Mineralization potency of N-NH4 + and N-NO3 - at Andisol Soil planted vegetables on highly upland.
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Potensi Pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- Tanah
Andisol yang Ditanami Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Dibimbing oleh BETTY
MARITA SOEBRATA dan LADIYANI RETNO W.
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara esensial bagi tanaman namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk
NH4+ (amonium) dan NO3- (nitrat). Nitrogen organik dalam tanah mudah berubah
sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengukur potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3pada tanah Andisol yang ditanami sayuran di daerah dataran tinggi. Contoh tanah andisol
yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari tanah yang dikelola petani 1 dan 2 di
daerah Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang. Tahap analisis dimulai dengan
persiapan contoh lalu dimasukkan ke dalam pipa paralon (diameter 5,4 cm dan tinggi 10
cm) untuk diinkubasi. Inkubasi dilakukan selama 102 hari dengan sampling sebanyak 9
kali dengan waktu sampling 0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, dan 102 hari. Tahap berikutnya
kadar NH4+ dan NO3- pada tanah tersebut dianalisis dengan metode KCl dan CaCl2 secara
spektrofotometri.
Berdasarkan hasil penelitian, potensi pelepasan kadar N-NH4+ tanah Kejajar
Wonosobo pada petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 7,45 dan 7,15 mg/kg, sedangkan
kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 111,20 dan 123,41 mg/kg. Potensi
pelepasan kadar N-NH4+ tanah Sumowono Semarang petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 7,23 dan 7,17 mg/kg, sedangkan kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 94,95 dan 103,55 mg/kg. Laju mineralisasi amonium atau nitrat mempunyai pola
yang hampir sama pada tanah Andisol Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang.
ABSTRACT
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at
Andisol Soil planted vegetables on highly upland. Supervised by BETTY MARITA
SOEBRATA and LADIYANI RETNO W.
Nitrogen is one of essential minerals for plant but it has less availability in the
soil. Nitrogen is absorbed by plant as NH4+ (ammonium) and NO3- (nitrate). Nitrogen
organic in the soil is easy to change so this experiment was carried out to measure
mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at Andisol Soil planted vegetables on
highly upland. Andisol soils sample used came from Kejajar Wonosobo and Sumowono
Semarang represent farmer 1 and 2. The first step of analysis was preparation of soil
sample, and put it into PVC (diameter 5,4 cm and high 10 cm) for incubation. Experiment
needed 102 days incubation with 9 times sampling with time duration of each sampling is
0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, and 102 days. Then, NH4+ and NO3- contents of the soil were
analyzed using KCl and CaCl2 spectrofotometri method.
Based on the experiment, mineralization potency of released N-NH4+ at Kejajar
Wonosobo from soil farmer 1 and 2 were 7,45 and 7,15 mg kg-1, whereas N-NO3- of
farmer 1 and 2 were 111,20 and 123,41 mg kg-1, respectively. Mineralization potency of
released N-NH4+ at Sumowono Semarang from soil farmer 1 and 2 were 7,23 and 7,17
mg kg-1, whereas N-NO3- of farmer 1 and 2 were 94,95 and 103, 55 mg kg-1, respectively.
Ammonium or Nitrate mineralization processes almost has same pattern in andisol soils
at Kejajar Wonosobo and Sumowono Semarang.
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
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
2009
+
-
Judul : Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi
Nama : Anggi Tresnawati Hidayat
NIM : G44204032
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si.
NIP 131 694 523
Ir. Ladiyani Retno W., M.Sc.
NIP 080 118 973
Mengetahui
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur atas segala rahmat dan karunia Allah SWT
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berdasarkan hasil penelitian dengan
+
judul Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Penelitian dilaksanakan dari bulan Maret 2008
sampai Juli 2008 di Laboratorium Uji Tanah Balai Penelitian Tanah, Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Betty Marita
Soebrata, S.Si. M.Si. selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Ladiyani Retno W, MSc.
selaku pembimbing II yang memberikan masukan dan nasihatnya. Selain itu,
kepada Prof. Dr. Ir. M. Sri Saeni, MS. (Alm), kedua orang tua, Mas Agung, Bu
Diah, Pak Dedi, Pak Iwan, Teh Iin, Teh Puji, dan Hardiriyanto atas masukan
ilmunya, beserta teman-teman kimia angkatan 41 yang telah memberikan
dukungan dan doanya. Sebagai penutup, penulis berharap penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor, Januari 2009
Anggi Tresnawati Hidayat
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 17 Januari 1986 dari ayah
bernama Lukman Hidayat dan ibu bernama Ade Kurniawati. Penulis adalah anak
ke-1 dari 2 bersaudara.
Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Situraja dan pada tahun yang
sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Penulis melakukan praktik lapangan pada tahun 2007 di SEAMEO
BIOTROP. Judul yang dipilih adalah Pengaruh Penambahan Pupuk dan
Perbedaan Jarak Tanam terhadap Pertumbuhan Tanaman Jarak Pagar. Selama
mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten Kimia Fisik pada tahun ajaran
2007/2008.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
vii
PENDAHULUAN ..........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol .. ......................................................................................
Sayuran di Dataran Tinggi .....................................................................
Nitrogen dalam Tanah.............................................................................
Metode Penetapan Senyawa Nitrogen ....................................................
Kadar Air.................................................................................................
1
1
2
3
3
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan .......................................................................................
Metode Analisis ......................................................................................
Persiapan Contoh ...................................................................................
Inkubasi Tanah .......................................................................................
Penentuan Kadar Air ..............................................................................
Penentuan Kadar Amonium Tanah ........................................................
Penentuan Kadar NitratTanah ................................................................
3
3
3
3
4
4
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Tanah Awal ...................................................................................
Kadar Air ...............................................................................................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Kejajar Wonosobo ......................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Sumowono Semarang ................
4
5
5
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ................................................................................................
Saran ....................................................................................................
7
8
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
8
LAMPIRAN …………………………………………………………………
10
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Kadar air contoh tanah Andisol Kejajar Wonosobo pada perlakuan
inkubasi ..................................................................................................
2 Kadar air contoh tanah Andisol Sumowoo Semarang pada perlakuan
inkubasi ...................................................................................................
3 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
4 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
5 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
6 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
5
5
6
6
7
7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
Pembuatan pereaksi dan larutan..............................................................
Data analisis sifat tanah awal .................................................................
Kriteria penilaian sifat-sifat tanah ..........................................................
Bagan alir kerja ......................................................................................
Perhitungan analisis tanah ......................................................................
Kurva standar amonium .........................................................................
Kurva standar nitrat ................................................................................
Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Kejajar
Wonosobo ...............................................................................................
9 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Kejajar Wonosobo .......
10 Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Sumowono
Semarang .................................................................................................
11 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Sumowono
Semarang ................................................................................................
11
12
13
14
15
16
17
18
20
22
24
PENDAHULUAN
Pertanian sayuran menduduki tempat
khusus dalam sistem pertanian di Indonesia
karena pengusahaannya yang sangat intensif.
Sayuran biasanya diusahakan di daerah
dataran tinggi karena tanah yang subur dan
suhu yang mendukung untuk pertumbuhan
tanaman tersebut. Salah satu jenis tanah yang
merupakan sentra produksi sayuran di
Indonesia adalah tanah andisol dengan luas
sekitar 5,39 juta Ha (Puslitbangtanak 2006).
Tanah andisol merupakan tanah yang berasal
dari bahan vulkan dan kaya bahan organik.
Peningkatan produksi tanaman sangat
berkaitan dengan keadaan hara dalam tanah.
Jenis dan jumlah unsur hara yang diberikan
harus disesuaikan dengan kebutuhan tanaman
untuk tingkat produksi tertentu. Pupuk
merupakan salah satu sumber unsur hara yang
dibutuhkan oleh tanaman, sehingga berguna
untuk meningkatkan produksi pertanian.
Penggunaan pupuk yang berlebihan berbahaya
bagi lingkungan dan kesehatan manusia
sehingga penggunaannya harus diefisienkan.
Nitrogen merupakan salah satu unsur
hara esensial bagi tanaman
namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah karena
mudah mengalami pencucian dan penguapan.
Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar
untuk mendukung pertumbuhan tanaman.
Sumber utama nitrogen di dalam tanah adalah
bahan organik, sehingga keberadaan bahan
organik akan menentukan jumlah dan
ketersediaan N dalam tanah.
Menurut
Soepardi (1996) nitrogen diserap oleh
tanaman dalam bentuk NH4+ (amonium) dan
NO3- (nitrat) yang diperoleh dari perombakan
N organik menjadi N-mineral melalui proses
biokimia kompleks dengan membebaskan gas
CO2.
Ion–ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Hasil penelitian Umariah (2007)
menjelaskan bahwa metode analisis yang
baik untuk penetapan NH4+ dengan metode
ekstraksi KCl dan metode ekstraksi CaCl2
digunakan untuk penetapan NO3-. Penelitian
Ushama
(2006)
menjelaskan
potensi
mineralisasi N-NH4+ dan N-NO3- tanah
Andisol Getasan Semarang memiliki pola
kenaikan dan penurunan N-NH4+ yang hampir
sama akan tetapi tidak untuk ketersediaan NNO3- .
Defisiensi nitrogen selama masa
pertumbuhan dapat menurunkan hasil
tanaman. Di lain pihak kelebihan nitrogen
akan menyebabkan masalah lingkungan yang
disebabkan oleh pencucian nitrat setelah masa
panen tanaman.
Penelitian ini bertujuan mengukur
potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- pada
tanah Andisol yang ditanami sayuran di
daerah dataran tinggi.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol
Tanah adalah bahan mineral tidak padat
(unconsolidated) yang terletak di permukaan
bumi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor
genetik serta lingkungan yang meliputi bahan
induk, iklim (termasuk kelembapan dan suhu),
organisme (makro dan mikro), dan topografi
pada suatu periode tertentu (Hanafiah 2005).
Tanah juga merupakan kumpulan dari benda
alam di permukaan bumi yang tersusun dalam
horison-horison, terdiri atas campuran bahan
mineral, bahan organik, air, dan udara, serta
merupakan media untuk tumbuhnya tanaman
(Hardjowigeno 2003). Setiap jenis tanah
memiliki kandungan bahan organik yang
berbeda-beda, bergantung pada tingkat
ketinggian dan horizon tanah (Darmawijaya
1990).
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 berapi (Hardjowigeno
2003). Tanah andisol memiliki porositas yang
tinggi, memiliki kapasitas memegang air
tinggi, tetapi ketahanan terhadap erosi rendah.
Tanah andisol memiliki potensi yang cukup
besar untuk dimanfaatkan secara optimum.
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/100g
kandungan C dan N tinggi tetapi rasio C/N
rendah, kandungan kalium sedang, kandungan
fosfor rendah, berat jenis < 0.85% dan pada
kapasitas lapang kelembaban tanah > 15% dan
kandungan bahan organik pada lapisan atas 520 % (Tan 1991).
Sayuran di Dataran Tinggi
Tanaman sayuran biasanya merujuk pada
tunas, daun, buah, dan akar tanaman yang
lunak dan dapat dimakan secara utuh atau
sebagian, segar/mentah atau dimasak, sebagai
pelengkap pada makanan (Williams 1993).
Jenis sayuran yang diusahakan dan ditemukan
di pasar-pasar jauh lebih banyak di daerah
tropis daripada di negara-negara iklim sedang.
Lebih dari 100 jenis (spesies) tanaman
dibudidayakan sebagai sayuran di berbagai
bagian daerah tropis terutama di daerah
dataran tinggi.
