APLIKASI DOLOMIT, BAHAN ORGANIK DAN PUPUK NPK PADA TANAH DICEMARI Cd: KETERKAITAN ANTARA SIFAT KIMIA TANAH DAN KETERSEDIAAN Cd DENGAN BOBOT KERING TOMAT
Oleh DADANG NUGRAHA ZULKARNAEN A24101045
PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
SUMMARY
DADANG NUGRAHA ZULKARNAEN. Application of Dolomite, Organic Matter, and NPK Fertilizers on Cd-Polluted Soil: Relationships between Soil Chemical Properties and Bioavailable -Cd with Dry Matter Yield of Tomato (under supervision of Udin M. WAHJUDIN and UNTUNG SUDADI) Urban arable land located near industrial area are vulnerable to heavy metal pollution. One of these heavy metals of concerned is cadmium (Cd). In situ inactivation is a prospective remediation methods to be applied on heavy metal polluted-soil of arable land. This technique refers to the use of ameliorants and fertilizers to alter the chemical forms of heavy metal pollutants in the environment, thereby decreasing their chemical and biological ability to cause harm. This research was aimed at to evaluate: (1) the effects of amelioration and fertilization at 4 (four) soil Cd-enrichment series on soil chemical properties, the concentration of Cd-bioavailable fraction and dry matter yield of the test plant, and (2) the relationships between soil chemical properties, concentration of soil Cd-bioavailable fraction and dry matter yield of the test plant. The test plant used in this research was low altitude -dryland tomato. The concentration of soil Cdbioavailable fraction was extracted with NH4 OAc-EDTA pH 4.65. A greenhouse experiment using bulk soil samples of the upper 0-20 cm layer taken from productive arable land in Cileungsi industrial area was conducted in a completely randomized design with 3 (three) rates of amelioration and fertilization treatment (0, 50 and 100 % of the recommended dosage for low altitude-dryland tomato) at 4 (four) series of soil Cd-enrichment (0, 10, 20, and 40 mg Cd/kg dry matter soil using 3CdSO 4.8H 2 O) with 3 (three) replications. The recommended dosage for commercial tomato cultivation in low altitude dryland are: 4 ton/ha Dolomite, 30 ton/ha cow dung, 150 kg/ha N (½ Urea + ½ ZA), 150 kg/ha P2O5 (SP-36) and 100 kg/ha K2 O (KCl). The results of this research showed that the increasing rates of the amelioration and fertilization treatment from 0 to 100 % of the recommended dosage increased very significantly and linearly soil pH -H 2O, organic -C, PBray#1, and exchangeable-Mg, -K, and -Na at all series of soil Cd-enrichment, but only at 0, 20, and 40 mg Cd/kg series for total-N, and only at 20 mg Cd/kg series for exchangeable -Ca; very significantly affected NH 4OAc-EDTA-Cd only at 0 and 10 mg Cd/kg series with quadratic responses; significantly affected roots and shoots dry matter yield with quadratic responses at 0 and 10 mg Cd/kg series, did not affect significantly roots and shoots dry matter yield at 20 mg Cd/kg series, and significantly affected only shoots dry matter yield with quadratic response at 40 mg Cd/kg series. The changes in soil NH4OAc-EDTA -Cd concentration and other soil chemical properties except organic-C were not the main factors affecting plant dry matter yield. Soil Cd-enrichment until 40 mg Cd/kg only decreased tomato’s roots and shoots dry matter yields by 12 and 10 %, respectively, as compared to those of the un-enriched ones. Amelioration and fertilization treatment as the implementation of the in situ inactivation technique
studied in this research increased the concentration of the soil Cd-bioavailable fraction at 0 and 10 mg Cd/kg series, but improved other soil chemical properties at all soil Cd-enrichment series, thereby increased dry matter yield of the test plant.
RINGKASAN
DADANG NUGRAHA ZULKARNAEN. Aplikasi Dolomoit, Bahan Organik dan Pupuk NPK pada Tanah Dicemari Cd: Keterkaitan antara Sifat Kimia Tanah dan Ketersediaan Cd dengan Bobot Kering Tomat (Dibimbing oleh UDIN M. WAHJUDIN dan UNTUNG SUDADI) Lahan pertanian perkotaan di sekitar kawasan industri rentan terhadap pencemaran logam berat. Salah satu logam pencemar tersebut adalah kadmium (Cd). Teknik inaktivasi in situ merupakan salah satu metode remediasi tanah tercemar logam berat yang sesuai untuk lahan pertanian. Dalam teknik ini digunakan amelioran dan pupuk untuk mengubah bentuk kimia logam berat dalam tanah dari yang mudah diserap tanaman ke bentuk yang lebih stabil, sehingga mengurangi transfer logam berat dari tanah ke tanaman dan rantai makanan berikutnya. Penelitian ini bertujuan mengevaluas i: (1) pengaruh perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada empat seri pengkayaan kadar Cd-tanah terhadap sifat-sifat kimia tanah, kadar Cd-tersedia dan bobot kering tanaman uji dan (2) hubungan antara sifat-sifat kimia tanah dan kadar Cd-tersedia dengan bobot kering tanaman uji. Tanaman uji yang digunakan adalah tomat. Kadar Cd-tersedia diekstrak dengan NH 4OAc-EDTA pH 4.65. Percobaan dilakukan di rumah kaca menggunakan contoh tanah lapisan 020 cm dari lahan produktif di kawasan industri Cileungsi dalam RAL dengan tiga taraf ameliorasi dan pemupukan (0, 50 dan 100% dosis rekomendasi) pada empat seri pengkayaan Cd-tanah [0, 10, 20 dan 40 mg Cd/kg BKM tanah menggunakan 3CdSO4.8H2 O] dengan tiga ulangan. Dosis rekomendasi untuk tomat komersial dataran rendah yang digunakan adalah: 4 ton/ha kapur Dolomit, 30 ton/ha bahan organik kotoran sapi, 150 kg N/ha (½ Urea + ½ ZA), 150 kg P 2O5/ha (SP-36) dan 100 kg K2O/ha (KCl). Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan taraf ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100 % dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier pH-H2O, C-organik, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd dan Na-dd pada keempat seri pengkayaan Cd-tanah, N-total pada seri 0, 20 dan 40 mg Cd/kg, dan Ca-dd hanya pada seri 20 mg Cd/kg; berpengaruh sangat nyata ter hadap NH4OAcEDTA-Cd secara kuadratik hanya pada seri 0 dan 10 mg Cd/kg; berpengaruh nyata terhadap bobot kering akar (BK-A) dan bobot kering bagian atas tanaman (BK-BAT) secara kuadratik pada seri 0 dan 10 mg Cd/kg, tidak berpengaruh terhadap BK-A dan BK-BAT pada seri 20 mg Cd/kg dan berpengaruh nyata secara kuadratik hanya terhadap BK-BAT pada seri 40 mg Cd/kg. Perubahan NH4OAc-EDTA-Cd dan sifat-sifat kimia tanah selain C-organik bukan merupakan faktor penentu bobot kering bagian atas tanaman uji. Pengka yaan Cdtanah hingga 40 mg Cd/kg hanya menurunkan BK-A dan BK-BAT tomat masingmasing sebesar 12 dan 10 %. Perlakuan ameliorasi dan pemupukan hingga 50% dosis rekomendasi sebagai penerapan teknik inaktivasi in situ meningkatkan kadar Cd-tersedia pada seri 0 dan 10 mg Cd/kg tetapi memperbaiki sifat-sifat kimia tanah lainnya pada keempat seri Cd-tanah sehingga meningkatkan bobot kering tanaman uji.
APLIKASI DOLOMIT, BAHAN ORGANIK DAN PUPUK NPK PADA TANAH DICEMARI Cd: KETERKAITAN ANTARA SIFAT KIMIA TANAH DAN KETERSEDIAAN Cd DENGAN BOBOT KERING TOMAT
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh Dadang Nugraha Zulkarnaen A24101045
PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
Judul Skripsi
: Aplikasi Dolomit, Bahan Organik dan Pupuk NPK pada Tanah Dicemari Cd: Keterkaitan antara Sifat Kimia Tanah dan Ketersediaan Cd dengan Bobot Kering Tomat
Nama Mahasiswa Nomor Pokok
: Dadang Nugraha Zulkarnaen : A24101045
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. H. Udin M. Wahjudin, MS NIP 130 367 079
Ir. Untung Sudadi, M.Sc NIP 131 846 874
Mengetahui, Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. H. Supiandi Sabiham, M.Agr NIP.130 422 698
Tanggal Lulus:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ciamis, Jawa Barat pada tanggal 8 November 1982. Penulis adalah anak ke tujuh dari tujuh bersaudara dari keluarga Bapak Edi Kosasih dan Ibu Ecin Kuraesin. Pendidikan formal yang telah penulis jalani adalah Sekolah Dasar Negri 1 Karangbenda yang lulus pada tahun 1995 dan pada tahun 1998 lulus Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama 1 Parigi. Tahun 1998 penulis melanjutkan pendidikan ke SMUN 1 Parigi dan lulus pada tahun 2001. Penulis diterima sebagai mahasiswa IPB pada tahun 2001 pada Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Dewan Perwakilan Mahasiswa Fakultas Pertanian dan sebagai Pu’un Azimuth ( Biro Lingkungan Hidup HMIT ) periode 2002 - 2004.
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur bagi Allah, yang telah memberikan rahmat dan Hidayahnya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Shalawat dan salam semoga tercurah kepada nabi akhirul jaman Muhammad SAW, beserta keluarga sahabat dan umat setia beliau hingga hari kiamat. Selama mela kuka n penelitian ini, penulis telah banyak mendapatkan dukungan dan dorongan dari berbagai pihak. Sehingga pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Udin M. Wahjudin, MS sebagai dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, saran, selama penulis melakukan proses penelitian dan penulisan skripsi. 2. Bapak Ir. Untung Sudadi, MSc, sebagai dosen pembimbing II yang senantiasa memberikan motivasi, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama pelaksanaan penelitian maupun saat penyusunan skripsi. 3. Bapak Dr. Ir. Syaiful Anwar, MSc, sebagai dosen pembimbing akademik, atas saran dan bimbingannya 4. Bapak Dr. Ir. Iskandar sebagai dosen penguji, atas saran-saran yang diberikan. 5. Kedua orangtua dan kakak yang telah memberikan bantuan baik dari segi materil maupun immateril yang sangat berharga 6. Rekan-rekan sepenelitian, Rizky, Mamet dan Triesni, atas kebersamaan dan kekompakanya selama penelitian dan penulisan skripsi. 7. Komunitas MSi Tanah 38 (Muara Silaturahmi) yang senantiasa saling memotivasi dan mengingatkan, semoga tetap kompak. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Bogor, Januari 2006
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI ...................................................................................................
i
DAFTAR TABEL........................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR......................................................................................
iv
I. PENDAHULUAN .......................................................................................
1
1.1. Latar Belakang ................................................................................. 1.2. Tujuan..............................................................................................
