ANALISIS ERAPAN P TANAH PADA BERBAGAI KONSENTRASI CaCl2 L. Anggria, A. Kasno, dan S. Rochayati Balai Penelitian Tanah, Bogor
ABSTRAK Kebutuhan hara P dalam tanah meskipun lebih sedikit dibanding hara N dan K, tetapi merupakan unsur hara penting pada awal pertumbuhan tanaman. Hubungan antara hara P yang diambil oleh tanaman dan yang dierap tanah merupakan faktor penting dalam membuat rekomendasi pemupukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur P yang dierap tanah dengan berbagai konsentrasi CaCl2 sebagai pengekstrak. Penelitian dilakukan di laboratorium penelitian dan uji tanah Balai Penelitian Tanah di Laladon. Contoh tanah yang digunakan berasal dari tiga lokasi dengan kadar liat yang berbeda, yaitu dari Bangka, Tanjung RatuLampung dan Cigudeg, Bogor. Contoh tanah dikeringanginkan, ditumbuk dan disaring dengan saringan berdiameter 2 mm. Konsentrasi CaCl2 yang digunakan adalah 0,005; 0,01; 0,05; dan 0,10 M. Kepekatan hara P dalam berbagai konsentrasi CaCl2 adalah 0, 5, 10, 20, 40, 80, 160, dan 320 mg/l. Ditimbang 2 g contoh tanah dimasukkan ke dalam tabung sentrifusi, ditambah 20 ml larutan CaCl2 yang telah mengandung berbagai tingkat P. Kemudian diinkubasi selama 24 jam, setelah inkubasi dikocok selama satu jam. Larutan disentrifus, cairan jernih dianalisis hara P nya dengan metode biru molibdat dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 693 nm. Berdasarkan kurva Langmuir hubungan P dalam larutan dengan P dierap diketahui jumlah hara P maksimum yang dierap tanah. Secara umum peningkatan konsentrasi pengekstrak CaCl2 dapat meningkatkan erapan P maksimum. Erapan P maksimum tertinggi dicapai pada konsentrasi CaCl2 0,05 M, dan pada konsentrasi 0,1 M erapan P maksimum menurun. Erapan P maksimum dipengaruhi secara positif oleh pH dan KTK tanah, dipengaruhi secara negatif oleh kejenuhan Al. Energi ikatan dipengaruhi secara positif oleh pH dan C-organik tanah. PENDAHULUAN Sistem pertanian yang berkesinambungan tergantung pada ketersediaan jumlah unsur hara, termasuk diantaranya adalah unsur hara P. Meskipun P dibutuhkan dalam jumlah sedikit dibanding unsur hara makro lainnya, tetapi P merupakan unsur hara penting pada awal pertumbuhan tanaman. Hara P merangsang perkembangan akar dan pembentukan buah. Hubungan antara hara P yang diambil oleh tanaman dan yang dierap tanah merupakan faktor penting dalam membuat rekomendasi pemupukan.
