SLOW RELEASE N-UREA DALAM BENTUK NH4+ DAN NO3SETELAH APLIKASI ARANG AKTIF PADA TANAH ANDISOL
GINA FADHILA SANY
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
SLOW RELEASE N-UREA DALAM BENTUK NH4+ DAN NO3SETELAH APLIKASI ARANG AKTIF PADA TANAH ANDISOL
GINA FADHILA SANY
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 2010
ABSTRAK GINA FADHILA SANY. Slow Release N-Urea dalam Bentuk NH4+ dan NO3 setelah Aplikasi Arang Aktif pada Tanah Andisol. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan ASEP NUGRAHA ARDIWINATA. Pupuk urea memiliki efisiensi serapan yang rendah pada sistem tanahtanaman yaitu sekitar 30-50%. Hal ini dipengaruhi oleh sifat higroskopis urea yang tinggi sehingga mudah terlindi saat diaplikasikan pada tanaman. Pupuk slow release akan melepaskan unsur hara yang dikandungnya sedikit demi sedikit sesuai dengan kebutuhan tanaman. Pemanfaatan limbah pertanian sebagai arang aktif juga dapat digunakan dalam upaya slow release nitrogen dari pupuk urea. Pemanfaatan arang aktif ini dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai penyalut urea dan sebagai serbuk penjerap. Penelitian ini bertujuan membandingkan efisiensi penurunan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ dan NO3 - di tanah dalam upaya slow release dan penurunan residu urea di tanah menggunakan arang aktif tempurung kelapa, sekam padi, bonggol jagung, dan tandan kosong kelapa sawit selama masa inkubasi 30 hari. Hasil penelitian menunjukkan arang aktif dapat menurunkan kelarutan NH4+ dan NO3 - di tanah sebesar 4 sampai 44% dibandingkan tanah kontrol. Berdasarkan penelitian diketahui pula bahwa arang aktif sekam padi dan tempurung kelapa memiliki kemampuan yang paling efektif menurunkan kelarutan NH4+ dan NO3- di tanah Andisol.
ABSTRACT GINA FADHILA SANY. Slow Release of Dissolved N-Urea as NH4+ and NO3 Following Activated Carbon Application in Andisols Soil. Supervised by BETTY MARITA SOEBRATA and ASEP NUGRAHA ARDIWINATA. Urea is fertilizer that has low efficiency absorption in soil-plant system, which is about 30-50%. This is due to highly hygroscopic nature of urea that made urea dissolve easily into groundwater as nitrate when it applied to plants. Slow release fertilizer releases essential nutrient contained in urea slower than original urea fertilizer. Agriculture waste could be used as activated carbon which used to coat the urea in order to make slower release. The activated carbon in this study functioned in two different ways, as a coating material for the urea and as an adsorbent of urea residue. The research aimed to compare decreasing efficiency of dissolved urea as NH4+ and NO3 - in Andisol soils using four activated carbon materials: coconut shells, rice hulls, corn cobs, and palm empty bunch during incubation period of 30 days. The result pointed out that the activated carbon could decrease NH4+ and NO3 - dissolved in soil about 4-44% as compared with the control soils. It also showed that the activated carbon was the most effective in decreasing dissolved NH4+ and NO3 - were those derived from coconut shells and rice hulls.
Judul Skripsi : Slow Release N-Urea dalam Bentuk NH4+ dan NO3 - setelah Aplikasi Arang Aktif pada Tanah Andisol Nama : Gina Fadhila Sany NIM : G44052117
Disetujui Pembimbing I,
Pembimbing II,
Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si NIP 196306211987032013
Dr. Asep Nugraha Ardiwinata, M.Si NIP 196103021987031002
Diketahui Ketua Departemen,
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, M.S NIP 195012271976032002
Tanggal lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala kasih sayang, nikmat, rahmat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Karya ilmiah yang berjudul Slow Release N-Urea dalam Bentuk NH4+ dan NO3- setelah Aplikasi Arang Aktif pada Tanah Andisol ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia FMIPA IPB. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Betty Marita Soebrata, S.Si, M.Si. dan Bapak Dr. Asep Nugraha Ardiwinata, M.Si sebagai pembimbing yang telah memberikan arahan, saran, dan dorongan selama pelaksanaan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Ungkapan terima kasih penulis berikan kepada keluarga tercinta, Nenek, Bapak, Ibu, adik-adik, keluarga besar Sonny Adji Rachmad, dan kakakku (Adha Wijaya Pribadi) yang selalu memberikan semangat, doa, dan kasih sayang dalam berbagai bentuk yang tak pernah putus. Terima kasih juga kepada Pak Ismail, Bu Ai, Pak Nano, dan seluruh staf Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan Departemen Kimia IPB atas fasilitas dan bantuan yang diberikan selama penelitian, serta kepada Pak Nanang, Pak Eman, Pak Cahyadi, Pak Aji, dan Pak Ama dari Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, dan Pak Dadang dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan yang telah membantu selama pengumpulan data. Ucapan terima kasih tak lupa penulis berikan kepada Maya, Hafiz, Fajar, Yogi, Didin, Jeni, teman-teman seperjuangan Kimia 42, Wahyu, Iwan, Dipa, Alwin, Ratih dan teman-teman ASAD yang turut membantu, memberikan semangat dan dukungannya dalam penyusunan karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, Agustus 2010
Gina Fadhila Sany
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 1 Agustus 1987 sebagai putri pertama dari enam bersaudara dari pasangan Sonny Adji Rachmad dan Any Yuli Hastuti. Tahun 2005 penulis lulus dari SMA PGRI 4 Bogor dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten Kimia Lingkungan program S1 Kimia dan Departemen Meteorologi dan Geofisika (2009/2010), Kimia Fisik program S1 Kimia dan Departemen ITP (2009/2010). Bulan Juli-Agustus 2007, penulis melaksanakan praktik lapang di Laboratorium Lingkungan PT Jababeka Infrastruktur, Cikarang. Selain itu, penulis juga mendapatkan beasiswa pendidikan BBM pada tahun ajaran 2007/2008, 2008/2009 dan 2009/2010.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .......................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
x
PENDAHULUAN ..........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Arang Aktif ......................................................................................... Tempurung Kelapa .............................................................................. Sekam Padi ......................................................................................... Bonggol Jagung ................................................................................... Tandan Kosong Kelapa Sawit .............................................................. Pupuk Urea ......................................................................................... Nitrogen dalam Tanah ......................................................................... Tanah Andisol .....................................................................................
1 2 2 3 3 3 4 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat .................................................................................... Metode Penelitian ................................................................................
4 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Arang Aktif .................................................................... 8 Karakteristik Tanah ............................................................................. 9 Slow Release Urea ............................................................................... 10 Kelarutan Residu Urea ........................................................................ 11 Efisiensi Penurunan Kelarutan Urea .................................................... 12 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ............................................................................................. 12 Saran ................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 13 LAMPIRAN ................................................................................................... 15
DAFTAR TABEL Halaman 1 Komposisi kimia tempurung kelapa .............................................................
2
2 Kandungan kimia sekam padi.......................................................................
3
3 Kandungan kimia bonggol jagung ................................................................
3
4 Karakteristik tempurung kelapa sawit...........................................................
3
5 Karakteristik arang aktif ...............................................................................
8
6 Karakteristik tanah andisol ........................................................................... 10
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Bentuk pori (A) arang dan (B) arang aktif .................................................