1 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 2.1. Kontaminasi dan Pencemaran Logam Berat dalam Tanah............. 2.2. Bentuk-bentuk Kimia Logam Berat dalam Tanah.......................... 2.3. Kapasitas Tanah Meretensi Logam Berat....................................... 2.4. Respon Tanaman terhadap Logam Berat........................................ 2.5. Pengelolaan Tanah untuk Pengendalian Kontaminasi Logam Berat.................................................................................... 2.6. Kadmium ........................................................................................ 2.6.1 Sumber .......................................................................... 2.6.2 Perilaku Kadmium dalam Tanah................................... 2.6.3 Ketersediaan, Serapan dan Peran Kadmium bagi Tanaman........................................................................ 2.7. Bahan Organik ............................................................................... 2.8. Pengapuran..................................................................................... 2.9. Hubungan Pemberian Kapur dengan Logam Berat ........................ 2.10.Tomat..............................................................................................
4 4 5 5 6
III. BAHAN DAN METODE ........................................................................ 3.1. Waktu dan Tempat .......................................................................... 3.2. Bahan............................................................................................... 3.3. Pelaksanaan Percobaan.................................................................... 3.3.1 Pengambilan Contoh Tanah dan Tanaman Uji ............ 3.3.2 Analisis Tanah.............................................................. 3.3.3 Analisis dan Evaluasi Data...........................................
15 15 15 16 17 17 18
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 4.1 Pengaruh Perlakuan terhadap Sifat Kimia Tanah & NH4OAc-EDTA Cd ......................................................................... 4.2. Pengaruh Perlakuan terhadap Bobot Kering Tanaman.................... 4.3. Hubungan Sifat Kimia Tanah, NH4 OAc-EDTA Cd dengan Bobot Kering Tanaman.................................................................... 4.3.1. Bobot Kering Akar....................................................... 4.3.2. Bobot Kering Bagian Atas Tanaman........................... 4.4. Indeks Toleransi...............................................................................
19
7 7 7 8 9 10 11 11 13
19 28 31 31 32 33
ii
V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 5.2. Saran ................................................................................................
36 36 37
DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................
38
LAMPIRAN ....................................................................................................
41
iii
DAFTAR TABEL Teks Nomor 1. 2. 3.
Hasil Analisis Pendahuluan Tanah Percobaan..................................... Taraf Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan...................................... Ringkasan Hasil Analisis Ragam Pengaruh Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan terhadap Sifat-sifat Kimia tanah dan NH 4OAc-EDTA-Cd ...................................................................... Persamaan Regresi Hubungan Sifat Kimia Tanah dan Kadar NH4OAc-EDTA-Cd dengan Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan...........................................................................................
4
5.
Halaman
19
20
Ringkasan Hasil Analisis Ragam Pengaruh Perlakuan terhadap Bobot Kering Tanaman ...........................................................................
6
15 16
28
Persamaan Regresi Hubungan Bobot Kering Tanaman dengan Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan....................................
29
7
Nilai Indeks Toleransi berdasarkan Bobot Kering Tanaman...............
33
8
Persentase Cd-tersedia terhadap Cd-total.............................................
34
LAMPIRAN
Teks Nomor
Halaman
1. Hasil Analisis Sifat Kimia Tanah, NH4OAc-EDTA-Cd serta Bobot Kering Akar, Batang dan Daun........................................
42
2. Denah Penyusunan P ot di Rumah Kaca ..............................................
43
iv
DAFTAR GAMBAR
Teks Nomor
Halaman
1. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 0 mg Cd/kg .....................................
23
2. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 10 mg Cd/kg ...................................
24
3. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 20 mg Cd/kg ....................................
25
4. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 40 mg Cd/kg ...................................
26
5. Respon Bobot Kering Tanaman terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri Pengkayaan 0 mg Cd/kg .................
30
6. Respon Bobot Kering Tanaman terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri Pengkayaan 10 mg Cd/kg ................
30
7. Respon Bobot Kering Bagian Atas Tanaman terhadap Perlakua n Ameliorasi dan Pupuk pada Seri Pengkayaan 40 mg Cd/kg.................
31
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Logam berat didefinisikan sebagai unsur-unsur logam dengan kerapatan jenis >6 kg.dm-3 (Lepp, 1981). Sebagian logam berat merupakan hara esensial mikro bagi tanaman dan hewan, diantaranya Cu, Fe, Mn dan Zn. Logam berat lainnya seperti Pb, Cd, Ni, Cr dan Hg bukan merupakan hara esensial, namun bila berada dalam bentuk yang dapat diserap tanaman akan dapat menyebabkan keracunan (Kabata -Pendias, 1995). Pencemaran tanah oleh logam berat dianggap sebagai masalah lingkungan yang serius di seluruh dunia, namun kepedulian terhadap permasalahan ini di Indonesia, khususnya yang terjadi di lahan pertanian, masih sangat rendah. Kadar logam berat dalam tanah dapat meningkat dan mencapai tingkat yang menghambat proses pertumbuhan da n produksi tanaman. Fenomena ini dapat terjadi secara alami ma upun akibat tindakan manusia (Lacatusu, 1998). Selain areal di sekitar lokasi penambangan dan peleburan logam, lahan pertanian perkotaan di sekitar wilayah industri juga rentan terhadap pencemaran logam berat (Cairney, 1995). Sumber utama bahan pencemar logam berat adalah deposisi atmosferik dari sisa pembakaran bahan bakar fosil serta aktivitas penambangan dan peleburan logam, limbah padat dan cair dari proses produksi produk manufaktur, pelapisan logam, cat, pelapis dan produk lain berbahan dasar logam berat, aplikasi lumpur limbah serta beberapa pestisida dan pupuk yang mengandung logam berat (Adriano, 1986; Alloway, 1995).
2
Prinsip utama pengendalian pencemaran logam berat adalah mencegah penyebaraannya dari sumber pencemar, akan tetapi hal tersebut sering menjadi masalah yang kompleks. Berkaitan dengan hal ini, bersamaan dengan upaya penegakan peraturan-perundangan untuk menekan pencemaran logam berat dari sisi sumbernya, misalnya melalui penerapan teknologi “produksi bersih” dan “nir limbah”, tindakan yang efektif dan efisien untuk menekan dampak pencemaran logam berat di lahan pertanian produktif di Indonesia harus diupayakan. Metode remediasi yang diterapkan pada tanah tercemar logam berat umumnya mahal dan memerlukan ekskavasi tanah yang tercemar. Salah satu metode alternatif yang lebih murah adalah teknik “inaktivasi in situ”. Dalam teknik ini digunakan bahan-bahan penyehat tanah (soil amendments) dan tanaman untuk mengubah bentuk kimia logam berat yang sebelumnya mudah diserap tanaman me njadi bentuk kimia yang lebih stabil, sehingga ketersediaan dan toksisita snya untuk tanaman menurun (Vangronsveld dan Cunningham, 1998). Kapasitas tanah dalam meretensi, menjerap dan mengakumulasikan logam berat terutama ditentukan oleh kadar liat, kadar air, potensial redoks, pH, kadar bahan organik dan kapasitas tukar kation [KTK] (Bohn et al., 1979; Jones dan Jarvis, 1981; Lindsay, 1979; Stevenson, 1982). Kapasitas sangga tanah terhadap logam berat dapat ditingkatkan dengan meningkatkan pH, kadar bahan organik dan KTK tanah (Sudadi et al., 1996, 1997). Berdasarkan latar belakang di atas, telah dilakukan percobaan rumah kaca penerapan teknik inaktivasi in situ menggunakan tanah dari lahan perta nian dengan perlakuan aplikasi amelioran serta pupuk pada beberapa seri pengkayaan kadar Cd-tanah.
3
1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mengevaluasi: (1) pengaruh perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada empat seri pengkayaan kadar Cd pada tanah pertanian perkotaan terhadap sifat-sifat kimia, kadar Cd-tersedia dan produksi bobot kering tanaman uji dan (2) hubungan antara sifat-sifat kimia dan kadar Cdtanah dengan produksi bobot kering tanaman uji.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kontaminasi dan Pencemaran Logam Berat dalam Tanah Logam berat didefinisikan sebagai unsur-unsur logam dengan kerapatan jenis >6 kg.dm-3 (Lepp, 1981). Unsur-unsur ini selalu dijumpai keberadaannya di semua jenis tanah dengan kadar yang beragam. Kelimpahan atau besaran kadarnya dalam tanah berkisar dari persen, misalnya Fe, hingga per sejuta atau per semilyar. Sebagian dari logam-logam berat merupakan unsur hara esensial mikro bagi tanaman dan hewan, diantaranya B, Cu, Co, Fe, Mn, Mo dan Zn. Oleh karena itu, kadar yang berlebihan ataupun kekurangan akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan yang normal dari tanaman maupun hewan (Kabata -Pendias, 1995; Lacatusu, 1998). Tembaga, Fe, Mn dan Zn berada dalam bentuk kation, sedangkan B dan Mo umumnya dalam bentuk anion. Logam berat lainnya, seperti As, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb, Ti dan U bukan merupakan unsur hara esensial. Meskipun demikian, bila berada dalam bentuk yang accessible , logam-logam berat tersebut akan dapat diserap oleh ma khluk hidup tanpa memberikan peranan yang berarti dan bahkan dapat menyebabkan keracunan (Cottenie dan Verloo, 1984 dalam Sudadi, 1994). Sumber antropogenik utama logam berat dalam tanah dan lingkungan adalah: (1) pertambangan dan peleburan mineral logam; (2) bahan pertanian dan hortikultura; (3) lumpur limbah; (4) pembakaran bahan bakar fosil; (5) industri logam – manufaktur, penggunaan dan pembuangan komoditas berbahan logam;
5
(6) elektronika; (7) industri kimia dan manufaktur lainnya; serta (8) pembuangan limbah (Alloway, 1995). Istilah ‘kontaminasi tanah’ merujuk pada kisaran kadar logam berat yang terukur dalam tanah yang belum atau tidak akan segera memberikan pengaruh negatif terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman dan komponen lingkungan lainnya.
Istilah ‘pencemaran tanah’ merujuk pada kisaran kadar
logam berat yang terukur dalam tanah yang telah menyebabkan pengaruh negatif terhadap beberapa atau keseluruhan komponen lingkungan (Lacatusu, 1998).
2.2. Bentuk -bentuk Kimia Logam Berat dalam Tanah Menurut Soon dan Bates (1982), kation-kation logam dalam tanah dijumpai dalam berbagai bentuk fisiko-kimia yang berbeda yaitu: (1) sebagai ion-ion sederhana atau terkompleks dalam larutan tanah, (2) sebagai ion-ion yang mudah dipertukarkan,
(3) ter ikat pada bahan organik, (4)
teroklusi atau
terkopresipitasi oleh oksida logam, karbonat atau fosfat dan mineral- mineral sekunder lainnya, atau (5) sebagai ion dalam lapisan kristal mineral- mineral primer. Ketiga bentuk yang pertama dapat berkeseimbangan satu sama lain dan dianggap paling mudah tersedia bagi tanaman.
2.3. Kapasitas Tanah Meretensi Logam Berat Tanah mempunyai kemampuan atau kapasitas yang terbatas dalam meretensi dan mengakumulasikan logam berat.
