Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit
PENGARUH KEDALAMAN MUKA AIR TANAH DAN DOSIS
TERAK BAJA TERHADAP HIDROFOBISITAS TANAH
GAMBUT, EMISI KARBON, DAN PRODUKSI
KELAPA SAWIT
WINARNA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul ”Pengaruh
Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap Hidrofobisitas Tanah
Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit” adalah benar karya saya
sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Juli 2015
Winarna
NRP A161110021
RINGKASAN
WINARNA. Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap
Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit.
Dibimbing oleh KUKUH MURTILAKSONO, SUPIANDI SABIHAM, ATANG
SUTANDI, dan EDY SIGIT SUTARTA.
Pengembangan kelapa sawit pada lahan gambut mensyaratkan drainase
tanah untuk dengan membuat saluran-saluran guna menurunkan muka air tanah dan
menciptakan ruang perakaran yang sesuai untuk pertumbuhan dan produksi
tanaman. Drainase yang berlebihan menyebabkan terjadinya kekeringan tanah
gambut dan menyebabkan terjadinya hidrofobisitas, sehingga gambut mengalami
penurunan dalam kemampuan memegang air, infiltrasi tanah, erosi permukaan, dan
membatasi pertumbuhan tanaman yang diusahakan di atasnya. Penelitian ini
disusun dalam suatu rangkaian percobaan dengan tujuan untuk: 1) mengkaji
hidrofobisitas tanah gambut dari lingkungan perkebunan kelapa sawit, 2) mengkaji
pengaruh kedalaman muka air tanah dan dosis amelioran terhadap hidrofobisitas
tanah gambut dan perubahan sifat fisik lainnya, 3) mengkaji pengaruh kedalaman
muka air tanah dan dosis terak baja terhadap emisi karbon dari tanah gambut, dan
4) mengkaji pengaruh kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja terhadap
pertumbuhan dan produksi kelapa sawit.
Penelitian tahap pertama menggunakan tanah gambut saprik dan hemik dari
kebun Panai Jaya (PAJ) yang berumur 6 tahun dan tanah gambut dari kebun
Meranti Paham (MEP) yang berumur > 20 tahun. Sampel tanah gambut terlebih
dahulu dipanaskan pada suhu 50o C dengan berbagai interval waktu pemanasan,
kemudian diamati hidrofobisitasnya dengan metode Water Drop Penetration Time
(WDPT). Analsis sifat-sifat tanah meliputi kadar air tanah, kemasaman total, kadar
COOH, dan fenolat-OH. Penentuan kadar air kritis (KAK) menggunakan model
hubungan eksponensial antara hidrofobisitas dan kadar air tanah (KAT) pada
peluang kejadian 60-80%. Fourier Transform Infra Red (FTIR) digunakan untuk
evaluasi hidrofobisitas dengan mengetahui keberadaan gugus-gugus fungsional
dalam tanah gambut. Penelitian tahap kedua di laboratorium dengan aplikasi dosis
terak baja (0; 7.17; 14.81; dan 22.44 g pot-1) pada dua jenis tanah gambut (saprik
dan hemik) dan dua kelembaban tanah yaitu kapasitas lapangan dan kering
(hidrofobik). Setelah diinkubasi selama 60 hari, sampel diamati sifat-sifatnya dan
wettability dengan metode WDPT dan FTIR.
Penelitian di lapangan dilakukan di blok tanaman kelapa sawit umur 6 tahun
di kebun PAJ dengan perlakuan terdiri dari tiga kedalaman muka air tanah (MAT)
dan empat dosis terak baja (0; 3.15; 6.51; 9.86 kg pohon-1). Kedalaman muka air
tanah (MAT) terdiri dari MAT-1 (30-50 cm), MAT-2 (45-70 cm), dan MAT-3 (7090 cm). Penelitian disusun dalam rancangan acak kelompok petak terpisah dengan
kedalaman muka air tanah sebagai petak utama dan dosis terak baja sebagai anak
petak. Pengamatan meliputi kadar air tanah aktual, hidrofobisitas aktual, emisi CO2,
pertumbuhan, produksi kelapa sawit, subsiden, dan kadar logam berat dalam buah.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa hidrofobisitas tanah gambut dalam
penelitian ini berhubungan negatif (eksponensial) dengan kadar air tanah,
iii
kemasaman total, kadar karboksilat, dan OH-fenolat. Penurunan kadar air tanah,
kemasaman total, kadar karboksilat, dan kadar OH-fenolat akan meningkatkan
hidrofobisitas tanah gambut. Penurunan kadar air tanah menyebabkan peningkatan
rasio komponen hidrofobik terhadap komponen hidrofilik, dan tanah gambut
mengalami hidrofobisitas. Kadar air kritis (KAK) untuk terjadinya hidrofobisitas
tanah gambut dari lokasi penelitian yang diperoleh adalah 201 – 223%, 293 –
307%, 118 -126%, dan 184 – 213%, berturut-turut untuk PAJ hemik > PAJ saprik >
MEP hemik > MEP saprik. Tanah gambut hemik akan mengalami hidrofobisitas
lebih cepat daripada jenis saprik. Tanah gambut PAJ membutuhkan kadar air yang
lebih tinggi dibandingkan tanah gambut MEP agar tanah gambut tetap hidrofilik.
Kedalaman muka air tanah MAT-1 dan MAT-2 (kisaran muka air tanah 30
– 70 cm) mampu menjaga kelembaban tanah gambut aktual sampai pada lapisan
atas, sedangkan penurunan kedalaman muka air tanah gambut hingga > 70 cm di
bawah permukaan tanah (MAT-3) nyata berpengaruh terhadap penurunan
kelembaban tanah ke lapisan atas (0-10 cm). Kedalaman muka air tanah >70 cm
berpotensi terjadi hidrofobisitas tanah pada lapisan atas (0-10 cm), terutama pada
kondisi bulan kering. Kombinasi kedalaman muka air tanah dan pemberian terak
baja tidak menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap peningkatan kadar air tanah
lapisan atas, namun berpengaruh pada peningkatan sifat-sifat tanah gambut seperti
pH, kadar abu, dan retensi air tanah gambut.