2
2 Bentuk pupuk urea .....................................................................................
3
3 Grafik kadar karbon terikat pada empat jenis arang aktif ............................
9
4 Grafik daya jerap iodin pada empat jenis arang aktif ..................................
9
5 Kurva konsentrasi NH4+ di tanah dengan penambahan urea tersalut arang aktif selama masa inkubasi .................................................. 10 6 Kurva konsentrasi NO3- di tanah dengan penambahan urea tersalut arang aktif selama masa inkubasi .................................................. 10 7 Kurva konsentrasi NH4+ di tanah dengan penambahan arang aktif serbuk selama masa inkubasi ...................................................................... 11 8 Kurva konsentrasi NO3- di tanah dengan penambahan arang aktif serbuk selama masa inkubasi ...................................................................... 11 9 Persentase penurunan kelarutan NH4+ dan NO3- dalam upaya (a) slow release urea dan (b) penurunan residu urea. .................................. 12
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Standar kualitas arang aktif menurut SNI 06-3730-95 (BSN 1995) ............. 16 2 Kehilangan nitrogen dan reaksi pupuk di tanah ........................................... 17 3 Diagram alir penelitian ............................................................................... 18 4 Kriteria karakteristik tanah menurut Balittanah (2005) ............................... 19 5 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NH4+ urea dengan aplikasi arang aktif coating ...................................................................................... 20 6 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NO3- urea dengan aplikasi arang aktif coating ...................................................................................... 20 7 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NH4+ urea dengan aplikasi arang aktif serbuk ....................................................................................... 21 8 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NO3- urea dengan aplikasi arang aktif serbuk ....................................................................................... 21 9 Data analisis uji lanjut Duncan taraf 5% ..................................................... 22
PENDAHULUAN Pupuk anorganik atau pupuk buatan merupakan jenis pupuk yang dibuat pabrik dengan cara meramu berbagai bahan kimia sehingga memiliki persentase kandungan hara yang tinggi. Contoh pupuk anorganik yang biasa digunakan petani dalam upaya meningkatkan hasil produksi pertanian di antaranya: urea, TSP, dan KCl. Pupuk urea yang termasuk ke dalam golongan pupuk tunggal merupakan pupuk yang umum digunakan oleh petani. Hal ini dikarenakan urea memiliki kandungan nitrogen sebesar 46% yang amat dibutuhkan sebagai penunjang pertumbuhan akar, batang, dan daun tanaman. Namun, penggunaan pupuk anorganik yang terus menerus akan menimbulkan dampak terhadap kualitas lingkungan. Hal ini dipengaruhi juga oleh sifat higroskopis urea yang tinggi sehingga mudah terlindi saat diaplikasikan pada tanaman. Nitrogen yang terlindi akan meningkatkan kadar nitrat terlarut di air tanah sehingga menurunkan kualitas air tanah. Selain itu, sifat higroskopis urea yang tinggi menyebabkan urea memiliki efisiensi serapan yang rendah pada sistem tanah-tanaman yaitu berkisar 30-50% (Balittanah 2005). Rendahnya efisiensi penyerapan urea oleh tanaman menyebabkan perlu dilakukan suatu upaya untuk mengurangi kehilangan urea di tanah. Salah satu upaya untuk memperkecil tingkat kelarutan urea adalah melakukan penyalutan, pencampuran, ataupun pengkelatan. Hal ini dilakukan untuk menurunkan kelarutan urea sehingga akan meningkatkan efisiensi pemupukan N dan serapan N oleh tanaman. Upaya tersebut akan memperlambat pelepasan nitrogen dari urea sehingga kehilangan urea akibat pencucian dapat ditekan dan pemanfaatan nitrogen oleh tanaman akan lebih efektif. Pupuk ini disebut juga sebagai pupuk slow release atau sering disebut juga pupuk lepas terkendali. Pupuk slow release akan melepaskan unsur hara yang dikandungnya sedikit demi sedikit sesuai dengan kebutuhan tanaman. Dengan demikian, manfaat yang dirasakan dari satu kali aplikasi akan lebih lama dibandingkan dengan pupuk fast release. Pupuk slow release telah banyak diaplikasikan diantaranya untuk lapangan rumput golf atau sepakbola yang memerlukan pemeliharaan khusus dan untuk pertumbuhan tanaman komoditas unggulan seperti jeruk di Florida (Mortvert 2004; Obreza & Rouse 2004). Penelitian sebelumnya terkait dengan
upaya pupuk slow release telah dilakukan diantaranya dengan penggunaan membran komposit selulosa-kitosan (Poerwadi 2007), pengkelatan menggunakan humat (Nuryani et al. 2007), dan dengan penyalutan menggunakan zeolit (Poerwadi et al. 2005), sulfur (Goertz et al. 1993), dan polimer (Shaviv et al. 2003). Pemanfaatan limbah pertanian sebagai arang aktif juga dapat digunakan dalam upaya slow release nitrogen dari pupuk urea. Hal ini disebabkan arang aktif dapat bertindak sebagai fase diam yang akan menjerap residu dari pupuk, insektisida, dan juga logam berat yang terkandung dalam tanah sehingga residu kontaminan tidak mencemari air tanah ataupun kesuburan tanah itu sendiri (Ardiwinata 2006). Oleh karena itu, arang aktif dapat memiliki dua fungsi yaitu sebagai penyalut urea dalam upaya slow release N dan sebagai penjerap residu urea dalam menurunkan pencemaran air tanah. Pemanfaatan arang aktif ini dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai penyalut urea dan sebagai serbuk penjerap. Senyawa yang diukur sebagai hasil slow release N-urea setelah aplikasi adalah amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-). Penelitian ini bertujuan membandingkan efisiensi penurunan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ dan NO3- di tanah dalam upaya slow release dan penurunan residu urea di tanah menggunakan arang aktif tempurung kelapa (TK), sekam padi (SP), bonggol jagung (BJ), dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) selama masa inkubasi 30 hari.
TINJAUAN PUSTAKA Arang Aktif Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penjerap). Daya jerap arang ditentukan oleh luas permukaan partikel, kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktivasi dengan bahanbahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi (Sinaga & Sembiring 2003). Arang aktif merupakan senyawa karbon amorf, yang dapat dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih
2
luas. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, bergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif (Sinaga & Sembiring 2003). Perbedaan bentuk pori arang dan arang aktif ditunjukkan oleh Gambar 1.
Tempurung Kelapa Buah kelapa secara fisiologis terdiri atas empat bagian, yakni: serabut (eksokarp), tempurung kelapa (endokarp), daging kelapa (endosperm) dan air kelapa. Buah kelapa banyak dimanfaatkan sebagai minyak kelapa, bahan baku biodiesel, briket arang, produk sabun dan sebagai adsorben. Tempurung kelapa yang terletak diantara serabut dan daging buah umumnya memiliki tebal antara 3-5 mm dengan berat rata-rata 15-20% dari berat kotor buah kelapa. Tabel 1 Kandungan Kimia Tempurung Kelapa Komponen Rumus Presentase (%) Selulosa (C6H10O5)n 26,60 Hemiselulosa (C5H8O4)n 27,70 Lignin [(C9H10O3)(CH3O)]n 29,40 Senyawa lain 16,30 Sumber: Ghozali et al. (2008)
A
B
Gambar 1 Bentuk pori (A) arang dan (B) arang aktif (Ardiwinata 2006). Aktivasi arang aktif dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu proses aktivasi secara fisika dan kimia. Prinsip aktivasi fisika adalah pemberian uap air atau gas CO2 kepada arang yang telah dipanaskan. Sementara, prinsip aktivasi kimia ialah perendaman arang dalam senyawa kimia sebelum dipanaskan. Bahan pengaktif yang digunakan dalam proses aktivasi ini diharapkan dapat masuk di antara sela-sela lapisan heksagonal arang aktif dan selanjutnya membuka permukaan yang tertutup. Bahan kimia yang dapat digunakan antara lain H3PO4, NH4Cl, AlCl3, HNO3, KOH, NaOH, H3 BO3, KMnO4, SO2, H2SO4, K2S, ZnCl2, CaCl2, dan MgCl2 (Sudrajat & Soleh 1994). Kualitas sifat penjerapan arang aktif dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya: struktur atom, struktur kimia permukaan, susunan pori-pori dan luas permukaan yang terbentuk selama proses aktivasi (Sinaga & Sembiring 2003). Oleh karena itu, pembuatan arang aktif memiliki beberapa standar mutu yang mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI). Standar mutu arang aktif ditunjukkan pada Lampiran 1.
