3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Taksonomi Tanaman Singkong (Manihot esculenta) Singkong (Manihot esculenta Crantz sin), termasuk dalam Kingdom Plantae
atau tumbuh-tumbuhan, Divisi Spermathophyta atau tumbuhan berbiji, Sub divisi Angiospermeae atau berbiji tertutup, Kelas Dicotyledoneae atau biji berkeping dua, Ordo Euphorbiales, Family Euphorbiaceae, Genus Manihot, dan Spesies Manihot esculenta Pohl dan Manihot esculenta Crantz sin (Bappenas, 2009). Singkong merupakan tanaman pangan yang berasal dari benua Amerika berupa perdu, memiliki nama lain singkong, kasepe dan dalam Bahasa Inggris cassava. Umbi singkong dapat dimanfaatkan sebagai sumber karbohidrat dan daunnya dikonsumsi sebagai sayuran. Di Indonesia, singkong menjadi bahan pangan pokok setelah beras dan jagung (Lidiasari et al., 2006). Singkong memiliki umbi atau akar pohon yang panjang dengan diameter dan tinggi batang yang beragam tergantung dari varietasnya. Daging umbinya berwarna putih kekuning-kuningan. Umbi singkong tidak tahan disimpan lama meskipun di dalam lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam sianida (HCN) yang bersifat racun bagi manusia. Umbi singkong merupakan sumber energi yang kaya karbohidrat, namun sangat miskin protein. Sumber protein terdapat pada daun singkong karena mengandung asam amino. Singkong merupakan salah satu sumber pati. Pati merupakan senyawa karbohidrat yang kompleks. Pati singkong dapat diproses menjadi etanol. Sebelum difermentasi, pati diubah menjadi glukosa, karbohidrat yang lebih sederhana. Dalam penguraian pati diperlukan bantuan cendawan Aspergillus sp. Cendawan ini akan menghasilkan enzim alfaamilase dan glikoamilase yang akan berperan dalam mengurai pati menjadi glukosa atau gula sederhana. Setelah menjadi gula baru difermentasi menjadi etanol (Kusumastuti, 2007).
4
2.2.
Syarat tumbuh singkong Produktifitas tanaman singkong dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya
karakteristik lahan, iklim, dan ketinggian tempat. Berikut adalah syarat iklim, media tanam (tanah), dan ketinggian yang sesuai untuk produktivitas yang baik bagi tanaman singkong (Bappenas, 2009).
2.2.1. Iklim Kondisi iklim yang menjadi syarat tumbuh singkong adalah : a) Curah hujan antara 1500 – 2500 mm/tahun b) Suhu udara minimal sekitar 10ºC. Bila suhunya dibawah 10ºC pertumbuhan tanaman sedikit terhambat. c) Kelembaban udara optimal antara 60 – 65%. d) Sinar matahari yang dibutuhkan sekitar 10 jam/hari terutama untuk kesuburan daun dan perkembangan umbinya.
2.2.2. Media Tanam Media tanam yang menjadi syarat tumbuh singkong adalah : a) Tanah yang berstruktur remah, gembur, tidak terlalu liat dan tidak terlalu porus serta kaya bahan organik. b) Jenis tanah yang sesuai adalah jenis Aluvial, Latosol, Podsolik MerahKuning, Mediteran, Grumosol dan Andisol. c) Derajat kemasaman pH berkisar antara 4.5 - 8.0 dengan pH ideal 5.8. Pada umumnya tanah di Indonesia ber-pH rendah (asam), yaitu berkisar 4.0 - 5.5, sehingga seringkali dikatakan cukup sesuai bagi suburnya tanaman singkong.
2.2.3. Ketinggian tempat Ketinggian tempat yang baik dan ideal untuk tanaman singkong antara 10-700 mdpl, sedangkan toleransinya antara 10 - 1500 mdpl. Jenis singkong tertentu dapat ditanam pada ketinggian tempat tertentu untuk dapat tumbuh optimal.
5
2.3.
