1
LAJU MINERALISASI N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH ANDISOL PADA PERTANIAN ORGANIK DAN KONVENSIONAL YANG DITANAMI KENTANG
HARRY NOVIARDI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
2
ABSTRAK HARRY NOVIARDI. Laju Mineralisasi N-NH4+ dan N-NO3- Tanah Andisol pada Pertanian Organik dan Konvensional yang Ditanami Kentang. Dibimbing ole h KOMAR SUTRIAH dan DIAH SETYORINI. Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro bagi pertumbuhan tanaman. Tingkat ketersediaan nitrogen di dalam tanah rendah karena mudahnya hilang melalui proses pencucian dan penguapan dalam bentuk NO3-, NO, dan NO 2-. Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Nitrogen yang tersedia di dalam tanah dapat dipertahankan dengan cara pemupukan dengan pupuk N. Nitrogen di dalam tanah mengalami mineralisasi, yaitu proses pengubahan bentuk dari nitrogen organik menjadi nitrogen anorganik antara lain NH4+ dan NO3-. Penelitian ini bertujuan menentukan laju mineralisasi N-NH 4+ dan N-NO3- tanah Andisol yang dikelola dengan sistem pertanian organik dan konvensional. Laju mineralisasi diamati selama 90 hari, dengan periode pengamatan inkubasi 0, 15, 30, 45, 60, 75, dan 90 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi mineralisasi nitrogen pada tanah Andisol pertanian organik dan konvensional. Laju mineralisasi awal nitrogen pada pertanian organik dan konvensional selama 15 hari inkubasi secara berturut-turut adalah -1.6086 ppm/hari dan -0.6922 ppm/hari. Mineralisasi nitrogen pada pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional.
3
ABSTRACT HARRY NOVIARDI. Kinetics of N-NH 4+ and N-NO3- Mineralization in Andisol Soil of Potato Field Using Organic and Conventional Farming. Under the direction of KOMAR SUTRIAH and DIAH SETYORINI. Nitrogen is one of the macro nutrients which is required for plant growing. Its availability in soil is low because it is easily lost through leaching and evaporation process in NO3- , NO, and NO 2- forms. Nitrogen is required in large quantity to support plant growing. The availability of nitrogen in soil can be kept high with N fertilization. Nitrogen mineralization in soil is a transform process from N-organic to N-inorganic forms, namely NH4+ and NO3-. The purpose of this research was to determine kinetics of NH4+ and NO3- mineralization in Andisol soil which was with potato using organic and conventional management farming. Kinetics of mineralization was observed during 90 days, with incubation period of 0, 15, 30, 45, 60, 75, and 90 days. The result of this research show s there was existed nitrogen mineralization in Andisol soil at organic and conventional farming. Kinetics of mineralization NNH 4+ and N-NO3- Andisol soil in organic and conventional farm happened in the first 15 days were -1.6086 ppm/day and -0.6922 ppm/day, respectively. Nitrogen mineralization in organic was higher than in the conventional farming.
4
LAJU MINERALISASI N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH ANDISOL PADA PERTANIAN ORGANIK DAN KONVENSIONAL YANG DITANAMI KENTANG
HARRY NOVIARDI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
5
:Laju Mineralisasi N-NH4+ dan N-NO 3- Tanah Andisol pada Pertanian Organik dan K onvensional yang Ditanami Kentang : Harry Noviardi : G44204019
Judul Nama NIM
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs. Komar Sutriah, MS NIP 131 950 979
Dr. Diah Setyorini NIP 080 077 872
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan A lam Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131 578 806
Tanggal Lulus :
6
PRAKATA Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Dzat yang menguasai ilmu, karena atas rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul ” Laju Mineralisasi N-NH4+ dan N-NO 3Tanah Andisol pada Pertanian Organik dan Konvensional yang Ditanami Kentang”. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November 2007 sampai April 2008 di Laboratorium Uji Tanah Balai Penelitian Tanah, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian, Jalan Raya Sindang Barang No. 62, Bogor 16610. Kegiatan ini merupakan bagian dari penelitian kerjasama antara Ghent University, Belgia dan Balai Penelitian Tanah, Bogor tahun 20052010. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Alm. Prof. Dr. Ir. MS Saeni, MS dan Drs. Komar Sutriah, MS selaku pembimbing pertama, dan Dr. Diah Setyorini selaku pembimbing kedua, atas semua arahan dan bimbingannya kepada penulis. Ucapan terima kasih yang dalam penulis sampaikan kepada papa dan mama, serta seluruh keluarga dan teman-teman yang senantiasa memberi motivasi, doa, dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2008
Harry Noviardi
7
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bukittinggi pada tanggal 9 November 1985 dari ayah Wardi Bermawi dan ibu Elita. Penulis merupakan putra tunggal. Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 31 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten Kimia TPB 2007/2008, asisten Kimia Lingkungan 2007/2008, asisten Kimia Fisik 2007/2008 dan asisten Kimia Industri 2007/2008. Penulis menjadi pengurus Ikatan Mahasiswa Kimia dan DKM Al-Ghifari.
8
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
ii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
ii
PENDAHULUAN ...........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Tanah ...........................................................…………………………... Tanah Andisol .. ...................................................................................... Pertanian Organik dan Konvensinal ...................................................... Nitrogen Tanah........................................................................................ Hubungan N -NH4+ dan N -NO3- Tanah Andisol...................................... Pengelolaan Nitrogen pada Pertanian Organik dan Konvensional ........ Metode Penetapan Senyawa Nitrogen..................................................... Bahan Organik Tanah.............................................................................. Kadar Air ................................................................................................. Variomax CNS Analyzer ......................................................................... Spektrofotometri Ultraviolet-Tampak ....................................................
1 1 1 2 3 3 3 3 4 4 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ....................................................................................... Lingkup Kerja ......................................................................................... Pengambilan Contoh Tanah ................................................................... Persiapan Contoh Tanah ......................................................................... Inkubasi Contoh Tanah ........................................................................... Penentuan Kadar Air .............................................................................. Penentuan Nisbah C/N ............................................................................ Penentuan Kandungan Nitrat Tanah ...................................................... Penentuan Kandungan Amonium Tanah.................................................
4 4 4 5 5 5 5 5 5
HASIL DAN PEMBAHASAN Bahan Organik Tanah ............................................................................. Laju Mineralisasi Nitrogen Inkubasi N-NH 4+pada Pertanian Organik dan Konvensional ................................................................................... Inkubasi N-NO 3- ......................................................................................
5 6 7
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ................................................................................................. Saran ....................................................................................................
8 8
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
8
LAMPIRAN …………………………………………………………………
10
9
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Skema siklus nitrogen ......................................................................... 2 Kurva hubungan antara
konsentrasi N-NH4+
2
dan hari inkubasi pada
tanah pertanian organik .......................................................................
