih reduktif. Nilai Eh memengaruhi
ketersediaan hara tanah sawah, salah satunya adalah fosfor (P). Secara umum, di
dalam tanah dijumpai tiga fraksi P dengan urutan kelarutan menurun, yaitu fraksi
P-tersedia, P-labil dan P-non labil. Lebih lanjut, fraksi P-tanah terdiri atas 5
fraksi, yaitu Resin-Pinoganik (Pi), NaHCO3-Pi dan -Po (Porganik), NaOH-Pi dan -Po,
HCl-Pi, serta Residual-P. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi hubungan dan
keterkaitan antar dinamika Eh, C-organik, kadar fraksi-fraksi P dan produksi padi
pada tanah sawah dengan indeks pertanaman (IP) yang berbeda selama masa
penggenangan. Pada penelitian ini, fraksi Resin-Pi diganti dengan P-H2O dan
fraksi Residual-P tidak dianalisis. Nilai Eh tanah menurun dengan meningkatnya
kadar air akibat penggenangan dan sebaliknya pada saat tanah dikeringkan sesuai
dengan kebutuhan air pertanaman padi sawah. Tanah sawah dengan IP 300%
memiliki dinamika penurunan Eh lebih tinggi karena berkadar air dan C-organik
lebih tinggi dibandingkan IP 100 dan 200% selama fase penggenangan 7-13
minggu. Kondisi yang lebih reduktif akibat penggenangan terutama pada tanah
dengan IP 300% menyebabkan peningkatan kadar fraksi-fraksi P tersedia,
terutama fraksi-fraksi inorganik. Fraksi P-NaOH memiliki kadar tertinggi pada
ketiga IP tanah sawah. Produksi padi berkorelasi negatif dengan urutan nilai r dari
yang tertinggi ke terendah dengan kadar fraksi P-H2O + P-NaHCO3, diikuti PH2O + P-NaHCO3 + P-NaOH, P-H2O + P-NaHCO3 + P-NaOH + P-HCl dan PH2O yang menunjukkan status P-tanah telah berlebih.
Kata kunci: Ameliorasi, fraksionasi P, P-inorganik, P-organik, pemupukan
ABSTRACT
GUNAWAN SAPUTRA. Dynamics of Eh and Concentration of P Fractions in
Paddy Soils: Effect of Cropping Index and Submergence Condition. Supervised
by UNTUNG SUDADI and ARIEF HARTONO.
Redox potential (Eh) is an electrochemical property of paddy soils that
undergoes changes firstly upon submergence. Reduction in Eh value reveals that
soil is under a more reductive condition. Eh value affects nutrients availability in
paddy soils, one of which is phosphorus (P). In general, soil P can be divided into
three fractions with decreasing order of availability for plant, i.e. available-P,
labil-P, and non labil-P. In more detail, soil P consists of 5 fractions, namely
Resin-Pinoganic (Pi), NaHCO3-Pi and -Po (Porganic), NaOH-Pi and -Po, HCl-Pi, and
Residual-P. The objectives of this research were to evaluate the relation and interrelationship among dynamics of soil Eh, concentration of organic-C and fractions
of P, and rice yield in paddy soils with different cropping indexes (CI) during
submergence period. In this research, Resin-Pi fraction was changed with P-H2O,
and Residual-P fractionation was not performed. Soil Eh was decreasing with the
increasing water content due to submergence and vice versa when the soil was
drained in accordance with crop water requirement of rice paddy. Paddy soil with
CI of 300% showed more fluctuated Eh dynamics due to higher water and
organic-C content as compared to those with CI of 100 and 200% during submergence period of 7-13 weeks. A more reductive condition due to submergence
in the soil with CP of 300% caused a concentration increase of available P
fractions, particularly inorganic fractions. P-NaOH was fraction with the highest
concentration in the three CIs. The rice paddy yield was negatively correlated with
decreasing r values with concentration of fractions of P-H2O + P-NaHCO3,
followed by P-H2O + P-NaHCO3 + P-NaOH, P-H2O + P-NaHCO3 + P-NaOH +
P-HCl, and P-H2O, showing that the soil P status has already been excessive.
Keywords: Amelioration, P fractionation, inorganic-P, organic-P, fertilization
DINAMIKA Eh DAN KADAR FRAKSI P TANAH SAWAH:
PENGARUH INDEKS PERTANAMAN DAN
KONDISI PENGGENANGAN
GUNAWAN SAPUTRA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji serta syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang diberi
judul Dinamika Eh dan Kadar Fraksi P Tanah Sawah: Pengaruh Indeks
Pertanaman dan Kondisi Penggenangan. Sholawat serta salam semoga tercurah
kepada Rasulullah Muhammad SAW yang menjadi teladan bagi penulis dalam
menghadapi tantangan selama perjalanan penelitian dan skripsi ini.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak
terhingga kepada:
1. Bapak Dr Ir Untung Sudadi, MSc sebagai Dosen Pembimbing I yang
telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis dengan
penuh kesabaran selama masa perkuliahan, pelaksanaan, penelitian
maupun saat penyusunan skripsi ini.
2. Bapak Dr Ir Arief Hartono, MSc. Agr sebagai Dosen Pembimbing II
atas saran dan bimbingan dalam penulisan skripsi.
3. Bapak Dr Ir Syaiful Anwar, MSc sebagai Dosen Penguji atas koreksi,
saran, dan nasihat yang sangat kontruktif bagi penyempurnaan skripsi
dan karier penulis di masa depan.
4. Bapak dan Ibu serta seluruh keluarga yang telah memberikan segala
doa, dukungan, semangat dan kasih sayang yang melimpah.
5. Bapak Rohim, Ibu Sani, dan Bapak En Santika sebagai pemilik lahan
sawah yang telah memberikan ijin dan informasi mengenai pengelolaan
lahannya.
6. USD Team (Yaenah dan Mas Asdiq) yang telah memberikan dukungan,
semangat dan kerjasama yang solid dalam penelitian ini.
7. Bidikmisi IPB yang telah membantu saya dalam menyelesaikan studi
dan penelitian selama di IPB.
8. Rio, Ichsan, Avil, Begum, Ade Firmawan, Stevia, Sri, Bunga,
Maesyaroh, Tiwi, Nurul, dan Diendra yang telah memberi dukungan,
semangat, doa, dan membantu dalam menyelesaikan penelitian.
9. Teman-teman Divisi Kimia dan Kesuburan Tanah Angkatan 48 yang
telah memberikan dukungan semangat dan doa.
10. Seluruh rekan-rekan Ilmu Tanah 48.
11. Seluruh staf Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah dan Komisi
Pendidikan Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan serta
pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat.
Bogor, September 2015
Gunawan Saputra
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Penggenangan Tanah
2
Pengaruh Penggenangan Terhadap Potensial Reduksi-Oksidasi
3
Peranan Fosfor Bagi Tanaman
3
Metode Fraksionasi Fosfor
3
METODE PENELITIAN
4
Tempat dan Waktu Penelitian
4
Bahan dan Alat
4
Metode Penelitian
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
8
Dinamika Eh
8
Hubungan Eh dengan Dinamika Fraksi P
9
Hubungan Produksi dengan Fraksi Fosfor
11
SIMPULAN DAN SARAN
13
Simpulan
13
Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
13
LAMPIRAN
17
DAFTAR TABEL
1 Kadar C-organik dan kadar air berdasarkan lama penggenangan
2 Persamaan regresi linier hubungan produksi dengan kadar fraksi P
8
11
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Pengambilan sampel tanah
Diagram alir analisis fraksionasi P
Dinamika Eh berdasarkan lama penggenangan tanah
Hubungan Eh dengan dinamika kadar fraksi P pada IP 100%, 200%, dan
300%
5 Hubungan produksi dengan kadar fraksi P
5
7
8
10
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Hasil analisis pendahuluan tanah sawah di lokasi penelitian
Dosis pemupukan dan ameliorasi tanah sawah di lokasi penelitian
Nilai Eh tanah sawah berdasarkan lama penggenangan
Kadar fraksi-fraksi P pada tanah sawah setiap IP berdasarkan lama
penggenangan
19
19
19
20
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sawah adalah tanah yang digunakan untuk bertanam padi yang dalam
pengelolaannya dapat berada pada kondisi tergenang ataupun kering, baik secara
terus menerus sepanjang tahun maupun bergiliran dengan tanaman palawija atau
hortikultura. Proses penggenangan dan pengeringan dapat menyebabkan
perubahan sifat fisika, kimia, maupun biologi tanah sawah. Perubahan sifat kimia
tanah akibat penggenangan sangat memengaruhi dinamika fraksi dan ketersediaan
fosfor (P) bagi tanaman (Hardjowigeno et al. 2004).
