faktor jerapan dan pelepasan fosfat di tanah andosol

FAKTOR JERAPAN DAN PELEPASAN FOSFAT DI TANAH
ANDOSOL DAN LATOSOL1
Sri Nuryani H.U., Notohadiningrat,T., Sutanto, R., Radjagukguk, B.
ABSTRACT
A study on adsorption and desorption P was conducted in order to find out the rule of some
forms of Al and Fe fractions in adaption and to find the method to releasing P from adsorption
sites. The objective of the study was to find a factors that influenced P adsorption and desorption
in different soils.
The samples were take from plowed layer of Adosol from Tawangmangu, and Latosol from
Jumantono, both are situated in Karanganyar district, Central Java.
Twenty grams of air dry soil samples were added different rates of P in the form of KH2PO4
(0 to 1000 μg ml-1) and then shaked for 48 hours. The amounts of adsorbed P calculated as the
differences between intial phosphate in the solution. Then three such similar samples were treated
by flooding, organic matter addition and incubation in CaCl2 solution.
The results showed that P adsorption in Andosol and Latosol could be best described by
isotherm of Langmuir and Freundlich equation. The maximum capacity adsorption of Andosol
higher than Latosol. In the case of Andosol, the amorphous Al and Fe and the metal-organic matter
complexes have greater role in P adsorption, while in Latosol free oxide of Fe and Al have the best
role in P adsorption.
P addition rates influenced the amounts of P adsorption and P desorption in Andosol and
Latosol, while the kinds of treatments to release P from adsorption sites did not influence the
amounts of P adsorption and desorption. P adsorption and P desorption depend on the type of
colloidal contents of the soils.
Key words : jerapan P, lepasan P, faktor jerapan dan lepasan P
Pengantar
Fosfor merupakan unsur hara makro esensial bagi tanaman, karena berperan
penting dalam penyediaan energi kimia yang dibutuhkan pada hampir semua kegiatan
metabolisme tanaman. Sanchez (1976) mengemukakan, khusus untuk daerah tropis, unsur
P diperkirakan merupakan pembatas pertumbuhan dan produksi tanaman urutan ketiga
setelah air dan nitrogen.
Untuk menjamin kebutuhan tanaman akan unsur hara P, terdapat tiga masalah
utama yang harus diperhatikan, yaitu: 1) jumlah total unsur P sangat rendah,
2) ketersediaan unsur P asli ini sangat rendah dan 3) daya jerap tanah yang sangat tinggi
(Buckman & Brady, 1974), terutama pada tanah-tanah yang telah mengalami pelapukan
intensif.
1
Diterbitkan dalam Jurnal BPPS-UGM, 6 (4B), November 1993.
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
1
Perbedaan kemampuan tanah dalam menjerap P lebih cenderung disebabkan oleh
perbedaan jumlah dan perajaan komponen tanah penjerap. Penelitian tentang komponen
tanah penjerap P sudah cukup banyak, tetapi belum memuaskan terutama pengaruh
berbagai faktor-faktor yang berperan dalam proses pelepasan P. Demikian juga banyak
sekali upaya yang telah dilakukan untuk melepaskan P dari kompleks jerapan tanah, tetapi
belum memuaskan. Beberapa cara yang umum dilakukan adalah pengapuran, pemberian
silikat dan pemberian bahan organik (Black, 1973; Singh and Jones, 1976).
Bahan organik disamping berfungsi sebagai sumber hara makro dan mikro bagi
tanaman juga mempunyai kaitan erat dengan populasi dan aktivitas biologi tanah. Salah
satu ciri penting bahan organik tanah adalah nilai kapasitas tukar kationnya yang tinggi
sebagai akibat ionisasi gugus-gugus fungsional seperti karboksil (-COOH), fenol (-OH),
enol (-OH), quinon dan amida (-NH) (Tan, 1982). Hasil dekomposisi bahan organik berupa
asam-asam organik mempunyai kemampuan yang besar untuk mengikat kation melalui
ikatan kelasi dan mampu menyelimuti koloida bermuatan positif (Kononova, 1966) dan
mampu mendesak P yang telah berada pada kompleks jerapan tanah (Lopez-Hernandez et
al., 1979). Adanya pengaruh positif dari pemupukan organik terhadap daya jerap, ketersediaan dan agihan P di dalam tanah perlu dikaji lebih mendalam, sehingga kejituan
pemupukan P dapat ditingkatkan.