Usaha pertanian sayuran dipengaruhi oleh
ketinggian tempat. Tipe-tipe usaha pertanian
sayuran yang berbeda dapat dijumpai di
dataran tinggi dan dataran rendah, dan secara
luas perbedaan ini dapat dinyatakan melalui
jenis sayuran yang ditanam. Beberapa jenis
tertentu secara tradisional diusahakan di
dataran tinggi seperti kubis krop, kubis bunga,
wortel, brokoli, kucai, kentang, dan
sebagainya. Jenis lain seperti sayuran buah,
kacang panjang, dan terong secara tradisional
diusahakan di dataran rendah. Sayuran yang
ditanam di daerah dataran tinggi lebih
menghasilkan produksi yang tinggi karena
dipengaruhi oleh suhu yang lebih rendah
dibandingkan di dataran rendah. Suatu
kenyataan fisiologi yang umum bahwa suhu
yang lebih rendah lebih memicu pertumbuhan
akar, bunga, dan organ-organ penyimpanan
serta memicu perkembangan buah dan biji
(Williams 1993).
Nitrogen dalam Tanah
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara
makro bagi pertumbuhan tanaman yang sangat
diperlukan
untuk
pembentukan
atau
pertumbuhan seperti daun, batang, dan akar
(Hakim 1986). Nitrogen diserap oleh tanaman
dengan kuantitas terbanyak dibandingkan
dengan unsur lain yang didapatkan dari tanah
(Krisna 2002). Sumber nitrogen di dalam
tanah
adalah
dari
fiksasi
oleh
mikroorganisme, air irigasi dan hujan,
absorpsi amoniak, perombakan bahan organik,
dan pemupukan (Delwice diacu dalam
Chapman 1975). Nitrogen di dalam tanah
mempunyai dua bentuk utama, yaitu nitrogen
organik dan nitrogen anorganik berupa
amonium (NH4+), amoniak (NH3), nitrit (NO2), dan nitrat ( NO3-) (Stevenson 1982).
Mineralisasi merupakan proses konversi
nitrogen bentuk organik menjadi bentuk
mineral (Krisna 2002). Menurut Soepardi
(1996) ion-ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Laju mineralisasi nitrogen
bergantung pada suhu, rasio C/N, pH tanah,
dan susunan mineral lempung (Sanchez
1992). Menurut Havlin et al. (1999), proses
mineralisasi melibatkan dua reaksi yaitu
reaksi aminisasi dan amonifikasi yang terjadi
melalui aktivitas mikroorganisme heterotrofik.
Aminisasi adalah pemecahan protein dan
senyawa serupa menjadi senyawa asam
amino. Reaksi yang terjadi sebagai berikut
(Soepardi 1983):
protein
R-NH2 + CO2 + energi
Amonifikasi adalah proses enzimatik
yang mengubah senyawa amino menjadi
amonium dengan bantuan bakteri heterotrof.
Kecenderungan NH4+ terbentuk karena
kehadiran ion-ion hidrogen dalam tanah, dan
ikatan yang kuat terbentuk antara amonia dan
hidrogen dari penyatuan elektron (Foth 1998).
Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
R-NH2 + H2O
NH3 + H
+
R-OH + NH3 + energi
NH4+
Amonium yang terbentuk pada proses ini : (1)
diubah menjadi N-NO3- melalui nitrifikasi; (2)
diserap oleh tanaman; (3) digunakan langsung
oleh mikroorganisme heterotrof dalam
dekomposisi
C-organik
untuk
proses
selanjutnya; (4) fiksasi dalam kisi-kisi mineral
liat; dan (5) diubah menjadi N2 dan dilepaskan
perlahan kembali ke atmosfer (Havlin et al.
1999).
Menurut Wiederholt dan Johnson (2005)
nitrifikasi merupakan konversi amonium
melalui nitrit (NO2-) menjadi nitrat (NO3-).
Proses ini merupakan proses biologis yang
memerlukan bakteri spesifik sebagai mediasi.
Selain itu, proses ini terjadi secara cepat pada
tanah yang hangat, lembap, dan cukup air.
Faktor-faktor yang mempengaruhi nitrifikasi
dalam tanah adalah jumlah amonium, populasi
bakteri nitrifikasi, reaksi tanah, aerasi tanah,
kelembapan tanah, dan suhu (Havlin et al.
1999). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2NH4+ +3O2Nitrosomonas 2NO2-+2H2O+4H+
2NO2- + O2
Nitrobacter
2NO3-
Menurut Pang dan Letey (2000) nitrogen
dalam bentuk nitrat lebih mobil dan mudah
pindah ke dalam air tanah yang menyebabkan
degradasi kualitas air. Tanaman dapat
mengadsorpsi nitrat melalui akar-akarnya dan
digunakan untuk memproduksi protein.
Pencucian nitrat merupakan proses pergerakan
yang menurunkan nitrat melalui profil tanah
oleh air tanah. Perkolasi air tanah merupakan
kejadian fisik kehilangan nitrat. Nitrat mudah
larut dan bergerak dalam tanah yang airnya
berlebih di bawah zona akar. Standar yang
ditetapkan untuk jumlah nitrat yang
diperbolehkan dalam air minum adalah 50
mg/l (Permenkes No.416/1990).
Kehilangan nitrogen pada pertanian dapat
terjadi melalui denitrifikasi, volatilisasi, dan
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Potensi Pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- Tanah
Andisol yang Ditanami Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Dibimbing oleh BETTY
MARITA SOEBRATA dan LADIYANI RETNO W.
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara esensial bagi tanaman namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk
NH4+ (amonium) dan NO3- (nitrat). Nitrogen organik dalam tanah mudah berubah
sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengukur potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3pada tanah Andisol yang ditanami sayuran di daerah dataran tinggi. Contoh tanah andisol
yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari tanah yang dikelola petani 1 dan 2 di
daerah Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang. Tahap analisis dimulai dengan
persiapan contoh lalu dimasukkan ke dalam pipa paralon (diameter 5,4 cm dan tinggi 10
cm) untuk diinkubasi. Inkubasi dilakukan selama 102 hari dengan sampling sebanyak 9
kali dengan waktu sampling 0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, dan 102 hari. Tahap berikutnya
kadar NH4+ dan NO3- pada tanah tersebut dianalisis dengan metode KCl dan CaCl2 secara
spektrofotometri.
Berdasarkan hasil penelitian, potensi pelepasan kadar N-NH4+ tanah Kejajar
Wonosobo pada petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 7,45 dan 7,15 mg/kg, sedangkan
kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 111,20 dan 123,41 mg/kg. Potensi
pelepasan kadar N-NH4+ tanah Sumowono Semarang petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 7,23 dan 7,17 mg/kg, sedangkan kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 94,95 dan 103,55 mg/kg. Laju mineralisasi amonium atau nitrat mempunyai pola
yang hampir sama pada tanah Andisol Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang.
ABSTRACT
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at
Andisol Soil planted vegetables on highly upland. Supervised by BETTY MARITA
SOEBRATA and LADIYANI RETNO W.
Nitrogen is one of essential minerals for plant but it has less availability in the
soil. Nitrogen is absorbed by plant as NH4+ (ammonium) and NO3- (nitrate). Nitrogen
organic in the soil is easy to change so this experiment was carried out to measure
mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at Andisol Soil planted vegetables on
highly upland. Andisol soils sample used came from Kejajar Wonosobo and Sumowono
Semarang represent farmer 1 and 2. The first step of analysis was preparation of soil
sample, and put it into PVC (diameter 5,4 cm and high 10 cm) for incubation. Experiment
needed 102 days incubation with 9 times sampling with time duration of each sampling is
0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, and 102 days. Then, NH4+ and NO3- contents of the soil were
analyzed using KCl and CaCl2 spectrofotometri method.
Based on the experiment, mineralization potency of released N-NH4+ at Kejajar
Wonosobo from soil farmer 1 and 2 were 7,45 and 7,15 mg kg-1, whereas N-NO3- of
farmer 1 and 2 were 111,20 and 123,41 mg kg-1, respectively. Mineralization potency of
released N-NH4+ at Sumowono Semarang from soil farmer 1 and 2 were 7,23 and 7,17
mg kg-1, whereas N-NO3- of farmer 1 and 2 were 94,95 and 103, 55 mg kg-1, respectively.
Ammonium or Nitrate mineralization processes almost has same pattern in andisol soils
at Kejajar Wonosobo and Sumowono Semarang.
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
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
2009
+
-
Judul : Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi
Nama : Anggi Tresnawati Hidayat
NIM : G44204032
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si.
NIP 131 694 523
Ir. Ladiyani Retno W., M.Sc.
NIP 080 118 973
Mengetahui
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur atas segala rahmat dan karunia Allah SWT
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berdasarkan hasil penelitian dengan
+
judul Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Penelitian dilaksanakan dari bulan Maret 2008
sampai Juli 2008 di Laboratorium Uji Tanah Balai Penelitian Tanah, Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Betty Marita
Soebrata, S.Si. M.Si. selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Ladiyani Retno W, MSc.
selaku pembimbing II yang memberikan masukan dan nasihatnya. Selain itu,
kepada Prof. Dr. Ir. M. Sri Saeni, MS. (Alm), kedua orang tua, Mas Agung, Bu
Diah, Pak Dedi, Pak Iwan, Teh Iin, Teh Puji, dan Hardiriyanto atas masukan
ilmunya, beserta teman-teman kimia angkatan 41 yang telah memberikan
dukungan dan doanya. Sebagai penutup, penulis berharap penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor, Januari 2009
Anggi Tresnawati Hidayat
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 17 Januari 1986 dari ayah
bernama Lukman Hidayat dan ibu bernama Ade Kurniawati. Penulis adalah anak
ke-1 dari 2 bersaudara.
Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Situraja dan pada tahun yang
sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Penulis melakukan praktik lapangan pada tahun 2007 di SEAMEO
BIOTROP. Judul yang dipilih adalah Pengaruh Penambahan Pupuk dan
Perbedaan Jarak Tanam terhadap Pertumbuhan Tanaman Jarak Pagar. Selama
mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten Kimia Fisik pada tahun ajaran
2007/2008.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
vii
PENDAHULUAN ..........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol .. ......................................................................................
Sayuran di Dataran Tinggi .....................................................................
Nitrogen dalam Tanah.............................................................................
Metode Penetapan Senyawa Nitrogen ....................................................
Kadar Air.................................................................................................
1
1
2
3
3
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan .......................................................................................
Metode Analisis ......................................................................................
Persiapan Contoh ...................................................................................
Inkubasi Tanah .......................................................................................
Penentuan Kadar Air ..............................................................................
Penentuan Kadar Amonium Tanah ........................................................
Penentuan Kadar NitratTanah ................................................................
3
3
3
3
4
4
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Tanah Awal ...................................................................................
Kadar Air ...............................................................................................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Kejajar Wonosobo ......................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Sumowono Semarang ................
4
5
5
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ................................................................................................
Saran ....................................................................................................
7
8
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
8
LAMPIRAN …………………………………………………………………
10
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Kadar air contoh tanah Andisol Kejajar Wonosobo pada perlakuan
inkubasi ..................................................................................................
2 Kadar air contoh tanah Andisol Sumowoo Semarang pada perlakuan
inkubasi ...................................................................................................
3 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
4 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
5 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
6 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
5
5
6
6
7
7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
Pembuatan pereaksi dan larutan..............................................................
Data analisis sifat tanah awal .................................................................
Kriteria penilaian sifat-sifat tanah ..........................................................
Bagan alir kerja ......................................................................................
Perhitungan analisis tanah ......................................................................
Kurva standar amonium .........................................................................
Kurva standar nitrat ................................................................................
Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Kejajar
Wonosobo ...............................................................................................
9 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Kejajar Wonosobo .......
10 Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Sumowono
Semarang .................................................................................................
11 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Sumowono
Semarang ................................................................................................
11
12
13
14
15
16
17
18
20
22
24
PENDAHULUAN
Pertanian sayuran menduduki tempat
khusus dalam sistem pertanian di Indonesia
karena pengusahaannya yang sangat intensif.
Sayuran biasanya diusahakan di daerah
dataran tinggi karena tanah yang subur dan
suhu yang mendukung untuk pertumbuhan
tanaman tersebut. Salah satu jenis tanah yang
merupakan sentra produksi sayuran di
Indonesia adalah tanah andisol dengan luas
sekitar 5,39 juta Ha (Puslitbangtanak 2006).