Umumnya tempurung kelapa dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai bahan bakar, baik dalam tempurung kering ataupun arang. Di samping sebagai bahan bakar, tempurung kelapa bisa diproses menjadi arang aktif yang banyak digunakan sebagai adsorben (penjerap) warna, gas atau bau tak sedap (Ghozali et al. 2008). Sekam Padi Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi yang merupakan hasil samping proses penggilingan padi. Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri atas dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Sekitar 20% dari bobot padi adalah sekam padi dan kurang lebih 15% dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar. Nilai paling umum kandungan silika dari abu sekam adalah 94-96% dan apabila nilainya mendekati atau di bawah 90% kemungkinan disebabkan oleh sampel sekam yang telah terkontaminasi dengan zat lain yang kandungan silikanya rendah (Harsono 2002). Sekam padi memiliki kandungan kimia yang sebagian besar terdiri atas serat kasar sebesar 35,68%. Berdasarkan kandungannya, sekam padi dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimia, sumber energi berupa briket arang, dan sebagai bahan baku industri bahan bangunan berupa silikat (SiO2)
3
(Harsono 2002). Kandungan kimiawi dari sekam padi ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2 Kandungan Kimia Sekam Padi Komponen Persentase (%) Kadar Air 9.02 Protein Kasar 3.03 Lemak 1.18 Serat Kasar 35.68 Abu 17.71 Karbohidrat Kasar 33.71 Karbon 1.33 Hidrogen 1.54 Oksigen 33.64 Silika 16.98 Sumber: Harsono (2002)
Bonggol Jagung Bonggol jagung merupakan bagian jagung yang kaya akan pentosa, yang dipakai sebagai bahan baku pembuatan furfural. Sekitar 30% bobot jagung merupakan buah jagung dan 70% berupa bonggol jagung. Pada umumnya limbah bonggol jagung hanya digunakan sebagai bahan tambahan makanan ternak atau digunakan sebagai pengganti kayu bakar (Auliawati 2009). Bonggol jagung sangat efektif untuk mengurangi masalah pemenuhan kebutuhan air bersih terutama pada musim kemarau panjang (Auliawati 2009). Hal ini disebabkan karena di dalam bonggol jagung terdapat kandungan yang mampu menyerap air. Selain berfungsi untuk menjernihkan air, bonggol jagung juga dapat dijadikan sebagai biopolimer karena kandungan selulosa dan hemiselulosa yang tinggi berturut-turut sebesar 40% dan 36% (Huda 2007). Kandungan kimia bonggol jagung ditunjukkan oleh Tabel 3. Tabel 3 Kandungan Kimia Bonggol Jagung Kandungan Persentase (%) Kadar Air 59.21 Bahan Kering 40.79 Protein Kasar 3.25 Serat Kasar 29.89 Abu 1.49 Sumber: Auliawati (2009)
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Kelapa sawit (Elleis Guinensis) merupakan salah satu sumber minyak nabati yang penting di Indonesia. Kelapa sawit
mengandung kurang lebih 80% pericarp dan 20% yang dilapisi dengan cangkang (Prananta 2007). Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah terbesar dalam proses produksi minyak sawit, yaitu sekitar 23% dari tandan buah segar. TKKS dimanfaatkan juga sebagai bahan organik pada pertanaman kelapa sawit. Hal ini dilakukan untuk menjaga kelestarian kandungan bahan organik lahan kelapa sawit (Barea et al. 2005). Selain itu, TKKS memiliki komponen utama berupa selulosa dan lignin sehingga limbah TKKS disebut juga limbah lignoselulosa (Darnoko et al. 1993 diacu dalam Widiastuti & Tri-Panji 2007). Kandungan TKKS ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4 Kandungan Tandan Kosong Kelapa Sawit Komponen Persentase (%) Abu 2.8-3.0 Lignin 10.5-11.7 Hemiselulosa 16.8-18.9 Selulosa 38.1-42.0 Sumber: Snell et al. (1992)
Pupuk Urea Pupuk urea adalah pupuk buatan yang merupakan pupuk tunggal, mengandung unsur hara utama nitrogen, berbentuk butiran (pril) atau gelintiran (granular) dengan rumus kimia (NH2)2CO (BSN 1992). Urea ditemukan pertama kali oleh Hilaire Roulle pada tahun 1773. Senyawa ini merupakan senyawa organik pertama yang berhasil disintesis dari senyawa anorganik sehingga sering disebut sebagai pupuk anorganik (Leiwakabessy & Sutandi 2004). Bentuk pupuk urea dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Bentuk pupuk urea Penggunaan pupuk anorganik berlebih akan menimbulkan penurunan kualitas lahan pertanian dan sekitarnya. Hal ini dikarenakan adanya pupuk anorganik yang tidak terambil oleh tanaman dan masuk ke lingkungan (air permukaan, air bawah tanah, sungai-sungai atau kolam-kolam) (Darliana 2005). Selain itu, residu yang ditimbulkan oleh pupuk
4
anorganik akan mempengaruhi tanah dan tanaman yang akan ditanam pada musim selanjutnya. Besarnya efek residu ini bergantung pula pada sifat ion, sifat tanah, jenis ion dan liat dalam tanah, kelembaban tanah, suhu dan waktu (Leiwakabessy & Sutandi 2004). Efisiensi pupuk urea dalam sistem tanah-tanaman umumnya rendah, hanya sekitar 30-50% saja yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman dan sisanya hilang sebagai pencemar (Balingtan 2007). Kehilangan nitrogen dari pupuk urea di tanah dan reaksi pupuk di tanah ditunjukkan oleh Lampiran 2. Nitrogen dalam Tanah Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro bagi pertumbuhan tanaman yang sangat diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan akar, batang, dan daun (Hakim 1986). Sumber nitrogen di dalam tanah adalah hasil fiksasi oleh mikroorganisme, air irigasi dan hujan, absorbsi amoniak, perombakan bahan organik, dan pemupukan (Delwice diacu dalam Chapman 1975). Nitrogen di tanah memiliki dua bentuk utama, yaitu nitrogen organik dan nitrogen anorganik berupa amonium (NH4+), amoniak (NH3), nitrit (NO2-), dan nitrat (NO3-) (Stevenson 1982). Menurut Soepardi (1996), ion-ion nitrat, nitrit, dan amonium jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk yang diberikan dan kecepatan dekomposisi bahan tanah. Pang & Letey (2000) mengemukakan bahwa nitrogen dalam bentuk nitrat lebih mudah larut sehingga mudah pindah ke dalam air tanah akibat pelindian (leaching) yang menyebabkan degradasi kualitas air. Siklus nitrogen dalam sistem tanah-tanaman dapat dilihat pada Lampiran 2. Tanah Andisol Tanah adalah lapisan paling atas di permukaan daratan yang diperlukan tumbuhan untuk mendapatkan nutrisi, air, dan sebagai tempat tumbuh bagi tanaman (Huda 2009). Tanah merupakan hasil proses kimia, fisika, dan biologi yang terdiri atas pecahan mineral batu-batuan yang bercampur 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 (Hanafiah 2005).
Tanah Andisol merupakan tanah yang berwarna gelap khususnya pada lapisan atas. Tanah ini umumnya dibentuk oleh bahan vulkanik dan banyak ditemukan di dataran tinggi di sekitar gunung api (Hardjowigeno 2003). Tanah Andisol memiliki porositas yang tinggi, tetapi ketahanan terhadap erosi rendah. Sifat kimia dari tanah Andisol ditandai dengan reaksi tanah agak masam sampai netral (pH 5,0-6,5), kejenuhan basa sekitar 20-40%, kapasitas tukar kation sekitar 20-30 me/100 g, kandungan fosfor rendah, berat jenis <0.85% dan pada kapasitas lapang kelembaban tanah >15% kandungan bahan organik pada lapisan atas 5-20%. Tanah Andisol terbentuk baik di dataran rendah maupun di lereng gunung sampai kira-kira ketinggian 2000 m di atas permukaan laut (Tan 1991).
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan adalah TK, SP, BJ dan TKKS, H3PO4 20%, tanah Andisol, KCl 1 M, larutan bufer pH 7,0 dan pH 4,0, H2O2 10% dan 30%, HCl 2 N, larutan peptisator Na4P2O7 4%, NH4OAc 1 M pH 7, K2Cr2O7 1 N, H2SO4 pekat, asam borat 1%, indikator Conway, NaOCl 5%, larutan penyangga sitrat, Na-fenat, CaCl2 0,01 M, brusin 2%, dan pupuk urea. Alat-alat yang digunakan adalah tungku pengarangan, tungku aktivasi, cawan porselen, oven, desikator, tanur, ayakan 16 mesh, botol sampel, penyaring Berkefield, vorteks, labu didih, drum granulator, gelas plastik, shaker, dan spektrofotometer UV-Vis Hitachi 1500U. Metode Metode yang digunakan pada penelitian ini terdiri atas tiga tahap. Tahap pertama mencakup pembuatan arang aktif dan pengujian kualitas fisika dari ke empat arang aktif (TK, SP, BJ, dan TKKS). Pengukuran kualitas fisika arang aktif meliputi kadar air, kadar abu, kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat, daya jerap iodin dan bobot jenis curah. Tahap kedua mencakup preparasi dan karakterisasi tanah andisol yang meliputi penentuan pH, tekstur, Kapasitas Tukar Kation (KTK), Nilai Tukar Kation (NTK), Corganik, dan N-total. Tahap ketiga meliputi penyalutan urea dengan arang aktif, inkubasi dan aplikasi arang aktif pada tanah Andisol, penentuan kandungan amonium tanah, penentuan kandungan nitrat tanah, dan
5
analisis data. Laju alir penelitian ini ditunjukkan pada Lampiran 3. Penambahan arang aktif dilakukan dengan dua perlakuan, yaitu tersalut pada urea dan serbuk. Setelah itu, dilakukan analisis tanah untuk mengetahui konsentrasi NH4+ dan NO3- di tanah selama waktu inkubasi. Pembuatan Arang Aktif (Hartoyo dan Pari 1993) Tempurung kelapa, sekam padi, bonggol jagung dan tandan kosong kelapa sawit yang akan digunakan dibersihkan dari bahan ikutan yang masih menempel, kemudian dipotongpotong hingga berukuran diameter rata-rata 0,8 cm. Sebanyak 2,5-3,5 kg dari masingmasing bahan baku dimasukkan ke dalam tungku pengarangan (drum) dan dipanaskan pada suhu 500°C selama 5 jam. Setelah itu, arang aktif dimasukkan dalam wadah dan direndam dengan larutan H3PO4 20% selama 24 jam. Setelah itu bahan diaktifkan dengan dialirkan uap air panas pada suhu 900oC selama 60 menit dalam tungku listrik. Penentuan Kualitas Arang Aktif Penetapan rendemen (BSN 1995). Arang aktif yang diperoleh terlebih dahulu dibersihkan, kemudian ditimbang. Penetapan rendemen arang aktif dilakukan dengan menghitung perbandingan bobot arang aktif yang dihasilkan dengan bobot bahan baku yang digunakan. Rendemen (%) =
