PENURUNAN PENGUAPAN AMONIA PADA PADI SAWAH AKIBAT PEMBERIAN ZEOLIT ALAM DAN PUPUK UREA TABLET REDUCTION OF AMMONIA VOLATILIZATION IN RICE CAUSED BY ADDING NATURAL ZEOLITE AND PRILLED UREA FERTILIZER Oleh: Kharisun Fakultas Pertanian Universitas Jenderal Soedirman Purwokerto (Diterima: 8 Juni 2005, disetujui: 9 Juli 2005) ABSTRACT The research was aimed at investigating the effect of natural zeolite of Tasikmalayan deposit and urea fertilizer on ammonia volatilization, fertilizer usage efficiency, and rice yield. This research was a pot experiment using Eutrudept soil type conducted in a glass house. The experiment was factorially arranged in a randomized block design. The factors tested were level of natural zeolite (0, 1000, and 2000 kg/ha) and urea fertilizer (0, 100, and 200 kg N prilled urea/ha and 0, 100, and 200 kg N supergranule urea/ha). Ammonia emitted was determined using Sulfuric Acid Entrapment System. Application of natural zeolite reduced volatilized N by 46%, from 78.78 mg N/pot to 42.11 mg N/pot. The highest volatilized N was observed at the application of prilled urea at 200 kg N/ha (197.23 mg/pot). Key words: Efficiency, Natural Zeolite, Volatilization
PENDAHULUAN Sudah lama diketahui bahwa nitrogen yang diaplikasikan ke dalam tanah sawah cenderung mempunyai keefisienan rendah. Penyebabnya adalah kehilangan N terutama melalui melalui penguapan amonia (NH 3 ), pengawa-nitratan (denitrification), dan pencucian (leachings). Kehilangan tersebut dapat menyebabkan kehilangan pupuk N yang mencapai 80%. Kehilangan N melalui penguapan NH3 sangat nyata terutama apabila pupuk N diberikan dengan cara disebar, yaitu dapat mencapai 50%. Pada tanah sawah, kehilangan N melalui penguapan terutama disebabkan bentuk N mineral + yang dominan adalah NH 4 , yang berpotensi mengalami perubahan menjadi gas NH3. Nilai pH tanah yang relatif cukup tinggi pada tanah sawah
Penurunan Penguapan Amonia ... (Kharisun)
mendorong terjadinya perubahan ini. Salah satu usaha untuk menekan kehilangan N adalah dengan menggunakan urea supergranule (USG) atau lebih dikenal dengan urea tablet. Penggunaan pupuk jenis ini dinilai cukup efektif menekan laju penguapan NH3. Meskipun demikian, pemanfaatannya menghadapi beberapa kendala, terutama aplikasinya yang dianggap sukar dan membutuhkan banyak tenaga kerja. Kelemahan lainnya adalah pupuk ini kurang efektif pada tanah dengan nilai kapasitas tukar kation (KTK) rendah. Mineral zeolit dinilai mampu menang-gulangi kelemahan ini, karena zeolit sudah lama dikenal sebagai mineral yang mempunyai kemampuan menjerap dan menukar kation yang tinggi (van Straaten, 2002). Oleh karenanya, ion amonium yang dilepas melalui pemineralan residu tanaman
