SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Pengaruh Penyiraman Fe Terhadap Suseptibilitas Magnetik Tanah Pada Media Tanaman Tomat Dan Implikasinya Pada Tinggi Batang, Serta Lebar, Panjang, Dan Banyak Daun DIANDRA RIZKY ANDYANA, SITI ZULAIKAH, SUTRISNO Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang. Jl. Semarang 5 Malang, ABSTRAK: Dalam penelitian ini telah dilakukan pengujian sifat fisika tanah,yakni uji suseptibilitas magnetik tanah pada media tanaman tomat yang disiram Fe dengan konsentrasi yang berbeda. Sebanyak 30 sampel tanaman tomat disiram dengan konsentrasi Fe yang berbeda, yakni 0 gr/100 ml, 2,5 gr/100 ml, dan 5 gr/ 100 ml. Suseptibilitas magnetik digunakan untuk mengetahui sebaran nilai suseptibilitas magnetik frekuensi rendah (
lf
%
), frekuensi tinggi (
hf
), dan persentase suseptibilitas magnetik dependent
frequency ( fd ). Sementara itu kandungan unsur kimia sampel ditentukan dengan menggunakan XRF (X-Ray Fluorescence). Hasil pengukuran menunjukkan suseptibilitas magnetik
lf
pada konsentrasi 0 ml/100 gr
%
fd sebanyak 10 sampel berada pada rentang 8,51-9,59 x10-6 m3kg-1 dengan yaitu 0,11% 4,07%, pada konsentrasi 2,5 ml/100 gr sebanyak 10 sampel berkisar antara 8,84-9,76 x10-6 m3kg-
1 dengan
fd %
yaitu 0,11% - 2,58%, dan pada konsentrasi 5 ml/100 gr sebanyak 10 sampel
%
fd berkisar antara 8,55-10,50 x10-6 m3kg-1 dengan yaitu 0,43% - 2,86%. Hasil pengujian menggunakan XRF, menunjukkan unsur yang terdapat pada enam sampel tanah tanaman tomat yang tertinggi adalah Fe yakni rata-ratanya sebesar 45,6%. Selisih rata-rata tinggi tanaman selama lima minggu semakin menurun yakni 3,59 cm pada konsentrasi 0 gr/100 ml, 3,07 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100 ml, dan 2,33 cm pada konsentrasi 5 gr/100 ml. selisih rata-rata lebar daun selama lima minggu yakni 0,57 cm pada konsentrasi 0 gr/100 ml, 0,67 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100 ml, dan 0,65 cm pada konsentrasi 5 gr/100 ml. selisih rata-rata panjang daun selama lima minggu menunjukkan bahwa terjadi peningkatan yakni 0,72 cm pada konsentrasi 0 gr/100 ml, dan 0,93 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100 ml, kemudian sedikit menurun yaitu 0,86 cm pada konsentrasi 5 gr/100 ml namun nilai tersebut masih relatif lebih besar jika dibandingkan dengan selisih rata-rata lebar daun pada konsentrasi 0 gr/100ml. selisih rata-rata banyak daun selama lima minggu menunjukkan bahwa terjadi peningkatan yakni 3,8 cm pada konsentrasi 0 gr/100 ml, dan 5,1 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100 ml, kemudian terjadi penurunan yaitu 2,9 cm pada konsentrasi 5 gr/100 ml.
Kata Kunci: Suseptibilitas Magnetik, XRF, Fe.