119
L. Anggria et al.
Di dalam tanah hara P merupakan anion (H2PO4-, HPO42-, PO43-) dierap oleh hara kation (Al3+, Fe2+, Mn2+, Ca2+). Sifat tanah terutama tekstur tanah, Corganik dan Al-dd berpengaruh terhadap kekuatan fiksasi P tanah. Pada tanah masam Fe dan Al berada dalam bentuk oksida serta hidroksida yang bereaksi kuat dengan adanya penambahan P, mengikat P sehingga mengurangi konsentrasi P dalam larutan tanah (Brand et al., 2007) menjadi tidak tersedia bagi tanaman. Kondisi larutan yang masam menyebabkan permukaan mineral memiliki muatan positif yang dapat mengikat H2PO4- dan anion lainnya. Serapan P terjadi oleh Al atau Fe oksida melalui ikatan dengan OH- dan atau OH2+ pada permukaan mineral. Bila H2PO4- diikat melalui satu ikatan Al-O-P maka H2PO4menjadi labil. Jika dua ikatan Al-O dengan H2PO4- terjadi maka H2PO4- menjadi tidak labil (pelepasan/desorption lebih sulit terjadi) (Havline et al., 2004). Bahan organik yang tinggi dapat mengurangi fiksasi P, dengan cara mengikat Al, Fe, dan Ca dan membentuk larutan komplek dengan P. Dalam menentukan erapan hara tanah, konsentrasi dari sorbate (bahan terlarut) dihubungkan dengan sorbent (tanah) pada periode waktu tertentu sehingga terjadi kesetimbangan diantara sorbate dan sorbent. Adanya hubungan linier antara konsentrasi dalam larutan dan dalam tanah. Pengekstrak CaCl2 dapat menghasilkan ekstrak jernih dan sesuai dengan kekuatan ion larutan di dalam tanah. Beberapa persamaan digunakan untuk menerangkan erapan P di dalam tanah, diantaranya adalah persamaan Langmuir. Berdasarkan kurva hubungan P dalam larutan dengan P dierap, akan diketahui jumlah hara P maksimum yang dierap tanah. Penelitian bertujuan untuk mempelajari erapan P tanah pada berbagai konsentrasi CaCl2 sebagai pengekstrak serta hubungannya dengan sifat tanah. METODOLOGI Penelitian dilaksanakan di laboratorium penelitian dan uji tanah, Balai Penelitian Tanah, Bogor. Tanah lapisan atas (0-20 cm) yang berasal dari Cigudeg, Tanjung Ratu-Lampung dan Bangka digunakan untuk penelitian. Pemilihan contoh tanah didasarkan pada perbedaan tekstur tanah. Tanah memiliki kadar liat bervariasi (20-90%) dan bersifat masam. Kadar P terekstrak HCl 25% tanah Bangka, Tanjung Ratu dan Cigudeg sangat rendah. Kadar Ca tanah Bangka dan Tanjung Ratu sangat rendah, sementara untuk tanah Cigudeg kadar Ca tergolong rendah. Kadar C-organik tergolong rendah pada tanah Cigudeg dan Tanjung Ratu, sedangkan untuk tanah Bangka kadar C-organik termasuk tinggi.
120
Analisis Erapan P Tanah pada Berbagai Konsentrasi CaCl2
Perlakuan yang diuji adalah perbedaan konsentrasi pengekstrak, yaitu 0,005; 0,01; 0,05; dan 0,10 M CaCl2. Kepekatan hara P dalam berbagai konsentrasi CaCl2 adalah 0, 5, 10, 20, 40, 80, 160, dan 320 mg/l. Penelitian dilakukan dengan menimbang 2 g tanah, dimasukkan ke dalam tabung sentrifusi. Kemudian ditambah 20 ml larutan berbagai konsentrasi CaCl2 dengan berbagai deret kepekatan P. Kemudian diinkubasi selama 24 jam, setelah inkubasi dikocok selama satu jam (Subramaniam and Singh, 1997). Kemudian campuran disentrifus untuk mendapatkan cairan jernih. Pengukuran P menggunakan metode biru molibdat menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 693 nm. Erapan P diperoleh dari selisih antara jumlah P yang ditambahkan dan sisa P di dalam larutan. Persamaan Langmuir yang digunakan untuk menghitung erapan P di dalam tanah adalah sebagai berikut : kbC x/m = (1+kC) dimana : C = kesetimbangan konsentrasi P x/m = jumlah P yang dierap per satuan berat tanah k = konstanta (energi ikatan) b = erapan P maksimum Erapan maksimum menunjukkan kemampuan maksimum tanah untuk mengerap P yang ditambahkan. Energi ikatan adalah kemampuan tanah untuk memfiksasi hara yang ditambahkan, sehingga mudah tidaknya hara tersedia dapat diduga. Semakin tinggi energi ikatan, kekuatan fiksasi semakin kuat (Kasno, 2002). HASIL DAN PEMBAHASAN Erapan P tanah maksimum berbeda untuk setiap lokasi karena sifat-sifat masing-masing tanah yang digunakan untuk penelitian berbeda (Tabel 1). Dari ketiga tanah terdapat kecenderungan bahwa erapan tertinggi dicapai pada konsentrasi CaCl2 0,05 M. Erapan P maksimum pada konsentrasi CaCl2 0,1M lebih rendah dibandingkan pada konsentrasi 0,05 M.Tanah dengan kadar liat yang tinggi akan mengikat P lebih banyak dari pada tanah dengan kadar liat rendah (Havline et al., 2004).