Tanah andisol merupakan tanah yang berasal
dari bahan vulkan dan kaya bahan organik.
Peningkatan produksi tanaman sangat
berkaitan dengan keadaan hara dalam tanah.
Jenis dan jumlah unsur hara yang diberikan
harus disesuaikan dengan kebutuhan tanaman
untuk tingkat produksi tertentu. Pupuk
merupakan salah satu sumber unsur hara yang
dibutuhkan oleh tanaman, sehingga berguna
untuk meningkatkan produksi pertanian.
Penggunaan pupuk yang berlebihan berbahaya
bagi lingkungan dan kesehatan manusia
sehingga penggunaannya harus diefisienkan.
Nitrogen merupakan salah satu unsur
hara esensial bagi tanaman
namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah karena
mudah mengalami pencucian dan penguapan.
Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar
untuk mendukung pertumbuhan tanaman.
Sumber utama nitrogen di dalam tanah adalah
bahan organik, sehingga keberadaan bahan
organik akan menentukan jumlah dan
ketersediaan N dalam tanah.
Menurut
Soepardi (1996) nitrogen diserap oleh
tanaman dalam bentuk NH4+ (amonium) dan
NO3- (nitrat) yang diperoleh dari perombakan
N organik menjadi N-mineral melalui proses
biokimia kompleks dengan membebaskan gas
CO2.
Ion–ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Hasil penelitian Umariah (2007)
menjelaskan bahwa metode analisis yang
baik untuk penetapan NH4+ dengan metode
ekstraksi KCl dan metode ekstraksi CaCl2
digunakan untuk penetapan NO3-. Penelitian
Ushama
(2006)
menjelaskan
potensi
mineralisasi N-NH4+ dan N-NO3- tanah
Andisol Getasan Semarang memiliki pola
kenaikan dan penurunan N-NH4+ yang hampir
sama akan tetapi tidak untuk ketersediaan NNO3- .
Defisiensi nitrogen selama masa
pertumbuhan dapat menurunkan hasil
tanaman. Di lain pihak kelebihan nitrogen
akan menyebabkan masalah lingkungan yang
disebabkan oleh pencucian nitrat setelah masa
panen tanaman.
Penelitian ini bertujuan mengukur
potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- pada
tanah Andisol yang ditanami sayuran di
daerah dataran tinggi.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol
Tanah adalah bahan mineral tidak padat
(unconsolidated) yang terletak di permukaan
bumi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor
genetik serta lingkungan yang meliputi bahan
induk, iklim (termasuk kelembapan dan suhu),
organisme (makro dan mikro), dan topografi
pada suatu periode tertentu (Hanafiah 2005).
Tanah juga merupakan kumpulan dari benda
alam di permukaan bumi yang tersusun dalam
horison-horison, terdiri atas campuran bahan
mineral, bahan organik, air, dan udara, serta
merupakan media untuk tumbuhnya tanaman
(Hardjowigeno 2003). Setiap jenis tanah
memiliki kandungan bahan organik yang
berbeda-beda, bergantung pada tingkat
ketinggian dan horizon tanah (Darmawijaya
1990).
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 berapi (Hardjowigeno
2003). Tanah andisol memiliki porositas yang
tinggi, memiliki kapasitas memegang air
tinggi, tetapi ketahanan terhadap erosi rendah.
Tanah andisol memiliki potensi yang cukup
besar untuk dimanfaatkan secara optimum.
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/100g
kandungan C dan N tinggi tetapi rasio C/N
rendah, kandungan kalium sedang, kandungan
fosfor rendah, berat jenis < 0.85% dan pada
kapasitas lapang kelembaban tanah > 15% dan
kandungan bahan organik pada lapisan atas 520 % (Tan 1991).
Sayuran di Dataran Tinggi
Tanaman sayuran biasanya merujuk pada
tunas, daun, buah, dan akar tanaman yang
lunak dan dapat dimakan secara utuh atau
sebagian, segar/mentah atau dimasak, sebagai
pelengkap pada makanan (Williams 1993).
Jenis sayuran yang diusahakan dan ditemukan
di pasar-pasar jauh lebih banyak di daerah
tropis daripada di negara-negara iklim sedang.
Lebih dari 100 jenis (spesies) tanaman
dibudidayakan sebagai sayuran di berbagai
bagian daerah tropis terutama di daerah
dataran tinggi.
Usaha pertanian sayuran dipengaruhi oleh
ketinggian tempat. Tipe-tipe usaha pertanian
sayuran yang berbeda dapat dijumpai di
dataran tinggi dan dataran rendah, dan secara
luas perbedaan ini dapat dinyatakan melalui
jenis sayuran yang ditanam. Beberapa jenis
tertentu secara tradisional diusahakan di
dataran tinggi seperti kubis krop, kubis bunga,
wortel, brokoli, kucai, kentang, dan
sebagainya. Jenis lain seperti sayuran buah,
kacang panjang, dan terong secara tradisional
diusahakan di dataran rendah. Sayuran yang
ditanam di daerah dataran tinggi lebih
menghasilkan produksi yang tinggi karena
dipengaruhi oleh suhu yang lebih rendah
dibandingkan di dataran rendah. Suatu
kenyataan fisiologi yang umum bahwa suhu
yang lebih rendah lebih memicu pertumbuhan
akar, bunga, dan organ-organ penyimpanan
serta memicu perkembangan buah dan biji
(Williams 1993).
Nitrogen dalam Tanah
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara
makro bagi pertumbuhan tanaman yang sangat
diperlukan
untuk
pembentukan
atau
pertumbuhan seperti daun, batang, dan akar
(Hakim 1986). Nitrogen diserap oleh tanaman
dengan kuantitas terbanyak dibandingkan
dengan unsur lain yang didapatkan dari tanah
(Krisna 2002). Sumber nitrogen di dalam
tanah
adalah
dari
fiksasi
oleh
mikroorganisme, air irigasi dan hujan,
absorpsi amoniak, perombakan bahan organik,
dan pemupukan (Delwice diacu dalam
Chapman 1975). Nitrogen di dalam tanah
mempunyai dua bentuk utama, yaitu nitrogen
organik dan nitrogen anorganik berupa
amonium (NH4+), amoniak (NH3), nitrit (NO2), dan nitrat ( NO3-) (Stevenson 1982).
Mineralisasi merupakan proses konversi
nitrogen bentuk organik menjadi bentuk
mineral (Krisna 2002). Menurut Soepardi
(1996) ion-ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Laju mineralisasi nitrogen
bergantung pada suhu, rasio C/N, pH tanah,
dan susunan mineral lempung (Sanchez
1992). Menurut Havlin et al. (1999), proses
mineralisasi melibatkan dua reaksi yaitu
reaksi aminisasi dan amonifikasi yang terjadi
melalui aktivitas mikroorganisme heterotrofik.
Aminisasi adalah pemecahan protein dan
senyawa serupa menjadi senyawa asam
amino. Reaksi yang terjadi sebagai berikut
(Soepardi 1983):
protein
R-NH2 + CO2 + energi
Amonifikasi adalah proses enzimatik
yang mengubah senyawa amino menjadi
amonium dengan bantuan bakteri heterotrof.
Kecenderungan NH4+ terbentuk karena
kehadiran ion-ion hidrogen dalam tanah, dan
ikatan yang kuat terbentuk antara amonia dan
hidrogen dari penyatuan elektron (Foth 1998).
Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
R-NH2 + H2O
NH3 + H
+
R-OH + NH3 + energi
NH4+
Amonium yang terbentuk pada proses ini : (1)
diubah menjadi N-NO3- melalui nitrifikasi; (2)
diserap oleh tanaman; (3) digunakan langsung
oleh mikroorganisme heterotrof dalam
dekomposisi
C-organik
untuk
proses
selanjutnya; (4) fiksasi dalam kisi-kisi mineral
liat; dan (5) diubah menjadi N2 dan dilepaskan
perlahan kembali ke atmosfer (Havlin et al.
1999).
Menurut Wiederholt dan Johnson (2005)
nitrifikasi merupakan konversi amonium
melalui nitrit (NO2-) menjadi nitrat (NO3-).
Proses ini merupakan proses biologis yang
memerlukan bakteri spesifik sebagai mediasi.
Selain itu, proses ini terjadi secara cepat pada
tanah yang hangat, lembap, dan cukup air.
Faktor-faktor yang mempengaruhi nitrifikasi
dalam tanah adalah jumlah amonium, populasi
bakteri nitrifikasi, reaksi tanah, aerasi tanah,
kelembapan tanah, dan suhu (Havlin et al.
1999). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2NH4+ +3O2Nitrosomonas 2NO2-+2H2O+4H+
2NO2- + O2
Nitrobacter
2NO3-
Menurut Pang dan Letey (2000) nitrogen
dalam bentuk nitrat lebih mobil dan mudah
pindah ke dalam air tanah yang menyebabkan
degradasi kualitas air. Tanaman dapat
mengadsorpsi nitrat melalui akar-akarnya dan
digunakan untuk memproduksi protein.
Pencucian nitrat merupakan proses pergerakan
yang menurunkan nitrat melalui profil tanah
oleh air tanah. Perkolasi air tanah merupakan
kejadian fisik kehilangan nitrat. Nitrat mudah
larut dan bergerak dalam tanah yang airnya
berlebih di bawah zona akar. Standar yang
ditetapkan untuk jumlah nitrat yang
diperbolehkan dalam air minum adalah 50
mg/l (Permenkes No.416/1990).
Kehilangan nitrogen pada pertanian dapat
terjadi melalui denitrifikasi, volatilisasi, dan
kehilangan NO3- karena proses pencucian.
Denitrifikasi pada kondisi anaerob menurut
Soepardi (1983) reaksinya sebagai berikut :
NO3- + 2H+ + 2e-
NO2- + H2O
NO2- + 2H2O
NH4+ + 2O2 + 2e-
Metode Penetapan Senyawa Nitrogen
Analisis tanah pada dasarnya bertujuan
memberikan data sifat fisika dan kimia serta
unsur hara dalam tanah (Puslittanah 2005).
Penetapan nitrogen total dalam tanah dapat
ditentukan dengan metode Kjeldahl yang
didasarkan ketetapan bahwa senyawa
nitrogen organik dan anorganik dapat
dioksidasi dalam lingkungan asam sulfat
membentuk amonium sulfat. Amonium sulfat
yang terbentuk disuling dengan penambahan
NaOH yang akan membebaskan NH3. NH3
yang tersuling akan diikat oleh asam borat dan
dapat dititrasi dengan H2SO4 dengan
menggunakan indikator conway (Widjik &
Hardjono 1996).
Metode penetapan senyawa nitrogen
dilakukan dengan metode ekstraksi dengan
menggunakan KCl dengan dasar bahwa NH4+
dan NO3- dalam tanah dapat dibebaskan oleh
KCl 1 N menjadi amonium klorida dan kalium
nitrat (Bertrand et al. 2006). Nitrat dapat juga
diekstraksi dengan
menggunakan CaCl2
(Suhardi 2005). Metode ekstraksi CaCl2 yang
digunakan pada penentuan nitrat, sedangkan
untuk penentuan amonium menggunakan
metode ekstraksi KCl (Umariah 2007).
Amonium dan nitrat yang telah dibebaskan
dari
tanah
dapat
diukur
dengan
spektrofotometer (Widjik & Hardjono 1996).
Panjang gelombang yang digunakan untuk
penentuan nitrat adalah panjang gelombang
210 nm dan 275 nm. Panjang gelombang 275
nm digunakan sebagai pengkoreksi dari
serapan bahan organik. Panjang gelombang
yang digunakan untuk pengukuran amonium
yaitu 636 nm. Panjang gelombang tersebut
digunakan karena memberikan nilai serapan
yang maksimum.