7
3 Kurva hubungan antara konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah pertanian konvensional ..............................................................
7
4 Kurva hubungan antara konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah pertanian organik........................................................................
7
5 Kurva hubungan antara konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah pertanian konvensional.............................................................. 6 Total konsentrasi
N-NH4+
+
N-NO3- awal
7
pada tanah pertanian
organik dan konvensional....................................................................
8
10
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Daftar contoh tanah .............................................................................
11
2 Kondisi perlakuan percobaan di lapangan .........................................
11
3 Diagram alir pengukuran konsentrasi air ...........................................
12
4 Diagram alir pengukuran nisbah C/N .................................................
12
5 Diagram alir pengukuran N-NO3- ........................................................
13
6 Diagram alir pengukuran N-NH4+........................................................
14
7 Pembuatan pereaksi ..............................................................................
15
8 Kriteria hasil uji parameter kualitas tanah menurut Puslittanah ..........
17
9 Laju mineralisasi nitrogen pertanian organik dan konvensional..........
18
10 Data analisis penentuan
N -NH4+
pada tanah pertanian
organik.................................................................................................
19
11 Data analisis penentuan N-NH4+ pada tanah pertanian konvensional.........................................................................................
20
12 Data analisis penentuan N-NO3- pada tanah pertanian organik.................................................................................................. 13 Data analisis
penentuan N-NO3- pada
21
tanah pertanian
konvensional.........................................................................................
22
14 Perhitungan data hasil analisis tanah....................................................
23
1
PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara agraris karena bercocok tanam merupakan mata pencaharian utama. Usaha pertanian yang dikelola oleh penduduk Indonesia pada umumnya berbasis konvensional dan organik. Salah satu jenis tanah yang merupakan sentra produksi sayuran di Indonesia adalah tanah Andisol dengan total luas sekitar 5.39 juta ha (Puslitbangtanak 2006). T anah Andisol merupakan tanah yang berasal dari bahan vulkan yang kaya bahan organik. Menurut Tan (2000) tanah Andisol memiliki kandungan karbon organik <25 %. Peningkatan produksi tanaman sangat berkaitan dengan ketersediaan hara di dalam tanah. Unsur hara yang terdapat di dalam tanah terdiri atas unsur hara makro dan unsur hara mikro. Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro esensial dengan tingkat ketersediaan yang rendah di dalam tanah karena mudahnya hilang melalui proses pencucian dan penguapan dalam bentuk NO3-, NO, dan NO2-. Kondisi ini berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia sehingga penggunaan pupuk harus diefisienkan (Resh 1983). Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Nitrogen di dalam tanah mengalami mineralisasi, yaitu proses pengubahan bentuk dari nitrogen organik menjadi nitrogen anorganik antara lain NH4+ dan NO 3- (Ballestros et al. 1997). Kelebihan nitrogen pada tanaman dapat menyebabkan tanaman menjadi cepat layu, kualitas produksi menurun, dan peka terhadap hama dan penyakit (Douglas 1985). Pupuk yang digunakan pada budidaya kentang organik di Ciwidey adalah pupuk kandang. Dosis pemupukannya adalah 20-25 ton/Ha/musim, yang diberikan pada awal tanam, sedangkan pada kentang yang dibudidayakan secara konvensional dosis pupuk kandang yang digunakan sebesar 2530 ton/Ha/musim dan ditambah dengan pupuk NPK dan urea sebesar 1 ton/Ha, yang diberikan 2 kali, yaitu 1 minggu sebelum tanam dan 4 minggu setelah tanam. Tanah pada pertanian organik ditutup dengan mulsa, sedangkan tanah pada pertanian konvensional tidak ditutup dengan mulsa. Penelitian ini bertujuan menentukan laju mineralisasi N-NH4+ dan N-NO3- tanah Andisol yang dikelola dengan sistem pertanian organik dan konvensional. Selain
itu, penelitian ini diharapkan sebagai salah satu pertimbangan untuk mengetahui dosis pemberian pupuk nitrogen pada kedua pertanian tersebut agar tidak menimbulkan pencemaran nitrat terhadap lingkungan sekitar.
TINJAUAN PUSTAKA Tanah Tanah merupakan hasil proses kimia, fisika, dan biologi yang terdiri atas pecahan mineral batu-batuan yang tercampur dengan bahan organik serta di dalamnya terkandung udara dan air. Komposisi bahan penyusun tanah dipengaruhi oleh mineral tanah, iklim, topografi, dan waktu berlangsungnya proses kimia, fisika, dan biologi tersebut. Selain itu tanah merupakan lapisan permukaan bumi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuhberkembangnya perakaran penopang tegaktumbuhnya tanaman dan penyedia kebutuhan air dan udara (Hanafiah 2005). Tanah Andisol Tanah Andisol adalah tanah yang berwarna gelap khususnya pada lapisan atas. Jenis tanah ini umumnya dibentuk dari endapan vulkanik dan banyak ditemukan di dataran tinggi di sekitar gunung api (Hardjowigeno 2003). Total luas tanah Andisol sekitar 5.39 juta ha atau 2.9% dari lahan yang ada di Indonesia dengan penyebaran Sumatera Utara (1.06 juta ha), Jawa Timur (0.73 juta ha), Jawa Barat (0.50 juta ha), Jawa Tengah (0.45 juta ha), dan di Maluku (0.32 juta ha) (Puslitbangtanak 2006). Tanah Andisol memiliki porositas yang sangat tinggi. Tanah Andisol memiliki kandungan karbon organik <25%. Kandungan bahan organik yang tinggi ini dicirikan dengan nilai pH berkisar 3.8-6.4 (Tan 2000). Pertanian Organik dan Konvensional Pertanian organik adalah sistem produksi pertanian yang cara pengolahannya dengan memanfaatkan bahan kimia alami sebagai pestisida dan pupuk. Pertanian konvensional adalah sistem pertanian yang memanfaatkan bahan kimia sintetik di dalam cara pengolahannya. Pertanian organik dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang berasal dari limbah pertanian jika dibandingkan dengan pertanian konvensional (Poveda et al. 2005).
