HASIL DAN PEMBAHASAN
Jerapan Kalium Tabel 2 menyajikan pengaruh perlakuan berbagai dosis PHA terhadap pelepasan K pada Vertisol. Pemberian PHA menurunkan kapasitas jerapan Vertisol terhadap K sehingga meningkatkan pelepasan K ke larutan tanah. PHA menjenuhi kompleks jerapan dan dijerap oleh koloid mineral dengan kuat sehingga tidak dapat dipertukarkan, sedangkan kation-kation basa seperti K terlepas dari kompleks jerapan. Tabel 2. Pengaruh berbagai dosis PHA terhadap pelepasan K ke larutan tanah pada perlakuan tanpa K. Dosis PHA (mmol Al/kg) 0 15 30 60 100 150 200 400 600 800 1000
K dalam larutan (ppm) 4,17 4,41 4,66 5,15 6,13 6,62 6,62 7,75 9,75 11,25 12,75
Fiksasi K pada montmorillonit terutama terjadi pada permukaan internal mineral liat. Tingginya fiksasi K disebabkan K memiliki derajat hidrasi yang rendah. Rendahnya derajat hidrasi merupakan faktor utama penentu selektivitas dan fiksasi kation. Kation-kation dengan derajat hidrasi yang rendah seperti K+, NH4+, Rb+ dan Cs+ dapat difiksasi dalam ruang antar lapisan. Sebaliknya, kationkation dengan derajat hidrasi tinggi, seperti Ca2+, Mg2+ dan Sr2+ menyebabkan pengembangan
antar lapisan montmorillonit sehingga kation-kation tersebut
mudah mengalami reaksi pertukaran (Douglas, 1989 dan Borchardt, 1989). Proses pertukaran kation dipengaruhi oleh kepekatan kation atau hukum aksi massa, aktivitas ion, dan jenis mineral liat. Pada dasarnya, proses penggantian K
oleh PHA pada permukaan koloid mineral mengikuti hukum aksi massa. Konsentrasi PHA yang tinggi menggantikan K dan kation-kation lain yang memiliki konsentrasi lebih rendah. Menurut Mengel dan Kirkby (1982), K dapat keluar dari mineral melalui mekanisme pertukaran ion. Tingginya konsentrasi ion pengganti mendukung pelepasan K terfiksasi (K-antar lapisan). Pertukaran ini berhubungan dengan proses difusi dimana K yang dijerap pada posisi-i digantikan oleh ion lain yang spesifik. Oleh karena itu, dengan semakin tingginya dosis PHA yang diberikan, maka semakin banyak K terjerap yang akan dilepaskan ke larutan tanah. Pada Tabel 3 disajikan pengaruh perlakuan berbagai dosis PHA terhadap jerapan K menggunakan metode Langmuir. Dari tabel dapat dilihat adanya kecenderungan penurunan kapasitas fiksasi K oleh Vertisol pada pemberian berbagai dosis K. Penurunan tersebut seiring dengan peningkatan dosis PHA. Tabel 3. Pengaruh berbagai dosis PHA terhadap jerapan K (mg/kg) pada Vertisol Cirebon. K yang ditambahkan ---------------mg/kg---------------
PHA mmol Al/kg
0
25
50
75
100
0 15 30 60 100 150 200 400 600 800 1000
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
20,1 22,5 22,6 20,1 20,1 15,2 15,2 5,0 12,5 5,0 5,0
35,3 45,1 37,8 35,3 35,3 35,3 30,4 20,0 25,0 20,0 15,0
57,9 55,3 55,4 55,4 50,5 57,8 45,6 35,0 40,0 35,0 15,0
73,0 110,8 141,2 75,4 110,7 141,1 73,0 103,4 128,9 68,1 98,5 128,9 70,6 96,1 133,8 63,2 93,6 121,5 63,2 88,7 121,5 40,0 67,5 90,0 50,0 67,5 90,0 35,0 60,0 75,0 35,0 45,0 55,0
150
200
300
400
600
204,4 214,1 204,4 201,9 199,5 192,1 187,2 125,0 120,0 102,5 87,5
284,8 279,8 277,4 270,0 267,6 255,3 250,4 182,5 162,5 155,0 100,0
425,9 416,1 413,6 408,7 401,4 371,9 354,8 292,5 285,0 220,0 102,5
Jerapan maksimum tanah menunjukkan kemampuan maksimum tanah untuk menjerap K yang ditambahkan dengan energi ikatan tertentu. Dari hasil percobaan diperoleh dua tapak jerapan K untuk setiap dosis PHA pada Vertisol (Gambar Lampiran 1 dan 2). Dari kedua tapak tersebut diperoleh jerapan maksimum K (Gambar 5). Jerapan maksimum tanah cenderung menurun dengan peningkatan
dosis PHA. Hal ini terjadi karena PHA yang menjenuhi kompleks jerapan memblok dan menghalangi kation K mendekati permukaan jerapan sehingga dengan meningkatnya konsentrasi PHA pada kompleks jerapan, maka semakin
Jerapan Maksim um Kalium (m g/kg)
rendah konsentrasi K yang dapat dijerap. 4000 3500 3000 2500
y = 1987.61-2.04618x + 0.0004040x 2 * R² = 0.5151
2000 1500 1000 500 0 0
200
400
600
800
1000
PHA (mmol Al/Kg)
Gambar 5. Pengaruh berbagai Dosis PHA maksimum K Vertisol Cirebon.