Emisi CO2 pada kondisi kedalaman muka air tanah MAT-3 > MAT-2 >
MAT-1, yaitu berturut-turut 50.23, 37.92, dan 28.33 ton ha-1 tahun-1. Hal tersebut
menunjukkan bahwa semakin dalam muka air tanah menyebabkan peningkatan
emisi CO2. Aplikasi terak baja tidak berpengaruh nyata terhadap menurunkan
emisi CO2. Pada penelitian ini diperoleh hubungan antara emisi CO2 dan kadar
air tanah gambut pada kisaran kadar air yang lebar (kering – basah). Pada kondisi
tanah gambut hidrofilik, emisi CO2 tanah gambut menurun dengan meningkatnya
kelembaban tanah lebih besar kadar air tanah (KAT) kapasitas lapang. KAT yang
berlebihan menurunkan ketersediaan oksigen dalam tanah dan menghambat
aktivitas mikroba perombak, sehingga menurunkan emisi CO2. Emisi CO2
tertinggi dicapai pada kondisi KAT berkisar antara KAK hingga KAT kapasitas
lapang. Pada kondisi tanah gambut mengalami hidrofobisitas terjadi penurunan
gugus-gugus fungsional aktif (karboksil, hidroksil), pengeringan bahan gambut,
proses dekomposisi menurun dan emisi CO2 menurun.
Perlakuan pengelolaan muka air tanah berpengaruh nyata terhadap produksi
TBS (umur 6 tahun), dimana produksi TBS pada MAT-1 > MAT-2 > MAT-3.
Penurunan kedalaman muka air tanah > 70 cm di bawah permukaan tanah nyata
menurunkan produksi TBS hingga 8-11% terhadap perlakuan pengelolaan muka air
tanah pada kisaran 30 – 70 cm (MAT-1 dan MAT-2). Aplikasi berbagai dosis terak
baja tidak berpengaruh nyata terhadap produksi TBS pada tahun pertama penelitian.
namun demikian, aplikasi berbagai dosis terak baja dapat memperbaiki sifat fisik
dan kimia tanah gambut Panai Jaya. Implikasi dari penelitian ini bahwa penerapan
kedalaman muka air tanah pada kisaran 30 – 70 cm untuk perkebunan kelapa sawit
di Panai Jaya mampu menjaga kelembaban tanah lapisan atas tanah gambut,
mencegah terjadinya hidrofobisitas, menurunkan emisi CO2, serta meningkatkan
produksi kelapa sawit.
Kata kunci: emisi CO2, hidrofobisitas, kelapa sawit, tanah gambut, terak baja
SUMMARY
WINARNA. Effect of Ground Water Table Depth and Steel Slag Dosage on Peat
Soil Hydrophobicity, Carbon Emission, and Oil Palm Production. Supervised by
KUKUH MURTILAKSONO, SUPIANDI SABIHAM, ATANG SUTANDI, and
EDY SIGIT SUTARTA.
Development of oil palm plantation requires drainage to support growth and
production of the oil palm. The excessive drainage would cause the peat dryness of
as well as hydrophobicity and thus decreasing its capacity to retent water, soil
infiltration, surface erossion. It can limit oil palm growth. The application of water
management and soil amandment must be performed to avoid the decrease of peat
soil quality and to improve the productivity of oil palm. This series research was
designed to: 1) evaluate the peat soil hydrophobicity under oil palm plantation area,
2) study the effect of the ground water level depth and stell slag dose on the peat
soil hydrophobicity and other soil physical changes, 3) study the effect of the
ground water level depth and the steel slag dose on CO2 emission from peat soil,
and 4) study the effect of ground water level depth and steel slag dose on the
growth and production of oil palm.
The first study has utilized sapric and hemic peat soil samples taken from
the 6-year Panai Jaya Oil Palm Plantation (PAJ) and the 20-year Meranti Paham Oil
Palm Plantation (MEP). Peat soil samples were heated at a temperature of 50°C
with a time interval and the effects on hydrophobicity were recorded.
Hydrophobicity of the peat soil was evaluated by Water Drop Penetration Time
(WDPT) method. After the hydrophobicity of all peat soil samples had been
observed, a number of soil properties, including soil water content (SWC), total
acidity, carboxylic content (COOH) and phenolic-OH were then analyzed. Critical
water content (CWC) of the peat soil. The point at which hydrophobicity occurred,
was determined using exponential relationship between soil water content and the
probability of the occurrence of soil hydrophobicity, the point at which the
probability of the occurrence of hydrophobicity was between 60% and 80%.
Fourier Transform Infra Red (FTIR) spectrometer was used to evaluate peat soil
hydrophobicity by knowing the functional groups in peat soil. The second
experiment was carried out in laboratory by application of various steel slag level
(0; 7.17; 14.81; dan 22.44 g pot-1) on two peat type (sapric dan hemic) with two soil
moisture conditions including wet and dry (hydrophobic). Peat soil samples that has
been added with steel slag incubation for 60 days and observation of soil properties,
FTIR analysis, and wettability by WDPT method.
The field experiment was carried out in 6 years-oil palm block of PAJ.
Research plots was designed using a split plot design with three replications. Plots
treated with three treatments of ground water level (MAT-1, MAT-2, and MAT-3)
as main plots and four level of steel slag application (0; 3.15; 6.51; 9.86 kg pohon-1)
as a subplot. MAT-1 is ground water level (GWL) at depths of 30-50 cm, MAT-2 is
GWL at depths of 60-75 cm, and WLM-3 is GWL at depths 70-90 cm below the
soil surface. The research observation consists actual soil water content, actual
v
hydrophobicity, oil palm growth and production, subsidence, and accumulation of
heavy metals in fruit.
The results shown that hydrophobicity of peat soil in this study was
negatively related to soil water content (SWC), total acidity, content of carboxylic
and phenolic-OH. The decrease in SWC, total acidity, carboxylic content, and
phenolic-OH content will increase the hydrophobicity. SWC leads to an increase in
the ratio of hydrophobic component on the hydrophilic component, and peat soil
experiences hydrophobicity. Based on the exponential model between
hydrophobicity and soil water content, critical water content (CWC) of peat soil
hydrophobicity is obtained. CWC of PAJ hemic> PAJ sapric> hemic MEP> MEP
sapric, is 201-223%, 293-307%, 118 -126%, and 184 – 213%, respectively. Hemic
will experience hydrophobicity faster than sapric. Likewise PAJ peat will require
higher water content than MEP peat to keep the peat soils still hydrophilic.
The GWL in the peat soil of this study indicated that the treatment of MAT1 and MAT-2 (30-70 cm) was able to keep the actual SWC in the top layer, while
the decrease of GWL depth up to >70 cm below the soil surface (MAT-3)
significantly influenced the decrease of SWC to the top layer (0-10 cm). The GWL
that is too deep (>70 cm) could potentially cause the hydrophobicity in the upper
layers of soil (0-10 cm), especially in dry season. Combination of steel slag
application has not shown any significant effect on the increase of the water content
in the soil, but it affects the improvement of soil properties such as soil pH, ash
content, and water retention.