2
Nitrogen Tanah Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro bagi pertumbuhan tanaman yang sangat diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan seperti daun, batang, dan akar (Hakim 1986). Sumber utama nitrogen untuk tanaman adalah gas nitrogen bebas dari udara (N 2). Nitrogen dalam bentuk unsur tidak dapat digunakan oleh tanaman. M ikroorganisme tanah seperti Rhizobium sp., dapat hidup bebas dan melakukan simbiosis dengan tanaman sehingga membantu ketersediaan nitrogen (Sanchez 1992). Nitrogen terdapat dalam tanah berupa nitrogen organik seperti asam amino, protein, dan nitrogen anorganik seperti NH4+, NO3-, NO2-, dan N2 (Bockman et al. 1990). Nitrogen di dalam tanah dapat hilang melalui proses volatilisasi, hidrolisis, denitrifikasi, pencucian, atau diserap oleh tanaman. Ion amonium dan nitrat merupakan bentuk nitrogen anorganik yang paling banyak muncul di dalam tanah. Nitrit dan dinitrogen oksida (N2O) muncul di dalam tanah dalam jumlah yang lebih sedikit. Tumbuhan biasanya menggunakan nitrogen hanya dalam bentuk amonium dan nitrat. Nitrit sangat beracun bagi tumbuhan (Saeni 1989). Siklus nitrogen menunjukkan reaksi antara beberapa senyawa nitrogen anorganik yang terjadi di dalam tanah. Skema siklus nitrogen dapat dilihat pada Gambar 1. Siklus nitrogen dimulai dengan bentuk nitrogen yang paling sederhana dan stabil, gas nitrogen (N 2) dan melewati proses fiksasi, mineralisasi, nitrifikasi, pencucian, asimilasi tumbuhan, volatilisasi amonia, denitrifikasi, dan imobilisasi.
Ion-ion nitrat, nitrit, dan amonium jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk yang diberikan dan kecepatan dekomposisi bahan tanah (Soepardi 1996). Proses dekomposisi ini terjadi melalui tiga tahap, yaitu aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi. Aminisasi ialah pemecahan protein dan senyawa serupa menjadi senyawa asam amino. Amonifikasi ialah proses enzimatik yang mengubah senyawa amino menjadi amonium. Nitrifikasi merupakan konversi amonium melalui nitrit (NO 2-) menjadi nitrat (NO3-). Nitrifikasi merupakan proses biologis yang melibatkan spesies bakteri spesifik sebagai mediasinya. Bakteri Nitrosomonas berperan di dalam proses perubahan NH4+ menjadi NO2-, sedangkan Nitrobacter berperan di dalam proses NO 2- menjadi NO 3-. Proses ini terjadi secara cepat pada tanah hangat, lembap, dan cukup air. Nitrogen dalam bentuk NO3- mudah berpindah ke dalam air tanah sehingga menyebabkan terjadinya degradasi kualitas air (Pang 2000). Nitrat merupakan anion yang bermuatan negatif dan biasanya terdapat pada air tanah daripada diabsorpsi menjadi partikelpartikel tanah. Namun, tanaman dapat mengabsorpsi nitrat melalui akar-akarnya dan menggunakannya untuk memproduksi protein. Pencucian nitrat (leaching) merupakan salah satu proses hilangnya nitrat di dalam tanah. Kehilangan nitrat merupakan kejadian fisika disebabkan oleh perkolasi air melalui tanah. Nitrat mudah larut dan bergerak dengan tanah yang airnya berlebih di bawah akar. Standar yang ditetapkan untuk konsentrasi nitrat yang diperbolehkan dalam air minum adalah 50 mg/l (Permenkes No. 416/1990).
Gambar 1 Skema siklus nitrogen (Bockman et al. 1990).
3
Hubungan N -NH4+ dan N-NO 3- Tanah Andisol Konsentrasi N-NH4+ dan N-NO3- sangat dipengaruhi oleh kondisi oksigen yang terdapat di dalam tanah. Pada kondisi anaerob dapat menyebabkan denitrifikasi. Denitrifikasi akan mengubah NO 3- menjadi NH 4+ sehingga meningkatkan konsentrasi NNH 4+ di dalam tanah. Menurut Soepardi (1996) denitrifikasi pada kondisi anaerob digambarkan dengan reaksi berikut NO3- + 2H + + 2eNO 2- + H 2O NO2 + 2H 2O NH4+ + 2O 2 + 2eKondisi aerob akan menyebabkan nitrifikasi. Nitrifikasi akan mengubah NH 4+ menjadi NO3- sehingga meningkatkan konsentrasi N-NO3- di dalam tanah. Pengubahan bentuk NH4+ menjadi NO3dibantu oleh bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter. Sebagian besar bakteri tanah merupakan kemoheterotrof, yang bergantung pada bahan organik dan bersifat non-fotosintetik (Hanafiah 2005). Bahan organik tanah digunakan oleh bakteri sebagai sumber energi. Laju nitrifikasi akan terhambat jika bahan organik tanah tidak tersedia. Tanaman menyerap nitrogen dalam bentuk N-NH4+ dan N-NO3-, tetapi tanaman lebih banyak menyerap N-NH 4+ dibandingkan dengan N-NO 3- dan total nitrogen tanaman berkorelasi lebih erat dengan N-NH4+ dibandingkan dengan NNO 3-. Hal ini ada kaitannya dengan bentuk N-NH4+ yang segera dapat diubah ke bentuk N-organik penyusun konstituen organ-organ tanaman, sedangkan jika N-NO3- yang diserap, lebih dulu mengalami serangkaian reaksi denitrifikasi ke bentuk amonium yang membutuhkan sejumlah energi kimia ATP (Hanafiah 2005). Pengelolaan Nitrogen pada Pertanian Organik dan Konvensional
Dosis pemupukan nitrogen dapat ditentukan dengan cara percobaan lapang atau melalui perhitungan yang berdasarkan pada penyerapan nitrogen dan perolehan kembali nitrogen yang ditambahkan. Dosis pemupukan pada pertanian organik berbeda dengan pertanian konvensional. Pupuk yang digunakan pada tanah pertanian konvensional sangat berlebih. Hal ini dapat menimbulkan masalah pencemaran lingkungan terutama air tanah. Metode Penetapan Senyawa Nitrogen Nitrogen total dalam tanah dapat ditentukan dengan metode Kjeldahl, sementara nitrogen yang tersedia dapat ditetapkan dengan metode KCl. Penetapan nitrogen total dengan metode Kjeldahl berdasarkan pada ketetapan bahwa senyawa nitrogen organik dan anorganik dapat dioksidasi dalam lingkungan H 2SO4 membentuk amonium sulfat. Amonium sulfat yang terbentuk disuling dengan penambahan NaOH yang akan membebaskan NH3. NH 3 yang tersuling akan diikat oleh asam borat dan dapat dititrasi dengan H2SO4 dengan menggunakan indikator conway (Widjik & Hardjono 1996). Prinsip penetapan nitrogen dengan metode KCl adalah senyawa nitrogen (NH4+ dan NO 3-) dalam tanah dapat dibebaskan oleh KCl 1N menjadi amonium klorida dan kalium nitrat (Bertrand 2006). Nitrat dapat juga diekstrak dengan menggunakan CaCl2 0.01 N (Umariah 2007), sementara N-organik tidak terekstrak. NH4+ dan NO3- yang dibebaskan dari dalam tanah dapat diukur dengan cara spektrofotometri atau distilasi (Widjik & Hardjono 1996). Panjang gelombang yang digunakan pada penentuan konsentrasi amonium tanah adalah 636 nm, sedangkan pada penentuan nitrat digunakan pada panjang gelombang 210 nm dan 275 nm (Norman et al. 1985). Panjang gelombang tersebut digunakan karena memberikan nilai serapan yang maksimum. Bahan Organik Tanah
Nitrogen pada tanah berasal dari hujan dan debu, pertambatan secara non-simbiosis, pert ambatan secara simbiosis, dan kotoran hewan dan manusia. Kehilangan nitrogen dari tanah dapat disebabkan oleh penguapan, pencucian, denitrifikasi, pengikisan, dan penyerapan oleh tanaman. Tingkat ketersediaan nitrogen di dalam tanah rendah. Nitrogen yang tersedia di dalam tanah dapat dipertahankan dengan cara pemupukan dengan pupuk nitrogen.