terhadap
jerapan
Keberadaan PHA pada permukaan lapisan silikat montmorillonit juga dapat menyebabkan penurunan kapasitas mengembang dan mengerut mineral karena PHA berfungsi sebagai agen penyemen. Kalium dapat masuk dan terfiksasi pada saat terjadi pengembangan mineral. Jadi, dengan menurunnya kapasitas mengembang dan mengerut ini, maka kapasitas mineral untuk menfiksasi K juga menurun.
Kapasitas Tukar Kation (KTK) KTK tanah Vertisol tergolong tinggi karena mengandung mineral liat montmorillonit. Gambar 6 menunjukkan terjadinya penurunan KTK tanah dengan meningkatnya dosis perlakuan PHA hingga 1000 mmol Al/kg.
K T K ( c m o l( +) / kg )
40
KTK = 32.9614 - 0.0144010 PHA** R2 = 0,9779
35 30 25 20 15 10 5 0 0
200
400
600
800
1000
Dosis PHA (m m ol Al/kg)
Gambar 6. Pengaruh berbagai dosis PHA terhadap KTK Vertisol Cirebon.
PHA yang diberikan pada Vertisol menjenuhi permukaan jerapan koloid montmorillonit. PHA mendesak kation-kation basa yang berada pada permukaan jerapan dan menggantikan kedudukan kation-kation tersebut. Semakin tinggi dosis PHA yang diberikan, semakin banyak PHA yang menduduki permukaan jerapan. Polimer tersebut akan menetralkan muatan negatif mineral dan sulit untuk dipertukarkan oleh kation lain. Penetralan muatan negatif koloid oleh PHA menyebabkan berkurangnya muatan negatif yang akhirnya menurunkan KTK tanah. Penurunan KTK berpengaruh pada penurunan kemampuan tanah untuk menjerap K. PHA mempengaruhi penurunan KTK tanah melalui tiga cara, yaitu: (1) menempati tapak pertukaran koloid, (2) memblok mineral liat sehingga menghalangi kation lain masuk ke dalam tapak pertukaran koloid, dan (3) mempengaruhi pH tanah yang akhirnya berpengaruh pada KTK tergantung pH (Barnhisel, 1977). Menurut Borchardt (1989), bila diberikan pada montmorillonit, PHA berubah menjadi bermuatan positif dan memblok sisi muatan negatif koloid sehingga menurunkan KTK. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Saha et al. (2002) menunjukkan bahwa fiksasi hidroksialuminium (HyA) (sintetik) dan hidroksialuminosilikat (HAS) pada montmorillonit menyebabkan penurunan muatan negatif permanen secara signifikan dan peningkatan yang besar pada muatan tergantung pH. Fiksasi ini juga menyebabkan penurunan luas permukaan total dan internal dengan sedikit peningkatan pada permukaan luar. Penurunan jumlah muatan serta luas permukaan montmorillonit tersebut berdampak pada penurunan KTK. Pengaruh PHA terhadap penurunan KTK juga terjadi pada mineral liat lain seperti kaolinit, klorit, dan vermikulit. Hasil percobaan Rich (1960), dengan pemberian larutan hidroksialuminium selama empat hari pada vermikulit mampu mengurangi KTK mineral dari 134 cmol(+)/kg menjadi 75 cmol(+)/kg.