Kadar Air
Penentuan kadar air dapat dilakukan
dengan metode gravimetri. Gravimetri
merupakan cara penentuan jumlah zat
berdasarkan pada penimbangan hasil reaksi
setelah bahan yang dianalisis direaksikan
(Harjadi 1993). Metode gravimetri terdiri atas
dua jenis, yaitu gravimetri secara langsung
dan tidak langsung. Pada metode gravimetri
langsung
zat yang akan ditentukan
merupakan suatu hasil analisis yang bobotnya
dapat ditimbang, sedangkan dalam metode
tidak langsung zat yang akan ditentukan
bobotnya diperoleh dari bobot sebelum dan
sesudah proses. Kadar air tanah dapat
mempengaruhi ekosistem yang terdapat pada
tanah, oleh karena itu pada proses analisis
dilakukan pengukuran sebagai faktor koreksi
dari setiap kondisi tanah yang berbeda.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat
yang
digunakan
adalah
spektrofotometer Uv-Vis Hitachi U-2010.
Bahan-bahan yang digunakan adalah contoh
tanah Andisol yang dikelola dari Bapak
Sudarto (petani 1) dan Bapak Cipto (petani 2)
di daerah Kejajar Wonosobo serta dari Bapak
S. Dono (petani 1) dan Bapak Sumarno
(petani 2) di daerah Sumowono Semarang.
Metode Analisis
Metode
analisis
tanah
dilakukan
berdasarkan pada standar analisis kimia tanah
dan tanaman Balittanah (Balittanah 2005).
Persiapan Contoh
Pengeringan tanah dilakukan pada suhu
kamar. Setelah kering, contoh tanah
dihaluskan dengan lumpang porselin dan
diayak dengan ayakan yang mempunyai
diameter pori 2 mm. Setelah itu, contoh
dimasukkan ke dalam kantong plastik yang
berlabel nomor contoh tanah.
Inkubasi Tanah
Tanah dimasukkan ke dalam pipa paralon
berdiameter 5,4 cm dan tinggi 10 cm dengan
jumlah tanah untuk masing-masing petani
berdasarkan pada berat jenis dan ruang pori
dari tanah. Setelah itu ditambahkan air dan
pipa ditutup dengan plastik bening serta
dilubangi kecil-kecil. Setelah itu dilakukan
sampling sebanyak 9 kali dengan waktu
sampling 0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, dan 102
hari dari awal inkubasi.
Contoh tanah dari setiap sampling
diletakkan di atas selembar plastik kemudian
diaduk sampai merata. Setelah itu, contoh
tanah dimasukkan ke dalam kantong plastik
dan diberi label untuk dipergunakan pada
pengukuran selanjutnya.
Penentuan Kadar Air
Contoh tanah ditimbang sebanyak 5 g
dalam pinggan aluminium yang telah
diketahui bobotnya. Contoh tanah dikeringkan
dalam oven bersuhu 105 ºC selama 24 jam.
Setelah contoh tanah didinginkan di dalam
eksikator, kemudian contoh tanah beserta
wadah ditimbang. Bobot tanah yang hilang
adalah bobot air.
Penentuan Kadar Amonium Tanah
Sebanyak 10 g contoh tanah
dimasukkan ke dalam botol kocok dan
ditambahkan larutan KCl 1 N sebanyak 50 ml.
Setelah itu larutan contoh tanah dikocok
dengan menggunakan mesin pengocok selama
60 menit. Setelah 60 menit larutan tersebut
disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung
pada botol film. Sebanyak 1 ml filtrat
ditambahkan dengan pereaksi 1, pereaksi 2
dan NaOCl 5 % masing-masing sebanyak 2
ml dan setiap penambahan dikocok. Setelah
itu didiamkan selama 30 menit. Larutan filtrat
tersebut
diukur
absorbansnya
dengan
spektrofotometer Uv-Vis pada panjang
gelombang 636 nm. Konsentrasi larutan
standar amonium yang digunakan adalah 0, 2,
4, 8, 12, 16, dan 20 ppm (Lampiran 1).
Penentuan Kadar Nitrat Tanah
Sebanyak 10 g contoh tanah dimasukkan
ke dalam botol kocok dan ditambahkan
larutan CaCl2 0,01 M sebanyak 50 ml. Setelah
itu larutan contoh tanah dikocok dengan
menggunakan mesin pengocok selama 60
menit. Setelah 60 menit larutan tersebut
disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung
pada botol film, lalu diukur absorbansnya
dengan spektrofotometer Uv-Vis pada
panjang gelombang 210 nm dan 275 nm.
Konsentrasi larutan standar nitrat yang
digunakan adalah 0, 0,5, 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm
(Lampiran 1).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Tanah Awal
Analisis sifat kimia tanah awal telah
dilakukan untuk mengetahui sifat kimia tanah
sebelum dilakukan inkubasi. Data analisis
sifat kimia tanah disajikan pada Lampiran 2.
Hasil yang diperoleh kadar C-organik pada
tanah yang dikelola petani 1 dan 2 Kejajar
Wonosobo berturut-turut sebesar 3,61% dan
3,38%, sedangkan pada tanah yang dikelola
petani 1 dan 2 Sumowono Semarang berturutturut sebesar 1,77% dan 1,99%. Berdasarkan
kriteria
penilaian
sifat-sifat
tanah
menunjukkan tanah yang dikelola petani 1 dan
2 Kejajar Wonosobo mempunyai kadar Corganik yang tinggi, sedangkan tanah yang
dikelola petani 1 dan 2 Sumowono Semarang
mempunyai kadar rendah (Lampiran 3).
Tanah Kejajar Wonosobo yang dikelola
oleh petani 1 dan 2 mempunyai kadar N-total
berturut-turut sebesar 0,27% dan 0,29%,
sedangkan tanah yang dikelola oleh petani 1
dan 2 Sumowono Semarang mempunyai
kadar N-total berturut-turut sebesar 0,15% dan
0,14%. Menurut Balittanah (2005) kriteria
penilaian sifat-sifat tanah menunjukkan bahwa
tanah yang dikelola oleh petani 1 dan 2
Kejajar Wonosobo mempunyai kadar N-total
sedang dan tanah yang dikelola oleh petani 1
dan 2 Sumowono Semarang mempunyai kadar
N-total rendah.
Perbandingan antara C-organik dan Ntotal yang diperoleh berkisar antara 12 sampai
14. Berdasarkan data yang diperoleh rasio
C/N tanah Andisol Kejajar Wonosobo dan
Sumowono Semarang termasuk sedang.
Konsentrasi bahan organik tanah dapat diduga
dari konsentrasi karbon organik dan rasio
C/N.
Mikroorganisme membutuhkan karbon
untuk menyediakan energi dan nitrogen untuk
pemeliharaan dan pembentukan sel-sel tubuh.
Semakin banyak kandungan nitrogen semakin
cepat bahan organik terurai, karena jasad renik
yang menguraikan bahan organik memerlukan
nitrogen untuk perkembangannya. Semakin
lanjut tingkat dekomposisi semakin kecil rasio
C/N. Jika rasio C/N dari bahan organik segar
yang dibenamkan ke dalam tanah lebih besar
dari 20, mikroorganisme yang terlibat di
dalam proses dekomposisi tersebut biasanya
sulit memperoleh C/N yang memadai dari
bahan organik itu sendiri, sehingga harus
mengambil N yang tersedia di sekitarnya.
Tanaman akan kalah dalam persaingan apabila
tidak ada N yang tersedia dalam jumlah yang
cukup, dan tanaman akan mengalami
defisiensi N. Transformasi residu organik
menjadi bahan organik yang stabil (humus)
akan menyebabkan hubungan yang konsisten
antara C dengan N (Bohn et al. 1979).
Laju mineralisasi nitrogen bergantung
pada suhu, rasio C/N, pH tanah, dan susunan
mineral lempung (Sanchez 1992). Susunan
mineral lempung liat akan memberikan
suasana yang kondusif bagi proses
mineralisasi. Pada tanah dengan kadar mineral
lempung liat lebih tinggi secara umum
mempunyai kadar bahan organik serta ion-ion
yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam
Kadar Air
Kadar air contoh tanah yang digunakan
ditentukan dengan metode gravimetri tidak
langsung.
Suhu 105°C digunakan untuk
menghilangkan air pada tanah yang terikat
secara fisik. Penentuan kadar air ini sangat
penting dalam penentuan kadar amonium dan
nitrat dalam tanah dan digunakan sebagai
faktor koreksi.
Berdasarkan hasil analisis pada tanah
awal sebelum inkubasi kadar air tanah yang
dikelola oleh petani 1 dan 2 Kejajar
Wonosobo berturut-turut sebesar 34,89% dan
34,51%, sedangkan kadar air tanah yang
dikelola oleh petani 1 dan 2 Sumowono
Semarang berturut-turut sebesar 10,97% dan
19,82% (Lampiran 7-10). Namun setelah
dilakukan penambahan air sampai didapatkan
keadaan air kapasitas lapang dan inkubasi.
Pada hari ke-7 sampai hari ke-102 terjadi
kenaikan kadar air. Selama proses inkubasi
kadar air relatif stabil pada kisaran 55,35%62,20% pada tanah petani 1 dan 50,01%57,44% pada tanah petani 2 di daerah Kejajar
Wonosobo. Kadar air pada tanah petani 1
berkisar 40,98%-44,20% dan pada tanah
petani 2 berkisar 35,47%-46,68% di daerah
Sumowono Semarang.
Ka da r a i r (% )
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Hari inkubasi
petani 1
petani 2
Gambar 1 Kadar air contoh tanah andisol
Kejajar Wonosobo pada perlakuan
inkubasi
80
Kadar air (%)
menyusun tubuhnya secepat P, Ca, dan Mg
lebih banyak dari tanh lempung berpasir.
Bahan organik merupakan sumber energi bagi
mikroorganisme dan dapat menyumbangkan
nitrogen dalam bentuk amonium ataupun
nitrat. Tanah daerah Kejajar Wonosobo
memiliki tekstur lempung berpasir akan
mengalami proses mineralisasi yang lebih
sedikit atau rendah daripada tanah Sumowono
Semarang yang memiliki tekstur lempung liat
dengan asumsi kadar bahan organik yang
tersedia sama.
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
Hari inkubasi
petani 1
petani 2
Gambar 2 Kadar air contoh tanah andisol
Sumowono
Semarang
pada
perlakuan inkubasi
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol
Kejajar Wonosobo
Hasil penetapan N-NH4+ tanah Andisol
dengan waktu inkubasi tanah pada Gambar 3.
Konsentrasi N-NH4+ pada tanah awal sebelum
inkubasi dari kedua petani tinggi. Konsentrasi
N-NH4+ tanah petani 1 sebesar 12,24 mg/kg
dan konsentrasi N-NH4+ tanah petani 2
sebesar 24,61 mg/kg. Hal ini dikarenakan
ketersediaan amonium masih tinggi dan bahan
organik yang cukup hingga memungkinkan
reaksi amonifikasi. Setelah inkubasi dilakukan
terjadi penurunan kadar amonium yang terjadi
pada kedua petani. Inkubasi yang dilakukan
dalam kondisi aerob dan aerasi yang baik akan
menyebabkan proses nitrifikasi berlangsung
dengan cepat. Konsentrasi N-NH4+ yang
terbentuk dari ketersedian amonium awal atau
hasil dekomposisi dari bahan organik akan
diubah menjadi N-NO3- sehingga konsentrasi
N-NH4+ menurun.
Penurunan konsentrasi N-NH4+ yang
tidak signifikan tetapi relatif stabil terjadi dari
hari ke-7 sampai hari ke-60 dari 9,71 mg/kg
menjadi 6,31 mg/kg terjadi pada tanah petani
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Potensi Pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- Tanah
Andisol yang Ditanami Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Dibimbing oleh BETTY
MARITA SOEBRATA dan LADIYANI RETNO W.
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara esensial bagi tanaman namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk
NH4+ (amonium) dan NO3- (nitrat). Nitrogen organik dalam tanah mudah berubah
sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengukur potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3pada tanah Andisol yang ditanami sayuran di daerah dataran tinggi. Contoh tanah andisol
yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari tanah yang dikelola petani 1 dan 2 di
daerah Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang. Tahap analisis dimulai dengan
persiapan contoh lalu dimasukkan ke dalam pipa paralon (diameter 5,4 cm dan tinggi 10
cm) untuk diinkubasi. Inkubasi dilakukan selama 102 hari dengan sampling sebanyak 9
kali dengan waktu sampling 0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, dan 102 hari. Tahap berikutnya
kadar NH4+ dan NO3- pada tanah tersebut dianalisis dengan metode KCl dan CaCl2 secara
spektrofotometri.