The measurement of CO2 emission was 28.33, 37.92, and 50.23 ton ha-1
-1
year respectively to the conditions on of MAT-1, MAT-2, and MAT-3. The
decrease of GWL up to >70 cm could significant increase the CO2 emissions. The
application of steel slag had not significantly reduced the CO2 emissions. This
research obtained a relationship between CO2 flux and peat soil water content
ranges from dry to wet, which is a peat soil ranged hydrophilic to hydrophobic. In
the hydrophilic, the CO2 emissions of peat soil decreased with the increase of soil
moisture. The highest CO2 emission could be achieved on the conditions of soil
moisture content ranging from CWC to field capacity. The hydrophobic condition
caused a decline in active functional groups (carboxylic, hydroxyl), a decrease in
biochemical processes; moreover, drying peat material occured so that the
decomposition of peat and producing CO2 emissions would decline.
The GWL treatment significantly affected fresh fruit bunches (FFB)
production (6 years old). The FFB production of GWL of MAT-1 > MAT-2 >
MAT-3. The decrease of GWL depth that was deeper than 70 cm significantly
reduced the production of FFB up to 8-11% on the treatment of GWL in the range
of 30-70 cm. The application of various level of steel slag had not significantly
influenced the FFB production in the first year of the study. The application of
various level of steel slag could improve the physical and chemical properties of
peat soil of Panai Jaya. The implication of this research was that the application of
good water management on the peat soil in the oil palm plantations by regulating
the ground water level in the range of 30-70 cm that was adequate of keeping the
soil moist until the top layer of peat soil could prevent hydrophobicity, reduce CO 2
emissions, and improve the growth and production of oil palm.
Key word: CO2 emission, hydrophobicity, oil palm, peat soil, steel slag
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah,dan pengutipan tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
PENGARUH KEDALAMAN MUKA AIR TANAH DAN DOSIS
TERAK BAJA TERHADAP HIDROFOBISITAS TANAH
GAMBUT, EMISI KARBON, DAN PRODUKSI
KELAPA SAWIT
WINARNA
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada
Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr Ir Syaiful Anwar, MSc
2. Dr Ir Hariyadi, MS
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr Ir Gede Wibawa, DEA
2. Dr Ir Hariyadi, MS
Judul Penelitian
: Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak
Baja terhadap Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi
Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit
Nama
: Winarna
NRP
: A161110021
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Kukuh Murtilaksono, MS
Ketua
Prof Dr Ir Supiandi Sabiham, MAgr
Anggota
Dr Ir Atang Sutandi, MSi
Anggota
Dr Ir Edy Sigit Sutarta, MS
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu Tanah
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Atang Sutandi, MSi
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian:
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
pertolongan-Nya, sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Judul disertasi ini
adalah Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap
Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit.
Penghargaan dan ucapan terima kasih yang mendalam penulis sampaikan
kepada Prof Dr Ir Kukuh Murtilaksono, MS selaku ketua komisi pembimbing,
Prof Dr Ir Supiandi Sabiham, MAgr, Dr Ir Atang Sutandi, MSi, dan Dr Ir Edy
Sigit Sutarta, MS selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan
saran dan masukan berharga dalam penyusunan disertasi ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Direktur Pusat Penelitian
Kelapa Sawit (PPKS) Medan yang telah memberikan kesempatan tugas belajar,
beasiswa dan fasilitas penelitian. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada
Direktur PT. Perkebunan Nusantara IV (PTPN IV) atas pemberian ijin lokasi
penelitian. Disamping itu, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih
kepada Staf Peneliti dan Teknisi Kelti Tanah dan Agronomi PPKS Medan,
Karyawan Pimpinan dan Pelaksana Kebun Panai Jaya PTPN IV, dan rekan-rekan
Program Studi Ilmu Tanah SPs IPB yang telah banyak membantu dalam
pengumpulan data dan diskusi selama pelaksanaan penelitian. Ungkapan terima
kasih juga disampaikan kepada orang tua, istri dan anak-anak atas doa, dukungan,
dan kasih sayangnya. Akhirnya, semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Juli 2015
Penulis
Winarna
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................
1 PENDAHULUAN .............................................................................................
Latar Belakang ..................................................................................................
Perumusan Masalah ...........................................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................................
Hipotesis Penelitian ...........................................................................................
Kebaruan Penelitian ..........................................................................................
2 TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................
Pengertian Tanah Gambut .................................................................................
Pembentukan Tanah Gambut ............................................................................
Klasifikasi Tanah Gambut .................................................................................
Karakteristik Tanah Gambut .............................................................................
Aplikasi Fourier Transform Infrared (FTIR) Spektroskopi .............................
Pengelolaan Air dan Emisi Karbon di Perkebunan Kelapa Sawit .....................
Ameliorasi Tanah Gambut ................................................................................
Keragaan Tanaman Kelapa Sawit di Lahan Gambut ........................................
3 KARAKTERISASI TANAH GAMBUT DAN TERAK BAJA .......................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Pengambilan Sampel Tanah dan Terak Baja ................................................
Analisis Tanah dan Terak Baja .....................................................................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Sifat Fisik dan Kimia Tanah Gambut Lokasi Penelitian ..............................
Gugus-Gugus Fungsional Tanah Gambut ....................................................
Sifat Kimia dan Penentuan Dosis Terak Baja ...............................................
Simpulan ............................................................................................................
4 HIDROFOBISITAS DAN PENENTUAN KADAR AIR KRITIS
TANAH GAMBUT DARI LINGKUNGAN PERKEBUNAN
KELAPA SAWIT ..............................................................................................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Bahan dan Alat .............................................................................................
Pengambilan dan Perlakuan Sampel Tanah Gambut ....................................
Pengamatan Hidrofobisitas ...........................................................................
Penentuan Kadar Air Kritis ..........................................................................
Analisis FTIR Spektroskopi .........................................................................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Hidrofobisitas Tanah Gambut ......................................................................
Kadar Air Kritis Tanah Gambut ...................................................................
Evaluasi Hidrofobisitas Tanah Gambut dengan FTIR Spektroskopi ...........