x 100%
Penetapan kadar air (BSN 1995). Sebanyak 1 gram arang aktif ditempatkan dalam cawan porselin yang telah diketahui bobot keringnya. Cawan yang telah berisi sampel dikeringkan dalam oven bersuhu 105°C selama 3 jam sampai bobotnya konstan dan didinginkan di dalam desikator lalu ditimbang. Pengeringan dan penimbangan diulangi setiap 1 jam sampai diperoleh bobot konstan. Analisis dilakukan duplo. Perhitungan kadar air menggunakan persamaan: Kadar air (%) = (a-b)/a x 100% a = bobot contoh sebelum pemanasan (g) b = bobot contoh setelah pemanasan (g) Penetapan kadar abu (BSN 1995). Sebanyak 1 gram arang aktif ditempatkan dalam cawan porselin yang telah ditentukan bobot keringnya. Cawan yang berisi sampel
dipanaskan dahulu di atas bunsen sampai tak berasap kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 750°C selama 6 jam. Setelah itu, didinginkan di dalam desikator dan ditimbang. Pengeringan dan penimbangan diulangi setiap 1 jam sampai diperoleh bobot konstan. Analisis dilakukan duplo. Perhitungan kadar abu menggunakan persamaan: Kadar abu (%) = b/a x 100% a = bobot awal sampel (g) b = bobot abu (g) Penentuan kadar zat terbang (BSN 1995). Sebanyak 1 gram arang aktif dimasukkan ke dalam cawan porselin yang telah diketahui bobot keringnya. Selanjutnya sampel dipanaskan dalam tanur 950°C selama 10 menit, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Cawan ditutup rapat. Analisis dilakukan duplo. Perhitungan kadar zat mudah menguap menggunakan persamaan: Kadar zat mudah menguap (%) = (a-b)/a x 100% a = bobot sampel sebelum pemanasan (g) b = bobot sampel sesudah pemanasan (g) Penetapan kadar karbon terikat (BSN 1995). Karbon dalam arang adalah zat yang terdapat pada fraksi padat hasil pirolisis, selain abu (zat anorganik) dan zat-zat atsiri yang masih terdapat pada pori-pori arang. Definisi ini hanya berupa pendekatan. Perhitungan kadar karbon terikat menggunakan persamaan: Kadar karbon terikat (%) = 100% - (b+c) b = kadar zat mudah menguap (%) c = kadar abu (%) Penetapan daya jerap iodin (BSN 1995). Sampel kering sebanyak 0,25 gram dimasukkan ke dalam Erlenmeyer yang ditutup aluminium foil lalu ditambahkan 25 mL larutan I2 0,1 N dan dikocok selama 15 menit lalu disaring. Filtrat sebanyak 10 mL dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 N hingga berwarna kuning muda, kemudian ditambahkan beberapa tetes amilum 1%, titrasi dilanjutkan sampai warna biru tepat hilang. Hal yang sama dilakukan terhadap blanko. Penetapan bobot jenis curah (BSN 1995). Contoh yang telah dikeringkan pada suhu 120˚C dimasukkan dalam tabung berisi sebanyak 1/5 volume tabung. Ketuk pelanpelan sampai tinggi permukaan contoh tetap. Pekerjaan ini diulangi beberapa kali sampai contoh mencapai batas permukaan volume
6
tabung itu, permukaan contoh diratakan dengan pinggir penggaris. Contoh kemudian dikeluarkan dari tabung, dikeringkan, didinginkan dan ditimbang. Kerapatan jenis contoh (g/mL) = W/V W = bobot contoh dalam tabung (g) V = volume tabung terbaca (mL) Preparasi Tanah Andisol Contoh tanah Andisol diletakkan pada tampah untuk dikeringkan. Pengeringan tanah dilakukan pada suhu kamar. Setelah kering, contoh tanah dihaluskan dengan lumpang porselin dan diayak dengan ayakan 16 mesh. Contoh tanah Andisol sebelum dilakukan analisis terlebih dahulu diamati sifat fisik dan kimia tanahnya meliputi tekstur, pH, bahan organik, C/N, N, Kapasitas Tukar Kation (KTK) berdasarkan Balai Penelitian Tanah (2005) (Lampiran 4). Karakterisasi Tanah Penetapan pH Tanah (Balittanah 2005). Sebanyak 10,00 g contoh tanah ditimbang dua kali, masing-masing dimasukkan ke dalam botol kocok, ditambah 50 ml air bebas ion ke botol yang satu (pH H2O) dan 50 ml KCl 1 M ke dalam botol lainnya (pH KCl). Suspensi tanah kemudian dikocok dengan mesin pengocok selama 30 menit. Setelah itu, suspensi tanah diukur dengan pH meter yang telah dikalibrasi menggunakan larutan buffer pH 7,0 dan pH 4,0. Nilai pH dilaporkan dalam 1 desimal. Penetapan Tekstur Tanah (Balittanah 2005). Sebanyak 10,00 g contoh tanah <2 mm dimasukkan ke dalam gelas piala 800 ml, ditambah 50 mL H2O2 10% kemudian dibiarkan semalam. Keesokan harinya ditambah 25 mL H2O2 30% dipanaskan sampai tidak berbusa, selanjutnya ditambahkan 180 ml air bebas ion dan 20 mL HCl 2 N. Larutan contoh dididihkan di atas pemanas listrik selama lebih kurang 10 menit. Kemudian larutan contoh diangkat dan setelah agak dingin diencerkan dengan air bebas ion menjadi 700 mL. Setelah itu larutan contoh dicuci dengan air bebas ion menggunakan penyaring Berkefield atau dienaptuangkan sampai bebas asam, kemudian ditambah 10 mL larutan peptisator Na4P2O7 4%. Pemisahan pasir dilakukan dengan cara suspensi tanah yang telah diberi peptisator diayak dengan ayakan 50 mikron sambil dicuci dengan air bebas ion. Filtrat ditampung
dalam silinder 500 mL untuk pemisahan debu dan liat. Butiran yang tertahan ayakan dipindahkan ke dalam pinggan aluminium yang telah diketahui bobotnya dengan air bebas ion menggunakan botol semprot. Kemudian, contoh pasir dikeringkan (hingga bebas air) dalam oven pada suhu 105oC, didinginkan dalam eksikator dan ditimbang. Pemisahan debu dilakukan dengan cara, filtrat dalam silinder diencerkan menjadi 500 mL, diaduk selama 1 menit dan segera dipipet sebanyak 20 mL ke dalam pinggan aluminium. Filtrat dikeringkan pada suhu 105oC (biasanya 1 malam), didinginkan dalam eksikator dan ditimbang. Untuk pemisahan liat diaduk lagi selama 1 menit lalu dibiarkan selama 3 jam 30 menit pada suhu kamar. Suspensi liat dipipet sebanyak 20 mL pada kedalaman 5,2 cm dari permukaan cairan dan dimasukkan ke dalam pinggan aluminium. Suspensi liat dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC, didinginkan dalam eksikator dan ditimbang Penetapan NTK dan KTK dengan Larutan Penyangga NH4OAc pH 7.0. Contoh tanah ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan ke dalam botol kocok, lalu ditambahkan 20 ml NH4OAc 1 M pH 7. Selanjutnya, ekstrak dikocok selama 30 menit, lalu disentrifus. Ekstrak jernih yang terbentuk digunakan untuk penetapan NTK (K, Ca, dan Mg). Tanah yang masih ada di dalam botol kocok dicuci dengan 20 mL alkohol, titrat didiamkan semalam. Setelah itu, titrat tersebut ditambahkan 20 mL NaCl 10% dan dikocok selama 30 menit. Kemudian, hasil ekstraksi tersebut disaring sehingga didapatkan ekstrak jernih untuk penetapan KTK. Penetapan NTK (K, Ca, dan Mg). Ekstrak jernih dipipet sebanyak 0,5 mL (untuk Ca dan Mg) dan 1 mL (untuk K), lalu ditambahkan air bebas ion sampai volumenya 5 mL. Selanjutnya ditambahkan 0,5 mL larutan La, lalu dikocok. Kemudian ekstrak jernih masing-masing unsur diukur dengan AAS. Larutan standar K dan Ca dibuat dengan konsentrasi 0, 4, 8, 12, 16, dan 20 ppm, sedangkan larutan standar Mg dengan konsentrasi 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm. Penetapan KTK (NH4+). Ekstrak jernih dipipet sebanyak 0,05 mL, lalu ditambahkan 0,95 mL air bebas ion. Larutan standar NH4+ dibuat dengan konsentrasi 0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, dan 20 ppm. Ekstrak yang sudah diencerkan dan deret standar NH4+ masing-masing
7
ditambahkan 2 mL larutan bufer tartarat lalu dikocok menggunakan vorteks, kemudian ditambahkan 2 mL larutan NaOCl dan dikocok kembali menggunakan vorteks. Serapannya dibaca pada panjang gelombang 636 nm. Penetapan C Organik (Balittanah 2005). Contoh tanah ditimbang sebanyak 0,5 g dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Kemudian ditambahkan 5 mL K2Cr2O7 1 N dan 7,5 mL H2SO4 pekat, lalu dikocok dan didiamkan selama 15 menit. Setelah dingin diencerkan dengan air bebas ion dan diimpitkan, kemudian didiamkan semalam. Keesokkan harinya serapan larutan jernih diukur pada panjang gelombang 600 nm. Sebagai pembanding dibuat larutan standar C dengan konsentrasi 0, 50, 100, 150, 200, dan 250 ppm. Penetapan N total (Balittanah 2005). Contoh tanah ukuran <0,5 mm ditimbang sebanyak 0,500 g dan dimasukan ke dalam tabung digest. Kemudian ditambahkan 1 g campuran selen dan 3 mL asam sulfat pekat, didestruksi hingga suhu 350 oC (3-4 jam). Destruksi selesai bila keluar uap putih dan didapat ekstrak jernih (sekitar 4 jam). Tabung diangkat, didinginkan dan kemudian ekstrak diencerkan dengan air bebas ion hingga tepat 50 mL. Larutan dikocok sampai homogen, dibiarkan semalam agar partikel mengendap. Ekstrak digunakan untuk pengukuran N dengan cara destilasi. Secara kualitatif seluruh ekstrak contoh dipindahkan ke dalam labu didih dengan menggunakan air bebas ion dan labu semprot. Setelah itu ditambahkan sedikit serbuk batu didih dan aquades hingga setengah volume labu. Disiapkan penampung untuk NH3 yang dibebaskan yaitu Erlenmeyer yang berisi 10 mL asam borat 1% yang ditambah 3 tetes indikator Conway (berwarna merah) dan dihubungkan dengan alat destilasi. Dengan gelas ukur, ditambahkan NaOH 40% sebanyak 10 mL ke dalam labu didih yang berisi contoh dan secepatnya ditutup. Ekstrak contoh didestilasi hingga volume penampung mencapai 50–75 mL (berwarna hijau). Destilat dititrasi dengan H2SO4 0,050 N hingga warna merah muda. Penyalutan Urea dengan Arang Aktif Arang aktif TK, SP, BJ dan TKKS masing-masing dicampurkan dengan urea dalam drum granulator dengan perbandingan