PENDAHULUAN Tanah merupakan lapisan permukan bumi paling luar sebagai tempat tumbuhnya tanaman. Komponen anorganik tanah sangat penting dalam produktivitas tanah, salah satunya adalah unsur besi (Fe) (Ardilla, 2013). Besi merupakan salah satu unsur yang mengalami perubahan pada kondisi tergenang yaitu dapat mengalami reduksi dari Fe 3+ menjadi Fe 2+. dari aspek ketersediaan hara perubahan ini menguntungkan bagi tanaman, karena besi lebih tersedia dan dapat diserap oleh tanaman yaitu dalam bentuk fero (Fe2+), namun apabila reduksi berlebih maka besi tersebut dapat lrut melebihi dari kebutuhan tanaman, sehingga mengakibatkan keracunan tanaman (Syafruddin, 2011). Tanah sering menunjukkan efek peningkatan magnetik permukaan yang mana pada permukaan tanah terdapat lebih banyak magnetik (Clement, 2010). Sifat magnetik sebagian besar tanah dapat menggambarkan perilaku magnetik dari mineralmineralnya dan mineral tersebut menentukan sifat bulir magnetiknya (Schwertmann, 1977). Kehadiran oksida besi dalam bentuk yang berbeda dan jumlah yang berbeda adalah penyebab utama dari sifat magnetik tanah (Glinski et all, 2011). Oksida besi ISBN 978-602-71279-1-9
FEL-17
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016 sangat penting bagi tanah. Oksida besi memiliki daya pewarnaan yang tinggi dan menentukan warna banyak tanah. Dengan demikian, warna tanah ditentukan oleh distribusi oksida besi dalam profil tanah serta membantu dalam menjelaskan kejadian tanahnya, pemberian nama tanah, serta klasifikasi tanah (Schwertmann dan Taylor, 1997). Oksida besi yang mengandung mineral dapat ditemukan dalam batuan beku, metamorf, dan batuan sedimen. Penyebaran mineral paling luas dari batuan sedimen dan kuarsa, karbonat. Feldspar adalah diamagnetik dan juga tidak membawa kontribusi cukup besar untuk perilaku magnetik dari tanah. Mineral yang terhidrasi oksida besi seperti geotite merupakan mineral oksida besi yang paling berlimpah di dalam tanah di seluruh dunia. Ferrihydrite dan lepidocrocite memberikan peran kecil dalam menentukan sifat magnetik tanah (Glinski et all, 2011). Zat besi tidak hanya penting untuk perkembangan tanaman,tetapi juga berpartisipasi dalam mempengaruhi struktur tanah dan kesuburan tanah (Glinski et all, 2011). Rentang kelarutan zat besi (Fe) sekitar 0,8-197,6 mg/kg (Naseem, 2012). Konsentrasi magnetik dalam tanah dipengaruhi oleh bahan induk, usia tanah, proses pembentukan tanah, aktivitas biologi dan suhu tanah (Glinski et all, 2011). Konsentrasi dari mineral magnetik dalam tanah dapat diukur dengan menggunakan suseptibilitas magnetik (Quijano, 2011). Suseptibilitas magnetik dalam tanah dapat digunakan untuk menyimpulkan konsentrasi dari mineral magnetik (Quijano, 2011). Dalam 20 tahun terakhir telah banyak penelitian pemanfaatan metode geofisika dalam bidang pertanian (Allred et all 2008). Pengukuran nilai suseptibilitas magnetik juga mulai diterapkan dalam berbagai bidang pertanian dan penelitian-penelitian yakni analisis sifat fisika tanah pada area perkebunan apel (Munfarikha, 2014), mempelajari pengaruh pemberian pestisida pada tanah vulkanik terhadap nilai suseptibilitas magnetik daerah Bukit Tunggul dengan memanfaatkan metode kemagnetan batuan (Agustine et all, 2013), hubungan parameter magnetik dengan kelimpahan hewan nematoda pada tanah pertanian di Portugal (Lourenco et all, 2015) serta hubungan antara suseptibilitas magnetik terhadap karakteristik permukaan topografis (Quijano et all, 2011). Pengujian lain yang dapat digunakan selain nilai suseptibilitas magnetik adalah dengan melakukan uji