Tanah Andosol yang berkembang dari abu vulkan, dirajai bahan-bahan amorf
(alofan, imogilit dan fraksi humus), persoalan utama yang dihadapi adalah tingginya
kapasitas jerapan P, bahkan melebihi jerapan P oleh oksida hidrat Al dan Fe (Mengel &
Kirby, 1987). Hal ini disebabkan karena bahan amorf mempunyai permukaan spesifik yang
luas, sehingga jerapan P tanah lebih tinggi (Uehara & Gillman, 1981).
Tanah Latosol yang kaya seskuioksida, miskin unsur-unsur kimia dengan sifat
kimia yang baik. Ciri lainnya adalah mineral lempung tipe 1:1 dari golongan kaolinit, dan
haloisit, mempunyai kapasitas pertukaran kation rendah, kejenuhan kation rendah (kurang
dari 35%) dan kadar bahan terlarut juga rendah karena adanya proses pelapukan dan
pelindian yang telah berjalan lanjut (Buringh, 1983; Darmawijaya, 1980).
Cara Penelitian
Dua puluh gram contoh tanah Andosol dan Latosol diperlakukan dengan berbagai
aras konsentrasi P yaitu 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 ug ml-1,
dikocok dan dipusing dengan kecepatan 2000 putaran tiap menit. Sisa P dalam larutan
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
2
adalah P tidak terjerap (Juo & Fox, 1987). Tiga set perlakuan yaitu ditambah bahan
organik, digenangi dan diinkubasi dalam larutan CaCl2, kemudian dilakukan terhadap
contoh tanah yang telah menjerap P tersebut di atas selama tiga bulan untuk melepaskan
kembali P.
Analisis tanah sebelum perlakuan dilakukan untuk mengaji sifat-sifat tanah yang
meliputi kandungan bahan organik, pH (H2O), pH (KCl), pH NaF (Sudjaji & Widjik,
1971); kandungan P total, P tersedia ekstrasi Bray II (Cottenie et al., 1982), fraksionasi P
(Olsen & Sommers, 1982), Al dan Fe terlarut pirofosfat (Alp + Fep) menurut Bascomb
(1986), Al dan Fe terlarut oksalat (Alo + Feo) menurut Mc Keague & Day (1966), Al dan
Fe terlarut dithionit citra menurut Mehra & Jackson (1960) dan analisis DTA kandungan
mineral lempung.
Analisis tanah untuk mengetahui jerapan dan pelepasan fosfat meliputi P ekstrasi
Bray II, P larut, Alo, Alp, Ald, Fep, Feo, Fed. Selanjutnya data hasil penelitian dianalisis
regresi sederhana dan regresi ganda dilanjutkan analisis varian untuk mengetahui faktorfaktor yang berperan dalam jerapan dan lepasan fosfat.
Hasil dan Pembahasan
1. Kurva jerapan P
Persamaan isoterm jerapan P menurut Langmuir untuk Andosol menunjukkan
hubungan P larut dengan P yang terjerap berkorelasi sangat baik (r = 0,99) dengan
persamaan regresi :
P terjerap = 0,001 P ditambahkan + 0,015
Persaman isoterm jerapan P tanah Latosol menurut Freundlich menunjukkan
hubungan P larut dengan P terjerap berkorelasi sangat baik (r = 0,96) dengan persamaan
regresi :
P terjerap = 0,0018 P ditambahkan + 0,08
Kurva isoterm jerapan fosfat tanah Andosol dan Latosol dapat digambarkan dengan
sangat baik oleh persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich. Persentase fosfat terjerap
dalam tanah Andosol jauh lebih banyak daripada tanah Latosol untuk tiap aras pemberian
fosfat. Hal ini karena kapasitas jerapan maksimum P tanah Andosol lebih tinggi daripada
tanah Latosol, demikian juga afinitasnya. Kapasitas jerapan maksimum tanah Andosol
menjerap P adalah 1000 μg g-1, sementara tanah Latosol 555,5 μg g-1.
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
3
Jerapan tanah Andosol berkorelasi baik dengan jumlah fraksi Alo dan Feo dengan r
= 0.81 dan 0,68, sementara di tanah Latosol jerapan P berkorelasi erat dengan Fed dan Ald.
Di bawah ini disajikan gambar persentase fosfat terjerap dalam tanah Andosol dan Latosol
(Gambar 3).
