PERBANDINGAN METODE ANALISIS SENYAWA NITROGEN DENGAN KCl DAN CaCl2 DI BEBERAPA KEDALAMAN TANAH YANG DITANAMI BAWANG DAUN
SARI UMARIAH
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
PERBANDINGAN METODE ANALISIS SENYAWA NITROGEN DENGAN KCl DAN CaCl2 DI BEBERAPA KEDALAMAN TANAH YANG DITANAMI BAWANG DAUN
SARI UMARIAH
Skripsi sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ABSTRAK SARI UMARIAH. Perbandingan Metode Analisis Senyawa Nitrogen dengan KCl dan CaCl2 di Beberapa Kedalaman Tanah yang Ditanami Bawang Daun. Dibimbing oleh MUCHAMMAD SRI SAENI dan DIAH SETYORINI. Penggunaan pupuk yang berlebihan menyebabkan berbagai masalah, di antaranya ialah pencemaran lingkungan. Pengaturan dosis pupuk organik sangat penting pada budidaya intensif tanaman sayuran di dataran tinggi. Nitrogen merupakan salah satu unsur hara esensial dengan tingkat ketersediaan yang rendah di dalam tanah. Perilaku nitrogen di dalam tanah sangat dinamis dan mudah berubah sehingga dilakukan penelitian untuk mengetahui perilaku nitrogen pada tanah di pertanaman bawang daun dengan dosis pemupukan petani dan pemupukan introduksi menggunakan metode KCl dan CaCl2. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama, contoh tanah diambil pada kedalaman 0−25, 25−50, 50−75, dan 75−100 cm yang ditanami bawang daun di Wonosobo, Jawa Tengah. Contoh tanah diambil secara berkala sejak tanam hingga panen dengan selang waktu 3 minggu di lokasi penelitian. Contoh tanah dikumpulkan dari sepuluh titik pegambilan contoh di atas guludan di antara tanaman bawang daun. Pada tahap kedua, kadar amonium dan nitrat pada tanah tersebut dianalisis dengan menggunakan metode KCl dan CaCl2 secara spektrofotometri. Berdasarkan hasil pengamatan, metode CaCl2 tidak dapat digunakan pada penentuan kadar amonium dan dapat digunakan pada penentuan nitrat. Pola distribusi kadar amonium pada dosis petani hampir sama dengan dosis introduksi dan kadar nitrat pada dosis petani lebih besar dibandingkan dengan dosis introduksi.
ABSTRACT SARI UMARIAH. Comparison of Analysis Methods on Nitrogen Compounds using KCl and CaCl2 in Some Soil Depth Cultivated with Onion Leaves. Supervised by MUCHAMMAD SRI SAENI and DIAH SETYORINI. Excessive fertilizing causes various problems such as pollution to the environment. Dosage control of organic fertilizer is very important in an intensive vegetable cultivation an plateau. Nitrogen is one of the essential nutrient elements with low availability in the soil. Nitrogen behavior is very dynamic and always fluctuating, so research has to be carried out to study its behavior in the soil cultivated with onion leaves with farmer dose fertilization and introduction dose fertilization using KCl and CaCl2 methods. This research was conducted in two phases. In the first phase, soil samples were taken from 0−25, 25−50, 50−75, and 75−100 cm of depth at onion leaves cultivation area in Wonosobo, Central Java. Soil samples were taken periodicaling since plant until harvesting every 3 weeks. Soil samples were collected from 10 sampling spots of above guludan among onion leaves plants. In the second phase, the ammonium and nitrate contents in those soils were determined by KCl and CaCl2 methods spectrophotometrically. Based on the observation results, CaCl2 method could not be used to determine the ammonium content, but it could be used to determine the nitrate content. Ammonium rate distribution pattern of farmer dose was similar to that of introduction dose, and the nitrate content at farmer dose was higher compared with the introduction dose.