Bila batas kemampuan ini
terlewati maka akan terjadi pencemaran. Kapasitas tanah meretensi, menjerap dan mengakumulasikan logam berat tersebut terutama ditentukan oleh kadar liat,
6
kadar air, potensial redoks, pH, kadar bahan organik dan KTK (Bohn et al., 1979; Jones dan Jarvis, 1981; Lindsa y, 1979; Stevenson, 1982). Secara umum, ketersediaan kation-kation logam meningkat dengan menurunnya pH tanah. Semakin tinggi KTK tanah, semakin tinggi pula jumlah logam yang dapat diretensi sehingga potensi terjadinya pencemaran menurun. Nilai KTK tanah ditentukan oleh jumlah dan jenis mineral liat, bahan organik serta konsentrasi Fe -, Mn-, dan Al-oksida. Secara umum, semakin tinggi kadar liat suatu tanah, semakin tinggi pula KTKnya dan mineral liat tipe 2:1 memiliki KTK lebih tinggi dibandingkan mineral liat tipe 1:1 (Bohn et al., 1979; Lindsay, 1979).
2.4. Respon Tanaman terhadap Logam Berat Alloway (1995) menyatakan bahwa faktor -faktor yang mempengaruhi jumlah logam berat yang dapat diserap tanaman adalah: (a) kadar logam berat dalam larutan tanah, (b) pergerakan ion logam berat dari bagian padatan tanah ke zona perakaran, (c) pergerakan logam berat dari permukaan akar ke bagian dalam akar tanaman, dan (d) pergerakan logam berat dari jaringan akar ke jaringan tanaman lainnya. Mekanisme toleransi tanaman terhadap pencemaran logam berat meliputi: (1) selektifitas serapan ion, (2) penurunan permeabilitas atau perubahan struktur dan fungsi membran, (3) imobilisasi ion logam berat pada akar, daun dan biji, (4) deposisi atau penyimpanan ion logam ber at dalam bentuk tak-larut sehingga tak terlibat dalam metabolisme, (5) perubahan pola metabolisme, yaitu peningkatan sistem enzim yang menghambat atau meningkatkan metabolit antagonis atau
7
memotong jalur metabolisme dengan tidak melalui tapak yang terhambat ion logam berat, (6) adaptasi terhadap penggantian logam fisiologis dalam enzim oleh logam berat, serta (7) pelepasan logam berat dari tanaman melalui pencucian lewat daun, gutasi dan ekskresi lewat akar (Kabata -Pendias dan Pendias, 1992).
2.5. Pengelolaan Tanah untuk Pengendalian Kontaminasi Logam Berat Kapasitas sangga tanah terhadap logam berat dapat ditingkatkan dengan meningkatkan nilai pH, kadar bahan organik dan KTK tanah. Sudadi et al. (1996, 1997) menggunakan kapur pertanian, bahan organik dan zeolit untuk meningkatkan nilai ketiga karakteristik tanah tersebut pada tanah bertekstur lempung berpasir yang ditanami jagung untuk mempelajari status Cu, Zn, Pb dan Cd dalam tanah dan tanaman yang diteliti.
Mereka menunjukkan terjadinya
peningkatan kapasitas sangga tanah terhadap logam berat yang diindikasikan oleh menurunnya kadar fraksi aktif logam berat dalam tanah. Fraksi aktif tersebut adalah fraksi yang dapat diserap tanaman (bioavailable fractions) dan fraksi yang dapat tercuci ke lapisan tanah yang lebih dalam.
2.6. Kadmium 2.6.1 Sumber Di Lingkungan alami, kadmium banyak terkandung sebagai sulfida, greenocite, atau Cd blend, serta sebagai pengotor bahan tambang Zn, Cu, Pb (Faust dan Aly, 1981). Sumber lain yang memberikan sumbangan Cd ke dalam lingkungan yaitu kegiatan industri yang menghasilkan limbah. Langerwerff (1972 dalam Bolt dan Bruggenwert, 1981) menyatakan bahwa kegiatan industri yang
8
menghasilkan limbah Cd antara lain adalah industri plastik, cat, baterai, fotografi dan fungisida. Selain itu, Cd juga terdapat dalam bahan bakar minyak dan roda kendaraan bermotor.
2.6.2 Perilaku Kadmium dalam Tanah Kadmium (Cd) , sebagaimana unsur kimia lainnya di dalam tanah, dapat terlarut dalam larutan tanah, dijerap oleh pe rmukaan koloid organik maupun in organik, terikat kuat dalam mineral-mineral tanah, dipresipitasikan oleh senyawasenyawa yang ada di dalam tanah, atau terkandung di dalam bahan hidup. Faktorfaktor yang mengatur keseimbangan fase padat dan cair Cd dalam tanah adala h sangat komplek dan masih belum banyak diketahui. Walaupun demikian, beberapa percobaan menunjukkan bahwa keseimbangannya di dalam tanah sebagai komponen dan fase tanah dipengaruhi oleh pH, suhu, kandungan bahan organik, potensia l oksidasi dan reduksi, komposisi mineral, dan tipe serta kadar bahan terlarut lainnya ( Lepp, 1981). Sposito (1983 dalam A lloway, 1995) menyatakan bahwa bentuk Cd da lam tanah masam antara lain: Cd2+, CdSO 4, dan CdCl+ , sedangkan pada tanah alkalin antara lain : Cd2+, CdCl+, CdSO 4 dan CdHCO3+. Umumnya yang bersifat meracun adalah bentuk Cd2+ . Korcak (1989) melaporkan bahwa kadar Cd di dalam tanah bergantung pada pH tanah. Pada pH yang rendah (<5,5) , kadar Cd bebas lebih tinggi dibandingkan pada tanah yang pH-nya tinggi (>6,5) sehingga mempengaruhi serapan Cd yang diakumulasikan di dalam jaringan tanaman.
9
Menurut Alloway (1995) , Cd cenderung lebih mobil dan lebih tersedia bagi tanaman daripada Pb dan Cu, sedangkan jerapannya pada beberapa jenis tanah lebih rendah dibandingkan dengan logam berat yang lain, termasuk Pb dan Cu.
2.6.3 Ketersediaan, Serapan, dan Peranan Kadmium bagi Tanaman Banyak karakteristik tanah yang mempengaruhi ketersediaan Cd bagi tanaman. Salah satu faktor utama yang mempengaruhi besar kecilnya ketersediaan Cd dalam jaringan tanaman adalah jumlah total unsur yang ada di dalam larutan tanah (Alloway, 1995). Lepp (1981), menyatakan bahwa jumlah Cd yang diserap tanaman meningkat sebanding dengan meningkatnya kadar Cd dalam tanah. Kadar Cd terbesar dijumpai pada organ akar dan sedikit berkurang pada buah. Kadmium yang terserap dan terakumulasi di dalam jaringan tanaman dapat menyebabkan keracunan (fitotoksin), sehingga metabolisme tanaman terganggu. Pendias (1984 dalam Alloway, 1995) menyatakan bahwa ke racunan Cd menyebabkan berubahnya permeabilitas membran sel dan terjadinya afinitas dengan gugus fosfat dari ADP dan ATP sehingga berpengaruh terhadap aktivitas fotosintesis. Menurut Mengel dan Kirkby (1982), sifat toksik Cd disebabkan oleh tingginya afinitas Cd pada gugus tiol (SH) di enzim dan protein lain dalam jaringan tanaman. Akibatnya, Cd akan menggangu aktivitas enzim.
10
2.7 . Bahan Organik Bahan organik merupakan sistem komplek yang dinamis, yang berasal dari sisa tanaman dan binatang yang terdapat dalam tanah yang terus menerus mengalami perubahan bentuk karena dipengaruhi oleh faktor fisik, kimia dan biologi. Komponen-komponen yang menyusun bahan organik adalah karbohidrat, selulosa, protein, lignin, lemak dan asam-asam organik seperi asam humik, fulfik serta alkohol dan aldehid a. Menurut Tan (1991) , gugus karboksil dari asam humat dan asam fulfat merupakan sumber muatan negatif dalam tanah, yang dapat digunakan untuk mengkhelat logam berat. Peranan bahan organik dalam tanah adalah sebagai sumber unsur N, P dan S, merangsang aktivitas mikroorganime dan memperbaiki strukur tanah (Stevenson, 1982). Bahan organik dapat mengurangi pengaruh buruk yang mungkin ditimbulkan oleh logam berat dan mempertahankan tanaman dalam keadaan normal. Bahan or ganik dapat membentuk senyawa komplek dengan logam berat yang disebut komplek orga no-metal (Stevenson, 1982). Pembentukan komplek organik dapat menurunkan kelarutan logam-logam berat. Asam organik hasil perombakan bahan organik antara lain asam humat, asam fumarat, dan asam fulfat akan melepaskan gugus karboksil (-COOH) ke dalam tanah sebagai sumber muatan negatif (Tan, 1991). Ada nya gugus karboksil bermuatan negatif tersebut memegang peranan penting dalam pengikatan ikatan komplek organik.
Cd2+ bebas untuk membentuk
11
2.8. Pengapuran Pengapuran merupakan salah satu upaya untuk memperbaiki sifat kimia tanah dalam mendukung pertumbuhan tanaman untuk menghasilkan produksi optimum. Ada beberapa macam bahan kapur, namun yang umum digunakan adalah dari golongan karbonat, baik dalam bentuk kalsit maupun dolomit. Kalsit umumnya lebih halus dan bereaksi lebih cepat dibandingkan dengan Dolomit. Dolomit selain mengandung Ca juga mengandung Mg, sehingga dolomit akan berpengaruh lebih baik ba gi tanah yang memiliki kadar Mg rendah (Tan, 1991). Bahan kapur yang diberikan ke dalam tanah akan mengalami reaksi sampai terbentuk keseimbangan baru. Reaksi yang terjadi pertama kali adalah penguraian bahan kapur membentuk ion CO 3 serta ion-ion Ca dan Mg. Selanjutnya, ion CO3 yang terbentuk menarik ion H dari komplek jerapan membentuk H2 CO 3. Lebih lanjut, ion Ca dan Mg segera me ngisi komplek jerapan dengan reaksi sebagai berikut: (CaMg)CO3
(CaMg) 2+ + CO3 2-
CO3 2- + H2 X
H2CO 3 + X 2-
(CaMg) 2+ + X2-
(CaMg) X, dimana X adalah komplek jerapan
Dengan demikian, yang berperan sebagai agen pengapuran adalah CO 3 sebab ion Ca sendiri tidak sanggup melepaskan H+ dari komplek jerapan (Kussow, 1971).