Berdasarkan hasil penelitian, potensi pelepasan kadar N-NH4+ tanah Kejajar
Wonosobo pada petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 7,45 dan 7,15 mg/kg, sedangkan
kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 111,20 dan 123,41 mg/kg. Potensi
pelepasan kadar N-NH4+ tanah Sumowono Semarang petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 7,23 dan 7,17 mg/kg, sedangkan kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 94,95 dan 103,55 mg/kg. Laju mineralisasi amonium atau nitrat mempunyai pola
yang hampir sama pada tanah Andisol Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang.
ABSTRACT
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at
Andisol Soil planted vegetables on highly upland. Supervised by BETTY MARITA
SOEBRATA and LADIYANI RETNO W.
Nitrogen is one of essential minerals for plant but it has less availability in the
soil. Nitrogen is absorbed by plant as NH4+ (ammonium) and NO3- (nitrate). Nitrogen
organic in the soil is easy to change so this experiment was carried out to measure
mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at Andisol Soil planted vegetables on
highly upland. Andisol soils sample used came from Kejajar Wonosobo and Sumowono
Semarang represent farmer 1 and 2. The first step of analysis was preparation of soil
sample, and put it into PVC (diameter 5,4 cm and high 10 cm) for incubation. Experiment
needed 102 days incubation with 9 times sampling with time duration of each sampling is
0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, and 102 days. Then, NH4+ and NO3- contents of the soil were
analyzed using KCl and CaCl2 spectrofotometri method.
Based on the experiment, mineralization potency of released N-NH4+ at Kejajar
Wonosobo from soil farmer 1 and 2 were 7,45 and 7,15 mg kg-1, whereas N-NO3- of
farmer 1 and 2 were 111,20 and 123,41 mg kg-1, respectively. Mineralization potency of
released N-NH4+ at Sumowono Semarang from soil farmer 1 and 2 were 7,23 and 7,17
mg kg-1, whereas N-NO3- of farmer 1 and 2 were 94,95 and 103, 55 mg kg-1, respectively.
Ammonium or Nitrate mineralization processes almost has same pattern in andisol soils
at Kejajar Wonosobo and Sumowono Semarang.
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
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
2009
+
-
Judul : Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi
Nama : Anggi Tresnawati Hidayat
NIM : G44204032
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si.
NIP 131 694 523
Ir. Ladiyani Retno W., M.Sc.
NIP 080 118 973
Mengetahui
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur atas segala rahmat dan karunia Allah SWT
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berdasarkan hasil penelitian dengan
+
judul Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Penelitian dilaksanakan dari bulan Maret 2008
sampai Juli 2008 di Laboratorium Uji Tanah Balai Penelitian Tanah, Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Betty Marita
Soebrata, S.Si. M.Si. selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Ladiyani Retno W, MSc.
selaku pembimbing II yang memberikan masukan dan nasihatnya. Selain itu,
kepada Prof. Dr. Ir. M. Sri Saeni, MS. (Alm), kedua orang tua, Mas Agung, Bu
Diah, Pak Dedi, Pak Iwan, Teh Iin, Teh Puji, dan Hardiriyanto atas masukan
ilmunya, beserta teman-teman kimia angkatan 41 yang telah memberikan
dukungan dan doanya. Sebagai penutup, penulis berharap penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor, Januari 2009
Anggi Tresnawati Hidayat
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 17 Januari 1986 dari ayah
bernama Lukman Hidayat dan ibu bernama Ade Kurniawati. Penulis adalah anak
ke-1 dari 2 bersaudara.
Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Situraja dan pada tahun yang
sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Penulis melakukan praktik lapangan pada tahun 2007 di SEAMEO
BIOTROP. Judul yang dipilih adalah Pengaruh Penambahan Pupuk dan
Perbedaan Jarak Tanam terhadap Pertumbuhan Tanaman Jarak Pagar. Selama
mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten Kimia Fisik pada tahun ajaran
2007/2008.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
vii
PENDAHULUAN ..........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol .. ......................................................................................
Sayuran di Dataran Tinggi .....................................................................
Nitrogen dalam Tanah.............................................................................
Metode Penetapan Senyawa Nitrogen ....................................................
Kadar Air.................................................................................................
1
1
2
3
3
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan .......................................................................................
Metode Analisis ......................................................................................
Persiapan Contoh ...................................................................................
Inkubasi Tanah .......................................................................................
Penentuan Kadar Air ..............................................................................
Penentuan Kadar Amonium Tanah ........................................................
Penentuan Kadar NitratTanah ................................................................
3
3
3
3
4
4
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Tanah Awal ...................................................................................
Kadar Air ...............................................................................................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Kejajar Wonosobo ......................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Sumowono Semarang ................
4
5
5
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ................................................................................................
Saran ....................................................................................................
7
8
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
8
LAMPIRAN …………………………………………………………………
10
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Kadar air contoh tanah Andisol Kejajar Wonosobo pada perlakuan
inkubasi ..................................................................................................
2 Kadar air contoh tanah Andisol Sumowoo Semarang pada perlakuan
inkubasi ...................................................................................................
3 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
4 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
5 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
6 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
5
5
6
6
7
7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
Pembuatan pereaksi dan larutan..............................................................
Data analisis sifat tanah awal .................................................................
Kriteria penilaian sifat-sifat tanah ..........................................................
Bagan alir kerja ......................................................................................
Perhitungan analisis tanah ......................................................................
Kurva standar amonium .........................................................................
Kurva standar nitrat ................................................................................
Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Kejajar
Wonosobo ...............................................................................................
9 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Kejajar Wonosobo .......
10 Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Sumowono
Semarang .................................................................................................
11 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Sumowono
Semarang ................................................................................................
11
12
13
14
15
16
17
18
20
22
24
PENDAHULUAN
Pertanian sayuran menduduki tempat
khusus dalam sistem pertanian di Indonesia
karena pengusahaannya yang sangat intensif.
Sayuran biasanya diusahakan di daerah
dataran tinggi karena tanah yang subur dan
suhu yang mendukung untuk pertumbuhan
tanaman tersebut. Salah satu jenis tanah yang
merupakan sentra produksi sayuran di
Indonesia adalah tanah andisol dengan luas
sekitar 5,39 juta Ha (Puslitbangtanak 2006).
Tanah andisol merupakan tanah yang berasal
dari bahan vulkan dan kaya bahan organik.
Peningkatan produksi tanaman sangat
berkaitan dengan keadaan hara dalam tanah.
Jenis dan jumlah unsur hara yang diberikan
harus disesuaikan dengan kebutuhan tanaman
untuk tingkat produksi tertentu. Pupuk
merupakan salah satu sumber unsur hara yang
dibutuhkan oleh tanaman, sehingga berguna
untuk meningkatkan produksi pertanian.
Penggunaan pupuk yang berlebihan berbahaya
bagi lingkungan dan kesehatan manusia
sehingga penggunaannya harus diefisienkan.
Nitrogen merupakan salah satu unsur
hara esensial bagi tanaman
namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah karena
mudah mengalami pencucian dan penguapan.
Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar
untuk mendukung pertumbuhan tanaman.
Sumber utama nitrogen di dalam tanah adalah
bahan organik, sehingga keberadaan bahan
organik akan menentukan jumlah dan
ketersediaan N dalam tanah.
Menurut
Soepardi (1996) nitrogen diserap oleh
tanaman dalam bentuk NH4+ (amonium) dan
NO3- (nitrat) yang diperoleh dari perombakan
N organik menjadi N-mineral melalui proses
biokimia kompleks dengan membebaskan gas
CO2.
Ion–ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Hasil penelitian Umariah (2007)
menjelaskan bahwa metode analisis yang
baik untuk penetapan NH4+ dengan metode
ekstraksi KCl dan metode ekstraksi CaCl2
digunakan untuk penetapan NO3-. Penelitian
Ushama
(2006)
menjelaskan
potensi
mineralisasi N-NH4+ dan N-NO3- tanah
Andisol Getasan Semarang memiliki pola
kenaikan dan penurunan N-NH4+ yang hampir
sama akan tetapi tidak untuk ketersediaan NNO3- .
Defisiensi nitrogen selama masa
pertumbuhan dapat menurunkan hasil
tanaman. Di lain pihak kelebihan nitrogen
akan menyebabkan masalah lingkungan yang
disebabkan oleh pencucian nitrat setelah masa
panen tanaman.
Penelitian ini bertujuan mengukur
potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- pada
tanah Andisol yang ditanami sayuran di
daerah dataran tinggi.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol
Tanah adalah bahan mineral tidak padat
(unconsolidated) yang terletak di permukaan
bumi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor
genetik serta lingkungan yang meliputi bahan
induk, iklim (termasuk kelembapan dan suhu),
organisme (makro dan mikro), dan topografi
pada suatu periode tertentu (Hanafiah 2005).
Tanah juga merupakan kumpulan dari benda
alam di permukaan bumi yang tersusun dalam
horison-horison, terdiri atas campuran bahan
mineral, bahan organik, air, dan udara, serta
merupakan media untuk tumbuhnya tanaman
(Hardjowigeno 2003). Setiap jenis tanah
memiliki kandungan bahan organik yang
berbeda-beda, bergantung pada tingkat
ketinggian dan horizon tanah (Darmawijaya
1990).
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 berapi (Hardjowigeno
2003). Tanah andisol memiliki porositas yang
tinggi, memiliki kapasitas memegang air
tinggi, tetapi ketahanan terhadap erosi rendah.
Tanah andisol memiliki potensi yang cukup
besar untuk dimanfaatkan secara optimum.
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/100g
kandungan C dan N tinggi tetapi rasio C/N
rendah, kandungan kalium sedang, kandungan
fosfor rendah, berat jenis < 0.85% dan pada
kapasitas lapang kelembaban tanah > 15% dan
kandungan bahan organik pada lapisan atas 520 % (Tan 1991).
Sayuran di Dataran Tinggi
Tanaman sayuran biasanya merujuk pada
tunas, daun, buah, dan akar tanaman yang
lunak dan dapat dimakan secara utuh atau
sebagian, segar/mentah atau dimasak, sebagai
pelengkap pada makanan (Williams 1993).
Jenis sayuran yang diusahakan dan ditemukan
di pasar-pasar jauh lebih banyak di daerah
tropis daripada di negara-negara iklim sedang.
Lebih dari 100 jenis (spesies) tanaman
dibudidayakan sebagai sayuran di berbagai
bagian daerah tropis terutama di daerah
dataran tinggi.
Usaha pertanian sayuran dipengaruhi oleh
ketinggian tempat. Tipe-tipe usaha pertanian
sayuran yang berbeda dapat dijumpai di
dataran tinggi dan dataran rendah, dan secara
luas perbedaan ini dapat dinyatakan melalui
jenis sayuran yang ditanam. Beberapa jenis
tertentu secara tradisional diusahakan di
dataran tinggi seperti kubis krop, kubis bunga,
wortel, brokoli, kucai, kentang, dan
sebagainya. Jenis lain seperti sayuran buah,
kacang panjang, dan terong secara tradisional
diusahakan di dataran rendah. Sayuran yang
ditanam di daerah dataran tinggi lebih
menghasilkan produksi yang tinggi karena
dipengaruhi oleh suhu yang lebih rendah
dibandingkan di dataran rendah. Suatu
kenyataan fisiologi yang umum bahwa suhu
yang lebih rendah lebih memicu pertumbuhan
akar, bunga, dan organ-organ penyimpanan
serta memicu perkembangan buah dan biji
(Williams 1993).