121
L. Anggria et al.
Tabel 1. Maksimum P dierap tanah dan sifat-sifat tanah Lokasi Max P dierap tanah (mg/kg) 0,005 M 0,010 M 0,050 M 0,100 M Liat (%) pH H2O (1:5) C-org (%) P HCl (mg/kg) Ca-dd (cmol/kg) KTK (cmol/kg) KB (%) Kej. Al
Bangka
Tanjung Ratu
Cigudeg
779 791 799 786 20 4,7 3,40 15 0,66 9,21 13 55,19
677 624 627 615 43 3,9 1,13 17 0,31 6,16 10 84,14
775 787 824 798 90 4,3 1,90 64 3,14 11,96 38 32,90
Pada penelitian ini tekstur tanah (liat) sedikit mempengaruhi penyerapan P oleh tanah, seperti terlihat pada Tabel 1, dimana untuk tanah Cigudeg dengan liat yang tinggi, erapan maksimum P tanah hampir sama dengan tanah Bangka dengan kadar liat lebih rendah. Juo dan Fox (1997) melaporkan kandungan liat pada tanah tidak selalu berkorelasi nyata dengan erapan. Pada konsentrasi P yang rendah, kemungkinan P retensi melalui presipitasi akan lebih sedikit, sehingga dalam menentukan hasil erapan P akan lebih baik (Brand et al., 2007). Erapan P maksimum tanah Cigudeg lebih tinggi dari tanah Tanjung Ratu karena kadar liat, kadar P dan Ca tanah Cigudeg lebih tinggi sehingga banyak P yang diikat oleh Ca dan liat. Pada untuk tanah Bangka, kadar erapan P maksimum yang tinggi dibanding erapan P maksimum tanah Tanjung Ratu, disebabkan kadar Ca dan nilai KTK lebih tinggi dari tanah Tanjung Ratu. Kation divalen (seperti Ca2+) menaikan kemampuan dari muatan positif mineral liat untuk mengikat P yang terjadi pada pH < 6,5. Erapan P akan naik pada tanah dengan nilai KTK yang tinggi (Bilgili et al., 2008). Mahmood (2000) melaporkan erapan P berkorelasi nyata dengan KTK tanah. Erapan P maksimum pada tanah Tanjung ratu lebih rendah dari pada sampel tanah Bangka dan Cigudeg, meskipun pH tanah tergolong masam dan kejenuhan Al lebih tinggi. Dengan demikian, kebutuhan hara P pada tanah Tanjung Ratu lebih rendah dari pada tanah Bangka dan Cigudeg.
122
Analisis Erapan P Tanah pada Berbagai Konsentrasi CaCl2
Kurva Erapan P CaCl2 0.005 M
Kurva Erapan P CaCl2 0.01 M
800 600 400
Y = 2915X/(1+3.764X) Ymax = 775
200 0 0.0
2.0
4.0
6.0
P dierap tanah (mg P/kg)
P dierap tanah (mg P/kg)
Kurva Langmuir dalam menentukan erapan P tanah dari Gambar 1, 2, dan 3, dimana kenaikan konsentrasi P dalam larutan tidak menaikan erapan P secara terus-menerus. Artinya terjadi erapan P maksimum pada contoh tanah pada penelitian ini. Dengan persamaan Langmuir tidak diketahui bentuk Fe/Al oksida atau mineral liat. Erapan P berjalan sangat lambat dan berkurang dengan bertambahnya waktu (Havline et al., 2004). Sementara menurut Brand et al. (2007) serapan terjadi antara beberapa menit hingga beberapa jam, sedangkan presipitasi berjalan lebih lambat, khususnya terjadi pada konsentrasi P yang rendah.