Bahan organik tanah adalah semua fraksi bukan mineral yang ditemukan sebagai komponen penyusun tanah. Biasanya berupa timbunan dari sisa makhluk hidup baik sebagian atau seluruhnya, yang mengalami perombakan. Penentuan bahan organik tanah dilakukan dengan Variomax CNS analyzers. Variomax CNS analyzers merupakan aplikasi dari metode Dumas.
4
Kadar Air Penentuan kadar air dilakukan dengan metode gravimetri . Metode gravimetri terdiri atas dua jenis, yaitu gravimetri secara langsung dan tidak langsung. Pada metode gravimetri secara langsung, zat yang akan ditentukan merupakan suatu hasil analisis yang bobotnya dapat ditimbang, sedangkan dalam metode tidak langsung, zat yang akan ditentukan bobotnya diperoleh dari selisih bobot sebelum dan sesudah proses. Penentuan kadar air dari contoh dilakukan dengan metode gravimetri secara tidak langsung. Bobot air dihitung berdasarkan pada kehilangan bobot setelah penguapan pada suhu 105 ºC (Harjadi 1993). Kadar air tanah dapat mempengaruhi ekosistem yang terdapat pada tanah, oleh karena itu pada proses analisis dilakukan pengukuran kadar air sebagai faktor koreksi dari setiap kondisi tanah yang berbeda. Variomax CNS (karbon, nitrogen, belerang) analyzers Das ar dari analisis senyawa organik dengan menggunakan Variomax CNS analyzers adalah membakar contoh dengan oksigen pada suhu antara 850 ºC dan 1150 ºC. Oksigen dimasukkan ke dalam alat melalui injektor. Contoh dibakar (dioksidasi) menjadi gas yang selanjutnya dibawa oleh helium (gas pembawa) menuju detektor. Sebagai contoh analisis nitrogen, gas yang dihasilkan adalah gas NOx. Setelah itu gas NO x akan direduksi menjadi N2 . N2 yang dihasilkan akan diukur oleh detektor TCD (Thermal Conductivity Detector). Detektor TCD juga dapat mengukur gas CO 2 untuk analisis karbon dan gas SO 2 untuk analisis belerang. Variomax CNS analyzers memiliki 2 jenis adsorben, yaitu adsorben CO2 dan S2. Adsorben tersebut dapat memisahkan gas-gas yang dihasilkan pada pembakaran contoh (Sleutel et al. 2006). Spektrofotometri Ultraviolet-Tampak Komponen-komponen dasar dari spektrofotometer terdiri atas sumber radiasi, monokromator, sel wadah larutan contoh, detektor, penguat tegangan, dan alat penampil (Khopkar 2003). Prinsip kerja alat spektrofotometer ultraviolet -tampak (UvVis) adalah sumber radiasi yang merupakan sinar polikromatis dilewatkan melalui monokromator, kemudian sinar ini oleh
monokromator diteruskan melalui sel yang berisi contoh. Sinar sebagian diserap oleh sel dan sebagian diteruskan ke fotosel yang berfungsi mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Energi listrik ini yang dihasilkan oleh fotosel memberikan sinyal pada detektor yang kemudian diubah menjadi nilai serapan (Day & Underwood 1989).
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan yang digunakan adalah contoh tanah Andisol kedalaman 0-15 cm daerah pertanian organik dan konvensional Bukit Organik Ciwidey, Jawa Barat, larutan CaCl2 0.01 M, larutan standar nitrat 1000 ppm, larutan KCl 1 N, larutan standar amonium 1000 ppm, pereaksi 1 (32 g NaOH, 40 g trinatrium sitrat, dan 0.3 g natrium nitroprusida), pereaksi 2 (56.3 g NaOH, dan 137 g fenol), dan NaOCl 5%. Alat yang digunakan adalah bor belgi, kantong plastik, alat -alat gelas, lumpang porselin, ayakan, pipa PVC, pinggan aluminium, oven, eksikator, neraca analitik, spektrofotometer Uv-Vis, Variomax CNS analyzers , mesin pengocok, kertas saring, botol kocok, dan botol film. Lingkup Kerja Metode analisis tanah dilakukan berdasarkan pada metode standar analisis kimia tanah dan tanaman, Balittanah (Puslittanah 2005). Penelitian ini memiliki beberapa tahapan kerja, yaitu pengambilan contoh tanah, persiapan contoh tanah, inkubasi contoh tanah, penentuan kadar air, penentuan nisbah C/N, dan penentuan kandungan nitrat dan amonium tanah. Pengambilan Contoh Tanah Contoh tanah diambil dari lahan pertanian organik dan konvensional Bukit Organik Ciwidey dengan mengunakan bor belgi. Pengebor an tanah dilakukan pada kedalaman 015 cm. Pengeboran dilakukan pada bedeng tanah dengan 4 titik yang dipilih secara acak. Contoh tanah dari 4 titik tersebut dicampurkan menjadi komposit tanah yang homogen. Komposit tanah yang diambil dan dimasukkan ke dalam plastik yang telah berlabel contoh tanah. Contoh tanah terdiri atas 3 contoh dari lahan pertanian organik dan 3 contoh dari pertanian konvensional (Lampiran 1). Contoh tanah diambil pada pada saat tanaman kentang berumur 3 minggu.