Evaluasi Kesesuaian Lahan Kesesuaian lahan tanaman singkong menurut (FAO, 1983) dapat dilihat pada
Tabel 1. Tabel 1. Kesesuaian tanaman singkong menurut (FAO, 1983) karakteristik lahan t-Regim temperatur(°C)
S1
S2
S3
N
22-28
29-30
31-35
>35
21-20
19-18
<18
>7
w-Air tersedia 1. Bulan kering (<75mm)
24
4.1-6 <2
6.1-7
2. Rata-rata hujan tahunan (mm)
1000-2000
2000-4000
>4000
1000-750
750-500
<500
r-Kondisi perakaran 1. Drainase tanah
Baik
sedang, agak baik
agak tidak baik
sangat tidak baik
2. Tekstur tanah
lempung,lempung liat berpasir,lempung berdebu,debu,lempung berliat
lempung berpasir,lempung liat berdebu,liat berpasir
pasir,liat berdebu,liat
kerikil,l iat massif
>100
75-99
50-74
<50
1. CEC me/100g tanah (subsoil)
>sedang
rendah
sangat rendah
2. pH
5.5-6.5
6.6-7.5 5.4-5.0
7.6-8.5 4.9-4.0
1. Total N
>sedang
rendah
2. P-tersedia
>tinggi
sedang
3. K-tersedia
>sedang
rendah
<2
23
36
>6
0-5
58
816
>16
3. kedalaman akar f-Penyimpanan nutrisi
>8.5 <4.0
n-Nutrisi tersedia
x-Toksisitas Salinitas mmhos/cm (subsoil) s-Terrain 1. Lereng (%)
sangat rendah rendahsangat rendah sangat rendah
6
2.4.
Biomassa Biomassa adalah total berat atau volume organisme dalam suatu area atau
volum tertentu. Biomassa juga didefinisikan sebagai total jumlah materi hidup di atas permukaan pada suatu pohon dan dinyatakan dengan satuan ton berat kering per satuan luas (Brown, 1997). Biomassa adalah bagian yang dapat didegradasi secara biologis dari produk, limbah dan residu pertanian, kehutanan, industri dan limbah rumah tangga. Biomassa, meliputi hewan, sisa-sisa binatang dan bagian tumbuhan yang dapat dimakan (edible). Oleh karena itu, jika akan memanfaatkan biomassa sebagai sumber energi kadang-kadang harus berhadapan dengan sumber bahan kebutuhan hidup lainnya. Sebagai contoh, banyak tumbuhan yang diharapkan dapat menjadi bahan baku biofuel ternyata diperlukan untuk bahan pangan, misalnya jagung, singkong, dan kelapa sawit. Indonesia mempunyai potensi yang sangat besar untuk menghasilkan biofuel mengingat begitu besarnya sumber daya hayati yang tersedia, baik di darat maupun di perairan. Menurut hasil riset Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT, 2006), Indonesia memiliki banyak jenis tanaman yang berpotensi menjadi energi bahan bakar alternatif, antara lain : •
Kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, sirsak, srikaya, kapuk : sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti solar (minyak diesel)
•
Tebu, jagung, sagu, jambu mete, singkong, ubi jalar, dan ubi-ubian yang lain : sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti premium.
•
Nyamplung, algae, azolla : kemungkinan besar dapat dijadikan sebagai sumber pengganti kerosene, minyak bakar atau bensin penerbangan.
2.5.
Bioetanol Etanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari
sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme. Karena berbahan dasar dari sisa kehidupan maka sering disebut sebagai bioetanol. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium.
7
Untuk pengganti premium, terdapat alternatif gasohol yang merupakan campuran antara bensin dan bioetanol (BPPT, 2006). Adapun manfaat pemakaian gasohol di Indonesia yaitu : memperbesar basis sumber daya bahan bakar cair, mengurangi impor BBM, menguatkan keamanan pasokan bahan bakar, meningkatkan kesempatan kerja, berpotensi mengurangi ketimpangan pendapatan antar individu dan antar daerah, meningkatkan kemampuan nasional dalam teknologi pertanian dan industri, mengurangi kecenderungan pemanasan global dan pencemaran udara (bahan bakar ramah lingkungan) dan berpotensi mendorong ekspor komoditi baru. Untuk pengembangan bioetanol diperlukan bahan baku diantaranya : •
Nira bergula (sukrosa) : nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete.
•
Bahan berpati : tepung-tepung sorgum biji, jagung, cantel, sagu, singkong/ umbi singkong, ubi jalar, ganyong, garut, suweg, umbi dahlia.