800 600 Y = 2105X/(1+2.674X) Ymax = 787
400 200 0 0.0
Y = 1304X/(1+1.581X) Ymax = 824
0.0
1.0
2.0
3.0
6.0
Kurva Erapan P CaCl2 0.1 M
Kurva Erapan P CaCl2 0.05 M 800 700 600 500 400 300 200 100 0
4.0
P dalam larutan (mg P/liter)
P dierap tanah (mg P/kg)
P dierap tanah (mg P/kg)
P dalam larutan (mg P/liter)
2.0
4.0
5.0
P dalam larutan (mg P/liter)
6.0
800 600 400
Y = 1524X/(1+1.910X) Ymax = 798
200 0 0.0
2.0
4.0
6.0
P dalam larutan (mg P/liter)
Gambar 1. Kurva Langmuir erapan P tanah Cigudeg
123
Kurva Erapan P CaCl2 0.005M 800 600 400
Y = 3367X/(1+4.320X) Ymax = 779
200 0 0.0
2.0
4.0
6.0
P dierap tanah (mg P/kg)
P dierap tanah (mg P/kg)
L. Anggria et al.
Kurva Erapan P CaCl2 0.01 M
1000 800 600 Y = 5882X/(1+7.435X) Ymax = 791
400 200 0 0.0
Kurva Erapan P CaCl2 0.05 M 1000 800 600 400
Y = 6289X/(1+7.874X) Ymax = 799
200 0 0.0
1.0
2.0
P dalam larutan (mg P/liter)
2.0
3.0
4.0
P dalam larutan (mg P/liter)
3.0
P dierap tanah (mg P/kg)
P dierap tanah (mg P/kg)
P dalam larutan (mg P/liter)
1.0
Kurva Erapan P CaCl2 0.1 M
1000 800 600 400 200 0
Y = 6250X/(1+7.950X) Ymax = 786
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
P dalam larutan (mg P/liter)
Gambar 2. Kurva Langmuir erapan P tanah Bangka
Energi ikatan untuk setiap sampel tanah berbeda-beda (Tabel 2), dimana energi ikatan tanah Bangka lebih besar (4,32-7,95) dari dua sampel lainnya. Energi ikatan terendah terdapat pada tanah Tanjung Ratu berkisar antara 0,6471,06. Hal ini menunjukkan bahwa tanah Bangka mempunyai kemampuan tinggi dalam mempertahankan hara P yang berada dalam tanah.
124
Kurva Erapan P CaCl2 0.01 M
Kurva Erapan P CaCl2 0.005 M 700 600 500 400 300 200 100 0
Y = 688X/(1+1.017X) Ymax = 677
0.0
5.0
10.0
15.0
P dierap tanah (mg P/kg)
P dierap tanah (mg P/kg)
Analisis Erapan P Tanah pada Berbagai Konsentrasi CaCl2
800 600 400
Y = 661X/(1+1.06X) Ymax = 624
200 0 0.0
P dalam larutan (mg P/liter)
5.0
10.0
15.0
20.0
P dierap tanah (mg P/kg)
P dierap tanah (mg P/kg)
Y = 450X/(1+0.718X) Ymax = 627 0.0
10.0
15.0
20.0
25.0
P dalam larutan (mg P/liter)
Kurva Erapan P CaCl2 0.05 M 700 600 500 400 300 200 100 0
5.0
Kurva Erapan P CaCl2 0.1 M
700 600 500 400 300 200 100 0
Y = 398X/(1+0.647X) Ymax =615
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
P dalam larutan (mg P/liter)
P dalam larutan (mg P/liter)
Gambar 3. Kurva Langmuir erapan P tanah Tanjung Ratu, Lampung
Tabel 2. Energi ikatan tanah dari Bangka, Tanjung Ratu, dan Cigudeg pada empat konsentrasi CaCl2 Energi ikatan
Bangka
Tanjung Ratu
Cigudeg
CaCl2 0,005M CaCl2 0,010M CaCl2 0,050M CaCl2 0,100M
4,320 7,435 7,874 7,950
1,017 1,060 0,718 0,647
3,764 2,674 1,581 1,910
Terdapat pola yang berbeda antara energi ikatan pada ke empat konsentrasi CaCl2. Pada tanah Bangka, semakin pekat konsentrasi CaCl2 energi ikatannya semakin tinggi. Pada tanah dari Tanjung Ratu dan Cigudeg, energi ikatan semakin menurun dengan semakin meningkatnya konsentrasi CaCl2. Energi ikatan dipengaruhi oleh pH dan C-organik tanah, dimana energi ikatan semakin meningkat dengan semakin meningkatnya pH dan C-organik tanah (Gambar 4). 125