5
Persiapan Contoh Tanah Penentuan Kandungan Nitrat Tanah Contoh tanah diletakkan pada tampah untuk dikeringkan. Pengeringan tanah dilakukan pada suhu kamar. Setelah kering, contoh tanah dihaluskan dengan lumpang porselin dan diayak dengan ayakan dengan diameter pori 2 mm. Inkubasi Contoh Tanah Contoh tanah diinkubasi selama 90 hari dalam kondisi kapasitas lapang dan dilakukan pengamatan konsentrasi N-NH 4+ dan N-NO3- secara periodik. Sebanyak 90 gram contoh tanah Andisol dimasukkan ke dalam pipa PVC dengan diameter 8 cm untuk proses inkubasi selama 3 bulan. Setiap contoh tanah terdiri atas 7 buah pipa PVC untuk pengamatan inkubasi 0, 15, 30, 45, 60, 75, dan 90 hari (Lampiran 2). Setelah itu, contoh tanah ditambahkan dengan 12 ml air sehingga tanah menjadi lembap. Salah satu permukaan pipa PVC ditutup dengan plastik. Setiap 2 minggu dilakukan penambahan air bebas ion hingga kapasitas lapang. Penentuan penambahan air dilakukan dengan menimbang pipa PVC (awal dan 2 minggu). Selisih bobot PVC merupakan jumlah air yang harus ditambahkan. Penentuan Kadar Air Contoh tanah ditimbang sebanyak 5 g dalam pinggan aluminium yang telah diketahui bobotnya. Contoh tanah dikeringkan di dalam oven pada suhu 105 ºC selama 24 jam (Lampiran 3). Setelah contoh tanah didinginkan di dalam eksikator, contoh tanah beserta wadah ditimbang. Bobot tanah yang hilang adalah bobot air. Penentuan Nisbah C/N Sebanyak 0.8 g contoh tanah dikeringkan di dalam oven pada suhu 105 ºC hingga bobot tanah tetap. Setelah itu contoh tanah dimasukkan ke dalam Variomax CNS analyzers (Lampiran 4). Contoh akan mengalami pembakaran dengan menggunakan gas oksigen. Gas yang dihasilkan dari pembakaran, akan dibawa oleh gas helium menuju tabung untuk mengalami reaksi oksidasi dan reduksi. Setelah itu gas yang dihasilkan akan diukur oleh detektor TCD dalam bentuk CO2 dan N2. Penetapan nisbah C/N dilakukan di Ghent University, Belgia.
Sebanyak 10 g contoh tanah dimasukkan ke dalam botol kocok dan ditambahkan larutan CaCl2 0.01 M sebanyak 50 ml. Setelah itu larutan contoh tanah dikocok dengan menggunakan mesin pengocok selama 60 menit. Setelah itu larutan tersebut disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung pada botol film. Filtrat yang diperoleh diukur serapannya dengan spektrofotometer Uv-Vis pada panjang gelombang 210 nm dan 275 nm (Lampiran 5). Konsentrasi larutan standar nitrat yang digunakan adalah 0, 0.5, 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm. Penentuan Kandungan Amonium Tanah Sebanyak 10 g contoh tanah dimasukkan ke dalam botol kocok dan ditambahkan larutan KCl 1 N sebanyak 50 ml. Setelah itu larutan contoh tanah dikocok dengan menggunakan mesin pengocok selama 60 menit. Setelah itu larutan tersebut disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung pada botol film. Sebanyak 1 ml filtrat ditambahkan dengan pereaksi 1, pereaksi 2 dan NaOCl 5% masing-masing sebanyak 2 ml. Larutan filtrat tersebut didiamkan selama 30 menit. Setelah itu larutan filtrat tersebut diukur serapannya dengan spektrofotometer Uv-Vis pada panjang gelombang 636 nm (Lampiran 6). Konsentrasi larutan standar amonium yang digunakan adalah 0, 0.5, 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm (Lampiran 7).
HASIL DAN PEMBAHASAN Bahan Organik Tanah Andisol Bahan organik tanah mempunyai peranan penting dalam memperbaiki kesuburan fisik, kimia, dan biologi tanah. Bahan organik tanah dapat berfungsi sebagai pengatur kelembapan tanah, pemantap an struktur tanah, dan sumber hara bagi tanaman terutama N, P, S, dan B. Konsentrasi bahan organik tanah dapat diduga dari konsentrasi karbon organik dan nisbah C/N . Nisbah C/N tanah Andisol Bukit Organik Ciwidey dapat dilihat pada Tabel 1. Tanah Andisol pada pertanian organik memiliki nisbah C/N lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. Nisbah C/N tanah Andisol pada pertanian organik dan konvensional tergolong rendah. Hal ini berdasarkan pada kriteria hasil analisis tanah yang digunakan Pusat Penelitian Tanah (Lampiran 8). Tanah pertanian organik memiliki kandungan bahan organik yang lebih
6
tinggi daripada tanah pertanian konvensional. Hal ini disebabkan oleh penggunaan pupuk organik pada tanah pertanian organik jauh lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. Tanah pada pertanian organik ditutup dengan mulsa, sedangkan pada tanah pertanian konvensional tidak ditutup dengan mulsa. Penutupan tanah dengan mulsa dapat memperlambat pelapukan bahan organik dan mengurangi pencucian nitrat. Tabel 1 Nisbah C/N tanah Andisol Bukit Organik Ciwidey Jawa Barat Ulangan Sistem C (%) N (%) C/N K1 o 5.562 0.534 10.4 K2 o 4.895 0.469 10.4 K3 o 4.719 0.462 10.2 K1 k 2.758 0.309 8.9 K2 k 2.751 0.315 8.7 Konsentrasi bahan organik di dalam tanah umumnya rendah (Sanchez 1992). Hal ini disebabkan oleh pelapukan bahan organik dan mikroorganisme dalam waktu yang cukup lama sehingga banyak yang terdekomposisi. Proses dekomposisi bahan organik tanah melibatkan berbagai proses seperti aerob-anaerob, oksidasi-reduksi, nitrifikasi-denitrifikasi, dan mineralisasiimobilisasi yang berlangsung secara bersamaan dengan arah berlawanan. Mikroorganisme membutuhkan Corganik untuk menyediakan energi dan nitrogen untuk pemeliharaan dan pembentukan sel-sel tubuh. Makin banyak kandungan nitrogen makin cepat bahan organik terurai karena jasad renik yang menguraikan bahan ini memerlukan nitrogen untuk perkembangannya. Nisbah C/N yang terlalu tinggi mengakibatkan proses fermentasi berjalan lambat karena kandungan nitrogen yang rendah, tetapi sebaliknya nisbah C/N yang terlalu rendah mengakibatkan terbentuknya amonia sehingga nitrogen akan hilang di udara. Nisbah C/N yang tinggi menunjukkan bahan organik tersebut belum matang dan masih akan mengalami proses dekomposisi oleh mikroorganisme yang menghasilkan panas. Apabila bahan organik yang belum matang digunakan untuk pupuk, maka pertumbuhan tanaman akan terganggu karena mikroorganisme yang menguraikan bah an organik mentah tersebut memerlukan N untuk membangun sel-sel tubuhnya. Di dalam bahan organik yang belum matang,
kandungan nitrogennya rendah mikroorganisme mengambil N dari tanah. Akibatnya yang seharusnya dapat diserap oleh menjadi berkurang sehingga kekurangan N.