XRF. X-Ray Fluorescence (XRF) adalah alat untuk mengetahui kandungan dalam suatu bahan. Jenis unsur yang terkandung dalam bahan dianalisis secara kualitatif, dan untuk menentukan konsentrasi unsur dalam bahan dianalisis secara kuantitatif (Cerato et all, 2013). Untuk melanjutkan penelitian terkait analisis sifat suseptibilitas magnetik dan mengamati pengaruh konsentrasi pemberian pupuk nanomagnetik Fe terhadap pertumbuhan tanaman tomat masih belum pernah dilakukan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut dengan judul “Pengaruh Penyiraman Fe Terhadap Suseptibilitas Magnetik Tanah Pada Media Tanaman Tomat Dan Implikasinya Pada Tinggi Batang Serta Lebar, Panjang, Dan Banyak Daun”. Dilakukan sejumlah pengujian untuk mencari nilai suseptibilitas magnetik yakni untuk mengetahui implikasi pemberian variasi konsentrasi Fe terhadap pertumbuhan tanaman tomat melalui penyiraman dan juga uji kandungan bahan untuk menentukan unsur kimia yang terkandung menggunakan XRF. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental dimulai dengan studi pustaka. Tahap pertama yaitu melakukan penanaman bibit tomat pada 30 buah polybag dengan beberapa polybag mendapatkan perlakuan yang berbeda. Polybag 1-10 dilakukan penanaman bibit tomat dengan perlakuan biasa tanpa disiram Fe sebagai variabel kontrol. Polybag 11-20 dilakukan penanaman bibit tanaman tomat dengan pemberian konsentrasi Fe yang sama yaitu 2.5 gr/100 ml. Polybag 21-30 dilakukan penanaman bibit tomat dengan pemberian konsentrasi Fe yang sama yaitu 5 gr/100 ml. Kemudian pertumbuhan pada tanaman-tanaman tersebut dilihat dan diamati perbedaannya setiap satu minggu sekali. Lalu dilakukan pengujian beberapa sifat fisika tanah, yakni uji XRF dan suseptibilitas magnetik pada tanah. Pengujian ISBN 978-602-71279-1-9
FEL-18
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016 suseptibilitas magnetik digunakan untuk mengetahui mineral magnetik pada sampel. Sedangkan pengujian XRF dilakukan untuk mengetahui komposisi bahan. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penentuan Komposisi Unsur dengan XRF Menentukan komposisi unsur dengan menggunakan XRF (X-Ray Fluorescence). Berdasarkan hasil pengujian dari enam buah sampel yang telah diambil mewakili tiaptiap variasi konsentrasi dengan nilai suseptibilitas yang tertinggi dan terendah. Hasil Pengujian XRF ditunjukkan pada lampiran III. Sesuai lampiran, unsur yang terdapat pada tanah media tanaman tomat adalah Al, Si, P, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Eu, Re, Sr, dan Ba. Kandungan unsur pada masing-masing sampel ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut ini.
Tabel 4.1 Unsur pada
Unsur
Sampe l1
Persentasi Kandungan Unsur Sampe Samp Sampe Sampe l2 el 3 l4 l5
Al
8%
7,80%
Si
26,10%
P
Kandungan 6 Sampel Sampe l6
8,00%
8,20%
8,00%
26,40%
8,20% 26,10 %
25,60%
27,70%
26,20%
-
0,55%
0,58%
0,55%
-
0,52%
K
1,10%
1,10%
1,10%
1,10%
1,10%
Ca
13,60%
13,60%
1,10% 13,80 %
13,20%
12,80%
12,70%
Ti
2,23%
2,18%
2,19%
2,20%
2,22%
2,28%
V
0,12%
0,14%
0,15%
0,14%
0,15%
0,15%
Cr
0,09%
0,09%
0,08%
0,09%
0,08%
0,09%
Mn
0,65%
0,74%
0,68%
0,66%
0,65%
Fe
45,70%
45,22%
0,73% 45,09 %
46,22%
44,98%
46,40%
Ni
0,27%
0,20%
0,21%
0,20%
0,20%
0,20%
Cu
0,25%
0,24%
0,21%
0,23%
0,22%
0,21%
Zn
0,10%
0,10%
0,11%
0,10%
0,10%
0,10%
Eu
0,61%
0,60%
0,50%
0,50%
0,50%
0,50%
Re
0,40%
0,40%
0,40%
0,30%
0,30%
0,40%
Sr
0,90%
0,81%
0,75%
0,82%
0,75%
0,78%
Yb
-
-
-
-
0,02%
-