L. Anggria et al.
C organik
pH 6
4.0 3.5
5 4
2.5
3
2.0 1.5
pH
C-organik (%)
3.0
2
1.0 1
0.5 0.0
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Energi ikatan
Gambar 4. Hubungan antara energi ikatan pada 0,05 M CaCl2 dan sifat-sifat tanah
KESIMPULAN 1. Secara umum peningkatan konsentrasi pengekstrak CaCl2 dapat meningkatkan erapan P maksimum. Erapan P maksimum tertinggi dicapai pada konsentrasi CaCl2 0,05 M, dan pada konsentrasi 0,1 M erapan P maksimum menurun. 2. Tanah dari Tanjung Ratu memiliki nilai erapan maksimum P lebih rendah dari Bangka dan Cigudeg. 3. Erapan P maksimum dipengaruhi secara positif oleh pH dan KTK tanah, dipengaruhi secara negatif oleh kejenuhan Al. 4. Pada tanah dari Bangka, energi ikatan semakin meningkat dengan semakin meningkatnya konsentrasi CaCl2, sedangkan energi ikatan pada tanah dari Tanjung Ratu dan Cigudeg semakin menurun dengan semakin menurunnya konsentrasi CaCl2. 5. Energi ikatan dipengaruhi secara positif oleh pH dan C-organik tanah.
126
Analisis Erapan P Tanah pada Berbagai Konsentrasi CaCl2
DAFTAR PUSTAKA Brand-Klibanski, S., M.I. Litaor, and M. Shenker. 2007. Overestimation of phosphorus adsorption capacity in reduced soils: an artifact of typical batch adsorption experiments. Soil Sci. Soc. Am. J. 71:1128-1136. Madison, USA. Bilgili Ali Volkan, V. Uygur, S. Karaca, O. Dengiz, and S. Aydemir. 2008. Phosphorous sorption in some great soil groups of semi-arid region of Turkey. International Journal of soil science 3:75-82. Havlin, J.L., J.D. Beaton, S.L. Tisdale, and W.L. Nelson. 2004. Soil Fertility and Fertilizers. 7th edition. Peerson Prentice Hall. P, Jew Jersey. Pp 170-172. Juo, A.S.R. and R.L. Fox. 1997. Phosphate sorption characteristics of some bench-mark soils of West Africa. Soil Sci. 124:370-376 In J.M. Jackman, R.C. Jones, R.S. Yost, and C.J. Babcock. Rietveld estimates of mineral percentages to predict phosphate sorption by selected Hawaiian soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 61:618-625. Kasno, A. 2002. Pengaruh Nisbah K/Ca dalam Larutan Tanah Terhadap Dinamika Hara K pada Tanah Ultisol dan Vertisol Lahan Kering. Thesis S2. Mahmood, A., Rahmahtullah, M. Salim, and M. Yousaf. 2000. Soil properties related phosphorus sorption as described by modified Freundlich equation in some soils. International Journal of Agriculture and Biology. Pp 290292. Subramaniam, V. and B.R. Singh. 1997. Phosphorus supplying capacity of heavily soils I. Phosphorus adsorption characteristics and phosphorus fractionation. Nutrient Cycling in Agroecosystems 47:115-122. Kluwer Academic Publishers. Netherlands.
127
L. Anggria et al.
TANYA JAWAB Pertanyaan/Saran (D. Setyorini, Balittanah) : Sebaiknya jumlah sampel yang dianalisis lebih banyak lagi dan dilakukan korelasi dengan metode Fox dan Kamprath. Jawaban : Terima kasih atas saran ibu
128