2.9. Hubungan Pemberian Kapur dengan Logam Berat Pengaruh menguntungkan pemberian kapur menurut Brady (1974) adalah: 1) menurunkan konsentrasi ion H; 2) meningkatka n konsentrasi ion OH; 3) menurunkan daya la rut Al, Fe dan Mn; 4) meningkatkan ketersediaan P dan Mo;
12
5) meningkatkan ketersediaan kation Ca dan Mg; 6) meningkatkan kejenuhan basa ; 7) meningkatkan atau menurunkan ketersediaan K tergantung pada kadar Ca dan Mg. Selanjutnya Jones (1979) menjelaskan bahwa pengapuran pada tanah masa m perlu dilakukan sebab kapur memiliki pengaruh yang menguntungkan dalam siste m tanah, diantaranya; 1) meningkatkan pH tanah; 2) mensuplai Ca da n Mg; 3) merangsang aktivitas mikroorganisme sehingga mempercepat degradasi bahan organik; 4) meningkatkan ketersediaan P; 5) meningkatkan fiksasi N oleh tanah dan organisme tanah; 6) memperbaiki sifat fisik tanah dan 7) mengurangi aktvitas unsur -unsur yang dapat meracuni tanaman. Penambahan kapur dapat mengurangi kelarutan logam berat. Hal ini terjadi karena naiknya pH tanah dan muatan negatif pada permukaan mineral liat yang bermuatan tidak tetap. Kenaikan pH dapat me ngubah ion-ion logam menjadi senyawa yang mengendap (Lindsay, 1979). Selanjutnya peningkatan muatan negatif akan meningkatkan kapasitas jerapan kation sehingga mampu menjerap kation dalam jumlah yang lebih banyak. Proses pengendapan ion-ion logam dalam larutan tanah menjadi bentuk tidak tersedia akan mengurangi pengaruh logam berat terhadap pertumbuhan tanaman. Jones dan Jarvis (1981) menyatakan ba hwa peningkatan pH lebih dari 5,5 akan sedikit meningkatkan jerapan, dan pada banyak logam, reaksi ini akan menjadi agak tidak dapat balik (irreversible). Kation-kation logam akan mengalami proses-proses yang akan menjadikannya mempunyai kelarutan yang sangat rendah. Proses-proses ini meliputi pertukaran atau jerapan coloumb dan jerapan spesifik oleh komponen-komponen padatan tanah. Kation-kation logam
13
berat mengalami reaksi pertukaran pada permukaan liat yang bermuatan negatif menurut rekasi: Liat – Ca + M2+
Liat – M + Ca2+.
Di dalam tanah yang bereaksi masam reaksi ini sangat reversible dan pada pH 5,5 beberapa logam berat, terutama Cd2+, tidak begitu banyak bersaing dengan dengan Ca 2+ untuk dijerap oleh koloid organik.
2.10. Tomat Tanaman tomat termasuk tanaman setahun yang berarti umur tanaman ini hanya untuk satu kali periode panen. Setelah berproduksi kemudian mati. Tanaman ini berbentuk perdu atau semak dengan tinggi bisa mencapai 2 m. Secara sistematika para ahli botani mengklasifikasikan tanaman tomat sebagai berikut: Klas (class)
: Dicotyledoneae
Bangsa (ordo)
: Tubiflorae
Suku (famili)
: Solanaceae
Marga (genus)
: Lycopersicon atau Lycopersicum
Jenis (spesies)
: Lycopersicon lycopersicum (L) Karst atau Lycopersicon esculentum Mill
Varietas Mutiara merupakan hasil persilangan atau hasil pemuliaan dalam negeri dan berumur genjah. Tanaman berukuran sedang sampai agak tinggi serta bersifat determinit. Buah berbentuk oval dan permukaannya licin. Buah muda berwarna putih kehijauan, sedangkan buah tua berwarna merah dengan berat ratarata per buah 75 g. Tanaman tumbuh baik di dataran rendah dan tinggi serta tahan
14
terhadap bakteri layu dan busuk daun. Potensi hasilnya 40 ton/tahun (Trisnawati dan Setiawan, 2002).
III. BAHAN DAN METODE
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ini dimulai dari November 2004 sampai dengan Oktober 2005. Penelitian ini dilakukan di Rumah Kaca Cikabayan dan laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB. 3.2. Bahan Contoh tanah untuk percobaan rumah kaca diambil pada lapisan 0-20 cm dari lahan pertanian di kawasan industri Cileungsi, yaitu di desa Gunung Putri, kecamatan Gunung Putri, Kabupaten Bogor.
Hasil analisis pendahuluan tanah
disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil Analisis Pendahuluan Tanah Percobaan Sifat Tanah pH H2O 1:1 pH KCl 1:1 C-organik (Walkley&Black, %) N-total (Kjeldahl, %) P-tersedia (Bray#1, ppm) N NH4OAc pH 7.0 (me/100g) Ca-dd Mg-dd K-dd Na-dd c/p indeks (Lacatusu, 1998) Cd Cu Pb Zn Cd-Cu-Pb-Zn
Nilai * 6.30 AM 5.65 2.37 S
Sifat Tanah KTK (me/100g) KB (%) Pasir (%)
Nilai * 9.53 R 55.51 S 9.03
0.09 SR 118.2 ST
Debu (%) Liat (%) Total Logam (Aqua Regia) Cd (mg/kg) Cu (mg/kg) Pb (mg/kg) Zn (mg/kg) Klasifikasi
38.52 52.45
3.87 0.65 0.20 0.57 Nilai 3.93 1.73 0.68 0.73 7.08
R-S R R S
2.54 59.36 60.37 98.43
Liat
-
Tercemar ringan Tercemar sangat ringan Terkontaminasi berat Terkontaminasi berat Tercemar sangat berat
*AM agak masam, SR sangat rendah, R rendah, S sedang, T tinggi, ST sangat tinggi (PPT,1983)
16
Tanaman uji yang digunakan adalah tomat dataran rendah (Lycopersicon esculentum M.) varietas Mutiara. Benih diperoleh dari Balai Penelitian Tanaman Sayuran (Balitsa), Lembang. Untuk pengkayaan kadar Cd-tanah digunakan reagen dalam bentuk garam sulfat [3CdSO4. 8H2 O; p.a. Merck], sedangkan untuk perlakuan ameliorasi dan pemupukan digunakan kapur dolomit, bahan organik kotoran sapi, pupuk N (urea dan ZA), P (SP -36) dan K (KCl).
3.3. Pelaksanaan Percobaan Percobaan dilakukan menurut RAL dengan 3 taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan yang dilakukan pada empat seri pengkayaan Cd-tanah, masingmasing dengan 3 ulangan (Tabel 2). Denah penyusunan pot percobaa n di rumah kaca disajikan pada Gambar lampiran 2. Tabel 2. Taraf Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan Taraf Pengkayaan Kadar Cd (mg/kg BKM Tanah) Taraf Ameliorasi dan Pemupukan * 0% 50 % 100 % •
AP0 AP1 AP2
0 0 Cd AP0-0 AP1-0 AP2-0
1 10 Cd AP0-1 AP1-1 AP2-1
2 20 Cd AP0-2 AP1-2 AP2-2
3 40 Cd AP0-3 AP1-3 AP2-3
Dosis rekomendasi (100%) ameliorasi dan pemupukan untuk tomat dataran rendah adalah: 4 ton/ha Dolomit, 30 ton/ha kotoran sapi, 150 kg/ha N (½ Urea + ½ ZA), 150 kg/ha P 2 O5 (SP -36) dan 100 kg/ha K2O (KCl) (Nurtika, 1992; Nurtika dan Sumarna, 1992; Nurtika dan Sumarni, 1992; Nurtika dan Suwandi, 1992; Sahat, 1989).
Pada hari pertama, tanah setara 5 kg BKM dicampur dengan dolomit (setara 0, 50, 100% x 4 ton/ha), pupuk kandang kotoran sapi (setara 0, 50, 100% x 30 ton/ha) dan larutan Cd sesuai takaran pengkayaan kadar Cd-tanah (0, 10, 20 dan 40 mg Cd/kg BKM tanah), kemudian dipindahkan ke polybag dan dimasukkan ke pot percobaan, ditambahkan air bebas ion hingga kadar airnya mendekati kapasitas lapang dan diinkubasikan selama 4 minggu.
17
Setelah inkubasi, diberikan perlakuan pupuk P (setara 0, 50, 100% x 150 kg P2 O5 /ha), ½ takaran pupuk N (setara 0, 50, 100% x 150 kg N/ha, ½ dari Urea dan ½ dari ZA) dan ½ takaran pupuk K (setara 0, 50, 100% x 100 kg K2 O/ha), kemudian tanah diinkubasikan lagi selama 4 hari. Selanjutnya, bibit tomat yang telah disemaikan 3 minggu dipindah-tanamkan ke dalam pot. Pada umur 30 hari setelah tanam (HST), ½ takaran pupuk N dan K sisanya diaplikasikan. Hingga panen, kadar air tanah dipertahankan pada kapasitas lapang.
3.3.1 Pengambilan Contoh Tanah dan Tanaman Uji Pada 100 HST dilakukan pemotongan bagian atas tanaman tanaman (BAT) pada permukaan tanah, pengambilan akar dan contoh tanah.
Akar dan BAT
dioven 60oC, kemudian masing-masing ditimbang dan dicatat sebagai bobot kering tanaman. Contoh tanah dikering-udarakan, dihaluskan dan disaring lolos saringan 0.5 mm untuk analisis laboratorium. Kadar air contoh tanah ditetapkan dan digunakan untuk konversi nilai hasil semua analisis tanah ke kondisi BKM.
3. 3. 2 Analisis Tanah Analisis tanah dilakukan terhadap: 1. Fraksi Cd tersedia atau yang dapat diserap tanaman menggunakan pengekstrak 0.5 M NH4 OAc + 0.02 M EDTA pada pH 4.65 (Lakanen dan Ervio, 1973 dalam Kiekens, 1995). Logam terekstrak ditetapkan dengan AAS. 2. Sifat
kimia
tanah
lainnya:
pH-H2 O
(1:1,
pH-meter),
C-organik
(Walkley&Black), N-total (Kjeldahl), P-tersedia (Bray#1) serta basa-basa dan KTK (N NH4OAc pH 7.0)
18
3.3.3 Analisis dan Evaluasi Data Untuk mengevaluasi pengaruh perlakuan dilakukan analisis ragam pada taraf α 0,05 dan 0,01 dan uji berganda Duncan (Duncan Multiple Range Test, DMRT) terhadap data sifat kimia dan kadar Cd-tersedia dalam tanah serta bobot kering tanaman. Selanjutnya dilakukan analisis regresi hubungan antara taraf perlakuan amelioran dan pemupukan dengan sifat-sifat kimia tanah, kadar Cdtersedia dan bobot kering tanaman yang secara nyata atau sangat nyata dipengaruhi oleh perlakuan. Dilakukan juga analisis regresi linier berganda antar data tanah sebagai peubah bebas (Xi; i = 1-n) dan bobot kering tanaman uji sebagai peubah tak bebas (y) . Analisis data dilakukan menggunakan perangkat lunak SPSS versi 13.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis sifat-sifat kimia tanah, kadar NH4 OAc-EDTA-Cd serta bobot kering akar dan bagian atas tanaman secara lengkap disajikan pada Tabel Lampiran 1.