Potensial redoks (Eh) adalah sifat elektrokimia tanah yang pertama kali
berubah akibat penggenangan karena air mendesak oksigen dalam ruang pori
keluar dari sistem tanah. Berkurangnya oksigen menjadikan kondisi tanah lebih
reduktif sehingga nilai Eh menurun (Abdurachman dan Setyorini 2009). Nilai Eh
berpengaruh terhadap ketersediaan hara. Eh rendah meningkatkan ketersediaan P,
K, Fe, Mn, dan Si, tetapi menurunkan ketersediaan S dan Zn (Ponnamperuma
1985). Sulaeman et al. (1997) mempelajari pengaruh perubahan Eh terhadap sifat
erapan dan kelarutan P tanah sawah bukaan baru Petroferic Hapludox di Dorowati
Lampung dan dilaporkan bahwa: (1) Fe3+ sudah mulai tereduksi menjadi Fe2+
pada Eh 400 mV; kadar Fe3+ terlarut mencapai 59 ppm pada Eh -300 mV dan (2)
kebutuhan pupuk P untuk mencapai kadar P terlarut 0.02 ppm pada Eh sekitar 0
mV (nilai Eh tanah yang umum pada masa pertumbuhan padi sawah) sebesar 95
dan 268 mg P kg-1 tanah, masing-masing untuk tanah lapisan atas dan bawah.
Perubahan Eh sangat dipengaruhi oleh bahan organik dalam tanah dan yang
diaplikasikan sebagai amelioran. Semakin tinggi kadar dan dosis serta semakin
rendah kematangan bahan organik tanah semakin tinggi kekuatan reduksinya
(Hartatik et al. 2007). Sebagai sumber energi bagi mikroorganisme tanah, bahan
organik dioksidasikan melalui respirasi. Reaksi ini mengonsumsi oksigen,
termasuk yang berada di larutan tanah (Sposito 1989). Proses respirasi
mikroorganisme ini juga menghasilkan elektron, sehingga tanah menjadi semakin
reduktif dan Eh tanah menurun (Sulaeman et al. 1997). Laju dan jenis serta
jumlah hasil reduksi juga ditentukan oleh: (a) jenis dan kadar bahan inorganik
penerima elektron; (b) pH; serta (c) lama penggenangan (Yoshida 1981). Kondisi
penggenangan pada tanah sawah berbeda-beda selama pertanaman padi. Hal ini
berhubungan dengan indeks pertanaman (IP). IP 100, 200, dan 300% berturutturut menunjukkan penggunaan lahan untuk budidaya padi sawah sekali, dua kali
dan tiga kali per tahun, sehingga mencerminkan dosis pupuk dan amelioran yang
diaplikasikan. Faktor-faktor ini berpengaruh terhadap dinamika Eh dan
ketersediaan fraksi P tanah.
Fosfor merupakan hara esensial makro kedua setelah N yang berperan
penting dalam fotosintesis dan perkembangan akar. Umumnya kadar P tersedia
tanah tidak lebih dari 0.01% dari P total. Hal ini dikarenakan sebagian besar fraksi
P terikat koloid tanah, sehingga ketersediaannya rendah atau tidak tersedia bagi
tanaman. Pada tanah masam, P terikat dalam bentuk senyawa Al-P dan Fe-P,
sedangkan pada tanah alkalin membentuk senyawa kompleks dan sukar larut Ca-P
(Simanungkalit et al. 2006).
2
Secara umum, di dalam tanah dijumpai tiga bentuk kimia atau fraksi P,
yaitu: (1) fraksi P-tersedia di larutan tanah atau fraksi P-larutan dalam bentuk ion
fosfat H2PO4-, HPO42-, dan PO43-, (2) fraksi P-labil yang terjerap kuat pada
permukaan mineral klei, hidrousoksida, karbonat dan bahkan sebagai mineral
apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) maupun Fe- dan Al-fosfat, serta (3) fraksi P-non labil
yang tidak larut. Fraksi kedua dan ketiga lebih rendah ketersediaannya bagi
tanaman daripada fraksi pertama. Ketiga fraksi tersebut saling berkeseimbangan.
Fraksi pertama dapat berubah menjadi fraksi kedua dan selanjutnya fraksi kedua
berubah menjadi fraksi ketiga sehingga ketersediaannya menurun. Sebaliknya,
fraksi ketiga dapat berubah menjadi fraksi kedua dan fraksi kedua menjadi fraksi
pertama sehingga lebih tersedia bagi tanaman.
Lebih rinci, Tiessen dan Moir (1993) membagi P-tanah menjadi 5 fraksi: (1)
Resin-Pinoganik (Pi) yaitu fraksi P yang sangat tersedia bagi tanaman, (2) NaHCO3Pi dan -Po (Porganik) yaitu fraksi P yang berkorelasi kuat dengan serapan P oleh
tanaman dan mikroorganisme serta terikat di permukaan mineral atau bentuk
presipitasi Ca-P dan Mg-P, (3) NaOH-Pi dan -Po yaitu fraksi P yang terikat lebih
kuat secara kemisorpsi oleh Al- dan Fe-hidrousoksida, (4) HCl-Pi dan -Po yaitu
fraksi P yang mempunyai kelarutan rendah, serta (5) Residual-P yaitu fraksi
occluded-P atau P-tersemat dan P-organik yang sangat sukar larut.
Tujuan Penelitian
Berdasarkan latar belakang, penelitian ini bertujuan mengevaluasi hubungan
dan keterkaitan antar dinamika sifat elektrokimia Eh, kadar fraksi-fraksi P dan
produksi padi pada tanah sawah dengan indeks pertanaman yang berbeda selama
masa penggenangan.
TINJAUAN PUSTAKA
Penggenangan Tanah
Penggenangan lahan kering dalam rangka pengembangan tanah sawah akan
menyebabkan serangkaian perubahan sifat elektrokimia dan kimia yang
memengaruhi kapasitas tanah dalam menyediakan hara untuk padi sawah.
Perubahan sifat elektrokimia dan kimia utama yang memengaruhi kesuburan
tanah yang digenangi terdiri atas: (1) penurunan potensial redoks (Eh), (2)
perubahan pH tanah dan pH air genangan, (3) perubahan DHL, (4) denitrifikasi,
(5) akumulasi NH4+, (6) fiksasi N, (7) reduksi Mn (IV), Fe (III) dan SO42-, (8)
perubahan ketersediaan N, P, K, S, B, Cu, Fe, Mn, Mo dan Zn, dan (9)
terbentuknya CO2, asam-asam organik dan H2S (Situmorang dan Sudadi 2001).
Kemampuan tanah untuk menyediakan hara ke zona perakaran yang
dibutuhkan untuk pertumbuhan optimum bagi tanaman tertentu tergantung pada:
(a) kemampuan tanah menyediakan hara dalam jumlah yang cukup serta dalam
bentuk yang dapat diserap tanaman, (b) kemampuan tanah untuk mempertahankan
tingkat penyediaan hara tersebut ke permukaan perakaran melalui aliran massa
dan difusi sesuai kebutuhan tanaman, (c) adanya komposisi ionik yang sesuai, dan
(d) ketiadaan bahan yang dapat meracuni atau mengganggu penyerapan hara oleh
3
tanaman. Faktor-faktor ini sangat dipengaruhi oleh perubahan kimia dan
elektrokimia yang akan terjadi akibat penggenangan (Ponnamperuma 1972).