Nitrogen dalam Tanah
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara
makro bagi pertumbuhan tanaman yang sangat
diperlukan
untuk
pembentukan
atau
pertumbuhan seperti daun, batang, dan akar
(Hakim 1986). Nitrogen diserap oleh tanaman
dengan kuantitas terbanyak dibandingkan
dengan unsur lain yang didapatkan dari tanah
(Krisna 2002). Sumber nitrogen di dalam
tanah
adalah
dari
fiksasi
oleh
mikroorganisme, air irigasi dan hujan,
absorpsi amoniak, perombakan bahan organik,
dan pemupukan (Delwice diacu dalam
Chapman 1975). Nitrogen di dalam tanah
mempunyai dua bentuk utama, yaitu nitrogen
organik dan nitrogen anorganik berupa
amonium (NH4+), amoniak (NH3), nitrit (NO2), dan nitrat ( NO3-) (Stevenson 1982).
Mineralisasi merupakan proses konversi
nitrogen bentuk organik menjadi bentuk
mineral (Krisna 2002). Menurut Soepardi
(1996) ion-ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Laju mineralisasi nitrogen
bergantung pada suhu, rasio C/N, pH tanah,
dan susunan mineral lempung (Sanchez
1992). Menurut Havlin et al. (1999), proses
mineralisasi melibatkan dua reaksi yaitu
reaksi aminisasi dan amonifikasi yang terjadi
melalui aktivitas mikroorganisme heterotrofik.
Aminisasi adalah pemecahan protein dan
senyawa serupa menjadi senyawa asam
amino. Reaksi yang terjadi sebagai berikut
(Soepardi 1983):
protein
R-NH2 + CO2 + energi
Amonifikasi adalah proses enzimatik
yang mengubah senyawa amino menjadi
amonium dengan bantuan bakteri heterotrof.
Kecenderungan NH4+ terbentuk karena
kehadiran ion-ion hidrogen dalam tanah, dan
ikatan yang kuat terbentuk antara amonia dan
hidrogen dari penyatuan elektron (Foth 1998).
Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
R-NH2 + H2O
NH3 + H
+
R-OH + NH3 + energi
NH4+
Amonium yang terbentuk pada proses ini : (1)
diubah menjadi N-NO3- melalui nitrifikasi; (2)
diserap oleh tanaman; (3) digunakan langsung
oleh mikroorganisme heterotrof dalam
dekomposisi
C-organik
untuk
proses
selanjutnya; (4) fiksasi dalam kisi-kisi mineral
liat; dan (5) diubah menjadi N2 dan dilepaskan
perlahan kembali ke atmosfer (Havlin et al.
1999).
Menurut Wiederholt dan Johnson (2005)
nitrifikasi merupakan konversi amonium
melalui nitrit (NO2-) menjadi nitrat (NO3-).
Proses ini merupakan proses biologis yang
memerlukan bakteri spesifik sebagai mediasi.
Selain itu, proses ini terjadi secara cepat pada
tanah yang hangat, lembap, dan cukup air.
Faktor-faktor yang mempengaruhi nitrifikasi
dalam tanah adalah jumlah amonium, populasi
bakteri nitrifikasi, reaksi tanah, aerasi tanah,
kelembapan tanah, dan suhu (Havlin et al.
1999). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2NH4+ +3O2Nitrosomonas 2NO2-+2H2O+4H+
2NO2- + O2
Nitrobacter
2NO3-
Menurut Pang dan Letey (2000) nitrogen
dalam bentuk nitrat lebih mobil dan mudah
pindah ke dalam air tanah yang menyebabkan
degradasi kualitas air. Tanaman dapat
mengadsorpsi nitrat melalui akar-akarnya dan
digunakan untuk memproduksi protein.
Pencucian nitrat merupakan proses pergerakan
yang menurunkan nitrat melalui profil tanah
oleh air tanah. Perkolasi air tanah merupakan
kejadian fisik kehilangan nitrat. Nitrat mudah
larut dan bergerak dalam tanah yang airnya
berlebih di bawah zona akar. Standar yang
ditetapkan untuk jumlah nitrat yang
diperbolehkan dalam air minum adalah 50
mg/l (Permenkes No.416/1990).
Kehilangan nitrogen pada pertanian dapat
terjadi melalui denitrifikasi, volatilisasi, dan
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Potensi Pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- Tanah
Andisol yang Ditanami Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Dibimbing oleh BETTY
MARITA SOEBRATA dan LADIYANI RETNO W.
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara esensial bagi tanaman namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk
NH4+ (amonium) dan NO3- (nitrat). Nitrogen organik dalam tanah mudah berubah
sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengukur potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3pada tanah Andisol yang ditanami sayuran di daerah dataran tinggi. Contoh tanah andisol
yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari tanah yang dikelola petani 1 dan 2 di
daerah Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang. Tahap analisis dimulai dengan
persiapan contoh lalu dimasukkan ke dalam pipa paralon (diameter 5,4 cm dan tinggi 10
cm) untuk diinkubasi. Inkubasi dilakukan selama 102 hari dengan sampling sebanyak 9
kali dengan waktu sampling 0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, dan 102 hari. Tahap berikutnya
kadar NH4+ dan NO3- pada tanah tersebut dianalisis dengan metode KCl dan CaCl2 secara
spektrofotometri.
Berdasarkan hasil penelitian, potensi pelepasan kadar N-NH4+ tanah Kejajar
Wonosobo pada petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 7,45 dan 7,15 mg/kg, sedangkan
kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut sebesar 111,20 dan 123,41 mg/kg. Potensi
pelepasan kadar N-NH4+ tanah Sumowono Semarang petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 7,23 dan 7,17 mg/kg, sedangkan kadar N-NO3- petani 1 dan 2 berturut-turut
sebesar 94,95 dan 103,55 mg/kg. Laju mineralisasi amonium atau nitrat mempunyai pola
yang hampir sama pada tanah Andisol Kejajar Wonosobo dan Sumowono Semarang.
ABSTRACT
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT. Mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at
Andisol Soil planted vegetables on highly upland. Supervised by BETTY MARITA
SOEBRATA and LADIYANI RETNO W.
Nitrogen is one of essential minerals for plant but it has less availability in the
soil. Nitrogen is absorbed by plant as NH4+ (ammonium) and NO3- (nitrate). Nitrogen
organic in the soil is easy to change so this experiment was carried out to measure
mineralization potency of N-NH4+ and N-NO3- at Andisol Soil planted vegetables on
highly upland. Andisol soils sample used came from Kejajar Wonosobo and Sumowono
Semarang represent farmer 1 and 2. The first step of analysis was preparation of soil
sample, and put it into PVC (diameter 5,4 cm and high 10 cm) for incubation. Experiment
needed 102 days incubation with 9 times sampling with time duration of each sampling is
0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, and 102 days. Then, NH4+ and NO3- contents of the soil were
analyzed using KCl and CaCl2 spectrofotometri method.
Based on the experiment, mineralization potency of released N-NH4+ at Kejajar
Wonosobo from soil farmer 1 and 2 were 7,45 and 7,15 mg kg-1, whereas N-NO3- of
farmer 1 and 2 were 111,20 and 123,41 mg kg-1, respectively. Mineralization potency of
released N-NH4+ at Sumowono Semarang from soil farmer 1 and 2 were 7,23 and 7,17
mg kg-1, whereas N-NO3- of farmer 1 and 2 were 94,95 and 103, 55 mg kg-1, respectively.
Ammonium or Nitrate mineralization processes almost has same pattern in andisol soils
at Kejajar Wonosobo and Sumowono Semarang.
POTENSI PELEPASAN N-NH4+ DAN N-NO3- TANAH
ANDISOL YANG DITANAMI SAYURAN DI DAERAH
DATARAN TINGGI
ANGGI TRESNAWATI HIDAYAT
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
2009
+
-
Judul : Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi
Nama : Anggi Tresnawati Hidayat
NIM : G44204032
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Betty Marita Soebrata, S.Si., M.Si.
NIP 131 694 523
Ir. Ladiyani Retno W., M.Sc.
NIP 080 118 973
Mengetahui
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA
NIP 131 578 806
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur atas segala rahmat dan karunia Allah SWT
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berdasarkan hasil penelitian dengan
+
judul Potensi Pelepasan N-NH4 dan N-NO3 Tanah Andisol yang Ditanami
Sayuran di Daerah Dataran Tinggi. Penelitian dilaksanakan dari bulan Maret 2008
sampai Juli 2008 di Laboratorium Uji Tanah Balai Penelitian Tanah, Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Betty Marita
Soebrata, S.Si. M.Si. selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Ladiyani Retno W, MSc.
selaku pembimbing II yang memberikan masukan dan nasihatnya. Selain itu,
kepada Prof. Dr. Ir. M. Sri Saeni, MS. (Alm), kedua orang tua, Mas Agung, Bu
Diah, Pak Dedi, Pak Iwan, Teh Iin, Teh Puji, dan Hardiriyanto atas masukan
ilmunya, beserta teman-teman kimia angkatan 41 yang telah memberikan
dukungan dan doanya. Sebagai penutup, penulis berharap penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor, Januari 2009
Anggi Tresnawati Hidayat
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 17 Januari 1986 dari ayah
bernama Lukman Hidayat dan ibu bernama Ade Kurniawati. Penulis adalah anak
ke-1 dari 2 bersaudara.
Tahun 2004 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Situraja dan pada tahun yang
sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Penulis melakukan praktik lapangan pada tahun 2007 di SEAMEO
BIOTROP. Judul yang dipilih adalah Pengaruh Penambahan Pupuk dan
Perbedaan Jarak Tanam terhadap Pertumbuhan Tanaman Jarak Pagar. Selama
mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten Kimia Fisik pada tahun ajaran
2007/2008.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
vii
PENDAHULUAN ..........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol .. ......................................................................................
Sayuran di Dataran Tinggi .....................................................................
Nitrogen dalam Tanah.............................................................................
Metode Penetapan Senyawa Nitrogen ....................................................
Kadar Air.................................................................................................
1
1
2
3
3
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan .......................................................................................
Metode Analisis ......................................................................................
Persiapan Contoh ...................................................................................
Inkubasi Tanah .......................................................................................
Penentuan Kadar Air ..............................................................................
Penentuan Kadar Amonium Tanah ........................................................
Penentuan Kadar NitratTanah ................................................................
3
3
3
3
4
4
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Tanah Awal ...................................................................................
Kadar Air ...............................................................................................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Kejajar Wonosobo ......................
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol Sumowono Semarang ................
4
5
5
6
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ................................................................................................
Saran ....................................................................................................
7
8
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
8
LAMPIRAN …………………………………………………………………
10
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Kadar air contoh tanah Andisol Kejajar Wonosobo pada perlakuan
inkubasi ..................................................................................................
2 Kadar air contoh tanah Andisol Sumowoo Semarang pada perlakuan
inkubasi ...................................................................................................
3 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
4 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Kejajar Wonosobo ...................................................................
5 Hubungan konsentrasi N-NH4+ dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
6 Hubungan konsentrasi N-NO3- dan hari inkubasi pada tanah
Andisol Sumowono Semarang ..............................................................
5
5
6
6
7
7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
Pembuatan pereaksi dan larutan..............................................................
Data analisis sifat tanah awal .................................................................
Kriteria penilaian sifat-sifat tanah ..........................................................
Bagan alir kerja ......................................................................................
Perhitungan analisis tanah ......................................................................
Kurva standar amonium .........................................................................
Kurva standar nitrat ................................................................................
Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Kejajar
Wonosobo ...............................................................................................
9 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Kejajar Wonosobo .......
10 Data analisis penghitungan kadar amonium daerah Sumowono
Semarang .................................................................................................
11 Data analisis penghitungan kadar nitrat daerah Sumowono
Semarang ................................................................................................
11
12
13
14
15
16
17
18
20
22
24
PENDAHULUAN
Pertanian sayuran menduduki tempat
khusus dalam sistem pertanian di Indonesia
karena pengusahaannya yang sangat intensif.