sehingga N tanah tanaman tanaman
Laju Mineralisasi Nitrogen Inkubasi N-NH4+ pada Pertanian Organik dan Konvensional Laju mineralisasi nitrogen bergantung pada suhu, nisbah C/N, pH tanah, susunan mineral lempung (Sanchez 1992). Terdapat hubungan antara nisbah C/N dan laju mineralisasi nitrogen. Nisbah C/N semakin tinggi akan menyebabkan laju mineralisasi nitrogen semakin cepat. Hal ini terkait dengan ketersediaan bahan organik di dalam tanah. Bahan organik merupakan sumber energi bagi mikroorganisme. Laju mineralisasi nitrogen pada pertanian organik dan konvensional dapat ditentukan melalui kurva inkubasi N-NH4+. Kurva inkubasi menggambarkan perubahan konsentrasi NNH4+ dal am waktu inkubasi. Laju mineralisasi nitrogen tidak dapat ditentukan melalui kurva inkubasi N-NO 3-. Hal ini disebabkan oleh bentuk kurva yang tidak stabil. Laju mineralisasi nitrogen berlangsung dengan cepat pada hari inkubasi ke-0 sampai hari ke-15. Setelah hari ke-15 sampai hari ke-90 laju mineralisasi berjalan dengan lambat. Laju mineralisasi awal nitrogen pada pertanian organik sebesar -1.6086 ppm/hari, sedangkan pada pertanian konvensional sebesar -0.6922 ppm/hari (Lampiran 9). Tanda negatif menggambarkan terjadi penurunan konsentrasi N-NH4+ dalam waktu inkubasi. Laju mineralisasi pada pertanian organik lebih cepat dibandingkan dengan pertanian konvensional. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi bahan organik pada pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. Hasil penentuan N-NH4+ tanah Andisol pertanian organik dan konvensional pada berbagai variasi dari hari pengamatan dapat dilihat pada Gambar 2 dan 3. Berdasar kan pada Gambar tersebut, konsentrasi N-NH 4+ pada pertanian organik dan konvensional memberikan pola yang hampir sama. Pada hari ke-0 sampai hari ke-15 konsentrasi N-NH 4+ mengalami penurunan dengan laju perubahan N-NH4+ yang berlangsung cepat. Setelah hari ke-15 sampai hari ke-90 konsentrasi N-NH 4+ cenderung stabil. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi bahan organik tanah tersebut telah mengalami penurunan karena digunakan bakteri untuk mengubah N-NH4+ menjadi N-NO 3-.
7
Proses awal inkubasi dengan menutup rap at plastik pada tabung PVC menyebabkan aerasi kurang lancar, selanjutnya kondisi anaerob pada tanah meningkat. Kondisi anaerob menyebabkan terjadinya denitrifikasi (Soepardi 1996). Denitrifikasi akan mengubah NO3- menjadi NH 4+ sehingga meningkatkan konsentrasi N-NH 4+ dalam tanah. Konsentrasi N-NH4+ pada pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian organik. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi C-organik tanah pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional.
+
[N-NH4 ] (ppm)
50
k1
40
k2
30
k3
20 10 0 0
15
30
45
60
75
90
Inkubasi hari ke-
Gambar 2 Hubungan antara konsentrasi NNH4+ dan hari inkubasi pada tanah pertanian organik.
konsentrasi N-NO3- di dalam tanah sangat tidak stabil. Selama berlangsungnya inkubasi konsentrasi N-NO3selalu mengalami peningkatan dan penurunan sehingga laju mineralisasinya tidak dapat ditentukan secara tepat. Peningkatan konsentrasi N-NO3disebabkan oleh tersedianya oksigen yang cukup sehingga menyebabkan kondisi aerob. Kondisi aerob menyebabkan terjadinya nitrifikasi menghasilkan nitrat dengan bahan baku amonium yang ada di dalam tanah dan dibantu oleh ketersediaan air sebagai media bagi mikroorganisme untuk proses tersebut sehingga konsentrasi N-NO 3- meningkat (Prantl et al. 2006). Penurunan konsentrasi N-NO3disebabkan oleh penurunan N-NH4+ sehingga jumlah yang dapat ditransformasikan menjadi N-NO3- berkurang. Selain itu kondisi anaerob pada tanah dapat menimbulkan denitrifikasi. Denitrifikasi akan mengubah NO 3- menjadi NH4+ sehingga menurunkan konsentrasi NNO3- di dalam tanah. Konsentrasi N-NO 3- pada pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi C-organik tanah pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. 300 250
k1 30
k2
20
k3
10
-
40
[N-NO3 ] (ppm)
[N-NH4 +] (ppm)
50
200
k1
150
k2
100
k3
50 0 0
15
30
45
60
75
90
0 0
15
30
45
60
75
90
Inkubasi hari ke-
Gambar 3 Hubungan antara konsentrasi NNH4+ dan hari inkubasi pada tanah pertanian konvensional.
Inkubasi hari ke-
Gambar 4 Hubungan antara konsentrasi N-NO3dan hari inkubasi pada tanah pertanian organik.
Inkubasi N-N O3-
250
-
Penentuan tanah Andisol pertanian organik dan konvensional dilakukan dengan menggunakan 2 panjang gelombang. Serapan bahan organik dan nitrat terukur pada pada panjang gelombang 210 nm, sedangkan pada panjang gelombang 275 nm menghasilkan serapan bahan organik (Norman et al. 1985). Gambar 4 dan 5 menyajikan hasil analisis penentuan N-NO3- tanah Andisol pertanian organik dan konvensional. Berdasarkan pada gambar tersebut,
300
[N-NO3 ] (ppm)
N-NO3-
k1
200
k2
150
k3
100 50 0 0
15
30
45
60
75
90
Inkubasi hari ke-
Gambar 5 Hubungan antara konsentrasi N-NO3dan hari inkubasi pada tanah pertanian konvensional.
8
Berdasarkan pada Gambar 6 konsentrasi awal nitrogen (N-NH 4+ + N-NO3-) di dalam tanah pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. Hal ini berarti mineralisasi nitrogen yang terjadi pada pertanian organik lebih baik dibandingkan dengan pertanian konvensional.
Bertrand I, Delfosse O, Mary B. 2006. Carbon and nitrogen mineralization in acidic, limed and calcareous agricultural soils: apparent and actual effects. Soil Biol Biochem 39:276-288. Bockman OC, Kaarstad O, Lie OH, Richard I. 1990. Agriculture and Fertilizers. OsloNorway: Agriculture Group.
140 120 100
(ppm)
nitrate, ammonium and organic carbon in soil samples. Analyst 122:309 -313.