Pengaruh Penggenangan Terhadap Potensial Reduksi-Oksidasi
Potensial redoks (Eh) merupakan parameter yang menunjukkan intensitas
reduksi-oksidasi pada tanah untuk mengidentifikasi reaksi utama yang terjadi.
Intensitas proses reduksi tergantung pada jumlah bahan organik yang mudah
terurai. Semakin tinggi kandungan bahan organik, semakin besar intensitas
reduksinya (Sanchez 1976).
Laju reduksi sangat bergantung pada suhu dan ketersediaan bahan organik
untuk respirasi mikroorganisme dan kebutuhan secara kimia dari bahan-bahan
oksida inorganik, seperti Fe3+, Mn4+, NO3-, SO42-, CO2 dan H+ yang digunakan
oleh mikroorganisme anaerob. Selanjutnya ion-ion tersebut akan tereduksi
menjadi N2, Mn2+, Fe2+, H2S, CH4 dan H2 (Reddy dan Patrick 1987). Ketersediaan
fosfat akan meningkat dalam keadaan reduktif karena terjadi hidrolisis FePO4 dan
AlPO4. Perubahan SO42- menjadi S2- serta perubahan Fe3+ menjadi Fe2+ pada
keadaan reduktif dapat membentuk FeS. Pada tanah dengan kadar besi sangat
rendah dapat terbentuk H2S yang dapat meracuni tanaman. Penggenangan akan
menurunkan potensial redoks yang mengakibatkan turunnya kadar NO3-, S dan Zn,
dan meningkatkan ketersediaan Fe dan P. Nilai Eh yang menjadi negatif akibat
penggenangan mencirikan sistem dalam keadaan tereduksi. Nilai positif
mencirikan keadaan sistem yang oksidatif (Ponnamperuma 1972).
Menurut Wang dan Hagan (1981), laju reduksi dipengaruhi oleh sifat dan
kadar akseptor elektron dan pH. Pada kebanyakan tanah, kadar bahan tereduksi
mencapai puncak 2-4 minggu setelah penggenangan dan menurun secara bertahap
pada minggu-minggu berikutnya menuju keseimbangan (Ponnamperuma 1972).
Peranan Fosfor Bagi Tanaman
Fosfor (P) berperan pada berbagai aktivitas metabolisme tanaman dan
merupakan komponen klorofil (Buckman dan Brady 1969). Menurut Brady
(1990), P adalah komponen pembentuk adenosindifosfat (ADP) dan
adenosintrifosfat (ATP), dua senyawa yang terlibat dalam transformasi energi
yang paling signifikan pada tanaman. ATP merupakan sintesis dari ADP baik
melalui respirasi maupun fotosintesis. ATP merupakan gugus fosfat berenergi
tinggi yang mendorong proses biokimia yang membutuhkan energi. Misalnya,
penyerapan beberapa nutrisi dan transportasi hasil di dalam tanaman, serta sintesis
molekul baru.
Fosfor bersifat mobil dalam tanaman. Ketika tanaman menua atau masak,
sebagian besar P dipindahkan ke biji dan/atau buah. Ketika tanaman mengalami
kekahatan, P ditranslokasikan dari jaringan tua ke bagian tanaman yang masih
muda dan aktif. Pasokan P pada tanah yang terlalu banyak dapat mengakibatkan
kekahatan Zn, Cu dan Fe (Havlin et al. 2005).
Metode Fraksionasi Fosfor
Metode Fraksionasi P pertama kali dipublikasikan oleh Chang dan Jakson
(1957). Metode ini menggunakan NH4Cl untuk mengekstrak “labile” P diikuti
dengan NH4F untuk fraksi Al-P. Fraksionasi dilanjutkan menggunakan NaOH
4
untuk mengekstrak Fe-P dan P yang ter-occluded. Serta dilakukan penetapan Ca-P
dengan larutan HCl. Penetapan P organik dilakukan melalui pengurangan total P
dengan jumlah fraksi-fraksi P yang telah ditetapkan (Sandres dan Williams 1955).
Prosedur di atas memiliki banyak masalah dalam interpretasi, seperti
kesulitan dalam membedakan antara P yang diekstrak dengan NH4F dan NaOH
apakah benar berasal dari ikatan Al-P dan Fe-P. Metode Chang dan Jackson
(1957) tidak dapat membedakan bentuk P organik (William dan Walker 1969).
Tiessen dan Moir (1993) mempublikasikan metode fraksionasi P yang lebih
komprehensif yang merupakan penyempurnaan dari metode Hedley et al. (1982).
Metode fraksionasi tersebut meliputi fraksi P yang tersedia secara biologi baik P
dalam bentuk inorganik dan organik, dan P yang relatif sukar tersedia bagi
tanaman baik bentuk inorganik maupun bentuk organik.
Tiessen dan Moir (1993) mendefinisikan fraksi-fraksi P berdasarkan bentukbentuk P yang diekstrak dengan pengekstrak tertentu:
1. Resin-Pinorganik (Pi) adalah fraksi P yang diinterpretasikan sebagai P yang
sangat tersedia bagi tanaman.
2. NaHCO3-Pi, -Porganik (Po) adalah fraksi P yang diinterpretasikan sebagai P
yang berkorelasi kuat dengan serapan P oleh tanaman dan mikroorganisme
dan terikat di permukaan mineral (Mattingly 1975) atau bentuk presipitasi
Ca-P dan Mg-P (Olsen dan Sommers 1982).
3. NaOH-Pi, -Po adalah fraksi P yang diinterpretasikan sebagai P yang terikat
lebih kuat secara kemisorpsi oleh Fe dan Al hidrousoksida.
4. HCl-Pi adalah fraksi P yang diinterpretasikan sebagai Ca-P yang mempunyai
kelarutan rendah (Schmidt et al. 1996).
5. Residual-P adalah fraksi P yang diinterpretasikan sebagai “occluded” P dan P
organik yang sangat sukar larut.
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Lokasi penelitian merupakan lahan sawah dengan tingkat pengelolaan atau
IP yang berbeda, yaitu 100, 200, dan 300%, yang berada di Desa Cangkurawok
dan Carang Pulang, Kecamatan Dramaga, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Analisis
tanah dilakukan di Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan,
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pengumpulan data lapang,
pengambilan contoh tanah, dan analisis laboratorium dilaksanakan pada Februari
sampai Agustus 2015.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan terdiri atas contoh tanah, aquadest, HCl, NaHCO3,
NaOH, dan H2SO4 serta bahan untuk pewarnaan dan penetapan kadar P dalam
larutan menurut metode Murphy dan Riley (1962) yaitu H2SO4, (NH4)6Mo7O24
(ammonium molybdate), C6H8O6 (ascorbic acid), dan C8H4K2O12Sb.3H2O
(antimony pottassium tartrate).
5
Alat yang digunakan dalam pengambilan contoh tanah adalah pipa paralon
berdiameter 1¼ inchi, kantong plastik, tongkat kayu (panjang ±80 cm), tabung
yang dibungkus lakban hitam, kuesioner dan kamera. Alat yang digunakan untuk
analisis laboratorium meliputi alat-alat gelas, pipet volumetrik dan tetes, tabung
sentrifus 50 ml, vacum pump, kertas saring milipore 0.45 µm, spectrophotometer,
timbangan analitik, oven, dan autoclave.