15:85 yang sebelumnya telah ditambahkan ½ sendok makan tepung sagu sambil drum granulator diputar perlahan-lahan. Arang aktif ditambahkan sedikit demi sedikit sambil sesekali disemprotkan dengan larutan tepung sagu 0,5%. Proses ini terus dilakukan hingga arang aktif tertempel sempurna pada permukaan urea sambil sesekali dijemur. Inkubasi dan Aplikasi Arang Aktif pada Tanah Andisol Sebanyak 100 g tanah andisol dimasukkan ke dalam empat gelas plastik, kemudian masing-masing ditambahkan sebanyak 0,0750 g arang aktif TK, SP, BJ dan TKKS. Setelah itu, ditambahkan 0,0400 g pupuk urea ke dalam masing-masing gelas. Kemudian sebanyak 100 mL aquades ditambahkan dan dibiarkan selama 30 hari dengan waktu pengamatan 1, 15, dan 30 hari. Perlakuan aplikasi arang aktif sebagai penyalut hampir sama, sebanyak masingmasing 0,4000 g urea tersalut arang aktif TK, SP, BJ dan TKKS ditambahkan ke dalam 100 g tanah pada empat gelas plastik. Setelah itu, sebanyak 100 mL aquades ditambahkan hingga tanah basah. Inkubasi dilakukan selama 1 bulan dengan tiga kali waktu pengamatan yaitu, 1 hari, 15 hari, dan 30 hari. Tiap perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Penentuan Kandungan Amonium Tanah Sebanyak 5 g tanah yang telah diinkubasi dimasukkan ke dalam gelas piala, kemudian diekstrak dengan 50 ml CaCl2 0,01 M, contoh kemudian diaduk menggunakan stirer selama 1-3 menit. Ekstrak jernih hasil ekstraksi diambil sebanyak 4 mL, ditambahkan berturut-turut larutan sangga sitrat dan Nafenat masing-masing sebanyak 4 mL, dikocok dan dibiarkan 10 menit. Kemudian ditambahkan 4 mL NaOCl 5%, dikocok dan didiamkan selama 30 menit. Setelah itu, larutan tersebut diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 636 nm. Penentuan Kandungan Nitrat Tanah Sebanyak 5 g tanah yang telah diinkubasi dimasukkan ke dalam gelas piala, kemudian diekstrak dengan 50 mL CaCl2 0,01 M, contoh kemudian diaduk menggunakan stirer selama 1-3 menit. Ekstrak jernih hasil ekstraksi diambil sebanyak 5 mL, ditambahkan 0,5 mL brusin 2% dan 5 mL H2SO4 pekat. Contoh
8
dibiarkan selama 1 jam, kemudian dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 432 nm. Analisis Data Data yang dikumpulkan diolah dan dianalisis secara statistik menggunakan rancangan acak lengkap (RAL), kemudian dianalisis menggunakan analisis sidik ragam (ANOVA) dan uji lanjutan menggunakan Duncan pada taraf 5% untuk melihat perbedaan antar perlakuan.
Keberadaan air di dalam karbon berkaitan dengan sifat higroskopis dari karbon. Unsur karbon mempunyai sifat afinitas yang tinggi terhadap air. Berdasarkan hasil uji, diketahui dari keempat jenis arang aktif, arang aktif BJ memiliki persentase kadar air yang cukup tinggi sebesar 17,3%. Nilai ini tidak sesuai standar kualitas yang ditetapkan oleh Standar Nasional Indonesia (1995) sebesar maksimum 15%. Kadar air dari arang aktif dipengaruhi oleh volume dan banyaknya pori yang terbentuk. Tabel 5 Karakteristik Arang Aktif
Yij = µ + Aij + Bij +ABij + εij Keterangan : Yij = Nilai pengamatan μ = Nilai tengah umum Ai = Pengaruh jenis arang aktif taraf ke-i (i = TK, SP, BJ, TKKS) Bj = Pengaruh bentuk arang aktif taraf ke-j (j = serbuk, coating) ABij = Pengaruh jenis arang aktif taraf ke-i dan bentuk arang aktif taraf ke-j εij = pengaruh galat percobaan
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Arang Aktif Arang aktif yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari limbah pertanian, di antaranya: tempurung kelapa (TK), sekam padi (SP), bonggol jagung (BJ), dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Limbah pertanian ini memiliki kandungan lignin yang apabila dikarbonisasi akan menghasilkan susunan karbon dan dapat digunakan dalam penjernihan air. Arang hasil karbonisasi kemudian diaktivasi sehingga dapat digunakan dalam proses selanjutnya. Metode aktivasi yang digunakan adalah metode aktivasi campuran, yaitu gabungan antara metode aktivasi kimia dengan menggunakan larutan asam fosfat dan aktivasi fisika menggunakan uap bertekanan tinggi. Proses aktivasi bertujuan untuk membuka pori dari arang sehingga memperbesar daya adsorpsi arang aktif terhadap kontaminan yang akan dijerap. Selain itu, proses aktivasi bertujuan menghilangkan hidrokarbon yang ada pada arang sehingga didapatkan arang atau karbon yang membentuk struktur jaringan yang sangat halus atau porous. Arang yang telah diaktivasi diuji kualitasnya berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-3730-95 (Lampiran 1).
Parameter
SNI Kadar air (%) <15 Kadar zat <25 terbang (%) Kadar abu <10 (%) Bobot jenis 0,30curah (g/ml) 0,35 Karbon >65 terikat (%) Daya serap I2 >750 (mg/g)
Arang aktif TK SP TKKS BJ 5,0 1,5 10,0 17,3 9,4
12,5
13,5
14,5
1,5
21,8
38,0
40
0,34
0,32
0,30
0,31
89,1
55,5
46,5
47,0
901,1 887,1 330,6 315,2
Ket: TK: tempurung kelapa, SP: sekam padi, BJ: bonggol jagung, TKKS: tandan kosong kelapa sawit.
Kadar zat terbang memiliki keterkaitan erat dengan kadar abu pada arang aktif. Hal ini berkaitan dengan kadar abu atau mineral yang tertinggal selama masa aktivasi. Apabila kadar abu tinggi maka, kadar zat terbang akan menurun dikarenakan mineral yang dapat menguap rendah. Berdasarkan Tabel 5, dapat dilihat bahwa arang aktif SP, TKKS, dan BJ memiliki kadar abu yang tinggi melebihi 10% yaitu sekitar 21-38% (Lampiran 1). Namun, ke empat arang aktif memiliki kadar zat terbang dengan nilai di bawah standar (<25%) yaitu sekitar 9-15% (Lampiran 1). Hal ini dapat terjadi selama proses aktivasi, penggunaan suhu pengaktifan yang tinggi dalam waktu yang cukup lama akan menyebabkan kadar zat terbang yang rendah dan meningkatkan kadar abu sampel (Subadra et al. 2005). Bobot jenis curah merupakan faktor untuk mengetahui tekstur dan kekompakan dari susunan arang aktif. Semakin besar nilai bobot jenis curah dari suatu arang aktif, maka kerapatan dan kekompakan dari arang aktif tersebut semakin kecil. Berdasarkan Tabel 5 diketahui bahwa bobot jenis curah dari empat arang aktif yang digunakan berkisar antara 0,30 g/ml sampai 0,34 g/ml. Nilai ini sesuai
9
dengan standar SNI 06-3730-95 (1995) yaitu sebesar 0,3-0,35 g/ml (Lampiran 1). Parameter penting dalam kualitas arang aktif adalah kadar karbon terikat dan daya erap iodin. Kedua faktor ini akan mempengaruhi kerja arang aktif sebagai adsorben. Kadar karbon terikat itu sendiri dipengaruhi oleh besar atau kecilnya kadar abu dan kadar zat terbang. Semakin rendah jumlah kadar abu dan kadar zat terbang, maka kadar karbon terikat yang terbentuk semakin tinggi. Selain itu, kadar karbon terikat akan mempengaruhi daya adsorpsi terhadap iodin dari arang aktif. Semakin tinggi kadar karbon terikat maka, daya adsorpsi arang aktif terhadap iodin akan semakin besar. Selain itu, luas permukaan pori arang aktif juga mempengaruhi daya jerap arang aktif (Subadra et al. 2005). Berdasarkan data pada Tabel 5 arang aktif yang memiliki kadar karbon terikat yang paling tinggi adalah arang aktif TK sebesar 89%. Sedangkan, arang aktif SP, TKKS, dan BJ memiliki nilai karbon terikat di bawah standar kualitas arang aktif SNI (1995) sebesar 65%. Hal ini mempengaruhi daya jerap arang aktif terhadap iodin pada jenis arang aktif TKKS dan BJ. Sedangkan, pada jenis arang aktif TK dan SP daya jerap berada di atas standar kualitas arang aktif yaitu sebesar 901,1 mg/g dan 887,1 mg/g. Grafik hasil uji kadar karbon terikat dan daya jerap iodin ditunjukkan oleh Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3 Grafik kadar karbon terikat pada empat jenis arang aktif. Kualitas arang aktif akan menentukan keefektifan penjerapan terhadap adsorbat, dalam penelitian ini kualitas dari arang aktif akan mempengaruhi efektif atau tidaknya penghambatan lepasnya unsur N dari urea. Arang aktif dengan nilai daya jerap iodin yang tinggi akan mudah menjerap kontaminan tanah dalam bentuk NH4+, NO3-, atau pestisida. Selain daya jerap iodin, porositas arang aktif juga mempengaruhi aplikasi penyalutan arang aktif terhadap urea. Semakin
kecil porositas maka, luas permukaan akan semakin besar dan mengakibatkan penyalutan lebih padat dan apabila ditabur berupa serbuk akan lebih mudah mengikat amonium atau nitrat di tanah.