Hasil analisis ragam dan DMRT pengaruh perlakuan terhadap
parameter-parameter tersebut disajikan pada Tabel 3. 4. 1. Pengaruh Perlakuan terhadap Sifat Kimia Tanah & NH 4OAc-EDTA-Cd Hasil analisis ragam pada Tabel 3 menunjukkan bahwa perlakuan ameliorasi dan pemupukan berpengaruh nyata (p<0.05) atau sangat nyata (p<0.01) terhadap pH-H2O, C-organik, N-total, P-Bray#1, Ca-dd, Mg-dd, K-dd, Na-dd, KTK dan NH 4OAc-EDTA-Cd. Tabel 3. Ringkasan Hasil Analisis Ragam Pengaruh Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan terhadap Sifat-Sifat Kimia Tanah dan NH 4OAc-EDTA-Cd Dosis amelioran dan pupuk # 0% 50% 100%
0 6.32a ## 6.72b 7.48c p = 0.000**
0% 50% 100%
0.05a 0.08b 0.09b p = 0.000**
0% 50% 100%
27.80a 28.84a 29.15a p = 0.774
Seri pengkayaan Cd (mg/kg) Dosis 10 20 40 amelioran 0 pH H2O dan pupuk # 6.70a 6.57a 6.50a 0% 0.48a 6.97b 7.00b 6.73a 50% 0.92b 7.90c 7.80c 7.73b 100% 1.04c p = 0.000** p = 0.000** p = 0.000** p = 0.000** N-total (%) 0.08a 0.05a 0.05a 0% 2.80a 0.07a 0.06a 0.08b 50% 10.57b 0.09a 0.11b 0.12c 100% 21.65c p = 0.619 p = 0.003** p = 0.000** p = 0.000** Ca-dd (me/100 g) 11.74a 11.38a 11.73a 0% 1.61a 11.88a 11.80b 12.20a 50% 3.66b 12.21a 12.81c 13.31a 100% 4.55c p = 0.430 p = 0.000** p = 0.232 p = 0.000**
Seri pengkayaan Cd (mg/kg) 10 20 40 C-organik (%) 0.47a 0.52a 0.46a 0.73b 0.70a 1.00b 1.00c 1.00b 1.14b p = 0.000** p = 0.006** p = 0.002** P-Bray#1 (ppm) 17.38a 17.68a 18.04a 19.96b 21.94b 21.49a 24.96c 24.66c 28.44b p = 0.000** p = 0.001** p = 0.006** Mg-dd (me/100 g) 1.04a 0.92a 0.90a 1.53b 1.46a 3.31b 3.01c 3.73b 4.50b p = 0.000** p = 0.000** p = 0.003**
20
Tabel 3. Lanjutan Dosis amelioran dan pupuk # 0% 50% 100%
0% 50% 100%
Seri pengkayaan Cd (mg/kg) Dosis Seri pengkayaan Cd (mg/kg) 10 20 40 amelioran 0 10 20 40 K-dd (me/100 g) dan pupuk # Na-dd (me/100 g) 0.27a 0.20a 0.20a 0.14a 0% 0.26a 0.25a 0.16a 0.37a 0.76b 0.43b 0.34a 0.47b 50% 0.35a 0.38b 0.25b 0.83b 1.13c 0.89c 0.86b 0.75c 100% 0.98b 0.56c 0.59c 1.13b p = 0.002** p = 0.000** p = 0.000** p = 0.001 ** p = 0.001** p = 0.000** p = 0.000** p = 0.003** KTK (me/100 g) NH4OAc-EDTA Cd (mg/kg) 21.82a 12.57a 13.39a 12.40a 0% 0.53a 8.34a 19.85a 24.67a 22.45a 13.66a 14.08a 14.41b 50% 0.80a 9.42b 20.22a 27.73a 25.75a 15.21a 14.51a 14.56b 100% 0.41b 5.16b 10.13a 19.36a p = 0.513 p = 0.214 p = 0.651 p = 0.028* p = 0.000** p = 0.003** p = 0.154 p = 0.139 0
# Lihat catatan kaki pada Tabel 2 ## Angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf kecil yang samatidak berbeda nyata pada á 0.05 p-Anova hasil analisis ragam, *Nyata (p<0.05) dan ** Sangat nyata ( p<0.01)
Persamaan regresi hubungan sifat kimia tanah dan kadar NH4OAc-EDTACd dengan perlakuan ameliorasi dan pemupukan disajikan pada Tabel 4. Tabel 4.
Persamaan Regresi H ubungan Sifat Kimia Tanah dan K adar NH 4OAc-EDTA-Cd dengan Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan
Sifat Kimia Tanah dan NH4OAc-EDTA-Cd (Y)
Taraf Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan (X) Persamaan R2 p-Anova Pada Seri 0 mg Cd/kg
pH-H20
Y = 0.0116 X + 6.26
0.93**
0.000**
C-organik N-total
Y = 0.0056 X + 0.54 Y = 0.0004 X + 0.05
0.88** 0.86**
0.000** 0.000**
P-Bray#1
Y = 0.1885 X + 2.25
0.98**
0.000**
Mg-dd
Y = 0.0295 X +1.80
0.93**
0.000**
K-dd Na-dd
Y = 0.0086 X + 0.29 Y = 0.0072 X + 0.17
0.88** 0.75**
0.002** 0.001**
NH4OAc-EDTA-Cd
Y = 0.0122 X - 0.0001 X 2 + 0.53 Pada Seri 10 mg Cd/kg
0.92**
0.000**
pH-H20 C-organik
Y = 0.012 X + 6.59 Y = 0.0053 X +0.47
0.89** 0.96**
0.000** 0.000**
P-Bray#1
Y = 0.0758 X + 16.98
0.89**
0.000**
Mg-dd
Y = 0.0197 X + 0.87
0.91**
0.000**
K-dd Na-dd
Y = 0.0069 X + 0.16 Y = 0.0031 X + 0.24
0.94** 0.96**
0.000** 0.000**
NH4OAc-EDTA-Cd
Y = 0.0747 X - 0.0011 X 2 + 8.34
0.86**
0.003**
21
Tabel 4. Lanjutan Sifat Kimia Tanah dan NH4OAc-EDTA-Cd (Y)
Taraf Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan (X) Persamaan R2 p-Anova Pada Seri 20 mg Cd/kg
pH-H20
Y = 0.0123 X + 6.51
0.95**
0.000**
C-organik
Y = 0.0048 X + 0.50
0.80**
0.006**
N-total
Y = 0.0006 X + 0.05
0.78**
0.003**
P-Bray#1 Ca-dd
Y = 0.0697 X + 17.94 Y = 0.0143 X + 11.29
0.90** 0.88**
0.001** 0.000**
Mg-dd
Y = 0.0281 X + 0.63
0.83**
0.000**
K-dd
Y = 0.0067 X + 0.13
0.83**
0.000**
Na-dd
Y = 0.0042 X + 0.12 Pada Seri 40 mg Cd/kg
0.89**
0.000**
pH-H20
Y = 0.0123 X + 6.37
0.85**
0.000**
C-organik N-total
Y = 0.0068 X + 0.53 Y = 0.0008 X + 0.05
0.79** 0.94**
0.002** 0.000**
P-Bray#1
Y = 0.1039 X + 17.46
0.79**
0.006**
Mg-dd
Y = 0.0359 X + 1.11
0.82**
0.003**
K-dd Na-dd
Y = 0.0060 X + 0.15 Y = 0.0075 X + 0.40
0.90** 0.85**
0.001** 0.003**
KTK
Y = 0.0216 X + 12.70
0.56*
0.028*
p-Anova hasil analisis ragam, *Nyata (p<0.05) dan ** Sangat nyata (p<0.01)
Berdasarkan nilai koefisien regresi, persamaan-persamaan pada Tabel 4 menunjukkan bahwa pada seri pengkayaan 0 mg Cd/kg,
peningkatan taraf
perlakuan amelio rasi dan pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi untuk budidaya tomat komersial dataran rendah [yaitu 4 ton/ha Dolomit, 30 ton/ha kotoran sapi, 150 kg/ha N (½ Urea + ½ ZA), 150 kg/ha P2O5 (SP-36) dan 100 kg/ha K2O (KCl)] sangat nyata meningkatkan secara linier pH-H2O, C-organik, N-total, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd dan Na-dd dan berpengaruh sangat nyata terhadap NH4OAc-EDTA-Cd secara kuadratik. Respon sifat kimia tanah dan kadar NH4 OAc-EDTA-Cd terhadap taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada seri 0 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 1.
22
Pada seri 10 mg Cd/kg,
peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan
pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier pH-H2 O, C-organik, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd dan Na-dd dan berpengaruh sangat nyata terhadap NH4 OAc-EDTA-Cd secara kuadratik. Respon sifat kimia tanah dan kadar NH4 OAc-EDTA-Cd terhadap taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada seri 10 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 2. Pada seri 20 mg Cd/kg,
peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan
pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier pH H 2O, C-organik, N-total, P-Bray# 1, Ca-dd, Mg-dd, K-dd, Na-dd. Respon sifat kimia tanah terhadap taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada seri 20 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 3. Pada seri 40 mg Cd/kg,
peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan
pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier pH H2 O, C-organik, N-total, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd dan Na-dd. Respon sifat kimia tanah terhadap taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada seri 40 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 4.