107 melaporkan bahwa penggunaan zeolit 53 g/kg (5%) kompos dapat menekan kehilangan N sampai 80%. Lebih lanjut, Park dan Komarneni (1998) melaporkan bahwa zeolit mampu menangkap 76 g N/kg zeolit. Zeolit adalah mineral aluminosilikat yang mempunyai struktur tridimensi, yang berongga dan berlorong, sehingga mempunyai luas permukaan yang besar. Ion pusat Si dari tetrahedra umumnya mengalami penggantian oleh Al yang mempunyai valensi positif tiga. Penggantian ini menyebabkan zeolite bermuatan negatif, yang dinetralkan oleh logam + + alkali atau alkali tanah, seperti Na , K , 2+ 2+. Ca , dan Mg . Ciri ini memungkinkan zeolit memberikan sifat penting, seperti sifat penyerapan dan penyaringan molekul, penukaran kation, dan katalis (Kharisun dan Budiono, 1999; van Straaten, 2002). Penelitian Khitome et al. (1998) juga menyimpulkan bahwa + zeolit efektif sebagai penyerap NH4 dan sebagai pupuk N pelepasterkendali (controlled-release fertilizer). Tujuan peneliti-an ini adalah untuk mengetahui pengaruh zeolit alam deposit Tasikmalaya dan takaran serta jenis pupuk urea
terhadap penguapan amonia dan keefisienan pemupukan pada padi sawah. METODE PENELITIAN Penelitian ini merupakan percobaan pot yang dilakukan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian Unsoed dengan menggunakan tanah Eutrudept. Penelitian menggunakan pola faktorial dengan rancangan dasar Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan ulangan 3 kali. Faktor yang dicoba adalah zeolit (diameter < 2 mm) dengan 3 takaran (0, 1.000, dan 2.000 kg/ha), dan pemupukan urea, yaitu urea pril dengan takaran 0, 100, dan 200 kg N/ha serta urea tablet dengan takaran 0, 100, dan 200 kg N/ha). Pot mempunyai luas 210 cm² dan tinggi 30 cm. Setiap pot ditanami 4 rumpun tanaman padi. Peubah yang diamati meliputi: penguapan NH 3 , pH-tanah, dan serapan pupuk oleh tanaman padi. Pengamatan N teruap menggunakan metode Sistem Perangkap Asam Sulfat (Sulfuric acid entrapment system). Pengukuran dilakukan setiap 24 jam selama 40 hari dan selanjutnya setiap 3 hari. Prinsip kerja metode ini adalah udara bebas
Gambar 1. Prinsip kerja penangkapan NH3 dengan metode Sulfuric acid entrapment system Keterangan: 1. pompa udara listrik; 2. larutan 1 N H2SO4; 3a. drum berisi tanah; 3b. Penyungkup plastik; dan 4. larutan 0,05 N H2SO4. ISSN. 1411-9250 Jurnal Pembangunan Pedesaan Vol. V No. 2, Agustus 2005: 106-112
108 menangkap NH3 yang teruap (Gambar 1). Pengukuran dilakukan dengan titrasi 0,05 N Na OH. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis dan takaran pupuk urea serta perlakuan zeolit berpengaruh nyata terhadap penguapan NH3. Tabel 1 menunjukkan bahwa NH3 teruap pada perlakuan urea pril sangat tinggi, yaitu terjadi peningkatan N teruap 514% pada takaran 100 kg N/ha. Penguapan NH3 tertinggi dicapai pada pemberian urea pril takaran 200 kg N/ha. Pemberian urea pril dengan cara disebar mengakibatkan semakin besar takaran urea pril, sehingga konsentrasi + NH4 pada air genangan semakin tinggi dan hanya sebagian kecil yang dapat dijerap oleh partikel tanah. Hal ini mendorong terbentuknya gas NH3. Pemberian urea tablet sampai takaran 200 kg N/ha mampu menekan terjadinya penguapan NH3, sehingga secara statistika tidak berbeda nyata dengan perlakuan kontrol (tanpa pemupukan urea). Keefektifan urea tablet dalam menekan laju penguapan