Judul
: Perbandingan Metode Analisis Senyawa Nitrogen dengan KCl dan CaCl2 di Beberapa Kedalaman Tanah yang Ditanami Bawang Daun Nama : Sari Umariah NIM : G44203038
Disetujui,
Pembimbing I,
Prof. Dr.Ir. M. Sri Saeni.MS NIP 130256339
Pembimbing II,
Dr. Diah Setyorini NIP 080077872
Diketahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor,
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131 473 999
Tanggal lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skipsi berdasarkan hasil penelitian yang dilaksanakan pada bulan Januari-Juni 2007 dengan judul Perbandingan Metode Analisis Senyawa Nitrogen dengan KCl dan CaCl2 di Beberapa Kedalaman Tanah yang Ditanami Bawang Daun. Terima kasih penulis ucapkan teramat besar kepada Prof.Dr.Ir.Muchammad Sri Saeni, MS selaku pembimbing I atas saran, kritik, masukan ilmu dan pengetahuan, serta kesabaran dalam membimbing. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr.Diah Setyorini selaku pembimbing II atas kesabaran dan bimbingannya. Terima kasih juga diberikan kepada kegiatan penelitian N-Balance yang kerja sama antara Ghent University, Belgia dengan Balai Penelitian Tanah, Bogor, pak Ibrahim atas masukan ilmu dan kesabarannya, Pak Mulyadi dan Pak Didi atas masukan ilmunya, beserta teman-teman kimia angkatan 40 khususnya Diah, Feri, Widya, Tika, dan Ayu dari D3 Ilmu Tanah, Kak Budhi, kosan B 2 dan B 14. Penghargaan dan terima kasih juga ditujukan kepada Mama, Bapa, my sisters and brothers, atas kasih sayang, perhatian, dan dukungannya. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya.
Bogor, Juli 2007
Sari Umariah
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 8 November 1985 dari ayah bernama Ir. Umar Hamzah (Alm) dan Ibu bernama Hj. Badriah. Penulis adalah anak ke-3 dari 4 bersaudara. Tahun 2003 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Tambun serta pada tahun yang sama lulus masuk IPB melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Penulis memilih Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis melakukan kegiatan praktik lapang pada tahun 2006 di PT Indofarma (Persero) Tbk, Bekasi. Judul yang dipilih adalah Penentuan Kualifikasi Mesin Dissolusi Tester Tipe Sotax AT 7 Menggunakan Metode Spektrofotometri. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Fisik pada tahun ajaran 2006/2007.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... vii DAFTAR TABEL ......................................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................. vii PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1 TINJAUAN PUSTAKA Tanah ............................................................................................................... Nitrogen dalam tanah ...................................................................................... Metode Penetapan Nitrogen ............................................................................ Kadar air .......................................................................................................... Spektrofotometer UV-Vis ...............................................................................
1 2 3 3 3
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ................................................................................................ Pengambilan Contoh ....................................................................................... Penetapan Kadar Air ....................................................................................... Ekstraksi Contoh ............................................................................................. Penetapan Amonium dan Nitrat dengan KCl .................................................. Penetapan Amonium dan Nitrat dengan CaCl2 ............................................... Pengolahan Data ..............................................................................................
3 4 4 4 4 4 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Tanah Awal ............................................................................................. 4 Uji Beda Nilai Tengah antara Metode KCl dan CaCl2 pada Penentuan Kadar Amonium ......................................................................................................... 5 Uji Beda Nilai Tengah antara Metode KCl dan CaCl2 pada Penentuan Kadar Nitrat ................................................................................................................ 5 Dosis Petani dan Introduksi ............................................................................. 5 Pola Distribuís Kadar Amonium ..................................................................... 6 Pola Distribusi Kadar Nitrat ............................................................................ 7 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan.......................................................................................................... 7 Saran ................................................................................................................ 8 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 8 LAMPIRAN .................................................................................................................. 9