•
Bahan berselulosa (lignoselulosa) : kayu, jerami, batang pisang, bagas, batang singkong. Adapun konversi biomasa berbagai tanaman menjadi bioetanol disajikan pada
Tabel 2. Tabel 2. Konversi Biomasa menjadi Bioetanol Biomasa (kg)
Kandungan gula (kg)
Jumlah hasil bioetanol (Liter)
Biomasa : Bioetanol
Singkong 1.000
250-300
166.6
6.5 : 1
Ubi jalar 1.000
150-200
125
8:1
Jagung 1.000
600-700
400
2.5 : 1
Sagu 1.000
120-160
90
12 : 1
Tetes 1.000
500
250
4:1
Sumber : BPPT,(2006)
8
Pemanfaatan Bioetanol : •
Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk murni 100% (B100) atau diblending dengan premium (EXX)
•
Gasohol sampai dengan E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi). Pengujian pada kendaraan roda empat di laboratorium BPPT menunjukkan
bahwa tingkat emisi karbon dan hidrokarbon Gasohol E-10 yang merupakan campuran bensin dan etanol 10% lebih rendah dibandingkan dengan premium dan pertamax. Pengujian karakteristik unjuk kerja yaitu daya dan torsi menunjukkan bahwa gasohol etanol 10% identik atau cenderung lebih baik daripada pertamax. Etanol mengandung 35% oksigen sehingga meningkatkan efisiensi pembakaran (BPPT, 2006). Singkong merupakan tanaman pangan dan perdagangan. Sebagai tanaman perdagangan, singkong menghasilkan pati, gaplek, tepung, etanol, gula cair, sorbitol, tepung aromatik, dan pellet. Sebagai tanaman pangan, singkong merupakan sumber karbohidrat bagi sekitar 500 juta manusia di dunia. Singkong merupakan penghasil kalori terbesar dibandingkan dengan tanaman lain perharinya (Yakinudin, 2010). Data nilai kalori disajikan pada Tabel 3. Dan data potensi beberapa tanaman sebagai bahan baku etanol disajikan pada Tabel 4.
Tabel 3. Nilai Kalori berbagai Tanaman Karbohidrat No
Jenis Tanaman
Nilai Kalori (kal/ha/hari)
1
Singkong
250 x 10³
2
Jagung
200 x 10³
3
Beras
176 x 10³
4
Sorgum
114 x 10³
5 Gandum Sumber : Yakinudin,(2010)
110 x 10³
9
Tabel 3, menunjukkan bahwa nilai kalori tertinggi diantara 5 tanaman karbohidrat tersebut adalah singkong, yang menunjukkan bahwa tanaman tersebut menghasilkan energi tertinggi dibandingkan tanaman lainnya. Selain itu singkong juga memiliki kemudahan dalam penanamannya yang tidak perlu banyak mengeluarkan biaya, karena singkong merupakan tanaman yang kuat dalam proses pertumbuhannya karena dapat tumbuh di daerah subur ataupun tidak subur akan tetapi tanaman tersebut memiliki sifat yang rakus terhadap unsur hara dalam tanah. Tabel 4 menunjukkan potensi beberapa tanaman sebagai bahan baku etanol. Tabel 4. Potensi Beberapa Tanaman sebagai Bahan Baku Etanol No
Jenis tanaman
Hasil panen (ton/ha/tahun)
Etanol (liter/ha/tahun)
1
Bit
20 – 100
3000 - 8000
2
Jagung
1–6
400 - 2500
3
Kentang
10 – 35
1000 - 4500
4
Singkong
10 – 50
2000 - 7000
5
Sorgum
3 – 12
1500 - 5000
6
Sorgummanis
20 – 60
2000 - 6000
7
Tebu
40 – 120
3000 - 8500
8
Ubi jalar
10 – 40
1200 - 5000
Sumber : Yakinudin,(2010) Tabel 4 menunjukkan bahwa dari berbagai tanaman yang umum singkong merupakan tanaman penghasil etanol ketiga setelah bit. Hal ini menunjukkan bahwa singkong memiliki potensi yang cukup bagus sebagai tanaman bahan baku etanol. Bit tidak dipertimbangkan karena tidak dapat berproduksi optimal di Indonesia sehingga tidak ekonomis. Keunggulan singkong dibanding tebu adalah masa panen singkong relatif lebih singkat dan biaya produksi lebih murah. Singkong yang akan digunakan sebagai bahan Fuel Grade Ethanol (FGE) disarankan memiliki kadar pati yang tinggi, potensi hasil tinggi, tahan cekaman biotik dan abiotik, dan fleksibel dalam usaha tani dan umur panen (Yakinudin, 2010).