Metode Penelitian
Pengambilan Contoh Tanah
Contoh tanah diambil di lahan sawah dengan IP 100, 200, dan 300%,
masing-masing diwakili 5 petak dan dari setiap petak ditentukan 5 titik sampling
secara acak. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada minggu ke-7, 9, 11, dan 13
penggenangan, sehingga diperoleh 60 contoh tanah. Contoh tanah diambil dengan
cara menancapkan pipa dari permukaan sampai lapisan tapak bajak. Selanjutnya
pipa diangkat dengan cara menutup bagian bawahnya dengan telapak tangan agar
tanah tidak keluar. Contoh tanah dimasukkan ke kantong plastik hitam dan
dikompositkan hingga tercampur merata, kemudian dimasukkan ke tabung yang
dibungkus lakban hitam dan diberi label. Tabung ditutup rapat agar contoh tanah
dapat dipertahankan berada dalam kondisi Eh dan kadar air lapang (Gambar 1).
Pipa paralon
Penggenangan
Tabung
contoh tanah
Tanah
Tapak bajak
Pipa paralon
berisi sampel
tanah
Gambar 1 Pengambilan sampel tanah
Analisis Pendahuluan
Analisis tanah pendahuluan dilakukan terhadap kadar air (KA), Eh, pH
(H2O 1:2.5), P-total (HCl 25%), C-organik (Walkley & Black), N-total (Kjeldahl),
KTK dan basa-basa dapat ditukar (N NH4OAc pH 7). Hasil analisis disajikan pada
Lampiran 1. Analisis sifat elektrokimia dan kimia tanah dilakukan terhadap
contoh tanah dengan lama penggenangan 7, 9, 11 dan 13 minggu, meliputi KA,
Eh, C-organik, P-total, dan fraksionasi P menurut Tiessen & Moir (1993) yang
dimodifikasi (Resin-Pi diganti P-H2O). Hasil analisis disajikan pada Lampiran 3
dan 4.
Ekstrak fraksi P diperoleh dengan cara menyaring menggunakan milipore
0.45 µm dan vacum pump. Penetapan P-total (HCl 25%) dilakukan sebagai
berikut: 5.0 g tanah ditimbang ke dalam tabung sentrifus, ditambahkan 12.5 ml
HCl 25%, didiamkan satu malam, dikocok 30 menit, dibilas dengan aquadest dan
disaring di labu takar 100 ml lalu ditera dengan aquadestt. Semua contoh tanah
6
dianalisis dalam kondisi lapang sehingga bobot yang digunakan untuk analisis
dikonversi dengan data KA lapang dan BKU tanah dalam prosedur analisis
diasumsikan memiliki nilai KA 20%.
Fraksionasi P
Tanah ditimbang ke dalam tabung sentrifus 50 ml sebanyak 0.50 g.
Kemudian ditambahkan 30 ml aquadest dan dikocok selama 6 jam. Selanjutnya
disentrifus selama 15 menit dengan kecepatan 3500 rpm. Kemudian disaring
dengan vacum pump menggunakan kertas saring milipore 0.45 µm dan hasil
saringan dipindahkan ke dalam botol penampung.
Penetapan Resin-Pi dalam penelitian ini diganti dengan penetapan P-H2O
dengan cara memipet hasil saringan sebanyak 10 ml ke dalam labu takar 50 ml.
Indikator nitrophenol ditambahkan sebanyak 5 tetes ke dalam labu takar tersebut
dan dilakukan pH adjustment dengan menambahkan 4 mol L-1 NaOH dan 2.50
mol L-1 H2SO4. Pewarnaan dilakukan dengan menambahkan larutan MR sebanyak
8 ml kemudian ditera hingga 50 ml dengan aquadest dan diukur menggunakan
spectrophotometer dengan panjang gelombang 712 λ.
Contoh tanah dalam sentrifus kemudian ditambahkan 30 ml 0.50 mol L-1
NaHCO3 dan dikocok selama 16 jam. Kemudian tabung sentrifus di sentrifus
dengan kecepatan 3500 rpm selama 15 menit kemudian disaring. Hasil saringan
digunakan untuk penetapan NaHCO3-Pi dan NaHCO3-Ptotal.
Penetapan NaHCO3-Pi dilakukan dengan memipet hasil saringan sebanyak
10 ml ke dalam labu takar 50 ml. Bahan organik yang terlarut diendapkan dengan
menambahkan 6 ml 0.90 M H2SO4 dan dimasukkan ke dalam freezer selama 30
menit kemudian disaring. Indikator nitrophenol ditambahkan sebanyak 5 tetes ke
dalam labu takar tersebut. pH adjustment dilakukan dengan menambahkan 4 mol
L-1 NaOH dan 2.50 mol L-1 H2SO4. Pewarnaan dilakukan dengan menambahkan
MR sebanyak 8 ml kemudian ditera hingga 50 ml dengan aquadest dan diukur
menggunakan spectrophotometer dengan panjang gelombang 712 λ. NaHCO3-Pi
adalah selisih NaHCO3-Pi dengan P-H2O.
Penetapan NaHCO3-Ptotal dilakukan dengan memipet 5 ml hasil saringan ke
dalam erlenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan larutan 0.90 mol L-1 H2SO4
sebanyak 10 ml dan 0.60 g ammonium peroxidisulfat ke dalam erlenmeyer
tersebut. Erlenmeyer tersebut kemudian di autoklaf selama 30 menit. Setelah itu,
larutan dipindahkan ke dalam labu takar 50 ml dan ditambahkan indikator
nitrophenol sebanyak 5 tetes kemudian dilakukan pH adjustment dengan 4 mol L-1
NaOH dan 2.50 mol L-1 H2SO4. Pewarnaan dilakukan dengan menambahkan MR
sebanyak 8 ml kemudian ditera hingga 50 ml dengan aquadest dan diukur
menggunakan spectrophotometer dengan panjang gelombang 712 λ. NaHCO3-Po
adalah selisih NaHCO3-Pt dengan NaHCO3-Pi.
Contoh tanah dalam tabung ditambahkan 30 ml 0.10 mol L-1 NaOH dan
dikocok selama 16 jam. Setelah dikocok tanah di sentrifus dengan kecepatan 3500
rpm selama 15 menit dan ekstrak NaOH disaring. Hasil saringan digunakan untuk
penetapan NaOH-Pi dan NaOH-Ptotal.
Penetapan NaOH-Pi dilakukan dengan memipet hasil saringan sebanyak 10
ml ke dalam labu takar 50 ml. Bahan organik yang terlarut diendapkan dengan
menambahkan 1.60 ml 0.90 M H2SO4 dan dimasukkan ke dalam freezer selama
30 menit dan disaring. Indikator nitrophenol ditambahkan sebanyak 5 tetes ke
7
dalam labu takar tersebut. Setelah itu, hasil saringan dilakukan pH adjustment
dengan menambahkan 4 mol L-1 NaOH dan 2.50 mol L-1 H2SO4. Pewarnaan
dilakukan dengan menambahkan MR sebanyak 8 ml kemudian ditera hingga 50
ml dengan aquadest dan diukur menggunakan spectrophotometer dengan panjang
gelombang 712 λ.
Penetapan NaOH-Ptotal dilakukan dengan memipet 5 ml hasil saringan ke
dalam erlenmeyer 250 ml. Larutan 0.90 mol L-1 H2SO4 sebanyak 10 ml dan 0.60 g
ammonium peroxidisulfat ditambahkan ke dalam erlenmeyer. Erlenmeyer tersebut
kemudian di autoklaf selama 30 menit. Setelah di autoklaf larutan dipindahkan ke
dalam labu takar 50 ml, ditambahkan indikator nitrophenol sebanyak 5 tetes
kemudian dilakukan pH adjustment dengan 4 mol L-1 NaOH dan 2.50 mol L-1
H2SO4. Kemudian pewarnaan dilakukan dengan menambahkan MR sebanyak 8
ml kemudian ditera hingga 50 ml dengan aquadest dan diukur menggunakan
spectrophotometer dengan panjang gelombang 712 λ. NaOH-Po adalah selisih
NaOH-Pt dengan NaOH-Pi.
