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.