Gambar 4 Grafik daya jerap iodin pada empat jenis arang aktif. Karakteristik Tanah Tanah yang digunakan merupakan tanah Andisol yang didapat dari perkebunan di daerah Pacet, Jawa Barat. Tanah dikeringudarakan terlebih dahulu sebelum digunakan. Hal ini dilakukan untuk mengurangi kadar air yang terkandung dalam tanah. Karakterisasi tanah Andisol pada penelitian ini didasarkan pada kriteria kualitas tanah Balittanah (2005) (Lampiran 4). Hasil karakteristik tanah Andisol ditunjukkan oleh Tabel 6. Berdasarkan hasil uji pada Tabel 6 diketahui tanah Andisol memiliki kemasaman netral, tekstur lempung liat berpasir, nilai tukar kation Ca, Mg, dan K yang tinggi sehingga KTK tergolong tinggi, selain itu kandungan bahan organiknya (C/N) rendah. Faktor-faktor hasil uji ini sangat mempengaruhi daya tahan pupuk urea di tanah. Tanah yang tergolong berpasir akan memudahkan urea terlindi oleh air sehingga hilang ke lingkungan. Sedangkan, Kapasitas Tukar Kation (KTK) menunjukkan jumlah kation-kation yang dapat dipertukarkan dengan unsur hara lain sehingga mempengaruhi efisiensi penyerapan nitrogen pupuk oleh tanah. Selain itu, kandungan Corganik yang tergolong tinggi (Balittanah 2005) dikarenakan tanah yang digunakan merupakan jenis tanah yang bahan induknya berasal dari abu vulkan sehingga kaya akan hara dan ditumbuhi legum alami. Sedangkan, nisbah C/N dari tanah Andisol ini termasuk rendah karena berkisar antara 5-10% (Balittanah 2005). Nisbah C/N yang terlalu rendah dapat mengakibatkan terbentuknya amonia sehingga nitrogen akan hilang di udara.
10
Tabel 6 Karakteristik tanah Andisol Parameter Satuan pH
Hasil Uji
-
6,7
% % %
23 43 34
me/100 g me/100 g me/100 g me/100 g me/100 g
24.12 2.02 1.44 0.2 27,41
% % %
3,01 0,31 10
Tekstur: Liat Pasir Debu Nilai Tukar Kation: Ca Mg K Na KTK Bahan Organik: C N C/N
Karakteristik tanah Andisol sangat mempengaruhi aplikasi arang aktif terhadap tanah. Kapasitas tukar kation tanah Andisol yang tinggi akan mempermudah pertukaran kation antara tanah dengan urea. Namun, tekstur tanah yang berpasir akan mempersulit urea untuk tetap bertahan di tanah. Oleh karena itu, aplikasi urea dengan arang aktif akan meningkatkan daya tahan urea di tanah sehingga pemakaian urea akan lebih efektif. Slow Release Urea Mekanisme slow release nitrogen dari urea pada urea tersalut arang aktif melibatkan faktor daya rekah urea tersalut terhadap air. Urea tersalut arang aktif setelah diaplikasikan ke tanah akan merekah sedikit demi sedikit akibat teroksidasi oleh air sehingga melepaskan nitrogen secara bertahap dan perlahan. Nitrogen yang dilepaskan perlahan ini akan diubah menjadi NH4+ dengan adanya air, setelah itu NH4+ akan mengalami reaksi yang melibatkan bakteri Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp. membentuk NO3-. Konsentrasi NH4+ dan NO3- terukur di tanah setelah diberi aplikasi urea tersalut arang aktif ditunjukkan oleh Gambar 5 dan Gambar 6. Berdasarkan hasil uji pada Lampiran 5 diketahui bahwa konsentrasi NH4+ pada tanah yang diberi aplikasi urea tersalut arang aktif memiliki nilai yang lebih rendah dibandingkan pada tanah kontrol. Nitrogen diubah menjadi NH4+ pada inkubasi hari ke15. Hal ini menunjukkan titik maksimum yang dapat dijadikan acuan dalam menentukan
efisiensi penurunan kelarutan NH4+ di tanah. Berdasarkan data hasil konsentrasi NH4+ di tanah dibandingkan terhadap konsentrasi NH4+ tanah kontrol, diketahui efisiensi penurunan kelarutan NH4+ setelah aplikasi pupuk urea slow release dengan arang aktif TK, SP, BJ, dan TKKS berturut-turut adalah 28,62%, 32,40%, 31,20%, dan 36,99% (Lampiran 5).
Gambar 5 Kurva konsentrasi NH4+ di tanah dengan penambahan urea tersalut arang aktif selama masa inkubasi. Pembentukan NO3- dari NH4+ memiliki kurva yang berbanding terbalik dengan kurva konsentrasi NH4+. Hal ini dikarenakan pada titik maksimum kelarutan NH4+ di tanah, NO3belum seluruhnya diubah dari NH4+ oleh bakteri nitrifikasi sehingga konsentrasi NO3akan rendah. Kurva konsentrasi NO3- terukur di tanah selama masa inkubasi ditunjukkan pada Gambar 6. Berdasarkan data hasil perhitungan pada Lampiran 6, diketahui bahwa konsentrasi maksimum NO3- di tanah terjadi pada masa inkubasi hari ke-30. Aplikasi urea tersalut arang aktif TK, SP, BJ, dan TKKS menurunkan kelarutan NO3- di tanah dengan efisiensi berturut-turut sebesar 37,9%, 44,6%, 28,51%, dan 22,08% dibandingkan terhadap kelarutan NO3- maksimum pada tanah kontrol (Lampiran 6).
Gambar 6 Kurva konsentrasi NO3- di tanah dengan penambahan urea tersalut arang aktif selama masa inkubasi.
11
Kelarutan Residu Urea Urea memiliki kelarutan sangat tinggi yang mengakibatkan urea mudah teroksidasi oleh air sehingga mudah tercuci dan hilang terlarut ke air tanah. Kandungan NO3- yang tinggi di air tanah dapat merusak lingkungan dan membahayakan apabila dikonsumsi oleh manusia. Arang aktif selain sebagai penyalut urea dalam proses slow release juga dapat dimanfaatkan sebagai penjerap residu pupuk urea sehingga tidak terlarut ke air tanah. Penggunaan arang aktif sebagai penjerap residu urea diaplikasikan dalam bentuk pril atau serbuk ke tanah yang telah diberi urea. Arang aktif akan menjerap residu urea berupa NH4+ dan NO3- sehingga kelebihan NH4+ atau NO3- tidak larut ke perairan tanah dan dapat termanfaatkan kembali oleh tanaman. Selain itu, arang aktif dapat mencegah kekurangan hara nitrogen dalam tanah karena dengan adanya arang aktif aktifitas mikroorganisme dalam mengurai bahan organik menjadi NO3- meningkat. Hal ini akan meningkatkan nitrifikasi dan menurunkan kelebihan NH4+ di tanah. Kelarutan NH4+ di tanah dapat dikurangi dengan adanya arang aktif sebagai penjerap. Kurva kelarutan NH4+ di tanah kontrol dan tanah yang telah diberi aplikasi arang aktif ditunjukkan oleh Gambar 7. Konsentrasi kelarutan NH4+ di tanah lebih tinggi dibandingkan konsentrasi kelarutan NH4+ dengan aplikasi pupuk urea slow release. Namun, apabila dibandingkan dengan tanah kontrol tanpa penambahan arang aktif, kelarutan NH4+ lebih rendah pada tanah setelah diaplikasikan dengan arang aktif (Lampiran 7).
residu urea setelah diaplikasikan dengan arang aktif serbuk TK, SP, BJ, dan TKKS berturutturut sebesar 19,12%, 27,28%, 26,57%, dan 30,18% (Lampiran 7). Upaya penurunan kelarutan residu urea berupa NO3- menggunakan penambahan arang aktif serbuk menunjukkan hasil yang serupa dengan kelarutan NH4+ sebagai residu. Konsentrasi NO3- yang terukur di tanah sebagai residu dari pupuk urea menurun dibandingkan pada tanah kontrol. Hal ini dapat dilihat dari kurva konsentrasi NO3terukur selama masa inkubasi yang ditunjukkan oleh Gambar 8. Berdasarkan Gambar 8, dapat terlihat bahwa arang aktif tempurung kelapa dapat menekan kelarutan NO3- di tanah. Hal ini ditunjukkan pula dengan nilai efisiensi penurunan yang paling tinggi dibandingkan arang aktif lainnya. Efisiensi penurunan kelarutan residu NO3- di tanah setelah diaplikasikan dengan arang aktif TK, SP, BJ, dan TKKS dalam bentuk serbuk berturut-turut sebesar 40,95%, 12,33%, 4,02%, dan 18,45% (Lampiran 8).