4.2 Pengukuran Nilai Suseptibilitas Magnetik Pengambilan data suseptibilitas magnetik dilakukan pada tanah tanaman tomat menggunakan Magnetic Susceptibilitymeter (Bartington Susceptibilitymeter type MS2) dengan tiga kepekatan pupuk Fe yang berbeda yaitu pada 0 gr/100 ml, 2,5 gr/100 ml dan 5 gr/100 ml. Hasil grafik suseptibilitas
frekuensi rendah ( lf ), dan frekuensi tinggi ( pada Gambar 4.2 dan 4.3. ISBN 978-602-71279-1-9
hf
) terhadap konsentrasi ditunjukkan
FEL-19
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Gambar 4.2 Grafik Nilai Hubungan antara
Gambar 4.3 Grafik Nilai Hubungan antara
lf
hf
terhadap Konsentrasi Fe
terhadap Konsentrasi Fe
4.3 Analisis Pertumbuhan Tanaman Adapun rata-rata suseptibilitas tanah, dan selisih pertumbuhan tanaman (tinggi tanaman, panjang daun,lebar daun, dan banyak daun) selama lima minggu sebagai berikut. Tabel 4.3 Rata-Rata Suseptibilitas Tanah dan Selisih Pertumbuhan Tanaman Konsentrasi (gr/100 ml)
Χ
∆ Pertumbuhan dan akhir
awal
Tinggi (cm)
Lebar (cm)
Panjang (cm)
Banyak (cm)
0
9,153
3,59
0,57
0,72
3,8
2,5
9,355
3,07
0,67
0,93
5,1
5
9,589
2,33
0,65
0,86
2,9
Pengukuran PH tanah yang didapatkan yakni pada konsentrasi Fe 0 gr/100 ml nilai PH tanah 6,4, pada konsentrasi Fe 2,5 gr/100 ml nilai PH tanah 6,2, dan pada konsentrasi Fe 5 gr/100 ml nilai PH tanah 5,9. ISBN 978-602-71279-1-9
FEL-20
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016 KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. 1. Nilai suseptibilitas frekuensi rendah pada konsentrasi 0 ml/100gr sebanyak 10 sampel berkisar antara 8,51-9,59 x10-6m3kg-1 dengan suseptibilitas frequency dependent yaitu 0,11% - 4,07%, 2.5 ml/100gr sebanyak 10 sampel berkisar antara 8,84-9,76 x10-6m3kg-1 dengan suseptibilitas frequency dependent yaitu 0,11% 2,58%, pada konsentrasi 5 ml/100gr sebanyak 10 sampel berkisar antara 8,55-10,50 x10-6m3kg-1 dengan suseptibilitas frequency dependent yaitu 0,43% - 2,86%. Pola persebaran suseptibilitas lebih tinggi pada konsentrasi 0 gr/ 100ml. 2. selisih rata-rata tinggi tanaman selama lima minggu semakin menurun yakni 3,59 cm pada konsentrasi 0 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,153 x10-6 m3kg-1, 3,07 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,35 x10-6 m3kg-1, dan 2,33 cm pada konsentrasi 5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,589 x10-6 m3kg-1. selisih rata-rata lebar daun selama lima minggu semakin menurun yakni 3,59 cm pada konsentrasi 0 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,153 x10-6 m3kg-1, 3,07 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,35 x10-6 m3kg-1, dan 2,33 cm pada konsentrasi 5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,589 x10-6 m3kg-1. selisih rata-rata panjang daun selama lima minggu menunjukkan bahwa terjadi peningkatan yakni 0,72 cm pada konsentrasi 0 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,153 x10-6 m3kg-1, dan 0,93 cm pada konsentrasi 2,5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,35 x10-6 m3kg-1, kemudian sedikit menurun yaitu 0,86 cm pada konsentrasi 5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,589 x10-6 m3kg-1 namun nilai tersebut masih relatif lebih besar jika dibandingkan dengan selisih rata-rata lebar daun pada konsentrasi 0 gr/100ml. selisih rata-rata banyak daun selama lima minggu menunjukkan bahwa terjadi peningkatan yakni 3,8 pada konsentrasi 0 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,153 x10-6 m3kg-1, dan 5,1 pada konsentrasi 2,5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,35 x10-6 m3kg-1, kemudian terjadi penurunan yaitu 2,9 pada konsentrasi 5 gr/100ml dengan suseptibilitas magnetik sebesar 9,589 x10-6 m3kg-1. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis menyampaikan terimakasih kepada DP2M Dikti yang telah memberi dana melalui hibah penelitian unggulan 2016-2017. DAFTAR PUSTAKA Agustine, E., Fitriani, D., Saifuddin, Ode, L., Tamuntuan, G., & Bijaksana, S. 2013. Magnetic Susceptibility Properties Of Pesticide Contaminated Volcanic Soil. Padjajaran International Physics Shymposium. 5. Allred, B. J., Daniels, J.J., dan Ehsani, M.R. 2008. Handbook of Agricultural Geophysics. United States of America : CRC Press Taylor and Francis Group. Ardilla, Dita. 2013. Analisis Besi(Fe) dan Aluminium (Al) DalamTanah Lempung Secara Spektrometri Serapan Atom. Prosiding Semirata FMIPA Universitas Negeri Lampung. Cerato, A. B. and Miller, G. A. 2013. Determination of Soil Stabilizer Content Using XRay Fluorescence. Geotechnical Testing Journal, Vol. 36, No. 5, pp. 781-785. Clement, Bradford. 2010. The Effect of Wildfires on The Magnetic Properties of Soils in The Everglades. Department of Geology and Geophysics, Texas A&M University, USA. Dam, R.L., Hendrickx, J.M.H., Harrison, B., Borchers, B., Norman, D. I., Ndur, S., Jasper, C., Niemeyer, P., Nartey, R., Vega, D., Calvo, L., and Simms, J.E. 2004. ISBN 978-602-71279-1-9
FEL-21
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016 Spatial Variability of Magnetic Soil Properties.USA : US Army Engineer Researchand Development Center. Dearing, J. 1999. Environmental Magnetic Suscepbility Using The Bartington MS2System. British Library Cataloguing in Publication Data. Glinski, J dan Horabik, J. 2011. Encyclopedia of Agrophysics. Netherlands: Spinger. Harifan, E. 2015. Analisis Komposisi Unsur Fe Terhadap Nilai Suseptibilitas Magnetik di Kota Padang Menggunakan Metode X-Ray Fluorescence. FMIPA Universitas Negeri Padang. Hikma, Rizka. 2015. Analisis Sifat Fisika Tanah Perkebunan Apel Melalui Pengukuran Suseptibilitas Magnetik, XRF, dan GPR serta Implikasinya pada Produksi Apel. Skripsi. Malang: FMIPA UM. Lourenco, Ana. 2015. Relation Between Magnetic Parameters And Nematode Abundance in Agricultural Soils of Portugal—A Multidisciplinary Study in The Scope of Environmental Magnetism. Springer International Publishing, Switzerland. Marcon, P., and K. Ostanina, Overview of Methods for Magnetic Susceptibility Measurement. PIERS Proceedings, Kuala Lumpur, Malaysia, March 2012. Morgenstern, P., Bruggemann, L., Meissner,R., Seeger, J., and Wennrich, R. 2010. Capability of XRF Method for Monitoring the Content of the Macronutriens Mg, P, S, K and Ca in Agricultural Crops, Water Air Soil Poll., Vol. 209, pp.315-322. Munfarikha, N. 2014. Measurement of Resistivity and Magnetic Susceptibility of Soil Apple Agriculture Pujon Malang. Skripsi tidak diterbitkan. Malang:FMIPA UM. Naseem, Shahid. 2012. Assesment of Geochemistry of Soils for Agriculture at Winder, Balochitan, Pakistan.Department of Geology, University of Karachi, Pakistan. Quijano, Laura. 2011. Magnetic Susceptibility In Top Soils And Bulk Cores of Cultivated Calcisols. Proceedings Tandil, Argentina. Sandgrend, P dan Snowball I. 2001. Application of Mineral Magnetic Techniques To Paleolimnology. Department of Quaternary Geology, Swedan. Schwertmann, V., and Taylor, R. 1977. Soil Magnetsim. Dari geos.education, (Online), (http://www.geos.ed.ac.uk), diakses 8 Mei 2016. Subekti. 2010. Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Magnetik. Surakarta : FMIPA Universitas Sebelas Maret. Syafruddin. 2011. Keracunan Besi Pada Tanaman Padi Dan Upaya Pengelolaannya Pada Lahan Sawah. Cefars: Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 1.
ISBN 978-602-71279-1-9
FEL-22