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5
Halaman Perubahan nitrogen dalam tanah........................................................................... 2 Kadar amonium pada berbagai kedalaman tanah dengan dosis petani................ 6 Kadar amonium pada berbagai kedalaman tanah dengan dosis introduksi........... 6 Kadar nitrat pada berbagai kedalaman tanah dengan dosis petani........................ 7 Kadar nitrat pada kedalaman tanah dengan dosis introduksi................................ 7
DAFTAR TABEL 1 2 3
Halaman Sifat-sifat tanah Andisol Wonosobo, Jawa Tengah............................................. 1 Dosis pemupukan petani dan introduksi ............................................................... 5 Kadar N pada pupuk dan tanaman ........................................................................ 6
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Halaman Pembuatan pereaksi ............................................................................................. 10 Pembagian kelas tekstur tanah .............................................................................. 12 Kriteria penilaian sifat-sifat tanah (Pusat Penelitian Tanah, 2005) ....................... 13 Perhitungan statistik dengan uji beda nilai tengah dua populasi ........................... 14 Kurva standar amonium dan nitrat pada dua metode ............................................ 15 Diagram alir penelitian .......................................................................................... 17 Contoh Perhitungan ............................................................................................. 18 Data analisis penentuan amonium pada metode KCl 1 N (ulangan 1) .................. 19 Data analisis penentuan amonium pada metode KCl 1 N (ulangan 2) .................. 20 Data analisis penentuan amonium pada metode KCl 1 N (ulangan 3).................. 21 Data analisis penentuan amonium pada metode CaCl2 0.01 M (ulangan 1) ......... 22 Data analisis penentuan amonium pada metode CaCl2 0.01 M (ulangan 2) ......... 23 Data analisis penentuan amonium pada metode CaCl2 0.01 M (ulangan 3) ......... 24 Data analisis penentuan nitrat pada metode KCl 1 N (ulangan 1)........................ 25 Data analisis penentuan nitrat pada metode KCl 1 N (ulangan 2) ........................ 26 Data analisis penentuan nitrat pada metode KCl 1 N (ulangan 3) ........................ 27 Data analisis penentuan nitrat pada metode CaCl2 0.01 M (ulangan 1) ................ 28 Data analisis penentuan nitrat pada metode CaCl2 0.01 M (ulangan 2)................ 29 Data analisis penentuan nitrat pada metode CaCl2 0.01 M (ulangan 3)................ 30
PENDAHULUAN
TINJAUAN PUSTAKA
Peningkatan produksi tanaman sangat berkaitan dengan keadaan hara dalam tanah. Pupuk merupakan unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman, sehingga pemanfaatannya dibutuhkan untuk meningkatkan produksi pertanian. Penggunaan pupuk yang berlebihan menyebabkan berbagai masalah, di antaranya pencemaran lingkungan dan tanaman menjadi kurang sehat serta peka terhadap hama penyakit (Bonh et al. 1979). Pemupukan dilakukan hanya untuk memenuhi kebutuhan unsur hara tanaman yang tidak dapat disediakan sepenuhnya oleh sistem tanah. Jenis dan jumlah unsur hara yang diberikan harus disesuaikan dengan kebutuhan tanaman untuk tingkat produksi tertentu. Untuk mencapai tujuan tersebut, ketersediaan unsur hara dalam tanah harus diketahui lebih dahulu melalui evaluasi status ketersediaan hara dalam tanah. Pengaturan dosis pupuk organik sangat penting pada budidaya intensif tanaman sayuran di dataran tinggi (Soepardi 1996). Nitrogen merupakan salah satu unsur hara esensial dengan tingkat ketersediaan yang rendah di dalam tanah, karena mudah hilang melalui proses penguapan dan pencucian. Perilaku nitrogen di dalam tanah sangat dinamis dan mudah berubah. Kondisi ini berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia sehingga penggunaan pupuk harus diefisienkan (Resh 1983). Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar untuk mendukung pertumbuhan tanaman (Soepardi 1996). Sumber utama nitrogen di dalam tanah adalah bahan organik, sehingga keberadaan bahan organik akan menentukan jumlah dan ketersediaannya di dalam tanah. Penelitian ini bertujuan membandingkan dua metode penentuan amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-) yang menggunakan KCl dan CaCl2 serta melihat pola distribusi amonium dan nitrat di beberapa kedalaman tanah pada dosis pemupukan petani dan dosis pemupukan introduksi pada pertanaman bawang daun di dataran tinggi Wonosobo, Jawa Tengah. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai metode yang baik serta efisien dalam menentukan amonium dan nitrat serta mengetahui dosis penggunaan pupuk yang baik.