P terjerap (ug ml-1)
(x 100)
10
8
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
120
P dalam larutan keseimbangan
(ug P ml-1)
Gambar 1. Hubungan P terjerap dengan P dalam larutan keseimbangan
dalam tanah Andosol
600
P terjerap (ug ml-1)
500
400
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
P dalam larutan keseimbangan
(ug P ml-1)
Gambar 2. Hubungan P terjerap dengan P dalam larutan kesetimbangan
dalam tanah Latosol
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
4
100
+
90
+
+
+
80
+
+
+
P terjerap (ug P ml-1)
70
60
+
+
+
50
40
30
20
10
0
0,3
0,1
0,5
0,7
0,9
-1
P ditambahkan (ug P ml )
Gambar 3. Persentase P terjerap dalam tanah Andosol dan Latosol
pada tiap aras penambahan P
2. Pengaruh aras pemberian P atas jerapan dan pelepasan P
Aras pemberian fosfat yang ditambahkan berpengaruh nyata terhadap jumlah fosfat
yang dijerap dan dilepaskan tanah Andosol dan Latosol. Peningkatan aras pemberian P
meningkatkan jumlah fosfat yang dijerap dan dilepas oleh tanah.
Kurva jerapan fosfat tanah Latosol terhadap aras pemberian fosfat memperlihatkan
sifat yang khas yaitu jerapan terjadi tidak sekaligus (step by step) dan jumlah yang terjerap
meningkat dengan peningkatan aras penambahan P, tetapi kemudian turun sesudah tanah
jenuh P yaitu pada pemberian lebih dari 500 μg P ml-1, sedang pada tanah Andosol jerapan
fosfat terjadi sekaligus. Peningkatan aras penembahan P meningkatkan jumlah fosfat yang
terjerap. Kurva jerapan fosfat tanah Andosol terhadap aras pemberian P berbentuk garis
yang hampir linear. Kenampakan ini terjadi pada semua perlakuan.
Analisis sidik ragam pengaruh aras pemberian P terhadap persentase fosfat terjerap
di tanah Latosol dan Andosol beberapa menunjukkan beda nyata terutama pada aras 500 –
1.000 μg P ml-1. Persentase fosfat terjerap tanah Andosol lebih banyak daripada Latosol.
Setelah perlakuan, persentase fosfat yang terjerap di tanah Andosol masih lebih banyak
daripada tanah Latosol.
Aras pemberian P berpengaruh nyata terhadap jumlah P yang dilepaskan, tetapi
dalam persentase tidak selalu berbeda nyata. Peningkatan aras pemberian P meningkatkan
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
5
jumlah P yang dilepas kembali. Kejadian ini terdapat baik di tanah Andosol maupun
Latosol.
Peningkatan aras pemberian P meningkatkan P terlepas karena makin banyak
ikatan Al-P dan Fe-P yang terpengaruh oleh perlakuan. Persentase jumlah P yang
dilepaskan tiap aras pemberian P tidak berbeda nyata selama tanah belum jenuh P. Ini
menunjukkan bahwa selama tapak-tapak jerapan itu masih terbuka untuk reaksi jerapan P,
maka persentase P yang dilepaskan kembali tidak berbeda nyata.
3. Pengaruh macam perlakuan atas jerapan dan pelepasan P
Macam perlakuan cara melepaskan kembali fosfat dari tapak jerapan tidak berpengaruh terhadap jumlah fosfat yang dijerap dan dijerap tanah. Mekanisme-mekanisme
yang terjadi oleh perlakuan-perlakuan tersebut menghasilkan kesudahan yang sama yang
membentuk pola jerapan dan pelepasan yang mirip.
Pemberian bahan organik dapat membantu pelepasan P ke dalam larutan tanah,
tetapi bahan organik sendiri mempunyai gugus-gugus yang dapat berfungsi sebagai tapak
jerapan yang baru sehingga P yang telah dilepaskan dapat dijerap kembali oleh tanah.
Kesudahan dari tiga macam perlakuan adalah dikendalikan oleh peran bahan
organik. Perlakuan genangan dan inkubasi dalam larutan CaCl2 meningkatkan pH tanah.
Pada kondisi pH tanah yang meningkat bahan organik mudah terdispersi sehingga
mempunyai luas permukaan yang lebih besar. Dispersi bahan organik ini yang mempermudah terlepasnya P dari tapak-tapak jerapan dengan pembentukan khelat Al dan Feasam-asam organik.
Peran bahan organik tambahan terhadap pelepasan P lebih menonjol di tanah
Latosol, sedangkan di tanah Andosol bahan organik tanah asli yang lebih berperan.
Takaran penambahan bahan organik setara 20 ton ha-1 menyumbang bahan organik pada
tanah Latosol hampir 25% dari bahan organik yang sudah ada, sedangkan di tanah Andosol
takaran tersebut hanya menyumbang sangat kecil (0,4%)
4. Pengaruh macam tanah atas jerapan dan pelepasan tanah
Macam tanah berpengaruh sangat nyata terhadap jerapan dan lepasan fosfat.