Simpulan ............................................................................................................
xiii
xiv
xvi
1
1
2
4
4
5
6
6
7
7
8
13
16
18
19
20
20
21
21
21
22
22
25
26
28
29
29
30
30
30
31
31
32
32
32
36
37
44
xii
5 PENGARUH APLIKASI TERAK BAJA TERHADAP SIFAT-SIFAT
DAN HIDROFOBISITAS TANAH GAMBUT ................................................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Bahan dan Alat ..............................................................................................
Rancangan Percobaan ...................................................................................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Sifat-sifat Tanah Gambut ..............................................................................
Komposisi Gugus Fungsional .......................................................................
Kemampuan Tanah Gambut Menyerap Air (Wettability) .............................
Simpulan ............................................................................................................
6 PENGARUH KEDALAMAN MUKA AIR TANAH DAN DOSIS
TERAK BAJA TERHADAP
HIDROFOBISITAS AKTUAL
TANAH GAMBUT, EMISI KARBON DAN PRODUKSI KELAPA
SAWIT ................................................................................................................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Lokasi Penelitian ...........................................................................................
Rancangan Percobaan ...................................................................................
Pengamatan Hidrofobisitas Aktual Tanah Gambut ......................................
Pengamatan Emisi Karbon Dioksida (CO2) ..................................................
Pengamatan Pertumbuhan dan Produksi Kelapa Sawit ................................
Pengelolaan dan Pengukuran Kedalaman Muka Air Tanah .........................
Pengukuran Subsiden Permukaan Tanah Gambut ........................................
Pengamatan Sifat-Sifat Tanah Gambut Setelah Perlakuan ...........................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Kondisi Curah Hujan dan Fluktuasi Muka Air Tanah ..................................
Distribusi Kelembaban Aktual Tanah Gambut .............................................
Hidrofobisitas Aktual Tanah Gambut ...........................................................
Emisi Karbon Dioksida (CO2) ......................................................................
Pertumbuhan Tanaman Kelapa Sawit ...........................................................
Produksi Tandan Buah Segar ........................................................................
Kandungan Logam Berat dalam Buah ..........................................................
Simpulan ............................................................................................................
7 PEMBAHASAN UMUM ..................................................................................
8 SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................
Simpulan ............................................................................................................
Saran ..................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................
LAMPIRAN ...........................................................................................................
45
45
45
45
46
47
47
48
50
51
52
52
53
53
53
55
55
57
57
59
60
60
60
62
65
68
74
75
77
78
79
86
86
86
87
94
xiii
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Halaman
Koefisien korelasi antara hidrofobisitas tanah gambut (WDPT) dan
sifat-sifat tanah ................................................................................................ 11
Bilangan gelombang utama Infrared Spektogram sampel tanah
gambut ............................................................................................................. 15
Sifat fisik dan kimia tanah gambut dari kebun Panai Jaya dan
Meranti Paham ................................................................................................ 24
Komposisi gugus-gugus fungsional, peak area, persentase, dan
rasionya pada tanah gambut Panai Jaya dan Meranti Paham .......................... 27
Sifat kimia terak baja ...................................................................................... 28
Dosis terak baja yang digunakan pada penelitian tahap laboratorium
dan lapangan .................................................................................................... 28
Koefisien korelasi Pearson hubungan antara peluang hidrofobisitas
tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut Panai Jaya (PAJ) ................... 33
Koefisien korelasi Pearson hubungan antara peluang hidrofobisitas
tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut Meranti Paham (MEP) .......... 34
Fungsi eksponensial, koefisien regresi dan kadar air kritis terjadinya
hidrofobisitas tanah gambut dari lokasi penelitian .......................................... 37
Peak area (unit) gugus-gugus fungsional komponen hidrofobik dan
komponen hidrofilik pada berbagai interval waktu pemanasan ...................... 40
Rasio komponen hidrofobik dengan komponen hidrofilik pada
berbagai interval waktu pemanasan ................................................................ 41
Fungsi eksponensial, koefisien regresi dan rasio komponen
hidrofobik/hidrofilik dari tanah gambut hidrofobik ........................................ 43
Susunan kombinasi perlakuan percobaan pemberian terak baja
terhadap hidrofobisitas tanah gambut ............................................................. 46
Pengaruh perlakuan tingkat kelembaban tanah dan terak baja
terhadap sifat-sifat tanah gambut .................................................................... 47
Komponen hidrofilik dan hidrofobik serta rasionya akibat perlakuan
tingkat kelembaban tanah dan pemberian terak baja pada tanah
gambut ............................................................................................................. 49
Koefisien korelasi Pearson antara waktu (detik) penetrasi air ke
dalam tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut ..................................... 51
Pengamatan sifat-sifat tanah gambut setelah aplikasi terak baja .................... 65
Pengaruh pengelolaan muka air tanah dan dosis terak baja terhadap
emisi karbon dioksida (CO2) ............................................................................ 68
Penurunan permukaan (subsiden) tanah gambut (cm) selama 12
bulan ................................................................................................................ 72
Pengaruh kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja terhadap
pertumbuhan tanaman kelapa sawit umur 6 tahun ........................................... 75
Pengaruh pengelolaan kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja
terhadap produksi TBS kelapa sawit umur 6 tahun ......................................... 76
Pengaruh pengelolaan kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja
terhadap rerata berat tandan (RBT) kelapa sawit umur 6 tahun ...................... 77
Hasil analisis kadungan logam berat dalam buah kelapa sawit
(mesokarp) setelah aplikasi terak baja ............................................................ 78
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Kerangka pemikiran penelitian ....................................................................... 4
Spektra FTIR secara umum tanah gambut dari lokasi penelitian
(Winarna et al. 2014a) ..................................................................................... 16
3. Beberapa kemungkinan reaksi antara logam dengan senyawa organik
(Senesi 1994 dalam Salampak 1999) .............................................................. 19
4. Spektra FTIR tanah gambut saprik dan hemik dari Panai Jaya dan
Meranti Paham ................................................................................................ 25
5. Sudut kontak antara air dengan permukaan bahan gambut, a) gambut
hidrofilik dan b) gambut hidrofobik ................................................................ 31
6. Metode penentuan peak area menggunakan fasilitas peak integration
pada software OPUS ....................................................................................... 32
7. Hubungan antara peluang hidrofobisitas dan kadar air tanah gambut
Panai Jaya (PAJ) dan Meranti Paham (MEP), (n = 11; P
TERAK BAJA TERHADAP HIDROFOBISITAS TANAH
GAMBUT, EMISI KARBON, DAN PRODUKSI
KELAPA SAWIT
WINARNA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul ”Pengaruh
Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap Hidrofobisitas Tanah
Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit” adalah benar karya saya
sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Juli 2015
Winarna
NRP A161110021
RINGKASAN
WINARNA. Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap
Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit.