Tanah Tanah merupakan hasil pelapukan batuan yang bercampur dengan sisa-sisa bahan organik dari organisme (vegetasi atau hewan) yang hidup di permukaan atau di dalamnya. Setiap jenis tanah mempunyai sifat dan karakteristik tertentu yang dicirikan melalui sifat fisik, kimia, dan biologi tanahnya (Tejoyuwono 1998) Kemasaman dan kebasaan tanah dipengaruhi oleh macam kation yang terjerap pada permukaan zarah-zarah koloid. Kationkation utama yang terjerap ialah Al3+, H+, Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+ (Tan Kim 1991). Setiap jenis tanah memiliki kandungan bahan organik yang berbeda-beda, tergantung dari tingkat ketinggian dan horizon tanah (Darmawijaya 1990). Tanah andisol merupakan tanah yang berkembang dari bahan vulkanik (Hardjowigeno 2003). Andisol secara umum mempunyai sifat-sifat kimia dan fisika yang penting (Anonim 1997). Menurut Tan (1984) menyatakan bahwa andisol di Indonesia dicirikan oleh kandungan bahan organik yang tinggi dengan nilai pH berkisar 3.8−6.4. Berikut ini sifat-sifat tanah andisol Wonosobo, Jawa Tengah. Tabel 1 Sifat-sifat Wonosobo, Jawa Tengah* Analisis Testur Pasir (%) Liat (%) Debu (%) pH H2O KCl C organik (%) N Total (%) C/N P potensial (HCl 25%) P2O5 (me/100 g) P tersedia P2O5 olsen (ppm) NTK Ca (me/100 g) Mg (me/100 g) K (me/100 g) Na (me/100 g) Kemasaman Al3+ (me/100 g) H+ (me/100 g) *Sumber: Puslittanak, 2005
tanah
Andisol
Nilai 52 31 17 6.2 5.5 3.32 0.33 12 346 177 11.6 1.61 0.29 0.06 0.11 0.13
2
Menurut Soepardi (1996), ion-ion nitrat, nitrit dan amonium jumlahnya tergantung dari jumlah pupuk yang diberikan dan kecepatan dekomposisi bahan organik tanah. Proses dekomposisi ini terjadi melalui tiga tahap, yaitu Aminisasi ialah pemecahan protein dan senyawa serupa menjadi senyawa amino. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
Nitrogen dalam 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). Kekurangan nitrogen menyebabkan daun kasar dan berserat serta berwarna kekuningan (Ashari 1995). Kelebihan nitrogen pada tanaman dapat menyebabkan tanaman menjadi cepat layu dan rentan terhadap serangan penyakit (Douglas 1985). Tanaman dapat menyerap nitrogen dalam bentuk amonium atau nitrat (Hakim 1986). Penyerapan amonium dan nitrat oleh tumbuhan memungkinkan tumbuhan untuk membentuk senyawa nitrogen (Harjadi & Sunaryono 1989). Nitrogen tanah dibagi dalam dua bentuk, yaitu bentuk organik dan anorganik. Bentuk organik merupakan bagian terbesar. Senyawa N organik dalam tanah pada umumnya terdapat dalam bentuk asamasam amino (Leiwakabessy 1998). Nitrogen anorganik dalam tanah dijumpai dalam bentuk seperti gas nitrogen (N2), nitrous oksida (N2O), dan amonia (NH3), dan dalam bentuk ion-ion seperti nitrat (NO3-), nitrit (NO2-), dan amonium (NH4+) (Bockman et al. 1990).
Protein
R-NH2 + CO2 + Energi
Amonifikasi ialah proses enzimatik yang mengubah senyawa amino menjadi amonium. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: R-NH2 + HOH NH3 + H2O
R-OH + NH3 + Energi NH4OH
NH4++ OH−
Nitrifikasi yaitu proses oksidasi enzimatik yang mengubah amonium menjadi nitrat. Reaksi yang terjadi sebagi berikut: 2NH4+ + 3O2
2NO2− + 2H2O + 4H+ + Energi
2NO2- + O2
2NO3− + Energi
Penguapan Amo nia (NH3 )
Pupuk
Hidrolisis Nitrogen Tanaman
Mineralisasi
Nitrogen oksida
Amonium (NH 4 + )
Bahan organik
Mikroba tanah Denitrifikasi Nitrat (NO 3 - )
Pencucian
Gambar 1 Perubahan senyawa nitrogen dalam tanah (Bockman et al. 1990).