Jumlah fosfat yang dijerap tanah sangat tergantung oleh macam tanahnya dan ini berkaitan
dengan komponen yang berperan dalam proses jerapan tersebut. Tanah Andosol
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
6
mempunyai komponen penjerap yang lebih banyak, lebih kuat dan lebih reaktif sehingga
mempunyai kapasitas jerapan yang lebih tinggi. Pola jerapan tanah tiap tanah berbeda
(Gambar 4 dan 5).
800
700
P terjerap (ug P ml-1)
600
500
400
300
200
100
0
0,3
0,1
0,4
0,2
0,5
0,6
0,7
0,8
-1
0,9
P ditambahkan (ug P ml )
Gambar 4. Kurva jerapan fosfat tanah Andosol pada berbagai perlakuan
500
-1
P terjerap (ug P ml )
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0 0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
-1
P ditambahkan (ug P ml )
Gambar 5. Kurva jerapan fosfat tanah Latosol pada berbagai perlakuan
Macam tanah berpengaruh terhadap lepasan fosfat kembali dari tapak jerapan.
Jumlah fosfat yang dilepaskan kembali sangat tergantung oleh faktor tanah. Tanah Andosol
yang menjerap P sangat kuat, sangat lambat dalam melepaskan P kembali, sementara tanah
Latosol yang lebih lemah mengikat P, melepaskan P dengan lebih cepat. Kurva pelepasan
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
7
kembali P dalam tanah Andosol dan Latosol memperlihatkan karakteristik yang khas
(Gambar 6 dan 7).
30
28
26
P terlepas (%)
24 +
22
20
BO
+ genangan
CaCl 2
18
16
+
+
14
12
10
+
+
+
+
+
8
+
+
4
2
0
0
0,5
0,9
0,7
(Thousands)
Konsentrasi P (ppm) yang ditambahkan
Gambar 6. Kurva lepasan P tanah Andosol pada berbagai perlakuan
Persentase jumlah fospat yang dilepaskan kembali dari yang pernah dijerap dalam
tanah Andosol dan Latosol disajikan dalam histogram berikut ini (Gambar 8.). dari gambar
terlihat bahwa untuk semua aras pemberian P dan macam pelakuan presentase P yang
dilepaskan tanah Latosol lebih banyak daripada di tanah Andosol.
35
P terjerap (ug P ml-1)
30
25
20
+
15 +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
10
+
5
+
+
+
0
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
P ditambahkan (ug P ml -1)
Gambar 7. Kurva lepasan P tanah Latosol pada berbagai perlakuan
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
8
100
90
80
P terjerap (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
100
300
200
400
500
600
700
800
900
1000
Konsentrasi P (ppm) yang ditambahkan
BO
Genangan
CaCl2
Gambar 8. Histogram Persentase fosfat terlepas di tanah Andosol
100
90
P terjerap (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
300
200
400
500
600
700
800
900
1000
Konsentrasi P (ppm) yang ditambahkan
BO
Genangan
CaCl2
Gambar 9. Histogram persentase jumlah P yang dilepaskan kembali di tanah Latosol
Persentase P yang terlepas dibandingkan dengan P yang ditambahkan pada tiap aras
menunjukkan: Pada aras pemberian P yang rendah (100 – 200 ug P ml-1, mula-mula
persentase P yang terlepas sangat tinggi, hal ini karena jumlah P yang diberikan rendah,
sehingga persentase yang terlepas menjadi tinggi. Tetapi dengan peningkatan aras pemberian P sampai 600 ug P ml-1 persentase P yang terlepas tetap dan tidak berpengaruh aras
penambahan P. Pada aras pemberian P 600-700 ug P ml-1 terjadi kenaikan persentase P
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
9
yang terlepas, kemudian datar lagi sampai aras pemberian P 900 ug P ml-1. Peningkatan
aras pemberian P selanjutnya nampaknya cenderung menaikkan kurva persentase lepasan
P. Tanah Andosol mengandung bahan organik sangat tinggi (lebih 16 %) atau lebih kurang
2.400 ton ha-1, sehingga faktor bahan organik asli tanah lebih menonjol. Sebelum tanah
mencapai kapasitas jerapan P maksimum, aras pemberian P tidak meningkatkan persentase
P yang terlepas, tetapi tambahan aras pemberian P, peran bahan organik mulai nampak,
sehingga jumlah P yang terlepas meningkat. Bahan organik sendiri berfungsi sebagai
tapak-tapak jerapan baru bagi P, sehingga terjadi persaingan antara gugus-gugus tersebut
untuk melepaskan dan kemudian menjerap P lagi sehingga kurva menunjukkan fase
berhenti. Peningkatan aras pemberian P selanjutnya membuat gugus-gugus asam organik
jenuh P sehingga banyak P yang dapat lepas lagi.