Contoh tanah dalam tabung ditambahkan sebanyak 30 ml 1 mol L-1 HCl dan
dikocok selama 16 jam kemudian di sentrifus dengan kecepatan 3500 rpm selama
15 menit dan ekstrak HCl disaring. Hasil saringan digunakan untuk penetapan
HCl-Pi. Penetapan HCl-Pi dilakukan dengan memipet hasil saringan sebanyak 10
ml ke dalam labu takar 50 ml. Indikator nitrophenol ditambahkan sebanyak 5 tetes
ke dalam labu takar tersebut. Kemudian dilakukan pH adjustment dengan
menambahkan 4 mol L-1 NaOH dan 2.50 mol L-1 H2SO4. Pewarnaan dilakukan
dengan menambahkan MR sebanyak 8 ml kemudian ditera hingga 50 ml dengan
aquadest dan diukur menggunakan spectrophotometer dengan panjang gelombang
712 λ.
0.5 g contoh tanah
Tambahkan 30 ml aquadest, kocok selama 6 jam. Tempatkan pada tabung setrifus.
Ekstrak P-air
Tanah
Ukur P-air (P-H2O)
Tambahkan 30 ml 0.5 mol L-1 NaHCO3, kocok 16 jam
Tanah
Ekstrak Bikarbonat Ptotal (Pt)
Ukur NaHCO3-Ptotal (Pt)
Endapkan bahan organik dengan 0.90 M H2SO4
Ukur NaHCO3-Pinorganik (Pi)
NaHCO3-Porganik (Po) = [NaHCO3-Pt] – [NaHCO3-Pi]
Tambahkan 30 ml 0.1 mol L-1 NaOH, kocok 16 jam
Tanah
Ekstrak NaOH Ptotal (Pt)
Ukur NaOH-Ptotal (Pt)
Endapkan bahan organik dengan 0.90 M H2SO4
Ukur NaOH-Pinorganik (Pi)
NaOH-Porganik (Po) = [NaOH-Pt] – [NaOH-Pi]
Tambahkan 30 ml 1.0 mol L-1 HCl, kocok 16 jam
Ekstrak HCl Pi
Ukur HCl-Pi
Gambar 2 Diagram alir analisis fraksionasi P
Sumber : Satwoko (2012)
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dinamika Eh
Jika tanah digenangi, dalam waktu tertentu udara yang berada dalam pori
tanah akan digantikan oleh air sehingga kadar oksigen tanah menurun.
Mikroorganisme aerobik akan menggunakan oksigen yang tersisa dan akhirnya
mati. Kemudian, mikroorganisme anaerobik akan berkembang dengan
memanfaatkan bahan organik sebagai donor elektron. Bersamaan dengan
penggunaan oksigen, mikroorganisme melepaskan elektron sehingga terjadi
perubahan sifat elektrokimia tanah dari oksidatif menjadi lebih reduktif yang
ditandai oleh menurunnya nilai Eh. Nilai Eh tanah pada IP 200 dan 300%
menurun dengan penggenangan hingga 13 minggu (Gambar 3).
300
Eh (mV)
250
200
IP 100
150
IP 200
100
IP 300
50
0
-50 5
7
9
11
13
Lama penggenangan (minggu)
Gambar 3 Dinamika Eh berdasarkan lama penggenangan tanah
Jika tanah tergenang, mikroorganisme anaerob atau anaerob fakultatif
berkembang cepat dan mengambil alih proses dekomposisi bahan organik,
menggunakan bahan organik sebagai donor elektron dan menyebabkan tanah
tereduksi (Sanchez 1976). Intensitas reduksi tergantung pada jumlah bahan
organik yang mudah terdekomposisi. Semakin mentah dan tinggi kadar bahan
organik semakin besar intensitas reduksinya. Wang dan Hagan (1981)
menegaskan bahwa reduksi hanya dapat terjadi jika ada bahan organik sebagai
reduktor, tidak ada pasokan oksigen, dan ada mikroorganisme anaerob dalam
lingkungan yang sesuai untuk pertumbuhannya dan sebaliknya untuk oksidasi.
Tabel 1 Kadar C-organik dan kadar air berdasarkan lama penggenangan tanah
IP
(%)
100
200
300
7
1.61
2.40
2.38
C-org (%) minggu ke-...
9
11
1.52
1.35
1.61
1.99
1.73
2.30
13
1.59
2.07
2.14
Kadar air (%) minggu ke-...
7
9
11
13
50.37
47.93 49.48 42.12
80.78
82.29 83.08 82.60
100.40 86.46 82.47 86.11
Pada Tabel 1 disajikan kadar C-organik dan KA tanah berdasarkan lama
penggenangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar Corganik yang menunjukkan kadar bahan organik (BO) maka semakin cepat terjadi
penurunan Eh tanah dan sebaliknya. Pada kondisi tergenang dengan kadar BO
tinggi, mikroorganisme anaerobik mendekomposisi BO secara cepat sebagai
9
sumber energi respirasi. Semakin lama tanah tergenang maka semakin rendah
kadar O2 sehingga Eh tanah semakin menurun.
Pada kondisi tergenang, udara tanah akan terdesak keluar dan diisi oleh air,
sehingga kadar O2 berkurang. Hal ini menyebabkan kondisi tanah lebih reduktif
sehingga nilai Eh semakin menurun. Sebaliknya, pada kondisi tidak tergenang,
udara bebas yang mengandung O2 akan masuk ke dalam tanah dan menyebabkan
kondisi lebih oksidatif sehingga nilai Eh meningkat. Sebagai contoh, pada IP
300% penggenangan minggu ke-9 nilai KA (86.46%), Eh (74.74 mV) dan C-org
(1.73%). Pada minggu ke-11 nilai KA (82.47%), Eh (28.48 mV) dan C-org
(2.30%). Dalam hal ini pengaruh kadar BO lebih terlihat. Pada kadar air relatif
sama, semakin tinggi kadar BO semakin rendah nilai Eh dan sebaliknya.
Eh tanah menurun dengan bertambahnya tinggi genangan, dan
penurunannya semakin tajam dengan penambahan BO 15 t ha-1 (Cyio 2008).
Perubahan Eh disebabkan adanya kontribusi gugus hidroksilat (OH-) maupun
karboksilat (COO-) dari bahan organik ke dalam larutan tanah yang kemudian
akan terjadi keseimbangan pada aktivitas H+, sehingga kadar H+ menurun dan
membentuk OHH dan COOH. Penurunan H+ mendorong terlepasnya elektron ke
dalam larutan tanah. Jumlah elektron berbanding terbalik dengan Eh sehingga
peningkatan jumlah elektron menurunkan nilai Eh. Reddy dan Patrick Jr (1986)
menegaskan nilai Eh sebagai indikator kondisi reduktif. Semakin lama tanah
tergenang maka semakin tinggi penurunan O2 dan Eh, bahkan Eh bisa mencapai
-350 mV.
Hubungan Eh dengan Dinamika Fraksi P
Dinamika fraksi-fraksi P dihipotesiskan dipengaruhi oleh tingkat
pengelolaan dan lama penggenangan. Tingkat pengelolaan dicerminkan oleh
intensitas ameliorasi dan pemupukan yang diaplikasikan. Lahan dengan IP 100,
200, dan 300% berturut-turut menunjukkan pola penggunaan lahan untuk
budidaya padi sawah sekali, dua kali, dan tiga kali setahun yang terutama
ditentukan oleh ketersediaan sumber air dan sarana irigasi. Selama proses
pertanaman, tanah sawah berada pada kondisi tergenang atau kering. Hal ini
menyebabkan tanah tereduksi atau teroksidasi, sehingga memengaruhi Eh dan
fraksi P tanah.