Sayuran biasanya diusahakan di daerah
dataran tinggi karena tanah yang subur dan
suhu yang mendukung untuk pertumbuhan
tanaman tersebut. Salah satu jenis tanah yang
merupakan sentra produksi sayuran di
Indonesia adalah tanah andisol dengan luas
sekitar 5,39 juta Ha (Puslitbangtanak 2006).
Tanah andisol merupakan tanah yang berasal
dari bahan vulkan dan kaya bahan organik.
Peningkatan produksi tanaman sangat
berkaitan dengan keadaan hara dalam tanah.
Jenis dan jumlah unsur hara yang diberikan
harus disesuaikan dengan kebutuhan tanaman
untuk tingkat produksi tertentu. Pupuk
merupakan salah satu sumber unsur hara yang
dibutuhkan oleh tanaman, sehingga berguna
untuk meningkatkan produksi pertanian.
Penggunaan pupuk yang berlebihan berbahaya
bagi lingkungan dan kesehatan manusia
sehingga penggunaannya harus diefisienkan.
Nitrogen merupakan salah satu unsur
hara esensial bagi tanaman
namun
ketersediaannya rendah di dalam tanah karena
mudah mengalami pencucian dan penguapan.
Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah besar
untuk mendukung pertumbuhan tanaman.
Sumber utama nitrogen di dalam tanah adalah
bahan organik, sehingga keberadaan bahan
organik akan menentukan jumlah dan
ketersediaan N dalam tanah.
Menurut
Soepardi (1996) nitrogen diserap oleh
tanaman dalam bentuk NH4+ (amonium) dan
NO3- (nitrat) yang diperoleh dari perombakan
N organik menjadi N-mineral melalui proses
biokimia kompleks dengan membebaskan gas
CO2.
Ion–ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Hasil penelitian Umariah (2007)
menjelaskan bahwa metode analisis yang
baik untuk penetapan NH4+ dengan metode
ekstraksi KCl dan metode ekstraksi CaCl2
digunakan untuk penetapan NO3-. Penelitian
Ushama
(2006)
menjelaskan
potensi
mineralisasi N-NH4+ dan N-NO3- tanah
Andisol Getasan Semarang memiliki pola
kenaikan dan penurunan N-NH4+ yang hampir
sama akan tetapi tidak untuk ketersediaan NNO3- .
Defisiensi nitrogen selama masa
pertumbuhan dapat menurunkan hasil
tanaman. Di lain pihak kelebihan nitrogen
akan menyebabkan masalah lingkungan yang
disebabkan oleh pencucian nitrat setelah masa
panen tanaman.
Penelitian ini bertujuan mengukur
potensi pelepasan N-NH4+ dan N-NO3- pada
tanah Andisol yang ditanami sayuran di
daerah dataran tinggi.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah Andisol
Tanah adalah bahan mineral tidak padat
(unconsolidated) yang terletak di permukaan
bumi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor
genetik serta lingkungan yang meliputi bahan
induk, iklim (termasuk kelembapan dan suhu),
organisme (makro dan mikro), dan topografi
pada suatu periode tertentu (Hanafiah 2005).
Tanah juga merupakan kumpulan dari benda
alam di permukaan bumi yang tersusun dalam
horison-horison, terdiri atas campuran bahan
mineral, bahan organik, air, dan udara, serta
merupakan media untuk tumbuhnya tanaman
(Hardjowigeno 2003). Setiap jenis tanah
memiliki kandungan bahan organik yang
berbeda-beda, bergantung pada tingkat
ketinggian dan horizon tanah (Darmawijaya
1990).
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 berapi (Hardjowigeno
2003). Tanah andisol memiliki porositas yang
tinggi, memiliki kapasitas memegang air
tinggi, tetapi ketahanan terhadap erosi rendah.
Tanah andisol memiliki potensi yang cukup
besar untuk dimanfaatkan secara optimum.
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/100g
kandungan C dan N tinggi tetapi rasio C/N
rendah, kandungan kalium sedang, kandungan
fosfor rendah, berat jenis < 0.85% dan pada
kapasitas lapang kelembaban tanah > 15% dan
kandungan bahan organik pada lapisan atas 520 % (Tan 1991).
Sayuran di Dataran Tinggi
Tanaman sayuran biasanya merujuk pada
tunas, daun, buah, dan akar tanaman yang
lunak dan dapat dimakan secara utuh atau
sebagian, segar/mentah atau dimasak, sebagai
pelengkap pada makanan (Williams 1993).
Jenis sayuran yang diusahakan dan ditemukan
di pasar-pasar jauh lebih banyak di daerah
tropis daripada di negara-negara iklim sedang.
Lebih dari 100 jenis (spesies) tanaman
dibudidayakan sebagai sayuran di berbagai
bagian daerah tropis terutama di daerah
dataran tinggi.
Usaha pertanian sayuran dipengaruhi oleh
ketinggian tempat. Tipe-tipe usaha pertanian
sayuran yang berbeda dapat dijumpai di
dataran tinggi dan dataran rendah, dan secara
luas perbedaan ini dapat dinyatakan melalui
jenis sayuran yang ditanam. Beberapa jenis
tertentu secara tradisional diusahakan di
dataran tinggi seperti kubis krop, kubis bunga,
wortel, brokoli, kucai, kentang, dan
sebagainya. Jenis lain seperti sayuran buah,
kacang panjang, dan terong secara tradisional
diusahakan di dataran rendah. Sayuran yang
ditanam di daerah dataran tinggi lebih
menghasilkan produksi yang tinggi karena
dipengaruhi oleh suhu yang lebih rendah
dibandingkan di dataran rendah. Suatu
kenyataan fisiologi yang umum bahwa suhu
yang lebih rendah lebih memicu pertumbuhan
akar, bunga, dan organ-organ penyimpanan
serta memicu perkembangan buah dan biji
(Williams 1993).
Nitrogen dalam Tanah
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara
makro bagi pertumbuhan tanaman yang sangat
diperlukan
untuk
pembentukan
atau
pertumbuhan seperti daun, batang, dan akar
(Hakim 1986). Nitrogen diserap oleh tanaman
dengan kuantitas terbanyak dibandingkan
dengan unsur lain yang didapatkan dari tanah
(Krisna 2002). Sumber nitrogen di dalam
tanah
adalah
dari
fiksasi
oleh
mikroorganisme, air irigasi dan hujan,
absorpsi amoniak, perombakan bahan organik,
dan pemupukan (Delwice diacu dalam
Chapman 1975). Nitrogen di dalam tanah
mempunyai dua bentuk utama, yaitu nitrogen
organik dan nitrogen anorganik berupa
amonium (NH4+), amoniak (NH3), nitrit (NO2), dan nitrat ( NO3-) (Stevenson 1982).
Mineralisasi merupakan proses konversi
nitrogen bentuk organik menjadi bentuk
mineral (Krisna 2002). Menurut Soepardi
(1996) ion-ion nitrat, nitrit, dan amonium
jumlahnya bergantung pada jumlah pupuk
yang diberikan dan kecepatan dekomposisi
bahan tanah. Laju mineralisasi nitrogen
bergantung pada suhu, rasio C/N, pH tanah,
dan susunan mineral lempung (Sanchez
1992). Menurut Havlin et al. (1999), proses
mineralisasi melibatkan dua reaksi yaitu
reaksi aminisasi dan amonifikasi yang terjadi
melalui aktivitas mikroorganisme heterotrofik.
Aminisasi adalah pemecahan protein dan
senyawa serupa menjadi senyawa asam
amino. Reaksi yang terjadi sebagai berikut
(Soepardi 1983):
protein
R-NH2 + CO2 + energi
Amonifikasi adalah proses enzimatik
yang mengubah senyawa amino menjadi
amonium dengan bantuan bakteri heterotrof.
Kecenderungan NH4+ terbentuk karena
kehadiran ion-ion hidrogen dalam tanah, dan
ikatan yang kuat terbentuk antara amonia dan
hidrogen dari penyatuan elektron (Foth 1998).
Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
R-NH2 + H2O
NH3 + H
+
R-OH + NH3 + energi
NH4+
Amonium yang terbentuk pada proses ini : (1)
diubah menjadi N-NO3- melalui nitrifikasi; (2)
diserap oleh tanaman; (3) digunakan langsung
oleh mikroorganisme heterotrof dalam
dekomposisi
C-organik
untuk
proses
selanjutnya; (4) fiksasi dalam kisi-kisi mineral
liat; dan (5) diubah menjadi N2 dan dilepaskan
perlahan kembali ke atmosfer (Havlin et al.
1999).
Menurut Wiederholt dan Johnson (2005)
nitrifikasi merupakan konversi amonium
melalui nitrit (NO2-) menjadi nitrat (NO3-).
Proses ini merupakan proses biologis yang
memerlukan bakteri spesifik sebagai mediasi.
Selain itu, proses ini terjadi secara cepat pada
tanah yang hangat, lembap, dan cukup air.
Faktor-faktor yang mempengaruhi nitrifikasi
dalam tanah adalah jumlah amonium, populasi
bakteri nitrifikasi, reaksi tanah, aerasi tanah,
kelembapan tanah, dan suhu (Havlin et al.
1999). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2NH4+ +3O2Nitrosomonas 2NO2-+2H2O+4H+
2NO2- + O2
Nitrobacter
2NO3-
Menurut Pang dan Letey (2000) nitrogen
dalam bentuk nitrat lebih mobil dan mudah
pindah ke dalam air tanah yang menyebabkan
degradasi kualitas air. Tanaman dapat
mengadsorpsi nitrat melalui akar-akarnya dan
digunakan untuk memproduksi protein.
Pencucian nitrat merupakan proses pergerakan
yang menurunkan nitrat melalui profil tanah
oleh air tanah. Perkolasi air tanah merupakan
kejadian fisik kehilangan nitrat. Nitrat mudah
larut dan bergerak dalam tanah yang airnya
berlebih di bawah zona akar. Standar yang
ditetapkan untuk jumlah nitrat yang
diperbolehkan dalam air minum adalah 50
mg/l (Permenkes No.416/1990).
Kehilangan nitrogen pada pertanian dapat
terjadi melalui denitrifikasi, volatilisasi, dan
kehilangan NO3- karena proses pencucian.
Denitrifikasi pada kondisi anaerob menurut
Soepardi (1983) reaksinya sebagai berikut :
NO3- + 2H+ + 2e-
NO2- + H2O
NO2- + 2H2O
NH4+ + 2O2 + 2e-
Metode Penetapan Senyawa Nitrogen
Analisis tanah pada dasarnya bertujuan
memberikan data sifat fisika dan kimia serta
unsur hara dalam tanah (Puslittanah 2005).
Penetapan nitrogen total dalam tanah dapat
ditentukan dengan metode Kjeldahl yang
didasarkan ketetapan bahwa senyawa
nitrogen organik dan anorganik dapat
dioksidasi dalam lingkungan asam sulfat
membentuk amonium sulfat. Amonium sulfat
yang terbentuk disuling dengan penambahan
NaOH yang akan membebaskan NH3. NH3
yang tersuling akan diikat oleh asam borat dan
dapat dititrasi dengan H2SO4 dengan
menggunakan indikator conway (Widjik &
Hardjono 1996).
Metode penetapan senyawa nitrogen
dilakukan dengan metode ekstraksi dengan
menggunakan KCl dengan dasar bahwa NH4+
dan NO3- dalam tanah dapat dibebaskan oleh
KCl 1 N menjadi amonium klorida dan kalium
nitrat (Bertrand et al. 2006). Nitrat dapat juga
diekstraksi dengan
menggunakan CaCl2
(Suhardi 2005). Metode ekstraksi CaCl2 yang
digunakan pada penentuan nitrat, sedangkan
untuk penentuan amonium menggunakan
metode ekstraksi KCl (Umariah 2007).
Amonium dan nitrat yang telah dibebaskan
dari
tanah
dapat
diukur
dengan
spektrofotometer (Widjik & Hardjono 1996).
Panjang gelombang yang digunakan untuk
penentuan nitrat adalah panjang gelombang
210 nm dan 275 nm. Panjang gelombang 275
nm digunakan sebagai pengkoreksi dari
serapan bahan organik. Panjang gelombang
yang digunakan untuk pengukuran amonium
yaitu 636 nm. Panjang gelombang tersebut
digunakan karena memberikan nilai serapan
yang maksimum.