7.60 7.40 7.20 7.00 6.80 6.60 6.40 6.20 6.00
1.20
a
2
R = 0.93
C-Organik (%)
y = 0.0116x + 6.26
0.80 y = 0.0056x + 0.54
0.60
2
R = 0.88
0.40 0.20 0.00
0.10
25.00
c
d
20.00
0.08
15.00
N-total
0.06 y = 0.0004x + 0.05
0.04
2
R = 0.86
0.02
10.00 y = 0.1885x + 2.25 5.00
2
R = 0.98
0.00
0.00
1.40
Mg-dd (me/100g)
4.00 3.00
y = 0.0295x + 1.80 2
2.00
R = 0.93
K-dd (me/100g)
e
5.00
1.00 0.80 0.60
0.00
0.00
0.80 0.60 y = 0.0072x + 0.17
0.40
2
R = 0.75
0.20 0.00 0
50 Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
100
1.00 NH4OAc-EDTA Cd (mg/kg)
g
1.00
y = 0.0086x + 0.29 2 R = 0.88
0.40 0.20
1.20
f
1.20
1.00
Na-dd (me/100g)
b
1.00
P-Bray#1 (ppm)
pH H2O
23
h
0.80 0.60 2
y = -0.0001x + 0.012x + 0.53 R2= 0.92
0.40 0.20 0.00 0
50
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
Gambar 1. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 0 mg Cd/kg (a: pH-H2 O, b: C-organik, c: N-total, d: P-Bray#1, e: Mg-dd, f: K-dd, g: Na-dd, h: NH4OAc-EDTA -Cd)
1.20
8.00 7.80 7.60 7.40 7.20 7.00 6.80 6.60 6.40
a
y = 0.012x + 6.59 2 R = 0.89
0.80 0.60
0.20 0.00
P-Bray#1 (ppm)
20.00 15.00
y = 0.0758x + 16.98 2 R = 0.89
10.00 5.00
Mg-dd (me/100g)
c
25.00
0.00
3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50
d
y = 0.0197x + 0.87 2 R = 0.91
0.00
1.00
0.60
e
f
0.50
0.60 0.40 y = 0.0069x + 0.16 2 R = 0.94
0.20
Na-dd (me/100g)
0.80 K-dd (me/100g)
y = 0.0053x + 0.47 2 R = 0.96
0.40
30.00
0.40 0.30
y = 0.0031x + 0.24 2 R = 0.96
0.20 0.10 0.00
0.00
0
12.00
g
10.00
NH4OAc-EDTA Cd (mg/kg)
b
1.00 C-Organik (%)
pH H 2 O
24
50
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
8.00 6.00 2
y = -0.0011x + 0.075x + 8.34
4.00
2
R = 0.86
2.00 0.00 0
50
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
Gambar 2. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 10 mg Cd/kg (a: pH-H2 O, b: C-organik , c: P-Bray#1, d: Mg-dd, e: K-dd, f: Na-dd, g: NH4OAc-EDTA -Cd)
8.00 7.80 7.60 7.40 7.20 7.00 6.80 6.60 6.40
1.20
y = 0.0123x + 6.51 2 R = 0.95
c
y = 0.0048x + 0.50 2 R = 0.80
0.40
d
30.00 25.00
0.08 0.06
c
0.04
y = 0.0006x + 0.05 2 R = 0.78
0.02
P-Bray#1 (ppm)
N-total (%)
0.60
0.00
0.10
20.00
y = 0.0697x + 17.94 2 R = 0.90
15.00 10.00
0.00
5.00 0.00
13.00
4.00
e
12.50 12.00 y = 0.0143x + 11.29
11.50
2
R = 0.88
Mg-dd (me/100g)
Ca-dd (me/100g)
0.80
0.20
0.12
f
3.00 2.00 y = 0.0281x + 0.63 2 R = 0.83
1.00 0.00
11.00
g
1.00 0.80
Na-dd (me/100g)
K-dd (me/100mg)
b
1.00 C-Organik (%)
pH H20
25
0.60 0.40 y = 0.0067x + 0.13 2 R = 0.83
0.20 0.00
0
50 Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
100
0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
h
y = 0.0042x + 0.12 2 R = 0.89
0
50
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
100
Gambar 3. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 20 mg Cd/kg (a: pH-H2 O, b: C-organik, c: N-total, d: P-Bray#1, e: Ca-dd , f: Mg-dd, g: K-dd, h: Na-dd)
26
10.00
a
6.00 y = 0.0123x + 6.37 R 2 = 0.85
4.00 2.00
C-Organaik (%)
pH H2O
8.00
0.00
c
d
20.00
0.08 0.06 0.04 0.02
y = 0.0008x + 0.05 R 2 = 0.94
15.00
y = 0.1039x + 17.46 R2 = 0.79
10.00 5.00 0.00
e
5.00
0.80
4.00
f
0.60
3.00 2.00
y = 0.0359x + 1.11 R 2 = 0.82
1.00
K-dd (me/100g)
Mg-dd (me/100g)
y = 0.0068x + 0.53 R 2 = 0.79
25.00
0.00
0.00
0.40 y = 0.0060x + 0.15 R 2 = 0.90
0.20 0.00
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
g
y = 0.0075x + 0.40 R 2 = 0.85
0
50 Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
15.00 14.50 14.00 13.50 13.00 12.50 12.00
h
KTK (me/100g)
Na-dd (me/100g)
b
30.00
P-Bray#1 (ppm)
N-total (%)
0.14 0.12 0.10
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
100
y = 0.0216x + 12.70 R 2 = 0.56
0
50
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
Gambar 4. Respon Sifat–sifat Kimia Tanah terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri 40 mg Cd/kg (a: pH-H2 O, b: C-organik, c: N-total, d: P-Bray#1, e: Mg-dd, f: K-dd, g: Na-dd, h: KTK)
27
Berdasarkan Gambar 1, 2, 3 dan 4 terlihat bahwa secara umum perlakuan amelioran dan pupuk sangat nyata meningkatkan secara linier pH-H2 O, C-organik, N-total, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd, Na-dd, dan KTK berpengaruh sangat nyata terhadap NH4OAc-EDTA-Cd secara kuadratik. Peningkatan pH H 2O diakibatkan oleh pemberian kapur dolomit. Dolomit merupakan salah satu bahan penyehat tanah yang berfungsi untuk meningkatkan pH tanah. Dolomit jika diberikan ke dalam tanah akan terdisosiasi menjadi Ca2+, Mg 2+ dan CO3. Menurut Kussow (1971), ion CO3 inilah yang berperan dalam meningkatan pH tanah, karena ion tersebut mampu menarik H+ dari komplek jerapan dan kemudian digantikan oleh kation dari bahan kapur. Peningkatan kadar C-Organik disebabkan oleh perlakuan pemberian bahan organik berupa pupuk kandang kotoran sapi. Selain itu, peranan bahan organik dalam tanah adalah sebagai sumber unsur N, P dan S (Stevenson, 1982). Peningkatan kadar N-total, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd, Na-dd, dan Ca-dd disebabkan oleh pemberian pupuk seperti urea, ZA, SP 36, KCl serta pemberian dolomit dan bahan organik kotoran sapi. Pada seri pengkayaan 0 dan 10 mg Cd/kg, peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100%
berpengaruh sangat nyata
terhadap NH4OAc-EDTA-Cd secara kuadratik. Artinya kadar NH4OAc-EDTA -Cd akan meningkat sampai pada dosis maksimum. Selanjutnya, setelah melewati dosis maksimum tersebut akan terjadi penurunan kadar NH4 OAc-EDTA -Cd. Gambar 1 dan 2 menunjukkan bahwa peningkatan kadar NH4OAc-EDTA -Cd pada seri pengkayaan 0 dan 10 mg Cd/kg mencapai maksimum
pada taraf
perlakuan amelioran dan pupuk masing-masing sebesar 61 % dan 33 % dosis
28
rekomendasi. Pada taraf lebih besar dari maksimum tersebut, kadar NH4OAcEDTA-Cd akan menurun. Penurunan ini diakibatkan oleh pengaruh pember ian dolomit dan bahan organik. Pemberian
dolomit berpengaruh sangat nyata
meningkatkan pH tanah. Dengan naiknya pH tanah, maka ion-ion logam termasuk Cd2+ akan mengendap menjadi Cd(OH)2 (Lindsay, 1978), sehingga dapat mengurangi kelarutan Cd2+ di dalam tanah. Selain dolomit, bahan organik juga dapat menurunkan kelarutan logam berat. Hal ini karena bahan organik dapat membentuk senyawa komplek dengan logam berat yang disebut komplek organometal (Stevenson, 1982), sehingga dapat menurunkan kelarutan lo gam-logam berat.
4. 2 Pengaruh Perlakuan terhadap Bobot Kering Tanaman Hasil analisis ragam (Tabel 5) menunjukkan perlakuan ameliorasi dan pemupukan berpengaruh nyata (p<0.05) terhadap bobot kering akar (BK-A) dan bobot kering bagian atas tanaman (BK-BAT).
Tabel 5. Ringkasan Hasil Analisis Ragam Pengaruh Perlakuan terhadap Bobot Kering Tanaman
Dosis Seri pengkayaan Cd (mg/kg) amelioran 0 10 20 dan pupuk # Bobot Kering Akar (g/pot) 0% 0.62a ## 1.33a 1.41a 50% 4.50b 5.90a 6.54a 100% 3.26b 1.33b 2.73a p = 0.011* p = 0.002** p = 0.158
Dosis Seri pengkayaan Cd (mg/kg) 40 amelioran 0 10 20 40 dan pupuk # Bobot Kering Bagian Atas Tanaman (g/pot) 1.43a 0% 9.25a ## 9.83a 9.13a 12.27a 3.93ab 50% 38.88b 40.83ab 38.02a 41.50ab 1.99b 100% 38.62b 21.38b 33.86a 24.19b p = 0.088 p = 0.001** p = 0.050* p = 0.096 p = 0.022*
# Lihat catatan kaki pada Tabel 2 ## Angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf kecil yang sama tidak berbeda nyata pada á 0.05 p-Anova hasil analisis ragam, *Nyata (p<0.05) dan ** Sangat nyata (p<0.01)
29
Persamaan regresi hubungan antara bobot kering tanaman dengan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan disajikan pada Tabel 6. Tabel 6. Persamaan Regresi Hubungan Bobot Kering Tanaman dengan Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan Bobot Kering Tanaman (Y)
Taraf Perlakuan Ameliorasi dan Pemupukan (X) Persamaan R2 p-Anova Pada seri 0 mg Cd/kg
BK-A
Y = 0.1288 X - 0.001 X2 + 0.62
0.76*
0.011*
BK-BAT
Y = 0.8914 X - 0.006 X2 + 9.25 Pada seri 10 mg Cd/kg
0.90**
0.001**
BK-A
Y = 0.1829 X - 0.0018 X2 + 1.33
0.70*
0.026*
2
BK-BAT
Y = 1.1243 X - 0.01 X + 9.83 Pada seri 40 mg Cd/kg
0.63**
0.05*
BK-BAT
Y = 1.0502 X - 0.0093 X2 +12.27
0.72*
0.022*
p-Anova hasil analisis ragam, *Nyata (p<0.05) dan ** Sangat nyata (p<0.01)
Berdasarkan nilai koefisien regresi, persamaan-persamaan pada Tabel 6 menunjukkan bahwa pada seri pengkayaan 0 mg Cd/kg, peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi berpengaruh nyata terhadap BK-A dan sangat nyata terhadap BK-BAT secara kuadratik. Artinya BK-A dan BK-BAT akan meningkat sampai pada dosis maksimum. Selanjutnya, setelah melewati dosis maksimum tersebut akan terjadi penurunan BK-A dan BK-BAT. Peningkatan BK-A dan B K-BAT, pada seri 0 mg Cd/kg mencapai maksimum pada dosis perlakuan amelioran dan pupuk masingmasing sebesar 64 % dan 74 % dosis rekomendasi. Respon bobot kering tanaman terhadap taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada seri 0 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 5.
30
a
4.00 3.00 2.00
2
y = -0.001x + 0.1288x + 0.62 2 R = 0.76
1.00 0.00 0
50
Bobot Kering BAT (g/pot)
Bobot Kering Akar (g/pot)
5.00
50.00 40.00
b
30.00 20.00
2 y = -0.006x + 0.8914x + 9.25 2
10.00 0.00
R = 0.90
0
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
50
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
Gambar 5. Respon Bobot Kering Tanaman terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri Pengkayaan 0 mg Cd/kg (a: Bobot Kering Akar, b: Bobot Kering Bagian Atas Tanaman (BAT))
Pada seri 10 mg Cd/kg,
peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan
pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi berpengaruh nyata terhadap BK-A dan BK-BAT secara kuadratik. Peningkatan BK-A dan BK-BAT, mencapai maksimum pada dosis perlakuan amelioran dan pupuk masing-masing sebesar 50% dan 56%. Respon bobot ker ing tanaman terhadap taraf perlakuan
7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00
a
2
y = -0.0018x + 0.1828x + 1.33 2 R = 0.70 0
50 100 Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
Bobot Kering BAT (g/pot)
Bobot Kering akar (g/pot)
ameliorasi dan pemupukan pada seri 10 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 6. 50.00
b
40.00 30.00 20.00 2
y = -0.01x + 1.1243x + 9.83 2 R = 0.63
10.00 0.00
0
50
100
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
Gambar 6. Respon Bobot Kering Tanaman terhadap Perlakuan Amelioran dan Pupuk pada Seri Pengkayaan 10 mg Cd/kg (a: Bobot Kering Akar, b: Bobot Kering Bagian Atas Tanaman (BAT)) Pada seri 20 mg Cd/kg,
peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan
pemupukan dari 0 hingga 100% dosis rekomendasi tidak berpengaruh terhadap BK-A dan BK-BAT, tetapi pada seri 40 mg Cd/kg berpengaruh nyata secara kuadratik terhadap
BK-BAT. Peningkatan BK-BAT pada seri 40 mg Cd/kg
31
mencapai maksimum pada dosis perlakuan amelioran dan pupuk sebesar 56 %. Respon bobot kering tanaman dengan perlakuan ameliorasi dan pemupukan pada
Bobot Kerng BAT (g/pot)
seri 40 mg Cd/kg disajikan pada Gambar 7. 50.00 40.00 30.00 20.00
2
y = -0.0093x + 1.05x + 12.27 2 R = 0.72
10.00 0.00
0
50
Dosis Amelioran dan Pupuk (%)
100
Gambar 7. Respon Bobot Kering Bagian Atas Tanaman terhadap Perlakuan Ameliorasi dan Pupuk pada Seri Pengkayaan 40 mg Cd/kg
4.3. Hubungan Sifat Kimia Tanah, NH 4OAc-EDTA-Cd dengan Bobot Kering Tanaman 4.3.1 Bobot Kering Akar Dengan menggunakan seluruh (36) pasangan data dari keempat seri pengkayaan Cd-tanah, hasil analisis regresi linier berganda menunjukkan bahwa bobot kering akar (BK-A) hanya berkaitan atau dipengaruhi, meskipun tidak nyata, oleh kadar
Na-dd (p=0.052), NH 4OAc-EDTA-Cd (p=0.060), Ca-dd
(p=0.093), C-organik (p=0.214) dan P-Bray#1 (p=0.225) secara simultan menurut persamaan sebagai berikut: BK-A = - 5.374 - 4.945 Na-dd + 0.119 NH4 OAc-EDTA-Cd + 0.209 Ca-dd + 3.554 C-organik + 0.165 P-Bray#1 (R2 = 0.16, p = 0.27) Hal ini me nunjukkan bahwa peningkatan kadar NH4OAc-EDTA -Cd, Cadd, C-organik,
P-Bray#1 dan penurunan
peningkatan bobot kering akar.