N-NO3-
80
N-NH4+
60 40 20
Connell DW. 2005. Basic Concepts of Environmental Chemistry. Brisbane: CRC Pr
0
Organik
Konvensional
N-NH 4+
Gambar 6 Total konsentrasi + NNO3- awal pada tanah pertanian organik dan konvensional.
SIMPULAN DAN SARAN
Day RA, Underwood AL. 1989. Analisis Kimia Kuantitatif. Ed ke-5. Jakarta: Erlangga. [Depkes] Departemen Kesehatan. 1990. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Menkes/PER/IX/1990 tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air.
S impulan Berdasarkan pada hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa terjadi mineralisasi nitrogen pada tanah Andisol pertanian organik dan konvensional. Laju mineralisasi nitrogen pada pertanian organik dan konvensional selama 15 hari inkubasi secara berturut-turut adalah -1.6086 ppm/hari dan -0.6922 ppm/hari. Mineralisasi nitrogen pada pertanian organik lebih tinggi dibandingkan dengan pertanian konvensional. Saran Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengetahui jumlah nitrogen yang diserap oleh tanaman. Selain itu diperlukan suatu metode analisis yang sensitif untuk menentukan laju mineralisasi pembentukan N-NO3- di dalam tanah. Penambahan berbagai sumber bahan organik terhadap tanah Andisol perlu dilakukan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap ketersediaan N-NH4+ dan N-NO3- di dalam tanah.
DAFTAR PUSTAKA Ballesteros E, Rios A, Valcarcel M. 1997. Integrated automatic determination of
Goldman E, Jacobs R. 1991. Determination of nitrates by ultraviolet absorption. J.Amer. Water Works Assoc. 53:187. Hakim N. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Yogyakarta: Gajah Mada University Pr. Hanafiah KA. 2005. Dasar -Dasar Ilmu Tanah. Jakarta: PT Rajagrafindo Persada. Hardjowigeno S. 2003. Klasifikasi Tanah dan Pedogenesis. Jakarta: Akademika Pressindo. Harjadi W.1993. Ilmu Kimia Analitik Dasar. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Khopkar SM. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. A. Saptorahardjo, penerjemah. Jakart a: UI Pr. Terjemahan dari: Basic Concepts of Analytical Chemistry. Leiwakabessy FM, Sutandi A. 1998. Pupuk dan Pemupukan. Bogor: Fakultas Pertanian, IPB. Mayer JR. 2001. Connections in Environmental Science a Case Study Approach. Washington: Western Washington University.
9
Merington G, Winder L, Parkinson R, Redman M. 2002. Agricultural Pollution. London: Spon Pr. Norman JL, Edbrg JC, Stucky JW. 1985. Determination of nitrate soil extracts by dual-wavelength ultraviolet spectrophotometer. J Soil Sci Soc. 49:1182-1186 Pang XP, Letey J. 2000. Organic farming: challenge of timing nitrogen availability to crop nitrogen requirement. Soil Sci Soc Am J 64:247-253. Poveda K, Dewenter IS, Scheu S, Tscharntke T. 2005. Belowground effects of organic and conventional farming on aboveground plant –herbivore and plant–pathogen interactions. Agric Environ 113:162-167. Prantl R, Tesar M, Huber M, Lechner P. 2006. Changes in carbon and nitrogen pool during in-situ aeration of old landfills under varying conditions. Waste Manag 26:373 –380. Puslitbangtanak.2006. Andisol. [terhubung berkala]. http://soillimate.or.id/index.php? option=com_content&task=view&id=17 &Itemid=38. html [25 April 2008]. Puslittanah. 2005. Penuntun Analisis Kimia Tanah dan Tanaman. Bogor: Balai Penelitian Tanah. Resh HM. 1983. Hydroponic Food Production. Ed ke-2. California: Woodbridge Pr. Hlm 335. Saeni MS. 1989. Kimia Lingkungan. Bogor: PAU IPB. Sanchez PA. 1992. Sifat dan Pengelolaan Tanah Tropika. Bandung: ITB Pr. Sleutel S, Neve SD, N´emeth T, T´oth T, Hofman G. 2006. Effect of manure and fertilizer application on the distribution of organic carbon in different soil fractions in long-term field experiments. Europ J Agronomy 25:280–288. Soepardi G. 1996. Sifat dan Ciri Tanah. Bogor. IPB Pr.
Sutanto R. 2002. Penerapan Organik. Yogyakarta: Kanisius.
Pertanian
Tan KH. 2000. Principles of Soil Chemistry. Ed ke-2. New York: Marcell-Dekker. Umariah S. 2007. Perbandingan metode analisis senyawa nitrogen dengan KCl dan CaCl 2 di beberapa kedalaman tanah yang ditanami bawang daun [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Widjik S, Hardjono. 1996. Metode Analisis Tanah. Jakarta: Astra Agro Niaga.
10
LAMPIRAN
11
Lampiran 1 Contoh tanah yang diambil dari Kebun Ciwidey pada pertanaman kentang C (%) N (%) C/N (%) Contoh Kode Lokasi Sistem Pertanian II.A.a.1
K1
organik
5.562
0.534
10.4
II.A.a.2
K2
organik
4.895
0.469
10.4
II.A.a.3
K3
organik
4.719
0.462
10.2
II.B.a.1
K1
konvensional
2.758
0.309
8.9
II.B.a.2
K2
konvensional
2.751
0.315
8.7
II.B.a.3
K3
konvensional
-
-
-
Lampiran 2 Kondisi perlakuan percobaan di lapangan I II III I II III I
II
III
Hari ke0 15 30 45 60 75 90
Pertanian Organik
Pertanian Konvensional
Hutan
12
Lampiran 3 Diagram alir pengukuran kadar air 5 gram contoh tanah
dikeringkan 105 ºC selama 24 jam
didinginkan
ditimbang
Lampiran 4 Diagram alir pengukuran nisbah C/N 0.5 gram contoh tanah
dikeringkan 105 ºC
Variomax CNS analyzers
% C & %N
13
Lampiran 5 Diagram alir pengukuran N-NO310 g contoh tanah ekstrak 50 ml CaCl2 0,01 M