Kadar Air
Penentuan kadar air dapat dilakukan
dengan metode gravimetri. Gravimetri
merupakan cara penentuan jumlah zat
berdasarkan pada penimbangan hasil reaksi
setelah bahan yang dianalisis direaksikan
(Harjadi 1993). Metode gravimetri terdiri atas
dua jenis, yaitu gravimetri secara langsung
dan tidak langsung. Pada metode gravimetri
langsung
zat yang akan ditentukan
merupakan suatu hasil analisis yang bobotnya
dapat ditimbang, sedangkan dalam metode
tidak langsung zat yang akan ditentukan
bobotnya diperoleh dari bobot sebelum dan
sesudah proses. Kadar air tanah dapat
mempengaruhi ekosistem yang terdapat pada
tanah, oleh karena itu pada proses analisis
dilakukan pengukuran sebagai faktor koreksi
dari setiap kondisi tanah yang berbeda.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat
yang
digunakan
adalah
spektrofotometer Uv-Vis Hitachi U-2010.
Bahan-bahan yang digunakan adalah contoh
tanah Andisol yang dikelola dari Bapak
Sudarto (petani 1) dan Bapak Cipto (petani 2)
di daerah Kejajar Wonosobo serta dari Bapak
S. Dono (petani 1) dan Bapak Sumarno
(petani 2) di daerah Sumowono Semarang.
Metode Analisis
Metode
analisis
tanah
dilakukan
berdasarkan pada standar analisis kimia tanah
dan tanaman Balittanah (Balittanah 2005).
Persiapan Contoh
Pengeringan tanah dilakukan pada suhu
kamar. Setelah kering, contoh tanah
dihaluskan dengan lumpang porselin dan
diayak dengan ayakan yang mempunyai
diameter pori 2 mm. Setelah itu, contoh
dimasukkan ke dalam kantong plastik yang
berlabel nomor contoh tanah.
Inkubasi Tanah
Tanah dimasukkan ke dalam pipa paralon
berdiameter 5,4 cm dan tinggi 10 cm dengan
jumlah tanah untuk masing-masing petani
berdasarkan pada berat jenis dan ruang pori
dari tanah. Setelah itu ditambahkan air dan
pipa ditutup dengan plastik bening serta
dilubangi kecil-kecil. Setelah itu dilakukan
sampling sebanyak 9 kali dengan waktu
sampling 0, 7, 18, 31, 46, 60, 74, 88, dan 102
hari dari awal inkubasi.
Contoh tanah dari setiap sampling
diletakkan di atas selembar plastik kemudian
diaduk sampai merata. Setelah itu, contoh
tanah dimasukkan ke dalam kantong plastik
dan diberi label untuk dipergunakan pada
pengukuran selanjutnya.
Penentuan Kadar Air
Contoh tanah ditimbang sebanyak 5 g
dalam pinggan aluminium yang telah
diketahui bobotnya. Contoh tanah dikeringkan
dalam oven bersuhu 105 ºC selama 24 jam.
Setelah contoh tanah didinginkan di dalam
eksikator, kemudian contoh tanah beserta
wadah ditimbang. Bobot tanah yang hilang
adalah bobot air.
Penentuan Kadar Amonium Tanah
Sebanyak 10 g contoh tanah
dimasukkan ke dalam botol kocok dan
ditambahkan larutan KCl 1 N sebanyak 50 ml.
Setelah itu larutan contoh tanah dikocok
dengan menggunakan mesin pengocok selama
60 menit. Setelah 60 menit larutan tersebut
disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung
pada botol film. Sebanyak 1 ml filtrat
ditambahkan dengan pereaksi 1, pereaksi 2
dan NaOCl 5 % masing-masing sebanyak 2
ml dan setiap penambahan dikocok. Setelah
itu didiamkan selama 30 menit. Larutan filtrat
tersebut
diukur
absorbansnya
dengan
spektrofotometer Uv-Vis pada panjang
gelombang 636 nm. Konsentrasi larutan
standar amonium yang digunakan adalah 0, 2,
4, 8, 12, 16, dan 20 ppm (Lampiran 1).
Penentuan Kadar Nitrat Tanah
Sebanyak 10 g contoh tanah dimasukkan
ke dalam botol kocok dan ditambahkan
larutan CaCl2 0,01 M sebanyak 50 ml. Setelah
itu larutan contoh tanah dikocok dengan
menggunakan mesin pengocok selama 60
menit. Setelah 60 menit larutan tersebut
disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung
pada botol film, lalu diukur absorbansnya
dengan spektrofotometer Uv-Vis pada
panjang gelombang 210 nm dan 275 nm.
Konsentrasi larutan standar nitrat yang
digunakan adalah 0, 0,5, 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm
(Lampiran 1).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Tanah Awal
Analisis sifat kimia tanah awal telah
dilakukan untuk mengetahui sifat kimia tanah
sebelum dilakukan inkubasi. Data analisis
sifat kimia tanah disajikan pada Lampiran 2.
Hasil yang diperoleh kadar C-organik pada
tanah yang dikelola petani 1 dan 2 Kejajar
Wonosobo berturut-turut sebesar 3,61% dan
3,38%, sedangkan pada tanah yang dikelola
petani 1 dan 2 Sumowono Semarang berturutturut sebesar 1,77% dan 1,99%. Berdasarkan
kriteria
penilaian
sifat-sifat
tanah
menunjukkan tanah yang dikelola petani 1 dan
2 Kejajar Wonosobo mempunyai kadar Corganik yang tinggi, sedangkan tanah yang
dikelola petani 1 dan 2 Sumowono Semarang
mempunyai kadar rendah (Lampiran 3).
Tanah Kejajar Wonosobo yang dikelola
oleh petani 1 dan 2 mempunyai kadar N-total
berturut-turut sebesar 0,27% dan 0,29%,
sedangkan tanah yang dikelola oleh petani 1
dan 2 Sumowono Semarang mempunyai
kadar N-total berturut-turut sebesar 0,15% dan
0,14%. Menurut Balittanah (2005) kriteria
penilaian sifat-sifat tanah menunjukkan bahwa
tanah yang dikelola oleh petani 1 dan 2
Kejajar Wonosobo mempunyai kadar N-total
sedang dan tanah yang dikelola oleh petani 1
dan 2 Sumowono Semarang mempunyai kadar
N-total rendah.
Perbandingan antara C-organik dan Ntotal yang diperoleh berkisar antara 12 sampai
14. Berdasarkan data yang diperoleh rasio
C/N tanah Andisol Kejajar Wonosobo dan
Sumowono Semarang termasuk sedang.
Konsentrasi bahan organik tanah dapat diduga
dari konsentrasi karbon organik dan rasio
C/N.
Mikroorganisme membutuhkan karbon
untuk menyediakan energi dan nitrogen untuk
pemeliharaan dan pembentukan sel-sel tubuh.
Semakin banyak kandungan nitrogen semakin
cepat bahan organik terurai, karena jasad renik
yang menguraikan bahan organik memerlukan
nitrogen untuk perkembangannya. Semakin
lanjut tingkat dekomposisi semakin kecil rasio
C/N. Jika rasio C/N dari bahan organik segar
yang dibenamkan ke dalam tanah lebih besar
dari 20, mikroorganisme yang terlibat di
dalam proses dekomposisi tersebut biasanya
sulit memperoleh C/N yang memadai dari
bahan organik itu sendiri, sehingga harus
mengambil N yang tersedia di sekitarnya.
Tanaman akan kalah dalam persaingan apabila
tidak ada N yang tersedia dalam jumlah yang
cukup, dan tanaman akan mengalami
defisiensi N. Transformasi residu organik
menjadi bahan organik yang stabil (humus)
akan menyebabkan hubungan yang konsisten
antara C dengan N (Bohn et al. 1979).
Laju mineralisasi nitrogen bergantung
pada suhu, rasio C/N, pH tanah, dan susunan
mineral lempung (Sanchez 1992). Susunan
mineral lempung liat akan memberikan
suasana yang kondusif bagi proses
mineralisasi. Pada tanah dengan kadar mineral
lempung liat lebih tinggi secara umum
mempunyai kadar bahan organik serta ion-ion
yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam
Kadar Air
Kadar air contoh tanah yang digunakan
ditentukan dengan metode gravimetri tidak
langsung.
Suhu 105°C digunakan untuk
menghilangkan air pada tanah yang terikat
secara fisik. Penentuan kadar air ini sangat
penting dalam penentuan kadar amonium dan
nitrat dalam tanah dan digunakan sebagai
faktor koreksi.
Berdasarkan hasil analisis pada tanah
awal sebelum inkubasi kadar air tanah yang
dikelola oleh petani 1 dan 2 Kejajar
Wonosobo berturut-turut sebesar 34,89% dan
34,51%, sedangkan kadar air tanah yang
dikelola oleh petani 1 dan 2 Sumowono
Semarang berturut-turut sebesar 10,97% dan
19,82% (Lampiran 7-10). Namun setelah
dilakukan penambahan air sampai didapatkan
keadaan air kapasitas lapang dan inkubasi.
Pada hari ke-7 sampai hari ke-102 terjadi
kenaikan kadar air. Selama proses inkubasi
kadar air relatif stabil pada kisaran 55,35%62,20% pada tanah petani 1 dan 50,01%57,44% pada tanah petani 2 di daerah Kejajar
Wonosobo. Kadar air pada tanah petani 1
berkisar 40,98%-44,20% dan pada tanah
petani 2 berkisar 35,47%-46,68% di daerah
Sumowono Semarang.
Ka da r a i r (% )
80
60
40
20
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Hari inkubasi
petani 1
petani 2
Gambar 1 Kadar air contoh tanah andisol
Kejajar Wonosobo pada perlakuan
inkubasi
80
Kadar air (%)
menyusun tubuhnya secepat P, Ca, dan Mg
lebih banyak dari tanh lempung berpasir.
Bahan organik merupakan sumber energi bagi
mikroorganisme dan dapat menyumbangkan
nitrogen dalam bentuk amonium ataupun
nitrat. Tanah daerah Kejajar Wonosobo
memiliki tekstur lempung berpasir akan
mengalami proses mineralisasi yang lebih
sedikit atau rendah daripada tanah Sumowono
Semarang yang memiliki tekstur lempung liat
dengan asumsi kadar bahan organik yang
tersedia sama.
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
Hari inkubasi
petani 1
petani 2
Gambar 2 Kadar air contoh tanah andisol
Sumowono
Semarang
pada
perlakuan inkubasi
Mineralisasi Nitrogen Tanah Andisol
Kejajar Wonosobo
Hasil penetapan N-NH4+ tanah Andisol
dengan waktu inkubasi tanah pada Gambar 3.
Konsentrasi N-NH4+ pada tanah awal sebelum
inkubasi dari kedua petani tinggi. Konsentrasi
N-NH4+ tanah petani 1 sebesar 12,24 mg/kg
dan konsentrasi N-NH4+ tanah petani 2
sebesar 24,61 mg/kg. Hal ini dikarenakan
ketersediaan amonium masih tinggi dan bahan
organik yang cukup hingga memungkinkan
reaksi amonifikasi. Setelah inkubasi dilakukan
terjadi penurunan kadar amonium yang terjadi
pada kedua petani. Inkubasi yang dilakukan
dalam kondisi aerob dan aerasi yang baik akan
menyebabkan proses nitrifikasi berlangsung
dengan cepat. Konsentrasi N-NH4+ yang
terbentuk dari ketersedian amonium awal atau
hasil dekomposisi dari bahan organik akan
diubah menjadi N-NO3- sehingga konsentrasi
N-NH4+ menurun.
Penurunan konsentrasi N-NH4+ yang
tidak signifikan tetapi relatif stabil terjadi dari
hari ke-7 sampai hari ke-60 dari 9,71 mg/kg
menjadi 6,31 mg/kg terjadi pada tanah petani