10
2.6.
Sifat dan Ciri Umum Tanah Latosol, Regosol, dan Andisol Produktivitas tanaman singkong sangat dipengaruhi oleh tempat tumbuhnya,
karena untuk pertumbuhan optimum singkong memerlukan berbagai unsur hara yang tersedia di dalam tanah. Berikut adalah sifat dan ciri umum dari ketiga tanah tesebut.
2.6.1. Latosol Latosol adalah tanah yang penyebarannya luas di Indonesia. Tanah ini diantaranya dijumpai di daerah Darmaga Kabupaten Bogor. Latosol coklat kemerahan Darmaga Bogor termasuk ke dalam order Inceptisols menurut sistem klasifikasi USDA dan terletak pada zona fisiografi Bogor bagian Barat, dengan bahan induk vulkanik kuarter berasal dari Gunung Salak (Yogaswara, 1977). Soepardi (1983) menyebutkan bahwa Latosol terbentuk di bawah kondisi iklim dengan curah hujan dan suhu yang tinggi di daerah tropik dan semi tropik, gaya-gaya hancuran bekerja lebih cepat dan berpengaruh lebih ekstrem dari pada di daerah sedang. Di banyak tempat di daerah tropik, musim basah dan kering yang silih berganti sangat mengintensifkan kegiatan kimia, terutama dari bahan organik. Proses yang berperan dalam pembentukan tanah demikian disebut latosolisasi. Latosol banyak dimanfaatkan untuk perladangan berpindah, pertanian lahan kering, tegalan dan kebun campuran serta tanaman perkebunan seperti karet, kelapa sawit bahkan bila iklim memungkinkan dapat dipergunakan untuk perkebunan tebu. Apabila kandungan kerikil tidak terlalu banyak, tanah ini mudah untuk ditanami. Latosol relatif stabil dan tahan terhadap erosi karena dominasi liat aktivitas rendah (low activity clay) dan bersifat mudah melewatkan air. Latosol pada umumnya mempunyai potensi kesuburan tergolong
sangat rendah sampai rendah, dimana
kandungan bahan organik lapisan atas sebagian rendah dan sebagian lagi sedang sampai tinggi dan berangsur menurun menjadi sangat rendah sampai rendah dengan kedalaman. Rasio C/N tergolong rendah (6-10). Kandungan P dan K di lapisan atas dan bawah hampir semuanya rendah. Rata-rata kandungan K2O pada bagian pedon lebih besar dari pada P2O5. Jumlah basa-basa dapat ditukar dan KTK termasuk rendah demikian juga KB-nya tergolong sangat rendah (Subagyo et al., 2004). Beberapa
11
latosol bereaksi sedang bahkan hingga sangat masam. Tanah-tanah itu biasanya memberikan respon baik terhadap pemupukan dan pengapuran. (Soepardi, 1983).
2.6.2. Regosol Buringh (1983) mendefinisikan Regosol sebagai tanah yang sangat muda, hampir tanpa perkembangan tanah. Soepraptohardjo (1961) menyatakan bahwa, Regosol mempunyai solum tipis-tebal tanpa horizon. Menurut PPT (1983), Regosol adalah tanah lain yang bertekstur kasar dari bahan albik, tidak mempunyai horizon diagnostik, atau horizon apapun (kecuali jika tertimbun oleh 50 cm atau lebih bahan baru) selain horizon A okrik, horizon histik atau sulfuric serta berkadar fraksi pasir 60% atau lebih pada kedalaman antara 25-100 cm dari permukaan tanah mineral. Soepraptohardjo (1961) mengemukakan bahwa Regosol mempunyai porositas sedang sampai terlalu baik, bertekstur pasir kasar sampai lempung, konsistensi lepas sampai gembur, pH antara 6 sampai 7, serta kandungan P dan K cukup sedangkan N kurang. Buringh (1983) menambahkan Regosol mempunyai kapasitas menahan air yang rendah dan secara keseluruhan faktor penghambat pertumbuhan tanaman yang paling besar pada Regosol adalah kekurangan air. Sifat-sifat kimia Regosol dicirikan oleh kandungan bahan organik rendah, KB bervariasi, daya jerap rendah dan permeabilitas tinggi.