5 ml filtrat
diukur pada ?1 = 275 nm ?2 = 210 nm
14
Lampiran 6 Diagram alir pengukuran N-NH4+ 10 g contoh tanah
ekstrak 50 ml KCl 1N
2 ml pereaksi 1 filtrat
1 ml kocok 2 ml pereaksi 2
kocok
2 ml NaOCl 5% kocok & didiamkan 30 menit
diukur pada ?= 636 nm
pereaksi 1: 32 g NaOH, 40 g trinatrium sitrat, dan 0.3 g natrium nitroprusida pereaksi 2: 56.3 g NaOH, dan 137 g fenol
15
Lampiran 7 Pembuatan pereaksi Ekstrak KCl 1 N : Sebanyak 74.55 g kristal KCl dilarutkan ke dalam labu berukuran 1 liter dengan air bebas ion hingga homogen. Standar pokok 1000 ppm NH 4+ : Sebanyak 4.7143 g serbuk (NH4)2SO 4 (kering 105 ºC) dilarutkan kedalam labu berukuran 1 liter dengan air bebas ion hingga homogen. Standar 50 ppm NH4+ dalam KCl 1N : Sebanyak 5 ml standar pokok 1000 ppm NH 4+ dipipet ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan ekstrak KCl 1N hingga tanda tera. Standar 5 ppm NH4+ dalam KCl 1N: Sebanyak 10 ml standar 50 ppm NH 4+ dipipet ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan ekstrak KCl 1N hingga tanda tera. Ekstrak CaCl2 0,01 M : Sebanyak 1.48 g kristal CaCl2 dilarutkan ke dalam labu berukuran 1 liter dengan air bebas ion hingga homogen. Standar pokok 1000 ppm NO 3- : Sebanyak 1.6290 g serbuk KNO3 pekat dilarutkan kedalam labu berukuran 1 liter dengan air bebas ion hingga homogen. Standar 50 ppm NO3- dalam CaCl2 0,01 M : Sebanyak 5 ml standar pokok 1000 ppm NO3-
dipipet ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan ekstrak
CaCl2 0.01 M hingga tanda tera. Pereaksi 1 dan 2 Pereaksi 1 (larutan bufer sitrat), yaitu 32 g NaOH dilarutkan 500 ml air bebas ion secara perlahan-lahan ke dalam labu ukur 1000 ml kemudian ditambahkan 40 g serbuk trinatrium sitrat, 0,3 natrium nitroprusida, dan air bebas ion sampai tanda tera. Pereaksi 2 (larutan fenolat), yaitu sebanyak 56.3 g serbuk NaOH ditambahkan 500 ml air bebas ion secara perlahan-lahan ke dalam labu ukur 1000 ml kemudian ditambahkan 137 g fenol dan air bebas ion sampai tanda tera. Deret standar amonium pada KCl Penetapan amonium dilakukan dengan pembuatan deret standar (0-5 ppm NH 4+. Standar 5 ppm NH 4+ dalam KCl 1N dipipet 0; 0.1; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8; dan 1 ml ke dalam tabung reaksi kemudian ditambahkan ekstrak KCl 1 N hingga menjadi 1 ml. Deret standar ini memiliki konsentrasi 0; 0.5; 1; 2; 3; 4; dan 5 ppm
16
NH 4+. Kemudian deret standar ini ditambahkan 2 ml pereaksi 1, 2 ml pereaksi 2, dan 2 ml NaOCl 5 %. Kemudian dikocok dan diukur serapannya pada panjang gelombang 636 nm. Deret standar nitrat pada CaCl 2 Penetapan amonium dilakukan dengan pembuatan deret standa r (0-5 ppm NO 3-.
Standar 50 ppm NO 3- dalam CaCl2 0,01 M dipipet 0; 0.05; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4;
dan 0.5 ml ke dalam tabung reaksi kemudian ditambahkan ekstrak CaCl2 0.01 M hingga menjadi 5 ml. Deret standar ini memiliki konsentrasi 0; 0.5; 1; 2; 3; 4; dan 5 ppm NO3-. Kemudian dikocok dan diukur serapannya pada panjang gelombang 210 nm dan 275 nm sebagai koreksi.
17
Lampiran 8 Kriteria hasil uji parameter kualitas tanah menurut Puslittanah Nilai Jenis analisis
Sangat rendah < 1.00
Rendah 1-2.0
Sedang 2.01-3
N total (%) C/N
< 0.1 <5
0.1-0.2 5-10
0.21-0.5 11-15
Tinggi 3.01-5 0.510.75 16-25
P 2O5 HCl 25 % (mg/100 g)
< 15
15-20
21-40
41-60
P 2O5 Bray 1 (ppm) P 2O5 Olsen (ppm)
<4 <5
5-7 5-10
8-10 11-15
11-15 16-20
K2O HCl 25% KTK (me/100 g) Susunan kation (me/100 g) Ca Mg K Na KB (%) Kemasaman Al (me/100 g) Sangat masam
< 10 <5
10-20 5-16
21-40 17-24
41-60 25-40
<2 < 0.4 < 0.1 < 0.1 < 20
2-5 0.4-1.0 0.1-0.3 0.1-0.3 20-40
6-10 1.1-2.0 0.4-0.5 0.4-0.7 41-60
11-20 2.1-8.0 0.6-1.0 0.8-1.0 61-80
C organik (%)
pH H2O
4.5
Sangat tinggi >5 > 0.75 > 25 >60 > 15 > 20 > 60 > 40 > 20 >8 >1 >1 > 80 > 40
11-20 Masam
Agak masam
Netral
Agak netral
Alkali
4.5-5.5
5.6-6.5
6.6-7.5
7.6-8.5
> 8.5
18
Lampiran 9 Laju mineralisasi nitrogen pertanian organik dan konvensional N-NH 4+ pertanian organik
[N-NH4+] (ppm)
35 y = -1.6086x + 31.36 R2 = 1
30 25 20 15 10 5 0 0
5
10
15
20
Inkubasi ke-
[N-NH4+] (ppm)
N-NH 4+
pertanian Konvensional
35 30
y = -0.6922x + 15 R2 = 1
25 20 15 10 5 0 0
5
10 Inkubasi ke-
15
20
23 19
Lampiran 14 Perhitungan data hasil analisis tanah Penentuan Kadar Air Kadar Air (KA) = (bobot cawan + bobot basah) – (bobot cawan +bobot kering) x 100% (bobot cawan +bobot kering) – bobot cawan Kadar A ir (KA) = (1.697 + 5.030)g – (5.479 g) x 100% (5.479 – 1.697) g Faktor Koreksi (fk) =
100 + 32.998 100
= 32.998%
= 1. 330
Penentuan konsentrasi amonium tanah [NH4+ contoh] = [NH4+ kurva] x fk x volume ekstrak bobot tanah [NH4+ contoh] = 8.752 ppm x 1.330 x 50 ml = 58.202 ppm 10 g [N-NH4+] = 14/18 x 58.202 ppm
= 45.268 ppm
Penentuan konsentrasi nitrat tanah [NO3- contoh] = [NO 3- kurva] x fk x fp x volume ekstrak bobot tanah [NO3- contoh] = 7.048 ppm x 1.330 x 10* x 50 ml 10 g
= 468.714 ppm
[N-NO3-] = 14/62 x 468.714 ppm = 105.839 ppm 10* = filtrat contoh dipipet sebanyak 0.5 ml dan ditambahkan 4.5 ml CaCl2
Penentuan nisbah C/N Nisbah C/N= C (%) N (%) Nisbah C/N= 5.562 = 10.4 0.534