Dibimbing oleh KUKUH MURTILAKSONO, SUPIANDI SABIHAM, ATANG
SUTANDI, dan EDY SIGIT SUTARTA.
Pengembangan kelapa sawit pada lahan gambut mensyaratkan drainase
tanah untuk dengan membuat saluran-saluran guna menurunkan muka air tanah dan
menciptakan ruang perakaran yang sesuai untuk pertumbuhan dan produksi
tanaman. Drainase yang berlebihan menyebabkan terjadinya kekeringan tanah
gambut dan menyebabkan terjadinya hidrofobisitas, sehingga gambut mengalami
penurunan dalam kemampuan memegang air, infiltrasi tanah, erosi permukaan, dan
membatasi pertumbuhan tanaman yang diusahakan di atasnya. Penelitian ini
disusun dalam suatu rangkaian percobaan dengan tujuan untuk: 1) mengkaji
hidrofobisitas tanah gambut dari lingkungan perkebunan kelapa sawit, 2) mengkaji
pengaruh kedalaman muka air tanah dan dosis amelioran terhadap hidrofobisitas
tanah gambut dan perubahan sifat fisik lainnya, 3) mengkaji pengaruh kedalaman
muka air tanah dan dosis terak baja terhadap emisi karbon dari tanah gambut, dan
4) mengkaji pengaruh kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja terhadap
pertumbuhan dan produksi kelapa sawit.
Penelitian tahap pertama menggunakan tanah gambut saprik dan hemik dari
kebun Panai Jaya (PAJ) yang berumur 6 tahun dan tanah gambut dari kebun
Meranti Paham (MEP) yang berumur > 20 tahun. Sampel tanah gambut terlebih
dahulu dipanaskan pada suhu 50o C dengan berbagai interval waktu pemanasan,
kemudian diamati hidrofobisitasnya dengan metode Water Drop Penetration Time
(WDPT). Analsis sifat-sifat tanah meliputi kadar air tanah, kemasaman total, kadar
COOH, dan fenolat-OH. Penentuan kadar air kritis (KAK) menggunakan model
hubungan eksponensial antara hidrofobisitas dan kadar air tanah (KAT) pada
peluang kejadian 60-80%. Fourier Transform Infra Red (FTIR) digunakan untuk
evaluasi hidrofobisitas dengan mengetahui keberadaan gugus-gugus fungsional
dalam tanah gambut. Penelitian tahap kedua di laboratorium dengan aplikasi dosis
terak baja (0; 7.17; 14.81; dan 22.44 g pot-1) pada dua jenis tanah gambut (saprik
dan hemik) dan dua kelembaban tanah yaitu kapasitas lapangan dan kering
(hidrofobik). Setelah diinkubasi selama 60 hari, sampel diamati sifat-sifatnya dan
wettability dengan metode WDPT dan FTIR.
Penelitian di lapangan dilakukan di blok tanaman kelapa sawit umur 6 tahun
di kebun PAJ dengan perlakuan terdiri dari tiga kedalaman muka air tanah (MAT)
dan empat dosis terak baja (0; 3.15; 6.51; 9.86 kg pohon-1). Kedalaman muka air
tanah (MAT) terdiri dari MAT-1 (30-50 cm), MAT-2 (45-70 cm), dan MAT-3 (7090 cm). Penelitian disusun dalam rancangan acak kelompok petak terpisah dengan
kedalaman muka air tanah sebagai petak utama dan dosis terak baja sebagai anak
petak. Pengamatan meliputi kadar air tanah aktual, hidrofobisitas aktual, emisi CO2,
pertumbuhan, produksi kelapa sawit, subsiden, dan kadar logam berat dalam buah.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa hidrofobisitas tanah gambut dalam
penelitian ini berhubungan negatif (eksponensial) dengan kadar air tanah,
iii
kemasaman total, kadar karboksilat, dan OH-fenolat. Penurunan kadar air tanah,
kemasaman total, kadar karboksilat, dan kadar OH-fenolat akan meningkatkan
hidrofobisitas tanah gambut. Penurunan kadar air tanah menyebabkan peningkatan
rasio komponen hidrofobik terhadap komponen hidrofilik, dan tanah gambut
mengalami hidrofobisitas. Kadar air kritis (KAK) untuk terjadinya hidrofobisitas
tanah gambut dari lokasi penelitian yang diperoleh adalah 201 – 223%, 293 –
307%, 118 -126%, dan 184 – 213%, berturut-turut untuk PAJ hemik > PAJ saprik >
MEP hemik > MEP saprik. Tanah gambut hemik akan mengalami hidrofobisitas
lebih cepat daripada jenis saprik. Tanah gambut PAJ membutuhkan kadar air yang
lebih tinggi dibandingkan tanah gambut MEP agar tanah gambut tetap hidrofilik.
Kedalaman muka air tanah MAT-1 dan MAT-2 (kisaran muka air tanah 30
– 70 cm) mampu menjaga kelembaban tanah gambut aktual sampai pada lapisan
atas, sedangkan penurunan kedalaman muka air tanah gambut hingga > 70 cm di
bawah permukaan tanah (MAT-3) nyata berpengaruh terhadap penurunan
kelembaban tanah ke lapisan atas (0-10 cm). Kedalaman muka air tanah >70 cm
berpotensi terjadi hidrofobisitas tanah pada lapisan atas (0-10 cm), terutama pada
kondisi bulan kering. Kombinasi kedalaman muka air tanah dan pemberian terak
baja tidak menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap peningkatan kadar air tanah
lapisan atas, namun berpengaruh pada peningkatan sifat-sifat tanah gambut seperti
pH, kadar abu, dan retensi air tanah gambut.