Gambar 4 menunjukkan bahwa lahan dengan IP 300% memiliki kadar Corganik tertinggi. Secara umum, terutama pada lahan IP 300%, terjadi perubahan
dari fraksi organik (P-NaHCO3-Po, P-NaOH-Po) menjadi fraksi inorganik (P-H2O,
P-NaHCO3-Pi, P-NaOH-Pi dan P-HCl-Pi) dengan menurunnya Eh. Hal ini
berkaitan dengan dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme anaerobik
yang menghasilkan asam-asam organik yang dapat mengkhelat Fe dan Al
sehingga P yang sebelumnya terikat sebagai Al-P dan Fe-P menjadi terlepas dan
tersedia. Selain itu, pelepasan P juga diakibatkan oleh reduksi Fe3+ menjadi Fe2+
sehingga satu dari tiga ion fosfat (PO4-) yang semula terikat Fe3+ menjadi terlepas
dan tersedia. Kedua proses tersebut berkaitan dengan meningkatnya KA akibat
penggenangan. Semakin lama tanah tergenang semakin reduktif dan tinggi laju
pelepasan P dari P-labil ke P-larutan.
10
325
325
300
300
275
275
250
250
225
225
200
200
175
150
90 5
80
70
60
50
40
30
20
3 5
2
1
0
5
175
7
9
11
13
7
9
11
13
7
9
11
13
50,37
1,6136
6
47,93
1,5235
8
49,48
1,3542
10
42,12
1,5867
12
Lama penggenangan (minggu)
C-Org (%)
Waktu tanam (MST)
7
9
11
7
9
11
7
9
11
Eh (mV)
350
325
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
80
13
70
60
50
40
30
20
10
0
3
13
2
1
0
13
KA (%)
C-Org (%)
Waktu tanam (MST)
(a)
325
325
300
300
275
275
250
250
225
225
200
200
175
175
150
150
125
125
100
100
75
75
50
50
25
25
0
-25 5
3
2
1
0
5
0
7
9
11
13
10
Lama penggenangan (minggu)
Kondisi genangan
80,78
2,3976
1
82,29
1,6066
3
83,08
1,9853
5
82,60
2,0673
7
(b)
Tergenang
Tergenang
Tergenang
Eh (mV)
350
350
Lama penggenangan (minggu)
Kondisi genangan
Kondisi genangan
KA (%)
150
90
80
70
60
50
40
30
20
3
2
1
0
350
325
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
80 5
70
60
50
40
30
20
10
0
3 5
2
1
0
5
Fraksi P (mg/kg)
350
Fraksi P (mg/kg)
Fraksi P (mg/kg)
Eh (mV)
350
Macak-macak
Macak-macak
Macak-macak
KA (%)
C-Org (%)
Waktu tanam (MST)
100,40
2,3783
0
86,46
1,7290
2
82,47
2,2996
4
86,11
2,1442
6
(c)
Tidak
tergenang
Tidak
tergenang
Tidak tergenang
Gambar 4 Hubungan Eh dengan dinamika kadar fraksi P pada IP (a) 100%, (b)
200%, dan (c) 300%
Fraksi P-H2O, NaHCO3-Pi, dan -Po dianggap mudah tersedia bagi tanaman
karena pengekstraknya dikembangkan untuk dapat meniru aktivitas akar
berespirasi. Dalam melakukan respirasi, akar mengeluarkan CO2 yang kemudian
membentuk bikarbonat dalam tanah sehingga mampu melarutkan P yang terikat
oleh Ca maupun permukaan seskuioksida dan akibatnya P menjadi lebih tersedia
(Tiessen dan Moir 1993). Pada IP 100%, fraksi P-H2O relatif mengalami
penurunan dengan pengeringan karena menurunnya KA. Pada minggu ke-13
tanaman berada pada tahap pematangan biji dan memerlukan kondisi kering,
sehingga P menjadi lebih sedikit ketersediaannya karena diserap tanaman. Pada IP
200 dan 300%, fraksi P-H2O relatif stabil karena tanah berada pada kondisi
tergenang dengan KA yang relatif sama sehingga tanah lebih reduktif dan
ketersediaan P lebih tinggi daripada IP 100%.
Fraksi NaHCO3-Pi dan -Po saling berkeseimbangan. Apabila ketersediaan
NaHCO3-Pi menurun maka NaHCO3-Po dimineralisasi menjadi NaHCO3-Pi
sehingga ketersediaan P meningkat kembali. Seperti ditunjukkan pada Gambar 4,
semakin menurun kadar NaHCO3-Po semakin meningkat kadar NaHCO3-Pi baik
pada IP 100%, 200%, dan 300%. Sebaliknya, jika NaHCO3-Pi menurun maka
NaHCO3-Po meningkat dikarenakan NaHCO3-Pi dierap oleh BO. Hal lain yang
mengakibatkan menurunnya NaHCO3-Po adalah karena mengalami perubahan
menjadi fraksi P-H2O yang lebih tersedia bagi tanaman. NaHCO3-Po lebih sensitif
terhadap aktivitas respirasi mikroorganisme sehingga kadarnya akan lebih cepat
menurun (Chauhan et al. 1979). Hal ini dikarenakan komponen utama NaHCO3-
-25
3
2
1
0
11
Po adalah diester PO43- yang mampu mencegah pengikatan P oleh mineral klei
sehingga lebih mudah mengalami mineralisasi (Ghoshal 1975; Tiessen et al.
1984.; Trassar-Cepeda dan Carballas 1991).
Fraksi NaOH-Pi dan -Po dianggap kurang tersedia bagi tanaman karena
terikat dengan senyawa humat, amorf serta kristal Al- dan Fe-P (Bowman dan
Cole 1978). Dibandingkan dengan fraksi lainnya, fraksi NaOH lebih tinggi
kadarnya. Hal ini diduga karena tingginya kadar Al dan Fe dalam tanah. Hartono
et al. (2006) menunjukkan bahwa tanah dengan kadar Fe dan Al hidrousoksida
tinggi memiliki kadar NaOH-Pi dan -Po lebih tinggi. Tanah sawah dengan IP
100% memiliki kadar NaOH-Pi dan -Po lebih tinggi daripada IP 200 dan 300%.
Hal ini di diduga karena kadar Fe dan Al hidrousoksida pada tanah dengan IP
100% lebih besar daripada tanah dengan IP 200 dan 300%.
Fraksi HCl-Pi dianggap sulit tersedia bagi tanaman karena terikat oleh Ca
yang kelarutannya rendah. Dinamika fraksi HCl-Pi pada tiga kondisi IP
menunjukkan bahwa perubahannya menjadi fraksi NaOH-Pi dan -Po relatif lambat
dan stabil. Hal ini diduga berkaitan dengan rendahnya kadar Ca-P.
Peningkatan kelarutan P tanah akibat penggenangan disebabkan oleh
reduksi FePO4∙2H2O (ferri fosfat, Fe3+) menjadi Fe3(PO4)2∙8H2O (ferro fosfat,
Fe2+) atau desorpsi fosfat akibat reduksi Fe3+ menjadi Fe2+, hidrolisis FePO4 dan
AlPO4 pada tanah masam, serta pelepasan occluded-P (Anwar dan Sudadi 2013;
Gaol et al. 2013). Pemberian bahan organik akan meningkatkan P tersedia
maupun Al dan Fe akibat terjadinya pelepasan P dari Fe-P dan Al-P yang kuat
mengikat P (Sanchez 1976). Hara P yang terikat sebagai Fe-P dan Al-P akan
dilepas sehingga P menjadi tersedia (Cyio 2000; Darman 2003).
Hubungan Produksi dengan Fraksi Fosfor
Pada Tabel 2 disajikan hasil analisis regresi linier sederhana hubungan
antara produksi padi (GKP per musim tanam) sebagai sumbu Y dengan rerata
kadar fraksi-fraksi P sebagai sumbu X. Produksi padi berkorelasi negatif sangat
kuat dengan kadar fraksi-fraksi P. Fraksi P-H2O + P-NaHCO3 berkorelasi negatif
paling tinggi (r = -0.836) terhadap produksi dibandingkan fraksi-fraksi lainnya.
Artinya, semakin tinggi kadar fraksi P-H2O + NaHCO3, maka semakin rendah
tingkat produksi.