NH 3 disebabkan penempatan urea tablet pada daerah pengurangan (10 + cm) mengakibatkan ion NH4 relatif stabil dan memungkinkan untuk dijerap oleh koloid tanah tanah secara optimum. Ukuran fisik urea tablet yang jauh lebih besar dari urea pril juga mengakibatkan luas permukaan kontak dengan air menjadi rendah, sehingga dapat meminimumkan kehilangan N melalui penguapan NH3. Pemberian zeolit alam deposit Tasik-malaya mampu menurunkan penguapan NH3 secara nyata. Pada takaran 1.000 kg/ha, zeolit mampu menekan kehilangan N melalui penguapan hingga 46,5%. Kemampuan zeolit untuk menjerap kation menyebabkan + NH4 hasil hidrolisis urea pada tanah sawah dapat segera dijerap oleh kompleks jerapan zeolit, sehingga dapat menekan terjadinya penguapan NH3. Park dan Komarneni (1998) melaporkan bahwa zeolit mampu menangkap 76 g N/kg zeolit. Tabel 2 menunjukkan besarnya takaran pupuk urea yang hilang melalui penguapan NH3 pada takaran zeolit yang berbeda, yang dihitung dalam
Tabel 1. Nilai Rata-rata NH3 Teruap Akibat Pemberian Pupuk Urea dan Zeolit Alam Perlakuan Pupuk Urea N0 NP1 NP2 NT1 NT2 Zeolit Alam Z0 Z1 Z2
Penguapan NH3 (mg N/pot) 11,40 a 70,49 b 197,23 c 12,96 a 20,13 a 78,78 a 42,11 b 66,41 ab
Keterangan Tanpa pupuk urea Urea pril 100 kg N/ha Urea pril 200 kg N/ha Urea tablet 100 kg N/ha Urea tablet 200 kg N/ha Tanpa zeolit 1000 kg zeolit/ha 2000 kg zeolit/ha
Keterangan: Nilai yang diikuti dengan huruf yang sama pada perlakuan dan kolom yang sama tida berbeda nyata menurut DMRT pada tingkat kepercayaan P<0.05. Penurunan Penguapan Amonia ... (Kharisun)
109 Tabel 2. Nilai Rata-rata Takaran Pupuk Urea yang Mengalami Penguapan NH3 pada Takaran Zeolit yang Berbeda (%) Perlakuan Zeolit Z0 Z1 Z2
Urea 100 kg N/ha Urea Pril Urea Tablet
Urea 200 kg N/ha Urea Pril Urea Tablet
37,57 aB 22,46 bA 24,09 bA
53,39 aA 25,09 bB 53,56 bA
3,76 aC -0,73 aB -1,11 aB
5,20 aC 0,45 aB 0,46 aB
Keterangan: Nilai yang diikuti dengan huruf kecil yang sama (pada kolom yang sama) atau huruf kapital (pada baris yang sama) tidak berbeda nyata menurut DMRT pada tingkat kepercayaan P<0.05. Kehilangan N melalui penguapan pada perlakuan urea pril sangat besar, apabila tidak digabung dengan zeolit. Sebagai contoh, urea pril 200 kg/ha yang hilang melalui penguapan mencapai 53,39%. Kehilangan ini dapat ditekan menjadi 25,09%, apabila digabung dengan zeolit 1000 kg. Kehilangan N melalui penguapan pada urea tablet sangat kecil, bahkan pada takaran 100 kg N/ha terdapat nilai negatif terutama yang digabung dengan perlakuan zeolit. Hal ini berarti besarnya penguapan lebih kecil dibandingkan pot yang tidak menerima
pupuk dan zeolit. Pada takaran zeolit yang lebih tinggi terdapat kecenderungan kenaikan N teruap. Hal ini diduga berkaitan dengan semakin tingginya pH tanah dengan peningkatan takaran zeolit (Gambar 2.). Peningkatan pH ini diduga karena kation basa (seperti K+, Na+ dan Ca+) yang terdapat pada kompleks jerapan zeolit dilepas ke dalam larutan tanah sebagai kompensasi penangkapan ion NH4+. Serapan N dan Produksi Padi Pemberian pupuk urea
baik