Gambar 8 Kurva konsentrasi NO3- di tanah dengan penambahan arang aktif serbuk selama masa inkubasi. Efisiensi Penurunan Kelarutan Urea
Gambar 7 Kurva konsentrasi NH4+ di tanah dengan penambahan arang aktif serbuk selama masa inkubasi. Berdasarkan Gambar 7 terlihat bahwa arang aktif TKKS dapat menurunkan kelarutan NH4+ sebagai residu urea di tanah. Efisiensi penurunan kelarutan NH4+ sebagai
Kelarutan urea dapat dihambat dengan penggunaan arang aktif sebagai penyalut urea ataupun sebagai penjerap residu. Penurunan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ dan NO3- di tanah dilihat berdasarkan efisiensi penurunannya. Efisiensi penurunan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ dan NO3- di tanah pada keempat macam arang aktif ditunjukkan oleh Gambar 9. Berdasarkan Gambar 9 dapat dilihat arang aktif yang paling efisien dalam menurunkan kelarutan urea di tanah Andisol. Gambar 9(a) menunjukkan penurunan kelarutan urea dalam upaya slow release pupuk urea. Sedangkan, Gambar 9(b) menunjukkan penurunan kelarutan residu urea di tanah setelah diberi
12
aplikasi arang aktif serbuk. Berdasarkan Gambar 9 dapat dikatakan bahwa arang aktif yang efisien dalam menurunkan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ ataupun NO3- pada kedua upaya mengurangi pencemaran lingkungan dan peningkatan efisiensi serapan nitrogen tanaman adalah arang aktif sekam padi, tandan kosong kelapa sawit dan tempurung kelapa. Hal ini terlihat dari uji lanjutan Duncan yang dilakukan pada tahap 5% (Lampiran 9). Sekam padi, tandan kosong kelapa sawit, dan tempurung kelapa terbukti secara nyata menurunkan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ ataupun NO3-.
diaplikasikan dengan arang aktif menunjukkan penurunan sebesar 4 - 44% dibandingkan tanah kontrol. Sekam padi, tandan kosong kelapa sawit, dan tempurung kelapa terbukti merupakan arang aktif yang paling efektif menurunkan kelarutan urea di tanah Andisol. Saran Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk menguji perkolasi arang aktif yang telah diberi perlakuan sehingga diketahui efisiensi penyerapan N-urea oleh tanaman. Selain itu, perlu dilakukan juga pengamatan lanjutan terhadap pelepasan N-urea dalam bentuk N2, NO2, dan N2O untuk mengetahui secara tepat N-urea yang hilang dan yang termanfaatkan oleh tanaman. Pengamatan lanjutan juga perlu dilakukan untuk mengetahui pengaruh kimia permukaan arang aktif dan karakteristik tanah terhadap penghambatan lepas N-urea dan laju pelepasan N-urea di tanah.
DAFTAR PUSTAKA (a) Ardiwinata AN. 2006. Peran Karbon Aktif dalam Proses Degradasi Residu Karbofuran di Tanah oleh Mikroba. Di dalam: Pengendalian Pencemaran Lingkungan Pertanian melalui Pendekatan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS) secara Terpadu. Prosiding Seminar Nasional. Surakarta, 28 Mar 2006. Surakarta: Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Fakultas Pertanian UNS. hlm 171-189. (b) Gambar 9 Persentase penurunan kelarutan NH4+ dan NO3- dalam upaya (a) slow release urea dan (b) penurunan residu urea.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa penggunaan arang aktif secara nyata dapat menurunkan kelarutan urea dalam bentuk NH4+ dan NO3- sebagai upaya slow release pupuk urea dan penurunan kelarutan residu urea di air tanah. Efisiensi penurunan kelarutan NH4+ dan NO3- setelah
Auliawati. 2009. Pemanfaatan tongkol jagung sebagai adsorben dalam proses penjernihan air [Laporan]. Malang: Universitas Brawijaya. [Balingtan] Balai Penelitian Lingkungan Pertanian. 2007. Pengambilan Sampel Nitrat Skala Lapang Secara Cepat. [bibliografi]. Bogor: Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Departemen Pertanian. [Balittanah] Balai Penelitian Tanah. 2005. Petunjuk Teknis Analisis Kimia Tanah, Air, Tanaman dan Pupuk. Bogor: Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian. Barea J, M.J. Pozo, R. Azcon, C. Azcon Aguilar. 2005. Microbial co-Operation in
13
the Rhizosphere. J. Exp. Bot. 56:17611778.
Leiwakabessy FM, Sutandi A. 2004. Pupuk dan Pemupukan. Bogor: Faperta IPB.
[BSN] Badan Standar Nasional. 1992. SNI 022801-1992: Pupuk Urea. Jakarta: Dewan Standarisasi Nasional.
Mortvert J. 2004. Application With Mixed Fertilizers, Efficient Fertilizer Use. IMC Agrico. http://www.agcentral.com. (24 Januari 2010).
[BSN] Badan Standar Nasional. 1995. SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. Chapman HD. 1975. Diagnostic Criteria for Plant and Soil. New Delhi: Eurasia Publishing House Ltd. Darliana. 2005. Pengaruh Jenis Bokashi Terhadap Bobot Isi, C-Organik, Dan KTK Tanah, serta Hasil Daun Teh Pada Andosols Asal Gambung. [terhubung berkala] http://www.p4tkipa.org (6 Mei 2009). Ghozali AI, Hidayat U, Kristiyani D, Rohmatin I. 2008. Program Kreatifitas Mahasiswa “Pemanfaatan Tempurung Kelapa Sebagai Arang aktif Pada Pemurnian Minyak Goreng Bekas Untuk Bahan Baku Sabun Mandi Di Desa Karangroto Kecamatan Genuk” [Laporan]. Semarang: Universitas Negeri Semarang. Goertz HM, Timmons RJ, McVey GR. 1993. Sulfur Coated Fertilizers and Process for The Preparation Thereof. USA: The O.M. Scott & Sons Comp. 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. Ilmu Tanah. Jakarta: Akademika Pressindo. Hartoyo, Pari G. 1993. Peningkatan Rendemen dan Daya Serap Arang Aktif Dengan Cara Kimia Dosis Rendah Dan Gasifikasi. J. Penelitian Hasil Hutan 11(5):205-208. Harsono H. 2002. Pembuatan Silika Amorph dari Limbah Sekam Padi. J. Ilmu Dasar 3(2): 98-103. Huda N. 2009. Pengetahuan Tentang Tanah. [terhubung berkala] http://hu3cda. blogspot.com. (6 Mei 2009). Huda T. 2007. Tongkol jagung sebagai bahan plastik masa depan. [Terhubung Berkala] http://www/wordpress.com. (23 Januari 2010).
Nuryani SHU, Purwanto BH, Maas A, EW Wiwik, Bannati OA, Sasmita KD. 2007. Peningkatan Efisiensi Pemupukan N pada Tanaman Tebu melalui Rekayasa Khelat Urea-Humat. J. Ilmu Tanah dan Lingkungan 7:93-102. Obreza T, Rouse B. 2004. Controlled-Release Fertilizers for Florida Citrus Production. University of Florida http:/edis.ifas.ufl.edu/ BODY_SS433. (7 Mei 2009). Pang XP, Letey J. 2000. Organic Farming: Challenge of Timing Nitrogen Availability to Crop Nitrogen Requirement. Soil Sci. Soc. Am. J. 64:247-253. Parmar K. 2010. The relationship between soil, plants, bacteria and other life. [terhubung berkala] http://www.ipgc.co.cc /2010_03_01_archive.html. (9 Agustus 2010). Poerwadi B. 2007. Slow Release Pupuk Cair NPK dengan Membran Komposit Selulosa-Kitosan [skripsi]. Malang: FMIPA, Universitas Brawijaya. Poerwadi B, Pariadi, Andayani U, Rayes M. 2005. Pembuatan Pupuk NPK Berlapis Zeolit Alam Untuk Efisiensi Pemupukan [Laporan]. Malang: Lembaga Penelitian, Universitas Brawijaya. Prananta J. 2007. Pemanfaatan Sabut dan Tempurung Kelapa serta Cangkang Sawit untuk Pembuatan Asap Cair sebagai Pengawet Makanan Alami [Laporan]. Aceh: JINGKI institute. Shaviv A, Raban S, Zaidel E. 2003. Modeling Controlled Nutrient Release from Polymer Coated Fertilizers: Diffusion Release from Single Granules. J. Environmental Science & Technology 37:2251-2256. Sinaga TS, Sembiring MT. 2003. Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatannya). [Laporan]. Medan: Universitas Sumatera Utara. Snell R, Mott L, Suleman A, Abisule, Mayhead G. 1992. Potassium based pulping regimes for oil palm empty fruit
14
bunch material. [terhubung berkala]. http://www.bc.bangor.ac.uk/_03_research/ research4_pulp_paper.htm (23 Desember 2009). Soepardi. 1996. Sifat dan Ciri Tanah. Bogor: IPB Press. Stevenson FJ. 1982. Orgin and Distribution of N in Soil. In F.J. Stevenson (ed.) Nitrogen in Agrcultural Soils. Madison: American Society of Agronomy. Subadra I, Setiaji B, Tahir I. 2005. Activated Carbon Production from Coconut Shell with (NH4)HCO3 Activator as an Adsorbent in Virgin Coconut Oil Purfication. Prosiding Seminar Nasional DIES ke 50 FMIPA UGM; Yogyakarta, 17
Sep 2005. Yogyakarta: Physical Chemistry Laboratory, Department of Chemistry Gadjah Mada University. Sudrajat R, Soleh S. 1994. Petunjuk Teknis Pembuatan Arang Aktif. Bogor: Puslitbang Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan. Tan KH. 1991. Dasar-Dasar Kimia Tanah. Gumadi DH, penerjemah. Yogyakarta: Gajah Mada University Pr. Widiastuti H, Tri-Panji. 2007. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit Sisa Jamur Merang (Volvariella volvacea) (TKSJ) sebagai Pupuk Organik pada Pembibitan Kelapa Sawit. J. Menara Perkebunan 75 (2): 70-79.