Tabel 2 Persamaan regresi linier hubungan produksi dengan kadar fraksi P
Fraksi P sebagai sumbu x
Persamaan regresi
r
n
P-H2O
y = -1.3377x + 6.8623
-0.278
12
P-H2O + NaHCO3
y = -0.0651x + 11.277
-0.836
12
P-H2O + NaHCO3 + NaOH
y = -0.0130x + 11.656
-0.695
12
P-H2O + NaHCO3 + NaOH + HCl
y = -0.0152x + 14.105
-0.512
12
Produksi
(ton/ha/musim)
12
8
6
4
2
0
0
1
2
3
100
150
Produksi
(ton/ha/musim)
P-H2O (mg/kg)
8
6
4
2
0
0
50
Produksi
(ton/ha/musim)
P-H2O + NaHCO3 (mg/kg)
8
6
4
2
0
0
300
600
900
Produksi
(ton/ha/musim)
P-H2O + NaHCO3 + NaOH (mg/kg)
8
6
4
2
0
0
300
600
900
P-H2O + NaHCO3 + NaOH + HCl (mg/kg)
Gambar 5 Hubungan produksi dengan kadar fraksi P
Berdasarkan nilai koefisien korelasi diketahui bahwa hubungan rerata kadar
fraksi P-H2O + NaHCO3 dengan produksi sangat kuat. Rerata produksi pada IP
100, 200, dan 300% berturut-turut 3.0, 4.4, dan 7.2 ton GKP ha-1 per musim
tanam. Nilai r = -0.836 menunjukkan bahwa 69.9% variasi perubahan produksi
dapat dijelaskan oleh peubah kadar fraksi P-H2O + NaHCO3, sedangkan 30.1%
sisanya dijelaskan oleh faktor lain.
Hasil analisis regresi ini dapat digunakan untuk memprediksi produksi.
Persamaan linier Y = -0.0651x + 11.277 berarti tanaman akan mengalami
penurunan produksi bila P-H2O + NaHCO3 kadarnya meningkat. Setiap kenaikan
kadar fraksi P-H2O + NaHCO3 sebesar 1 mg kg-1 akan mengakibatkan penurunan
13
produksi sebesar 0.0651 ton ha-1 GKP. Artinya, status kadar fraksi P-H2O +
NaHCO3 telah berlebih. Hal ini terlihat dari sekuen menurunnya produksi dengan
meningkatnya kadar fraksi-fraksi P dari lahan dengan IP 100 ke 200 dan 300%
(Gambar 4).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1.
2.
3.
Nilai Eh tanah sawah mengalami penurunan dengan meningkatnya kadar air
akibat penggenangan dan sebaliknya sesuai dengan kebutuhan pengelolaan
air pertanaman padi. Tanah sawah dengan IP 300% memiliki dinamika
penurunan Eh lebih tinggi karena berkadar air dan bahan organik lebih tinggi
dibandingkan IP 100 dan 200% selama fase penggenangan 7-13 minggu.
Kondisi tanah yang lebih reduktif akibat penggenangan terutama pada tanah
dengan IP 300% menyebabkan peningkatan kadar fraksi-fraksi P tersedia
terutama fraksi-fraksi inorganik. Fraksi P-NaOH memiliki kadar tertinggi
pada ketiga IP tanah sawah.
Produksi padi berkorelasi negatif dengan urutan nilai r dari yang tertinggi ke
terendah dengan kadar fraksi P-H2O + P-NaHCO3, diikuti P-H2O + PNaHCO3 + P-NaOH, P-H2O + P-NaHCO3 + P-NaOH + P-HCl dan P-H2O
yang menunjukkan status P-tanah telah berlebih.
Saran
1.
2.
Takaran pupuk P dan amelioran pada tanah sawah dengan IP 100 dan 200%
pada beberapa musim berikutnya perlu dikurangi.
Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengevaluasi hubungan antara IP
dan lama penggenangan tanah sawah dengan Eh, produksi padi dan kadar Ptersedia hasil analisis tunggal (P-Bray, P-Olsen, P-NC, dll).
DAFTAR PUSTAKA
Abdurachman S, Setyorini D. 2009. Pengelolaan Hara Mineral Tanaman Padi.
Bogor (ID): Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan
Pertanian.
Anwar S, Sudadi U. 2013. Kimia Tanah. Bogor (ID): Departemen Ilmu Tanah dan
Sumberdaya Lahan IPB.
Bowman RA, Cole CV. 1978. An exploratory method for fractionation of organic
phosphorus from grassland soils. Soil Sci 125: 95–101.
Brady NC. 1990. The Nature and Properties of Soils. 10th ed. MacMillan
Publishing Company. New York.
Buckman HO, Brady NC. 1969. The Nature and Properties of Soils. 7th edition.
The MacMillan Co. Colloier-MacMillan Limited. London.
14
Chauhan BSJ, Stewart WB, Paul EA. 1979. Effect of carbon additions on soil
labile inorganic, organic and microbially held phosphate. Can J Soil Sci 59:
387–396.
Cyio MB. 2000. Pengaruh tinggi genangan terhadap karakteristik tanah sawah
ultisol kulawi. Jurnal Komunika Lemlit, Universitas Tadulako.
Cyio MB. 2008. Efektivitas bahan organik dan tinggi genangan terhadap
perubahan Eh, pH, dan status Fe, P, dan Al terlarut pada tanah Ultisol. J
Agroland 15(4): 257-263.
Darman S. 2003. Pengaruh penggenangan dan pemberian bahan organik terhadap
potensial redoks, pH, status Fe, P, dan Al dalam larutan tanah Ultisol
Kulawi. J Agroland 10 (2): 119-125.
Gaol MDL, Supriadi MS, Sembiring M. 2013. Survey dan pemetaan status fosfat
lahan sawah pada daerah irigasi Bahal Gajah/Tiga Bolon Kecamatan
Sidamanik Kabupaten Simalungun. Agroekoteknologi 1(4): 1226-1234.
Ghoshal S. 1975. Remineralization aspect of newly immobilized native fertilizer
phosphorus in soil. Acta Agric Scand 25: 209–215.
Hardjowigeno S, Subagyo, Rayes ML. 2004. Morfologi dan Klasifikasi Tanah
Sawah. Bogor (ID): Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan
Agroklimat.
Hartatik W, Sulaeman, Kasno A. 2007. Perubahan Sifat Kimia dan Ameliorasi
Sawah Bukaan Baru. Bogor (ID): Balai Besar Penelitian dan Pengembangan
Sumberdaya Lahan Pertanian.
Hartono A, Funakawa S, Kosaki T. 2006. Transformation of added phosphorus to
acid upland soils with different soil properties in Indonesia. Soil Sci
Plant Nutr 52: 734-744.
Havlin JL, Beaton JD, Nelson SL, Nelson WL. 2005. Soil Fertility and Fertilizers.
An Introduction to Nutrient Management. Pearson Pretice Hall. New Jersey.
Hedley MJ, Stewart JWB, Chauhan BS. 1982. Change in inorganic and organic
soil phosphorus fraction induced by cultivation practice and by laboratory
incubation. Soil Sci. Soc Am J 46: 970-976.
Mattingly GEG. 1975. Labile phosphorus in soils. Soil Sci 119: 369-375.
Murphy J, Riley JP. 1962. A modified single solution method for the
determination of phosphate in natural waters. Anal Chim Acta 27: 31-36.
Olsen SR, Sommers LE. 1982. Phosphorus. In Methods of Soil Analysis, Part 2,
2nd ed, Agron. Monogr. 9. Eds AL Page. RH Miller and DR Keeney, ASA
and SSSA. Madison.
Ponnamperuma FN. 1972. The chemistry of submerged soils. In Soils and Rice.
International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Ponnamperuma FN. 1985. Chemical kinetics of wetland rice soil relative to soil
fertility. In Wetland Soils, Characterization, Classification and Utilization.
International Rice Research Instutute, Manila, Philippines.
Reddy KR, Patrick Jr WH. 1986. Fate of fertilizer nitrogen in the rice root zone.
Soil Sci Soc Am J 50:649-651.