Emisi CO2 pada kondisi kedalaman muka air tanah MAT-3 > MAT-2 >
MAT-1, yaitu berturut-turut 50.23, 37.92, dan 28.33 ton ha-1 tahun-1. Hal tersebut
menunjukkan bahwa semakin dalam muka air tanah menyebabkan peningkatan
emisi CO2. Aplikasi terak baja tidak berpengaruh nyata terhadap menurunkan
emisi CO2. Pada penelitian ini diperoleh hubungan antara emisi CO2 dan kadar
air tanah gambut pada kisaran kadar air yang lebar (kering – basah). Pada kondisi
tanah gambut hidrofilik, emisi CO2 tanah gambut menurun dengan meningkatnya
kelembaban tanah lebih besar kadar air tanah (KAT) kapasitas lapang. KAT yang
berlebihan menurunkan ketersediaan oksigen dalam tanah dan menghambat
aktivitas mikroba perombak, sehingga menurunkan emisi CO2. Emisi CO2
tertinggi dicapai pada kondisi KAT berkisar antara KAK hingga KAT kapasitas
lapang. Pada kondisi tanah gambut mengalami hidrofobisitas terjadi penurunan
gugus-gugus fungsional aktif (karboksil, hidroksil), pengeringan bahan gambut,
proses dekomposisi menurun dan emisi CO2 menurun.
Perlakuan pengelolaan muka air tanah berpengaruh nyata terhadap produksi
TBS (umur 6 tahun), dimana produksi TBS pada MAT-1 > MAT-2 > MAT-3.
Penurunan kedalaman muka air tanah > 70 cm di bawah permukaan tanah nyata
menurunkan produksi TBS hingga 8-11% terhadap perlakuan pengelolaan muka air
tanah pada kisaran 30 – 70 cm (MAT-1 dan MAT-2). Aplikasi berbagai dosis terak
baja tidak berpengaruh nyata terhadap produksi TBS pada tahun pertama penelitian.
namun demikian, aplikasi berbagai dosis terak baja dapat memperbaiki sifat fisik
dan kimia tanah gambut Panai Jaya. Implikasi dari penelitian ini bahwa penerapan
kedalaman muka air tanah pada kisaran 30 – 70 cm untuk perkebunan kelapa sawit
di Panai Jaya mampu menjaga kelembaban tanah lapisan atas tanah gambut,
mencegah terjadinya hidrofobisitas, menurunkan emisi CO2, serta meningkatkan
produksi kelapa sawit.
Kata kunci: emisi CO2, hidrofobisitas, kelapa sawit, tanah gambut, terak baja
SUMMARY
WINARNA. Effect of Ground Water Table Depth and Steel Slag Dosage on Peat
Soil Hydrophobicity, Carbon Emission, and Oil Palm Production. Supervised by
KUKUH MURTILAKSONO, SUPIANDI SABIHAM, ATANG SUTANDI, and
EDY SIGIT SUTARTA.
Development of oil palm plantation requires drainage to support growth and
production of the oil palm. The excessive drainage would cause the peat dryness of
as well as hydrophobicity and thus decreasing its capacity to retent water, soil
infiltration, surface erossion. It can limit oil palm growth. The application of water
management and soil amandment must be performed to avoid the decrease of peat
soil quality and to improve the productivity of oil palm. This series research was
designed to: 1) evaluate the peat soil hydrophobicity under oil palm plantation area,
2) study the effect of the ground water level depth and stell slag dose on the peat
soil hydrophobicity and other soil physical changes, 3) study the effect of the
ground water level depth and the steel slag dose on CO2 emission from peat soil,
and 4) study the effect of ground water level depth and steel slag dose on the
growth and production of oil palm.
The first study has utilized sapric and hemic peat soil samples taken from
the 6-year Panai Jaya Oil Palm Plantation (PAJ) and the 20-year Meranti Paham Oil
Palm Plantation (MEP). Peat soil samples were heated at a temperature of 50°C
with a time interval and the effects on hydrophobicity were recorded.
Hydrophobicity of the peat soil was evaluated by Water Drop Penetration Time
(WDPT) method. After the hydrophobicity of all peat soil samples had been
observed, a number of soil properties, including soil water content (SWC), total
acidity, carboxylic content (COOH) and phenolic-OH were then analyzed. Critical
water content (CWC) of the peat soil. The point at which hydrophobicity occurred,
was determined using exponential relationship between soil water content and the
probability of the occurrence of soil hydrophobicity, the point at which the
probability of the occurrence of hydrophobicity was between 60% and 80%.
Fourier Transform Infra Red (FTIR) spectrometer was used to evaluate peat soil
hydrophobicity by knowing the functional groups in peat soil. The second
experiment was carried out in laboratory by application of various steel slag level
(0; 7.17; 14.81; dan 22.44 g pot-1) on two peat type (sapric dan hemic) with two soil
moisture conditions including wet and dry (hydrophobic). Peat soil samples that has
been added with steel slag incubation for 60 days and observation of soil properties,
FTIR analysis, and wettability by WDPT method.
The field experiment was carried out in 6 years-oil palm block of PAJ.
Research plots was designed using a split plot design with three replications. Plots
treated with three treatments of ground water level (MAT-1, MAT-2, and MAT-3)
as main plots and four level of steel slag application (0; 3.15; 6.51; 9.86 kg pohon-1)
as a subplot. MAT-1 is ground water level (GWL) at depths of 30-50 cm, MAT-2 is
GWL at depths of 60-75 cm, and WLM-3 is GWL at depths 70-90 cm below the
soil surface. The research observation consists actual soil water content, actual
v
hydrophobicity, oil palm growth and production, subsidence, and accumulation of
heavy metals in fruit.
The results shown that hydrophobicity of peat soil in this study was
negatively related to soil water content (SWC), total acidity, content of carboxylic
and phenolic-OH. The decrease in SWC, total acidity, carboxylic content, and
phenolic-OH content will increase the hydrophobicity. SWC leads to an increase in
the ratio of hydrophobic component on the hydrophilic component, and peat soil
experiences hydrophobicity. Based on the exponential model between
hydrophobicity and soil water content, critical water content (CWC) of peat soil
hydrophobicity is obtained. CWC of PAJ hemic> PAJ sapric> hemic MEP> MEP
sapric, is 201-223%, 293-307%, 118 -126%, and 184 – 213%, respectively. Hemic
will experience hydrophobicity faster than sapric. Likewise PAJ peat will require
higher water content than MEP peat to keep the peat soils still hydrophilic.
The GWL in the peat soil of this study indicated that the treatment of MAT1 and MAT-2 (30-70 cm) was able to keep the actual SWC in the top layer, while
the decrease of GWL depth up to >70 cm below the soil surface (MAT-3)
significantly influenced the decrease of SWC to the top layer (0-10 cm). The GWL
that is too deep (>70 cm) could potentially cause the hydrophobicity in the upper
layers of soil (0-10 cm), especially in dry season. Combination of steel slag
application has not shown any significant effect on the increase of the water content
in the soil, but it affects the improvement of soil properties such as soil pH, ash
content, and water retention.