Na-dd cenderung diikuti oleh
32
Namun, nilai koefisien determinasi (R2) yang hanya 0.16 menunjukkan bahwa persamaan tersebut hanya menjelaskan 16 % perubahan bobot kering akar. Dengan kata lain, ada 84 % faktor lain yang mempengaruhi bobot kering akar tanaman uji yang tidak dapat dievaluasi dalam percobaan ini, misalnya faktor suhu rumah kaca dll. 4.3.2 Bobot Kering Bagian Atas Tanaman Dengan menggunakan seluruh (36) pasangan data dari keempat seri pengkayaan Cd-tanah, hasil analisis regresi linier berganda menunjukkan bahwa bobot kering bagian atas tanaman (BK-BAT) hanya berkaitan atau di pengaruhi secara sangat nyata oleh kadar C-organik (p=0.001**) menurut persamaan: BK- BAT = 1.341 + 31.811 C-organik (R2 = 0.271, p = 0.001**) Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan kadar C-organik secara sangat nyata diikuiti oleh peningkatan bobot kering bagian atas tanaman. Nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0.271 menunjukkan bahwa persamaan tersebut hanya menjelaskan 27 % perubahan bobot kering bagian atas tanaman. Dengan kata lain, ada 73 % faktor lain yang mempengaruhi bobot kering tanaman uji yang tidak dapat dievaluasi dalam percobaan ini.
33
4 4. Indeks Toleransi Nilai indeks toleransi tanaman uji pada setiap seri pengkayaan kadar Cdtanah berdasarkan data bobot kering tanaman disajikan pa da Tabel 7. Tabel 7. Nilai Indeks Toleransi berdasarkan Bobot Kering Tanaman Perlakuan Cd0 (0 mg/kg) Cd1 (10 mg/kg) Cd2 (20 mg/kg) Cd3 (40 mg/kg)
Akar Bobot Kering (g/pot) 2.79 2.85 3.56 2.45
TI 1.00 1.02 1.28 0.88
Bagian Atas Tanaman Bobot Kering (g/pot) TI 28.92 1.00 24.01 0.83 27.01 0.93 25.99 0.90
Indeks Toleransi (TI) didefinisikan sebagai nisbah antara faktor hasil (bobot kering tanaman) pada perlakuan Cd1, Cd2 dan Cd3 dengan faktor hasil pada perlakuan Cd0 (Verloo dan Willaert, 1986).
Tabel 7 menunjukkan bahwa peningkatan kadar Cd-tersedia (NH4OAcEDTA-Cd) akibat seri pengkayaan hingga 20 mg Cd/kg meningkatkan bobot kering akar 28% lebih besar dibandingkan kontrol, tetapi telah menyebabkan penurunan bobot kering bagian atas tanaman sebesar 7 % dibandingkan kontrol. Namun, pada seri 40 mg Cd/kg, bobot kering akar dan bagian atas tanaman telah menurun masing-masing sebesar 12 dan 10 % dibandingkan kontrol. Pengkayaan kadar Cd-tanah hingga dosis 20 mg/kg Cd menyebabkan bobot kering akar meningkat dari 2,79 g/pot pada perlakuan kontrol menjadi 3,56 g/pot dengan TI = 1,28. Hal ini menunjukan bahwa hingga seri pengkayaan Cd tanah tersebut tanaman masih toleran. Mekanisme toleransi tanaman terhadap pencemaran logam berat meliputi: (1) selektifitas serapan ion, (2) penurunan permeabilitas atau perubahan struktur dan fungsi membran, (3) imobilisasi ion logam berat pada akar, sehingga tak terlibat dalam metabolisme, (5) perubahan pola metabolisme, ya itu peningkatan sistem enzim yang menghambat atau
34
meningkatkan metabolit antagonis atau memotong jalur metabolisme dengan tidak melalui tapak yang terhambat ion logam berat, (6) adaptasi terhadap penggantian logam fisiologis dalam enzim oleh logam berat, serta (7) pelepasan logam berat dari tanaman melalui pencucian lewat daun, gutasi dan ekskresi lewat akar (Kabata -Pendias dan Pendias, 1992). Namun pada seri 40 mg/kg, bobot kering akar mengalami penurunan dari 2.79 g/pot pada perla kuan kontrol menjadi 2.45 g/pot, sedangkan bobot kering bagian atas tanaman menurun dari 28.92 g/pot pada perlakuan kontrol menjadi 25.99 g/pot. Hal tersebut diduga karena akumulasi Cd
pada jaringan tanaman sudah mencapai taraf meracun sehingga mengganggu proses metabolisme tanaman. Hasil perhitungan yang disajikan pada Tabel 8 menunjukkan bahwa pengkayaan Cd-tanah sebanyak 0, 10, 20 dan 40 mg Cd/kg meningkatkan kadar Cd-tersedia berturut-turut sebesar 16-31, 41-75, 45-90 dan 46-65 persen dari kadar Cd-total.
Dengan kata lain, tanah penelitian memiliki kapasitas untuk
mengubah bentuk kimia Cd dalam tanah menjadi bentuk tidak tersedia berturutturut hanya sebesar 69-84, 25-59, 10-55 dan 35-54 persen dari Cd-total tanah. Tabel 8. Persentase Cd-tersedia terhadap Cd-total Seri Pengkayaan Cd-tanah 0 10 20 40
Kadar Cd-total
Kadar Cd-tersedia
Cd-tersedia terhadap total
mg/kg 2,54 12,54 22,54 42,54
0.41 – 0.80 5.16 – 9.42 10.13 – 20.22 19.36 – 27.73
16 – 31 41 – 75 45 – 90 46 - 65
Cd-tak tersedia terhadap total % 69 – 84 25 – 59 10 – 55 35 – 54
Berdasarkan hasil perhitungan persentase Cd tersedia terhadap Cd-total, terlihat bahwa persentase kadar Cd tersedia terhadap total pada seri 10, 20 dan 40 mg Cd/kg lebih tinggi daripada persentase Cd-tak tersedia terhadap total. Hal itu
35
menunjukan bahwa Cd cenderung bersifat mobil sehingga pada beberapa jenis tanah jerapan terhadap Cd lebih rendah dibandingkan dengan logam berat yang lain, termasuk Pb dan Cu (Alloway,1995) .
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5. 1. Kesimpulan 1. Peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100 % dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier pH-H2 O, Corganik, P-Bray#1, Mg-dd, K-dd dan Na-dd pada keempat seri pengkayaan Cd-tanah. 2. Peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100 % dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier N-total pada seri 0, 20 dan 40 mg Cd/kg 3. Peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100 % dosis rekomendasi sangat nyata meningkatkan secara linier Ca-dd hanya pada seri 20 mg Cd/kg. 4. Peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100 % dosis rekomendasi berpengaruh sangat nyata terhadap NH4OAc-EDTA -Cd secara kuadratik hanya pada seri 0 dan 10 mg Cd/kg. 5. Peningkatan taraf perlakuan ameliorasi dan pemupukan dari 0 hingga 100 % dosis rekomendasi berpengaruh nyata terhadap bobot kering akar (BK-A) dan bobot kering bagian atas tanaman (BK-BAT) secara kuadratik pada seri 0 dan 10 mg Cd/kg, tidak berpengaruh terhadap BK-A dan BK-BAT pada seri 20 mg Cd/kg dan berpengaruh nyata secara kuadratik hanya terhadap BK-BAT pada seri 40 mg Cd/kg. 6. Perubahan NH4OAc-EDTA-Cd dan sifat-sifat kimia tanah selain C-organik bukan merupakan faktor penentu bobot kering bagian atas tanaman uji.
37
7. Pengkayaan Cd-tanah hingga 40 mg Cd/kg hanya menurunkan BK-A dan BKBAT tomat masing-masing sebesar 12 dan 10 %. 8. Perlakuan ameliorasi dan pemupukan hingga 50% dosis rekomendasi sebagai penerapan teknik inaktivasi in situ meningkatkan kadar Cd-tersedia pada seri 0 dan 10 mg Cd/kg tetapi memperbaiki sifat-sifat kimia tanah lainnya pada keempat seri Cd-tanah sehingga meningkatkan bobot kering tanaman uji.
5. 2. Saran Perlu dilakukan percobaan penerapan teknik inaktivasi in situ pada tanah tercemar beberapa logam berat dengan penambahan parameter serapan hara dan logam berat oleh tanaman uji.