Gambar 2. Nilai pH tanah sawah setelah 11 hari aplikasi zeolit yang diukur pada pukul 14.00. Keterangan: Z0 = tanpa zeolit; Z1 = zeolit 1.000 kg/ha; dan Z2 = zeolit 2.000 kg/ha. ISSN. 1411-9250 Jurnal Pembangunan Pedesaan Vol. V No. 2, Agustus 2005: 106-112
110 Tabel 3. Angka Rata-rata Serapan N, Residu N Tanah, dan Parameter Pertumbuhan dan Produksi Tanaman Padi Perlakuan Pupuk Urea N0 NP1 NP2 NT1 NT2 Zeolit Alam Z0 Z1 Z2
Serapan N Bobot jerami Bobot akar Bobot gabah Residu N tanah (mg/rumpun) (g/rumpun) (mg/rumpun) (mg/rumpun) (%) 158 327 442 402 527
a b c c d
5,87 a 8,57 b 11,22 d 9,87 c 12,07 e
6,03 a 9,06 b 15,84 d 11,97 c 15,76 d
5,34 a 9,94 b 11,42 b 11,29 b 11,72 b
336 a 374 a 373 a
933 a 981 a 954 a
11,73 a 11,97 a 11,49 a
9,99 a 9,95 a 9,89 a
0,02 0,08 0,15 0,17 0,18
a b c c c
0,11 a 0,13 a 0,13 a
Keterangan: Nilai yang diikuti dengan huruf yang sama pada perlakuan dan kolom yang sama tidak berbeda nyata menurut DMRT pada tingkat kepercayaan P<0.05. diikuti dengan kenaikan parameter pertumbuh-an dan produksi tanaman (Tabel 3). Pemberian urea tablet pada takaran 100 kg N/ha mengha-silkan serapan N yang sama dengan perlakuan urea pril takaran 200 kg N/ha. Serapan N tertinggi dicapai pada perlakuan urea tablet takaran 200 kg N/ha. Tabel 3. juga menunjuk-kan bahwa pertumbuhan dan hasil padi yang dicapai dengan perlakuan urea tablet 100 kg N/ha secara statistika tidak berbeda dengan pemberian urea pril 200 kgN/ha. Pemberian urea tablet pada takaran yang lebih tinggi (200 kg N/ha) tidak efektif meningkatkan pertum-buhan dan produksi. Pemberian zeolit meskipun mampu menekan kehilangan N yang
teruap, namun belum dapat meningkatkan serapan N oleh tanaman padi serta pertumbuhan dan produksi tanaman (Tabel 3). Hal ini berarti, ion NH4+ yang terjerap oleh zeolit belum dapat dimanfaatkan secara efektif oleh tanaman, yang ditunjukkan dengan tingginya residu N tanah (Tabel 3). Keefisienan Pemupukan Nilai rata-rata keefisienan agronomi dan persentase keefisienan serapan N ditunjukkan pada Tabel 4 dan 5. Pemberian zeolit alam pada perlakuan urea pril dan tablet cenderung meningkatkan keefisienan agro-nomi. Pemberian zeolit alam dengan takaran 2.000 kg zeolit/ha dan urea pril 100 kg/ha mampu meningkatkan keefisienan agronomi
Tabel 4. Nilai Rata-rata Keefisienan Agronomi (kg gabah/kg pupuk) Perlakuan Zeolit Z0 Z1 Z2
Urea 100 kg N/ha Urea Pril Urea Tablet 10,05 9,50 12,10
13,78 13,12 11,53
Penurunan Penguapan Amonia ... (Kharisun)
Urea 200 kg N/ha Urea Pril Urea Tablet 6,39 8,29 7,38
7,28 7,13 11,53
111 Tabel 5. Keefisienan Serapan N (%) Perlakuan Zeolit Z0 Z1 Z2
Urea 100 kg N/ha Urea Pril Urea Tablet 42,5 37,5 45,0
60,0 62,5 60,0
keefisienan agronominya justru turun menjadi 15,49%, karena dengan bertambahnya takaran pupuk N, semakin banyak urea pril yang teruap. Pemberian urea tablet pada takaran 200 kg N/ha dan zeolit alam 2.000 kg zeolit alam/ha, keefisienan agronominya tetap, yaitu sebesar 11,53 kg gabah/kg pupuk (Tabel 4). Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan takaran urea tablet dapat dimanfaatkan secara efektif oleh tanaman dan penguapan NH3+ dari urea tablet lebih rendah dibandingkan dengan urea pril. Pemberian zeolit alam pada perlakuan urea pril dan tablet cenderung meningkatkan keefisienan