The measurement of CO2 emission was 28.33, 37.92, and 50.23 ton ha-1
-1
year respectively to the conditions on of MAT-1, MAT-2, and MAT-3. The
decrease of GWL up to >70 cm could significant increase the CO2 emissions. The
application of steel slag had not significantly reduced the CO2 emissions. This
research obtained a relationship between CO2 flux and peat soil water content
ranges from dry to wet, which is a peat soil ranged hydrophilic to hydrophobic. In
the hydrophilic, the CO2 emissions of peat soil decreased with the increase of soil
moisture. The highest CO2 emission could be achieved on the conditions of soil
moisture content ranging from CWC to field capacity. The hydrophobic condition
caused a decline in active functional groups (carboxylic, hydroxyl), a decrease in
biochemical processes; moreover, drying peat material occured so that the
decomposition of peat and producing CO2 emissions would decline.
The GWL treatment significantly affected fresh fruit bunches (FFB)
production (6 years old). The FFB production of GWL of MAT-1 > MAT-2 >
MAT-3. The decrease of GWL depth that was deeper than 70 cm significantly
reduced the production of FFB up to 8-11% on the treatment of GWL in the range
of 30-70 cm. The application of various level of steel slag had not significantly
influenced the FFB production in the first year of the study. The application of
various level of steel slag could improve the physical and chemical properties of
peat soil of Panai Jaya. The implication of this research was that the application of
good water management on the peat soil in the oil palm plantations by regulating
the ground water level in the range of 30-70 cm that was adequate of keeping the
soil moist until the top layer of peat soil could prevent hydrophobicity, reduce CO 2
emissions, and improve the growth and production of oil palm.
Key word: CO2 emission, hydrophobicity, oil palm, peat soil, steel slag
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah,dan pengutipan tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
PENGARUH KEDALAMAN MUKA AIR TANAH DAN DOSIS
TERAK BAJA TERHADAP HIDROFOBISITAS TANAH
GAMBUT, EMISI KARBON, DAN PRODUKSI
KELAPA SAWIT
WINARNA
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada
Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr Ir Syaiful Anwar, MSc
2. Dr Ir Hariyadi, MS
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr Ir Gede Wibawa, DEA
2. Dr Ir Hariyadi, MS
Judul Penelitian
: Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak
Baja terhadap Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi
Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit
Nama
: Winarna
NRP
: A161110021
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Kukuh Murtilaksono, MS
Ketua
Prof Dr Ir Supiandi Sabiham, MAgr
Anggota
Dr Ir Atang Sutandi, MSi
Anggota
Dr Ir Edy Sigit Sutarta, MS
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu Tanah
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Atang Sutandi, MSi
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian:
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
pertolongan-Nya, sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Judul disertasi ini
adalah Pengaruh Kedalaman Muka Air Tanah dan Dosis Terak Baja terhadap
Hidrofobisitas Tanah Gambut, Emisi Karbon, dan Produksi Kelapa Sawit.
Penghargaan dan ucapan terima kasih yang mendalam penulis sampaikan
kepada Prof Dr Ir Kukuh Murtilaksono, MS selaku ketua komisi pembimbing,
Prof Dr Ir Supiandi Sabiham, MAgr, Dr Ir Atang Sutandi, MSi, dan Dr Ir Edy
Sigit Sutarta, MS selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan
saran dan masukan berharga dalam penyusunan disertasi ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Direktur Pusat Penelitian
Kelapa Sawit (PPKS) Medan yang telah memberikan kesempatan tugas belajar,
beasiswa dan fasilitas penelitian. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada
Direktur PT. Perkebunan Nusantara IV (PTPN IV) atas pemberian ijin lokasi
penelitian. Disamping itu, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih
kepada Staf Peneliti dan Teknisi Kelti Tanah dan Agronomi PPKS Medan,
Karyawan Pimpinan dan Pelaksana Kebun Panai Jaya PTPN IV, dan rekan-rekan
Program Studi Ilmu Tanah SPs IPB yang telah banyak membantu dalam
pengumpulan data dan diskusi selama pelaksanaan penelitian. Ungkapan terima
kasih juga disampaikan kepada orang tua, istri dan anak-anak atas doa, dukungan,
dan kasih sayangnya. Akhirnya, semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Juli 2015
Penulis
Winarna
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................
1 PENDAHULUAN .............................................................................................
Latar Belakang ..................................................................................................
Perumusan Masalah ...........................................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................................
Hipotesis Penelitian ...........................................................................................
Kebaruan Penelitian ..........................................................................................
2 TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................
Pengertian Tanah Gambut .................................................................................
Pembentukan Tanah Gambut ............................................................................
Klasifikasi Tanah Gambut .................................................................................
Karakteristik Tanah Gambut .............................................................................
Aplikasi Fourier Transform Infrared (FTIR) Spektroskopi .............................
Pengelolaan Air dan Emisi Karbon di Perkebunan Kelapa Sawit .....................
Ameliorasi Tanah Gambut ................................................................................
Keragaan Tanaman Kelapa Sawit di Lahan Gambut ........................................
3 KARAKTERISASI TANAH GAMBUT DAN TERAK BAJA .......................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Pengambilan Sampel Tanah dan Terak Baja ................................................
Analisis Tanah dan Terak Baja .....................................................................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Sifat Fisik dan Kimia Tanah Gambut Lokasi Penelitian ..............................
Gugus-Gugus Fungsional Tanah Gambut ....................................................
Sifat Kimia dan Penentuan Dosis Terak Baja ...............................................
Simpulan ............................................................................................................
4 HIDROFOBISITAS DAN PENENTUAN KADAR AIR KRITIS
TANAH GAMBUT DARI LINGKUNGAN PERKEBUNAN
KELAPA SAWIT ..............................................................................................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Bahan dan Alat .............................................................................................
Pengambilan dan Perlakuan Sampel Tanah Gambut ....................................
Pengamatan Hidrofobisitas ...........................................................................
Penentuan Kadar Air Kritis ..........................................................................
Analisis FTIR Spektroskopi .........................................................................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Hidrofobisitas Tanah Gambut ......................................................................
Kadar Air Kritis Tanah Gambut ...................................................................
Evaluasi Hidrofobisitas Tanah Gambut dengan FTIR Spektroskopi ...........