DAFTAR PUSTAKA
Adriano, D.C. 1986. Trace Elements in the Terrestrial Environment. SpringerVerlag, New York. 533p. Alloway, B. J. 1995. Soil processes and the behaviour of heavy metals. p. 11-37. in B.J. Alloway (ed.): Heavy Metals in Soils. 2nd ed. Blackie Academic and Professional, Glasgow. Bohn H., B. McNeal, and G. O. Connor. 1979. Soil Chemistry. John WileyInterscience Publ. John Wiley & Sons. New York, Chichester, Brisbane, Toronto. Bolt, G. H., and M. G. M. Bruggenwert. 1981. Soil Che mistry A Basic Element. Elsevier Scientific Publishing Company. Amsterdam. Brady, H. J. H. 1974. The Nature and Properties of Soil. 8th ed., Macmillan New York. Cairney, T. 1995. The Re-Use of Contaminated Land. A Handbook of Risk Assessment. John Wiley & Sons. Chichester, New York, Brisbane, Toronto, Singapore. 219 p. Faust, S. D. And O. M. Aly. 1981. Chemistry of Natural Water. Ann Arbor Science Publishers Inc. Michigan. Jones, U.S. 1979. Fertilizers and Soil Fertility. Raston Publ. Co. Reston. Virginia Jones, L.H.P.H., and S.C. Jarvis. 1981. The fate of heavy metals. in D.J. Greenland, and M.H.B. Hayes (eds): The Chemistry of Soil Processes. John Wiley and Sons Ltd. New York Kabata-Pendias, A., and H. Pendias. 1992. Trace Elements in Soils and Plants. 2nd ed. CRC Press, Boca Raton Kabata-Pendias, A. 1995. Agricultural problem related to excessive trace metal contents of soil. p 3-18. in W. Salomons, U. Forstner and P. Mader (eds.): Heavy Metals: Problems and Solutions. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, London, Tokyo. 3-18. Kiekens, L. 1995. Zinc. p 284-305. in B.J. Alloway (ed.): Heavy Metals in Soils. 2nd ed. Blackie Academic and Professional, Glasgow Korcak, R. F. 1989. Cadmium distribusion in field-grown fruit tress. J. Environ Qual. 18 (4) : 519-522 Kussow, W.R. 1971. Inroduction to Soil Chemictry Fertility Project. Departemen Ilmu-ilmu Tanah, Faperta. IPB. Bogor
39
Lacatusu, R. 1998. Aprraising levels of soil contamination with heavy metals in H.J. Heineke, W. Eckelmann, A.J. Thomasson, R.J.A. Jones, L. Montanarella and B. Buckley (eds.): Land Information Systems: Developments for Planning the Sustainable Use of Land Resources. EUR 17729 EN. 546 p. European Soil Bureau Res. Report No. 4. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg. Lepp, N.W. 1981. Effect of Heavy Metal Pollution. Vol. 1. Effect of Heavy Metal on Plant. Polytechnic. Liverpool UK. Applied Science Publ. London and New Jersey. Lindsay, W.L. 1979. Chemical Equil ibria in Soils. John Wiley & Sons. New York. Mengel, K. dan Kirkby. 1982. Principles of Plant Nutrition. 3rd edition. International Potash Institue , Bern, Swizerland. Nurtika, N. 1992. Pengaruh pupuk N, P, K dan sumber-pupuk organik terhadap pertumbuhan dan hasil tomat kultivar Mutiara. Bul. Penel. Hort. 24(2): 112-117. Nurtika, N. dan A. Sumarna. 1992. Pengaruh pupuk kandang dan nitrogen terhadap pertumbuhan dan hasil tomat kultivar Berlian di tanah Latosol. Bul. Penel. Hort. 20(1): 74-80. Nurtika, N. dan N. Sumarni. 1992. Pengaruh sumber, dosis dan waktu aplikasi pupuk kalium terhadap pertumbuhan dan hasil tomat. Bul. Penel. Hort. 22(1): 96-101. Nurtika, N. dan Suwandi. 1992. Pengaruh pemberian kapur dan sumber pupuk nitrogen terhadap pertumbuhan dan hasil tomat. Bul. Penel. Hort. 22(4): 16.21 Sahat, S. 1989. Bercocok tanam sayuran dataran rendah. Badan Penelitian dan Penge mbangan Pertanian, Balai Penelitian Hortikultura, Lembang. Stevenson, F.G. 1982. Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reaction. Wiley Inte rscience Publ. John Wiley & Sons. New York. Sudadi, U. 1994. Fractionation of Cu, Zn, and Pb in a sewage sludge-amended soil. MSc Thesis. International Training Center for Post Graduate Soil Scientist. Faculty of Sciences. University of Ghent, Belgium. Sudadi, U., S. Anwar, A. Hartono, B. Nugroho dan L.T. Indriyati. 1996. Upaya Pengendalian Reaktivitas Logam Berat pada Tanah Masam Bertekstur Kasar melalui Pengapuran, Pemberian Bahan Organik dan Zeolit. OPFIPB.
40
Sudadi, U., A. Hartono dan L.T. Indriyati. 1997. Penggunaan Kotoran Sapi, Dolomit dan Zeolit pada Tanah Masam Bertekstur Lempung yang Diberi Perlakuan Logam Berat pada Takaran Meracun: Perubahan Sifat Kimia Tanah dan Serapan Hara Jagung. Makalah Seminar Hasil-hasil Penelitian, Lembaga Penelitian IPB. Bogor, 15 Desember 1997. Soon, Y.K., and T.E. Bates. 1982. Chemical pools of cadmium, nickel, and zinc in polluted soils and some preliminary indication of their availability to plants. J. Soil Sci. 33:477-488. Tan K.H. 1991. Dasar-dasar Kimia Tanah. Yogyakarta: Gadjah Mada University. Press Trisnawati Y dan Setiawan .A. I. 2002. Tomat: Pembudidayaan Secara Komersil. Penebar Swadaya . Jakarta. Vangronsveld, J., and S.D. Cunningham. 1998. Introduction to the concepts. p. 1-15. In. J. Vangronsveld, and S.D. Cunningham. (eds.): MetalContaminated Soils: In Situ Inactivation and Phytorestoration. SpringerVerlag. Berlin, Heidelberg, New York.
LAMPIRAN
42
Tabel Lampiran 1. Hasil Analisis Sifat Kimia, NH4OAc-EDTA-Cd serta Bobot Kering Akar, Batang dan Daun pH Perlakuan Cd0AF01 Cd0AF02 Cd0AF03 Cd0AF11 Cd0AF12 Cd0AF13 Cd0AF21 Cd0AF22 Cd0AF23 Cd1AF01 Cd1AF02 Cd1AF03 Cd1AF11 Cd1AF12 Cd1AF13 Cd1AF21 Cd1AF22 Cd1AF23 Cd2AF01 Cd2AF02 Cd2AF03 Cd2AF11 Cd2AF12 Cd2AF13 Cd2AF21 Cd2AF22 Cd2AF23 Cd3AF01 Cd3AF02 Cd3AF03 Cd3AF11 Cd3AF12 Cd3AF13 Cd3AF21 Cd3AF22 Cd3AF23
H2O 6.50 6.32 6.15 6.72 6.73 6.70 7.40 7.52 7.53 6.70 6.70 6.70 7.10 6.90 6.90 7.80 8.00 7.90 6.40 6.60 6.70 7.00 7.00 7.00 7.80 7.80 7.80 6.70 6.40 6.40 6.70 6.60 6.90 7.80 7.70 7.70
KCl 5.64 5.47 5.23 5.58 5.56 5.66 6.60 6.65 6.47 6.40 6.60 6.50 6.30 6.20 6.20 6.10 6.10 6.20 6.50 6.60 6.50 6.20 6.30 6.20 5.90 6.00 6.20 6.50 6.60 6.60 6.00 5.90 6.10 6.10 5.90 5.90
C-Org N-Total P-Bray# I % ppm 0.47 0.05 2.60 0.52 0.05 2.50 0.46 0.04 3.30 0.97 0.08 10.38 0.87 0.08 10.60 0.92 0.07 10.74 1.05 0.09 19.94 1.10 0.09 22.62 0.97 0.08 22.40 0.47 0.06 18.80 0.47 0.07 17.05 0.47 0.11 16.30 0.73 0.09 21.08 0.68 0.07 19.36 0.78 0.07 19.44 1.02 0.09 23.99 0.92 0.09 24.81 1.06 0.09 26.08 0.51 0.06 18.02 0.56 0.05 18.59 0.50 0.04 16.44 0.60 0.05 22.44 0.83 0.07 22.46 0.68 0.07 20.93 1.18 0.12 23.99 0.88 0.09 26.09 0.96 0.11 23.89 0.47 0.05 21.42 0.46 0.05 16.92 0.46 0.04 15.79 1.20 0.09 20.40 0.91 0.08 22.35 0.90 0.08 21.72 1.00 0.11 29.76 1.13 0.14 25.15 1.29 0.13 30.40
N NH4OAc pH 7.0 NH4OAcBobot Kering Mg K Na KTK EDTA-Cd Akar Batang Daun me/100g mg/kg g g 28.65 1.61 0.26 0.17 28.55 0.47 0.51 8.64 25.96 1.65 0.28 0.35 18.65 0.58 0.66 10.70 28.78 1.57 0.26 0.26 18.27 0.53 0.68 8.40 28.24 3.87 0.74 0.44 21.31 0.75 3.08 31.62 30.10 3.30 0.76 0.26 22.07 0.80 5.74 40.08 28.18 3.80 0.77 0.35 23.98 0.86 4.67 44.93 25.95 4.20 0.92 0.86 29.68 0.35 3.46 44.45 28.40 4.71 1.03 0.86 26.26 0.41 1.90 30.57 33.10 4.76 1.43 1.22 21.31 0.48 4.42 40.85 11.35 1.21 0.21 0.23 12.93 8.72 1.25 10.75 12.48 0.87 0.18 0.29 13.85 9.38 1.73 11.22 11.39 1.03 0.20 0.22 10.93 6.93 1.00 7.52 11.77 1.45 0.47 0.38 12.76 9.11 8.09 44.71 11.89 1.58 0.44 0.39 15.39 10.24 6.26 37.19 11.98 1.56 0.38 0.37 12.84 8.90 3.35 40.58 12.12 3.01 0.97 0.56 16.89 4.90 0.55 14.33 12.57 3.03 0.81 0.53 15.51 4.94 3.29 44.23 11.93 2.98 0.89 0.58 13.24 5.66 0.16 5.59 11.35 0.99 0.18 0.17 15.34 27.14 1.16 12.57 11.53 0.99 0.22 0.18 13.07 12.57 1.21 6.61 11.27 0.79 0.19 0.13 11.76 19.85 1.87 8.22 11.86 1.41 0.27 0.23 15.64 26.85 9.17 48.93 11.63 1.52 0.43 0.23 13.22 13.60 1.34 21.32 11.92 1.45 0.31 0.29 13.39 20.22 9.12 43.82 12.79 4.49 1.00 0.59 15.57 14.18 4.52 47.49 12.54 3.17 0.71 0.57 14.51 6.08 3.31 43.01 13.11 3.54 0.88 0.60 13.45 10.13 0.36 11.08 12.27 0.92 0.15 0.35 12.30 24.67 1.26 16.04 11.42 0.84 0.14 0.37 12.16 27.14 1.52 8.39 11.50 0.95 0.14 0.41 12.72 22.21 1.50 12.37 12.28 3.27 0.44 0.72 15.49 20.54 4.93 42.27 12.25 3.46 0.57 0.91 14.44 27.72 2.45 32.31 12.07 3.20 0.39 0.86 13.29 34.91 4.41 49.93 11.34 3.01 0.60 0.85 13.65 19.36 0.43 11.61 14.21 5.47 0.90 1.28 15.00 19.17 1.99 24.19 14.39 5.01 0.75 1.27 15.02 19.56 3.54 36.77 Ca
43
Tabel Lampiran 2. Denah Penyusunan Pot di Rumah Kaca
Seri Pengkayaan 0 mg Cd/kg AP0-01
AP2-02
AP1-02
AP1-01
AP01-03
AP2-03
AP2-01
AP0-02
AP1-03
Seri Pengkayaan 10 mg Cd/kg AP1-11
AP0-12
AP1-13
AP0-11
AP2-12
AP2-13
AP2-11
AP1-12
AP0-13
Seri Pengkayaan 20 mg Cd/kg AP1-23
AP0-22
AP1-22
AP2-22
AP2-21
AP2-23
AP0-23
AP1-21
AP0-21
Seri Pengkayaan 40 mg Cd/kg AP1-32
AP0-31
AP2-33
AP2-31
AP1-31
AP0-33
AP2-32
AP0-32
AP1-33