2.6.3. Andisol Kata Andisol berasal dari kata ando, yang berarti tanah hitam. Tanah ini adalah tanah-tanah yang gembur, ringan dan porous, tanah bagian atasnya berwarna gelap atau hitam, bertekstur sedang, terasa licin seperti semir apabila dipirit, dan secara khusus terbentuk dari bahan piroklastik yang kaya gelas volkan, baik yang masih lepas dan belum terangkut seperti abu volkan dan tephra, maupun yang sudah mengalami transportasi seperti endapan lahar dan alluvium volkanik (Subagyo et al., 2004). Sesuai dengan sifat-sifat tanah yang berkembang dari bahan piroklastik hasil kegiatan volkanisme, penyebaran Andisol umumnya terbatas pada wilayah sekitar
12
atau dekat dengan daerah volkan (gunung api). Selain secara dominan menyebar di dataran tinggi, sebagian Andisol dapat juga terbentuk di dataran dan perbukitan volkan. Luas seluruhnya diperkirakan 5.39 juta ha, atau sekitar 2.9% wilayah dataran Indonesia. Berdasarkan urutan luasannya, penyebaran Andisol yang cukup luas terdapat berturut-turut di Sumatera Utara 1.06 juta ha, Jawa Timur 0.73 juta ha, Jawa Barat 0.50 juta ha, Jawa Tengah 0.45 juta ha, dan Maluku 0.32 juta ha (Puslittanak, 2000). Dari tujuh subordo dalam kelompok Andisol, yang termasuk tanah-tanah pertanian utama adalah Udands yaitu Andisols berdrainase baik di wilayah beriklim humit, dengan rejim kelembaban tanah udik; Aquands : Andisols basah, dengan air tanah berada pada atau dekat permukaan tanah; Ustands ; Andisols yang berada di wilayah agak kering sampai kering, dengan rejim kelembaban tanah ustik; dan Vitrands yaitu Andisol yang bertekstur agak kasar, dengan kandungan gelas volkan yang tunggi. Oleh karena umumnya menempati wilayah dataran tinggi sekitar 700 mdpl, atau lebih tinggi, maka penggunaan utama baik udands, ustands, maupun vitrands umumnya untuk pertanian pangan lahan kering, hortikultura, serta tanaman perkebunan. Aquands secara khusus dimanfaatkan untuk persawahan, dan tanaman sayuran. Areal Andisols yang tidak di usahakan untuk pertanian umumnya ditutupi hutan sekunder, pinus dan semak belukar. Subagyo et al. (2004) melaporkan data analisis tanah Andisol dari berbagai wilayah, menunjukan bahwa Andisol memiliki tekstur yang bervariasi dari berliat (30-60% liat), sampai berlempung kasar (10-20%), namun sebagian besar tergolong berlempung halus sampai berlempung kasar. Reaksi tanah umumnya agak masam (5.6-6.5). Kandungan bahan organik lapisan atas sedang sampai tinggi, dan lapisan bawahnya umumnya rendah; dengan rasio C/N tergolong rendah (6-10). Kandungan P dan K-potensial bervariasi sebagian sedang sampai tinggi, dan sebagian lagi rendah sampai sedang. Jumlah basa-basa dapat ditukar tergolong sedang sampai tinggi, dan didominasi oleh ion Ca dan Mg, sebagian juga K. Kapasitas tukar kation tanah, sebagian besar sedang sampai tinggi, dengan kejenuhan basa umumnya sedang.
13
Potensi kesuburan alami Andisol, dengan demikian dinilai termasuk sedang sampai tinggi. Andisol memiliki sifat andik yaitu memiliki kandungan C-organik <25%, dan kandungan bahan amorf dalam bentuk alofan, imogolit, ferrihidrit, atau senyawa kompleks humus alumunium dalam jumlah yang cukup signifikan (bobot isi 0.90 g/cm2 atau kurang), retensi fosfat 85% atau lebih dan jumlah persentase Al dan ½ Fe (ekstraksi NH4 – oksalat) 2.0 atau lebih (Subagyo et al: 2004).