Mekanisme tersebut juga pada Latosol, tetapi pada tanah Latosol kapasitas jerapan
P maksimum dicapai lebih awal dan jumlah bahan organik asli tanah rendah, sehingga
kurva lepasan P menunjukkan arah hampir mendatar.
Kesimpulan
1. Jerapan fosfat di tanah Andosol dan Latosol dapat digambarkan dengan baik dengan
persamaan isoterm Langmuir dan Freundlich. Kapasitas jerapan maksimum dan
afinitas jerapan tanah Andosol lebih tinggi daripada Latosol.
2. Jerapan fosfat pada tanah Andosol berkorelasi baik dengan jumlah Al dan Fe amorf
dan Al dan Fe dalam ikatan bahan organik, sementara di tanah Latosol berkorelasi
dengan Fe dan Al oksida bebas.
3. Aras pemberian fosfat yang ditambahkan berpengaruh terhadap jumlah fosfat yang
dijerap dan dilepaskan, baik untuk tanah Andosol maupun tanah Latosol.
4. Macam perlakuan cara melepaskan dari kompleks jerapan tanah tidak berpengaruh
terhadap jumlah fosfat yang dijerap dan dilepaskan kembali oleh tanah.
5. Macam tanah berpengaruh sangat nyata terhadap jerapan dan pelepasan fosfat.
Daftar Pustaka
Black, C.A. 1973. Soil Chemical Analysis. John Wiley and Sons. Inc. New York
Buckman, H.O. and Brady, N.C. 1974. The Nature and Properties of Soil. McMillan Pub,
Inc. New York. 639 p.
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
10
Cottenie, A., M. Verloo, L. Kiekens, G. Velghe & R. Camerlynch. 1986. Chemical
Analysis of Plant and Soils. Lab. of Analytical & Agrochemistry. State Univ. Gent.
Belgium .
Djokosudardjo. 1974. Phosphorus Behaviour in Some Soils of Indonesia and its
Availability to Plants. Master of Science Thesis at the University of Wisconsin.
Madison. vii + 116p.
ISRIC. 1987. Procedures for Soil Analysis. International Soil Refrerence and Information
Centre. Wegeningen.
Juo, A.S.R. and R.L. Fox. 1977. Phosphate Sorption Characteristic of some Benchmark
Soils of West Africa.
Kononova, M.M. 1966. Soil Organic Matter its Nature its Role its Fertility. Translated by
T.Z. Novakowski & A.C.D. Newman, Pergamon Press, Oxford.
Lopez-Hernandez, D., D. Flores, G. Siegert, and J.V. Rodrigues. 1979. The Effect of Some
Organic Anions on Phosphate Removal from Acid and Calcareous Soils. Soils. Sci.
128:321-326.
Mc.Keague, J.A., J.E. Brydon and N.M. Miles. 1971. Differentiation of forms of
extractable iron and alumunium in soils. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 35:33-38.
Mehra, O.P., & M.L. Jackson. 1960. Iron Oxide Removal from Soils and Clays by a
Dithionitecitrate System Buffered with Sodium Bicarbonate. Clays and Clay Min.
7th. Conf. p 317-327. Pergamon Press, Oxford.
Mengel, K. & E.A. Kirkby. 1987. Principles of plants nutrition. Inter. Potash Ins. Bern.
Switzerland. 687p.
Olsen, S.R. and L.E. Sommers. 1982. Phosphorus. In: Page, A.L., R.H. Miller, and D.R.
Keeney. Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological
Properties. Sec. Ed. (eds.). Am. Soc. Of Agronomy, Inc. Madison.
Sanchez, P. 1976. Properties and Management of Soils in the Tropics. John Willey & Sons,
Inc. 411p.
Singh, B.B. and J.P. Jones. 1976. Phosphorus Sorption and Desorption Characteristics of
Soil ad Affectes by Organic Residues. Soil Sci. Soc. Am. J. 40:389-394.
Sudjadi, M. dan M. Widjik. 1971. Prosedur Analisa Tanah. LPT. Bogor.
Tan, Kim H. 1982. Principles of Soil Chemistry. Marcell Dekker. Inc. New York. xii + 265 p.
Uehere, G. And G. Gillman. 1982. The Mineralogy, Chemistry and Physics of Tropical
Soils Variable Charge Clays. Westview Press. Boulder. Colorada. xviii + 170 h.
«»
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
11