Simpulan ............................................................................................................
xiii
xiv
xvi
1
1
2
4
4
5
6
6
7
7
8
13
16
18
19
20
20
21
21
21
22
22
25
26
28
29
29
30
30
30
31
31
32
32
32
36
37
44
xii
5 PENGARUH APLIKASI TERAK BAJA TERHADAP SIFAT-SIFAT
DAN HIDROFOBISITAS TANAH GAMBUT ................................................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Bahan dan Alat ..............................................................................................
Rancangan Percobaan ...................................................................................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Sifat-sifat Tanah Gambut ..............................................................................
Komposisi Gugus Fungsional .......................................................................
Kemampuan Tanah Gambut Menyerap Air (Wettability) .............................
Simpulan ............................................................................................................
6 PENGARUH KEDALAMAN MUKA AIR TANAH DAN DOSIS
TERAK BAJA TERHADAP
HIDROFOBISITAS AKTUAL
TANAH GAMBUT, EMISI KARBON DAN PRODUKSI KELAPA
SAWIT ................................................................................................................
Rasional .............................................................................................................
Bahan dan Metode .............................................................................................
Lokasi Penelitian ...........................................................................................
Rancangan Percobaan ...................................................................................
Pengamatan Hidrofobisitas Aktual Tanah Gambut ......................................
Pengamatan Emisi Karbon Dioksida (CO2) ..................................................
Pengamatan Pertumbuhan dan Produksi Kelapa Sawit ................................
Pengelolaan dan Pengukuran Kedalaman Muka Air Tanah .........................
Pengukuran Subsiden Permukaan Tanah Gambut ........................................
Pengamatan Sifat-Sifat Tanah Gambut Setelah Perlakuan ...........................
Hasil dan Pembahasan .......................................................................................
Kondisi Curah Hujan dan Fluktuasi Muka Air Tanah ..................................
Distribusi Kelembaban Aktual Tanah Gambut .............................................
Hidrofobisitas Aktual Tanah Gambut ...........................................................
Emisi Karbon Dioksida (CO2) ......................................................................
Pertumbuhan Tanaman Kelapa Sawit ...........................................................
Produksi Tandan Buah Segar ........................................................................
Kandungan Logam Berat dalam Buah ..........................................................
Simpulan ............................................................................................................
7 PEMBAHASAN UMUM ..................................................................................
8 SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................
Simpulan ............................................................................................................
Saran ..................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................
LAMPIRAN ...........................................................................................................
45
45
45
45
46
47
47
48
50
51
52
52
53
53
53
55
55
57
57
59
60
60
60
62
65
68
74
75
77
78
79
86
86
86
87
94
xiii
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Halaman
Koefisien korelasi antara hidrofobisitas tanah gambut (WDPT) dan
sifat-sifat tanah ................................................................................................ 11
Bilangan gelombang utama Infrared Spektogram sampel tanah
gambut ............................................................................................................. 15
Sifat fisik dan kimia tanah gambut dari kebun Panai Jaya dan
Meranti Paham ................................................................................................ 24
Komposisi gugus-gugus fungsional, peak area, persentase, dan
rasionya pada tanah gambut Panai Jaya dan Meranti Paham .......................... 27
Sifat kimia terak baja ...................................................................................... 28
Dosis terak baja yang digunakan pada penelitian tahap laboratorium
dan lapangan .................................................................................................... 28
Koefisien korelasi Pearson hubungan antara peluang hidrofobisitas
tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut Panai Jaya (PAJ) ................... 33
Koefisien korelasi Pearson hubungan antara peluang hidrofobisitas
tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut Meranti Paham (MEP) .......... 34
Fungsi eksponensial, koefisien regresi dan kadar air kritis terjadinya
hidrofobisitas tanah gambut dari lokasi penelitian .......................................... 37
Peak area (unit) gugus-gugus fungsional komponen hidrofobik dan
komponen hidrofilik pada berbagai interval waktu pemanasan ...................... 40
Rasio komponen hidrofobik dengan komponen hidrofilik pada
berbagai interval waktu pemanasan ................................................................ 41
Fungsi eksponensial, koefisien regresi dan rasio komponen
hidrofobik/hidrofilik dari tanah gambut hidrofobik ........................................ 43
Susunan kombinasi perlakuan percobaan pemberian terak baja
terhadap hidrofobisitas tanah gambut ............................................................. 46
Pengaruh perlakuan tingkat kelembaban tanah dan terak baja
terhadap sifat-sifat tanah gambut .................................................................... 47
Komponen hidrofilik dan hidrofobik serta rasionya akibat perlakuan
tingkat kelembaban tanah dan pemberian terak baja pada tanah
gambut ............................................................................................................. 49
Koefisien korelasi Pearson antara waktu (detik) penetrasi air ke
dalam tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut ..................................... 51
Pengamatan sifat-sifat tanah gambut setelah aplikasi terak baja .................... 65
Pengaruh pengelolaan muka air tanah dan dosis terak baja terhadap
emisi karbon dioksida (CO2) ............................................................................ 68
Penurunan permukaan (subsiden) tanah gambut (cm) selama 12
bulan ................................................................................................................ 72
Pengaruh kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja terhadap
pertumbuhan tanaman kelapa sawit umur 6 tahun ........................................... 75
Pengaruh pengelolaan kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja
terhadap produksi TBS kelapa sawit umur 6 tahun ......................................... 76
Pengaruh pengelolaan kedalaman muka air tanah dan dosis terak baja
terhadap rerata berat tandan (RBT) kelapa sawit umur 6 tahun ...................... 77
Hasil analisis kadungan logam berat dalam buah kelapa sawit
(mesokarp) setelah aplikasi terak baja ............................................................ 78
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Kerangka pemikiran penelitian ....................................................................... 4
Spektra FTIR secara umum tanah gambut dari lokasi penelitian
(Winarna et al. 2014a) ..................................................................................... 16
3. Beberapa kemungkinan reaksi antara logam dengan senyawa organik
(Senesi 1994 dalam Salampak 1999) .............................................................. 19
4. Spektra FTIR tanah gambut saprik dan hemik dari Panai Jaya dan
Meranti Paham ................................................................................................ 25
5. Sudut kontak antara air dengan permukaan bahan gambut, a) gambut
hidrofilik dan b) gambut hidrofobik ................................................................ 31
6. Metode penentuan peak area menggunakan fasilitas peak integration
pada software OPUS ....................................................................................... 32
7. Hubungan antara peluang hidrofobisitas dan kadar air tanah gambut
Panai Jaya (PAJ) dan Meranti Paham (MEP), (n = 11; P