Reddy KR, Patrick Jr WH. 1987. Chemical changes in rice soils in IRRI. Soil and
Rice. Philippines: Los Banos. p. 361-380.
Sanchez PA. 1976. Properties and management of soils in the tropic in IRRI. Soil
and Rice. Philippines: Los Banos. p. 421-470.
15
Sanders WMH, Williams EG. 1955. Observation on determination of total organic
phosphorus from soil. Fertil Res 24: 173-180.
Satwoko A. 2012. Fraksionasi fosfor pada tanah-tanah sawah di Pulau Jawa.
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Schmidt JP, Buwol SW, Kamprath EJ. 1996. Soil phosphorus dynamics during
seventeen years of continuous cultivations: fraction analyses. Soil Sci Soc
Am J 60: 1168-1172.
Simanungkalit RDM, Suriadikarta DA, Saraswati R, Setyorini D, Hartatik W.
2006. Pupuk Organik dan Pupuk Hayati. Bogor (ID): Balai Besar Litbang
Sumber Daya Lahan Pertanian.
Situmorang R, Sudadi U. 2001. Tanah Sawah. Bogor (ID): Departemen Ilmu
Tanah dan Sumberdaya Lahan IPB.
Sposito G. 1989. The Chemistry of Soils. Oxford University Press, New York.
Sulaeman, Eviati, Adiningsih JS. 1997. Pengaruh Eh dan pH terhadap sifat erapan
fosfat, kelarutan besi, dan hara lain pada tanah Hapludox Lampung. Dalam
Prosiding Pertemuan Pembahasan dan Komunikasi Hasil Penelitian Tanah
dan Agroklimat. Bidang Kimia dan Biologi Tanah. Cisarua, Bogor 4-6
Maret 1997. Puslittanak, Bogor. p. 1-18.
Tiessen H, Stewart JWB, Cole CV. 1984. Pathways of phosphorus transformation
in soils of differing pedogenessis. Soil Sci Soc Am J 48:853–858.
Tiessen H, Moir JO. 1993. Characterization of available P sequential extraction
in Soil Sampling and Method of Analysis. Ed Carter MR. Canadian Society
of Soil Science Lewis Publisher. Boca Raton. Florida.
Trassar-Cepeda NC, Carballas T. 1991. Liming and the phosphatase activity and
mineralization of phosphorus in acid soil. Soil Biol Biochem 23: 209–215.
Wang JK, Hagan RE. 1981. Irrigated Rice Production System. Design
Procedures. Westview Press. Boulder. 300p.
William JDH, Walker TW. 1969. Fractionation of phosphate in a maturity
sequence of New Zealand basaltic soil profiles. Soil Sci 107: 22-30.
Yoshida S. 1981. Foundamentals of Rice Crop Science. The International Rice
Research Institute, Manila. Philipipine.
16
17
LAMPIRAN
18
19
Lampiran 1 Hasil analisis pendahuluan tanah sawah di lokasi penelitian
Eh
P-HCl 25%
IP (%)
pH
(H2O)
(mV)
(mg kg )
100
200
300
5.39
5.22
5.30
211
207
177
350
415
417
Kdd
IP (%)
-1
Nadd
C-Org
N-Kjeldahl
-------- (%) --------1.80
2.04
2.38
Cadd
0.08
0.08
0.09
Mgdd
23
26
28
KTK
KB
-1
-------------------- (me 100 g ) --------------------23.41
29.32
11.37
3.11
38.17
7.47
51.19
15.28
3.38
38.64
12.35
41.67
16.38
3.37
32.77
100
200
300
C/N
(%)
>100
>100
>100
Lampiran 2 Dosis pemupukan dan ameliorasi tanah sawah di lokasi penelitian
IP
(%)
100
200
300
Pola Tanam
Urea
Padi-Kc Tanah-Bengkoang
Padi-Padi
Padi-Padi-Padi
IP
(%)
100
200
300
Dosis Pupuk dan Amelioran
kg/ha/tahun
NPK
SP-36
KCl
Jerami
(15:15:15)
250
154
600
250
154
0
0
154
0
1000
0
240
Verietas
Padi
900
1320
12600
Dosis Pupuk dan Amelioran
kg/ha/musim tanam padi
N
P2O5 K2O
Jerami
Pola Tanam
Padi-Kc Tanah-Bengkoang
Padi-Padi
Padi-Padi-Padi
133
35.4
128
120
37.7
36
75
46.2
36
Produksi
GKP Padi
(m2)
ton/ha/tahun
Inpari 5
Inpari 5
Cisadane
Produksi
GKP Padi
ton/ha/musim
900
1320
12600
3
4.4
7.2
Lampiran 3 Nilai Eh tanah sawah berdasarkan lama penggenangan
IP (%)
Luas
Lahan
Eh (mV) minggu ke- ...
7
9
11
13
100
232.4
243.4
288.3
289.1
200
162.8
80.8
109.2
65.7
300
176.9
84.8
28.5
-3.7
4000
2700
2500
3
8.8
21.6
20
Lampiran 4 Kadar fraksi-fraksi P pada tanah sawah setiap IP berdasarkan lama
penggenangan
Indeks
Pertanaman
(IP)
100%
200%
300%
Lama
penggenangan
(minggu)
P-H2O
NaHCO3 -Pi
NaHCO3 -Po
NaOH -Pi
NaOH –Po
HCl -Pi
7
1.9387
67.8559
54.5377
263.2666
273.6755
36.0241
9
2.1277
76.2553
54.0762
331.7078
186.6703
33.0729
11
1.7319
78..3659
47.8086
316.1299
213.2624
30.5884
13
1.2956
64.1526
55.8436
276.0599
238.6678
26.2200
7
1.3499
74.5880
8.7539
212.2909
144.9007
107.5343
9
1.6140
62.5736
7.7725
233.7699
119.1790
103.7883
11
0.9006
71.6253
30.6041
223.6254
131.6737
102.2794
13
1.1688
37.5627
68.2200
225.4537
136.0469
89.1836
7
1.3337
57.1627
21.8245
158.1227
259.0822
131.4564
9
1.9709
49.0937
31.4931
137.0092
231.3696
130.0921
11
1.1740
55.6888
15.6138
261.8057
117.6662
113.8687
13
1.2955
67.5844
5.2852
251.9469
134.0013
118.7303
Fraksi (mg kg-1)
21
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 25 Juli 1993 sebagai anak pertama
dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Tating dan Ibu Titi. Penulis
menyelesaikan pendidikan dasar pada tahun 2005 di SDN Cibadak Bogor, pada
tahun 2008 di SMPN 16 Bogor, pada tahun 2011 di SMAN 2 Bogor dan pada
tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di Departemen Ilmu Tanah dan
Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, melalui jalur
SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri) Undangan dan
mendapat beasiswa Bidikmisi.
Selama menjadi mahasiswa di IPB, penulis aktif dalam beberapa kegiatan
kemahasiswaan. Kegiatan tersebut diantaranya Dewan Perwakilan Mahasiswa
(DPM) Fakultas Pertanian periode 2013-2014 sebagai anggota Komisi III,
Himpunan Mahasiswa Ilmu Tanah (HMIT) periode 2014-2015 sebagai ketua
departemen pengembangan pertanian dan berbagai kegiatan lainnya di lingkup
organisasi HMIT. Pada kegiatan akademik penulis pernah menjadi Asisten
Praktikum Agrogeologi (2014), Asisten Praktikum Morfologi dan Klasifikasi
Tanah (2014), Asisten Praktikum Kimia Tanah (2015) dan Asisten Praktikum
Pengantar Kimia Tanah (2015).
Penulis menyelesaikan studi dengan melakukan penelitian dan skripsi
yang berjudul “Dinamika Eh dan Kadar Fraksi P Tanah Sawah: Pengaruh Indeks
Pertanaman dan Kondisi Penggenangan” dibimbing oleh Dr Ir Untung Sudadi,
MSc dan Dr Ir Arief Hartono, MSc. Agr.