Reaksi Tanah (pH) Aluminium merupakan sumber kemasaman tanah. Dalam larutan tanah, ion 3+
Al mampu menghasilkan ion H+ melalui reaksi hidrolisis. Reaksi hidrolisis ion Al3+ adalah sebagai berikut: Al(H2O)63+
+ H2O ↔ Al(OH)(H2O)52+ + H3O+
Al(OH)(H2O)52+
+ H2O ↔ Al(OH)2(H2O)4+ + H3O+
Al(OH)2(H2O)4+
+ H2O ↔ Al(OH)3(H2O)30 + H3O+
Pengaruh pemberian PHA terhadap pH Vertisol disajikan pada Gambar 7. Nilai pH mengalami penurunan dengan meningkatnya dosis PHA. Penurunan pH ini disebabkan oleh terjadinya peningkatan ion H+ dalam larutan akibat terhidrolisisnya PHA yang diberikan.
8 7
Nilai pH
6 5 4 3 2 1 0 0
200
400
600
800
1.000
PHA (mmol Al/kg)
Gambar 7. Pengaruh berbagai dosis PHA terhadap pH Vertisol Cirebon Dosis PHA yang diberikan pada tanah ini cukup tinggi, yaitu hingga 1000 mmol Al/kg yang mampu menurunkan pH (H2O) dari 7,1 menjadi 6,4. Pada nilai pH antara 6,5-8,0, Al berada dalam bentuk Al(OH)3 terpresipitasi. Polimer hidroksi aluminium yang berada pada permukaan koloid mineral juga terikat kuat dan tidak dapat dipertukarkan. Namun, dosis yang tinggi memungkinkan adanya hidrolisis terhadap PHA. Semakin banyak PHA terhidrolisis, sumbangan ion H+ ke dalam larutan tanah akan lebih tinggi. Nilai pH yang terukur pun lebih rendah.
Kation-kation dapat dipertukarkan (Ca 2+, Mg2+, K+ dan Na+) Nilai rataan konsentrasi kation-kation Ca, Mg, K, dan Na dapat ditukar secara lengkap disajikan pada Tabel Lampiran 2. Gambar 4 sampai 7 menunjukkan kecenderungan penurunan Ca, Mg, K dan Na dapat dipertukar dengan meningkatnya dosis PHA. Penurunan kation-kation dapat dipertukarkan ini seiring dengan penurunan KTK tanah. Tanah dengan nilai KTK rendah akan memiliki kation-kation basa yang rendah pula. 40
25 Mg-dd (cmol(+)/kg)
Ca-dd (cmol(+)/kg)
35 30 25 20 15 10 5 0 0
200
400 600 Dosis PHA m m ol Al/kg
800
20 15 10 5 0 0
1000
200
400
800
1000
(b)
(a) 0,90 0,80
1,60 N a-d d (cm o l(+)/kg )
K-dd (cmol(+)kg)
600
Dosis PHA (m m ol Al/kg)
0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00
1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00
0
200
400
600
Dosis PHA (m m ol/kg)
(c)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
Dosis PHA (mmol Al/kg)
(d)
Gambar 8. Pengaruh berbagai dosis PHA terhadap kation-kation dapat dipertukarkan pada Vertisol Cirebon (a) Ca, (b) Mg, (c) K, dan (d) Na.
Hasil pengukuran kation-kation dapat dipertukar ini tidak menunjukkan konsentrasi kation-kation dapat dipertukar yang sebenarnya dikandung oleh tanah setelah pemberian PHA. Pada saat diberikan perlakuan, PHA akan menduduki kompleks jerapan dan mendesak kation-kation dapat dipertukar keluar dari kompleks jerapan. PHA yang diberikan diikat lebih kuat dan tidak dapat dipertukarkan. Ketika dilakukan pengukuran kation-kation dapat dipertukar, maka kation-kation yang berada di luar kompleks jerapan juga ikut terukur. Oleh karena
itu, hasil pengukuran kation-kation dapat dipertukar relatif tidak berbeda pada seluruh dosis PHA yang diberikan.
Kejenuhan Basa (KB) Banyak sedikitnya tapak jerapan yang diduduki oleh kation-kation basa dapat ditukar menggambarkan tingkat kejenuhan basa tanah. Hasil pengukuran KB tanah disajikan pada Tabel Lampiran 2. Nilai KB tanah lebih besar dari 100 %. Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa terjadi penurunan kation-kation dapat ditukar dan KTK tanah. Namun penurunan KTK tanah lebih tinggi daripada penurunan kation-kation dapat ditukar sehingga nilai KB tanah tetap tinggi.