Urea 200 kg N/ha Urea Pril Urea Tablet 33,8 35,0 37,5
43,8 50,0 43,8
serapan N. Pemberian zeolit alam lebih berpengaruh terhadap peningkatan keefisienan serapan N pada takaran 200 kg N/ha dibandingkan dengan takaran 100 kg N/ha. Pemberian zeolit alam 2.000 kg/ha dan urea pril 200 kg N/ha meningkatkan keefisienan serapan N sebesar 10,95%, sedang pemberian zeolit alam 1.000 kg/ha dan urea tablet pada takaran yang sama dapat meningkatkan keefisienan serapan N sampai 14,16%. Perlakuan lainnya juga menunjukkan bahwa pemberian urea tablet pada takaran 100 dan 200 kg N/ha pada berbagai takaran zeolit alam, mengakibatkan keefisienan serapan N lebih tinggi dibandingkan dengan pemberian urea
Gambar 3. Keefisienan serapan N pada pemberian zeolit dan pupuk urea yang berbeda ISSN. 1411-9250 Jurnal Pembangunan Pedesaan Vol. V No. 2, Agustus 2005: 106-112
112 besar pengaruhnya terhadap keefisienan serapan N dibandingkan dengan urea pril (Gambar 3). Pemberian urea tablet dapat menekan penguapan NH 3 + , sehingga akan meningkatkan keefisienan serapan N.
pencampuran zeolit dan urea, sehingga didapatkan keefisienan paling tinggi dan paling menguntungkan bagi petani baik dari segi biaya produksi maupun aplikasi pupuk. DAFTAR PUSTAKA
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Zeolit alam dapat menurunkan N teruap sampai 46%, yaitu dari 78,78 menjadi 42,11 mg N/pot. 2. Penguapan N tertinggi terjadi pada perla-kuan 200 kg urea pril/ha, yaitu 197,23 mg N/pot. 3. Penggunaan urea tablet dapat menekan kehilangan N melalui penguapan menjadi 12,76 mg N/pot. Saran Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberikan pemecahan bagi petani untuk menekan biaya produksi padi dengan mengurangi penggunaan pupuk urea. Hal ini karena zeolit mampu menekan kehilangan N dari pupuk urea pril sampai 46%, sehingga petani dapat mengurangi penggunaan urea pril sampai setengah dari yang biasa mereka guna-kan asal penggunaan urea digabung dengan zeolit. Hal yang masih perlu dikembangkan adalah mencari teknologi
Penurunan Penguapan Amonia ... (Kharisun)
Bernal, M., P. Lopez, J.M. Real, and M. Scott. 1993. Application of Natural Zeolite for Reduction of Ammonia Emission during the Composting of Organic Waste in a Laboratory Composting Simulator. Bioresource Tech. 43 (1):35-39. Kharisun dan M.N. Budiono. 1999. An Alternative Activation Method for Natural Zeolite from Indonesian Deposits Based on Its Chemical Properties. Proceedings of International Seminar on Catalyst Chemistry. Yogyakarta, 13 February 1999. Khitome, M., J.W. Paul, L.M. Lavkulich, and A.A. Bomke. 1998. Kinetics of Ammonia Adsorption and Desorption by Natural Zeolite Clinotilolite. Soil Sci. Soc. Am. J. 62(3):622-629. Park, M. and S. Komarneni. 1998. Ammonium Nitrate Occlusion Vs Nitrate Ion Exchange in Natural Zeolite. Soil Sci. Soc. Am. J. 62(5):1455-1459. Van Straaten, P. 2002. Rocks for Crops: Agrominerals of SubSaharan Africa. ICRAF, Nairobi,