LAMPIRAN
16
Lampiran 1 Standar kualitas arang aktif menurut SNI 06-3730-95 ( BSN 1995) Uraian
Syarat Kualitas Butiran
Serbuk
Kadar zat terbang (%)
Maks 15
Maks 25
Kadar air (%)
Maks 4,5
Maks 15
Kadar abu (%)
Maks 2,5
Maks 10
Daya serap terhadap I2 (mg/g)
Min 750
Min 750
Karbon aktif murni (%)
Min 80
Min 65
Bobot jenis curah (g/ml)
0,45-0,55
0,3-0,35
Lolos mesh
-
Min 90
Jarak mesh (%)
90
-
Kekerasan (%)
80
-
17
Lampiran 2 Kehilangan Nitrogen dan Reaksi Pupuk Urea di Tanah Jenis proses
Reaksi
Amonifikasi
R-NH2 + HOH
hidrolisis enzimatik
R-OH + NH3 + Energi
Kombinasi amino 2NH3 + H2CO3
(NH4)2 CO3 ↔ 2NH4+ + CO3=
(Soepardi 1983) Nitrifikasi
NH4+ ↔ N2O↑ → NO2- → NO3-
Denitrifikasi
NO3- → NO2- → N2O↑ → N2↑
Reaksi : CO(NH2)2 + 2H2O + H+ HCO3 + H+ H+-Soil + NH4+
Urease
CO2 + H2O NH4+-Soil + H+
NH4+
NH3 + H+
(saat pH > 8) HCO3-
CO32- + H+
Ca2+ + CO32-
CaCO3
Sumber : Parmar (2010)
2NH4+ + HCO3-
18
Lampiran 3 Diagram Alir Penelitian
Limbah Pertanian
Tempurung Kelapa (TK), Sekam Padi (SP), Bonggol Jagung (BJ, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Arang
Arang Aktif Lolos 20 mesh
Uji Kualitas
+ Urea (2) Coating Urea
(1)
Tanah Andisol
Karakterisasi
Ditambahkan 100 mL Aquades
Inkubasi selama 30 hari
Ekstraksi Tanah Sampel
Analisis NH4+ dan NO3pada Tanah Andisol
Keterangan : Kontrol : Urea + Tanah Andisol Perlakuan (1) : Coating Urea + Tanah Andisol Perlakuan (2) : Arang Aktif + Urea + Tanah Andisol
Sampling pada hari ke-1, ke-15, dan ke-30
Tanah : CaCl2 (5 : 50)
19
Lampiran 4 Kriteria karakteristik tanah menurut Balittanah (2005) Jenis analisis
C-organik (%) N total (%) C/N P2O2 HCl 25% (mg/100g) P2O2 Bray 1 (ppm) P2O2 Olsen (ppm) K2O HCl 25% KTK (me/100g) Susunan kation (me/100g) Ca Mg K Na KB(%) Kemasaman Al (me/100g)
pH H2O
sangat rendah <1,00 <0,1 <5 <15 <4 <5 <10 <5
rendah
Nilai Sedang
1-2,0 0,1-0,2 5-10 15-20 5-7 5-10 10-20 5-16
2,01-3 0,21-0,5 11-15 21-40 8-10 11-15 21-40 17-24
3,01-5 0,51-0,75 16-25 41-60 11-15 16-20 41-60 25-40
sangat tinggi >5 >0,75 >25 >60 >15 >20 >60 >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
11-20 2,1-8,0 0,6-1,0 0,8-1,0 61-80
>20 >8 >1 >1 >80
tinggi
>40
sangat masam
masam
agak masam
netral
agak netral
alkali
4,5
4,5-5,5
5,6-6,5
6,6-7,5
7,6-8,5
>8,5
20
Lampiran 5 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NH4+ urea dengan aplikasi penyalutan arang aktif Jenis Arang Aktif Kontrol
Tempurung Kelapa
Sekam Padi
Bonggol Jagung Tandan Kosong Kelapa Sawit
Hari ke-
[NH4+] (ppm)
1 15 30 1 15 30 1 15 30 1 15 30 1 15 30
175,40 1364,0 0,0000 65,100 973,67 0,0000 75,600 922,00 0,0000 47,800 938,33 0,0000 401,90 859,33 0,0000
Efisiensi pelepasan [NH4+] (%) -
28,62
32,40
31,20
36,99
Lampiran 6 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NO3- urea dengan aplikasi penyalutan arang aktif Efisiensi Jenis Arang Aktif Hari ke[NO3 ] (ppm) pelepasan [NO3-] (%) 1 78,500 Kontrol 15 1,2000 30 480,47 1 137,73 Tempurung Kelapa 37,90 15 1,1300 30 298,37 1 154,83 Sekam Padi 44,60 15 1,6000 30 266,17 1 87,570 Bonggol Jagung 28,51 15 1,3700 30 343,47 1 374,37 Tandan Kosong Kelapa 22,08 15 1,0300 Sawit 30 312,93
NH 4
kontrolmaks .
NH 4
perlakuanmaks .
100% NH 4 kontrolmaks. : (1364 ppm – 973 ppm)/ 1364 ppm x 100% : 28.62%
Contoh perhitungan :
Lampiran 7 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NH4+ urea dengan aplikasi arang aktif serbuk Efisiensi + Jenis Arang Aktif Hari ke[NH4 ] (ppm) pelepasan [NH4+] (%) 1 175,700 Kontrol 15 1367,33 30 0,0000 1 98,700 Tempurung Kelapa 19,12 15 1106,0 30 0,0100 1 96,800 Sekam Padi 27,28 15 994,33 30 3,8900 1 111,10 Bonggol Jagung 26,57 15 1004,0 30 0,0000 1 77,500 Tandan Kosong Kelapa 30,18 15 954,67 Sawit 30 0,0000 Lampiran 8 Data efisiensi penurunan laju pelepasan NO3 - urea dengan aplikasi arang aktif serbuk Efisiensi pelepasan Jenis Arang Aktif Hari ke[NO3-] (ppm) [NO3-] (%) 1 77,830 Kontrol 15 1,1700 30 481,23 1 70,730 Tempurung Kelapa 40,95 15 0,8700 30 284,17 1 120,57 Sekam Padi 12,33 15 2,6300 30 421,90 1 76,470 Bonggol Jagung 4,02 15 4,7700 30 461,87 1 79,300 Tandan Kosong Kelapa 15 0,7700 18,45 Sawit 30 392,43
Contoh perhitungan :
NH 4
kontrolmaks .
NH 4
NH 4 kontrolmaks .
perlakuanmaks .
100%
22
Lampiran 9 Data analisis uji lanjut Duncan taraf 5% NH4+ Perlakuan Pupuk Urea Coating Kontrol Tempurung kelapa Sekam padi Tongkol jagung Tandan sawit
Kandungan NH4 dalam Tanah Andisol (ppm) Hari 1 Hari 15 Hari 30 111,96 a 1085,33 a 0,780 a 147,62 a 932,33 b 0,000 a 175,70 a 1367,33 a 0,000 a 81,94 b 1040,00 b 0,005 a 86,21 b 958,17 b 1,945 a 79,46 b 971,17 b 0,000 a 239,66 a 925,00 b 0,000 a
Angka dalam lajur tiap baris diikuti huruf sama tidak berbeda nyata menurut uji DMRT taraf 5%
Perlakuan Pupuk Urea Coating Kontrol Tempurung kelapa Sekam padi Tongkol jagung Tandan sawit
Kandungan NO3 dalam Tanah Andisol (ppm) Hari 1 Hari 15 Hari 30 84,98 b 2,04 a 408,32 a 188,63 a 1,28 a 305,23 b 77,83 b 1,17 b 481,23 a 104,23 b 1,00 b 291,27 b 137,70 b 2,12 ab 344,03 ab 82,02 b 3,07 a 402,67 ab 226,83 a 0,90 b 352,68 ab
Angka dalam lajur tiap baris diikuti huruf sama tidak berbeda nyata menurut uji DMRT taraf 5%
