Karakterisasi Erapan Nitrat pada Tanah Pertanian Lahan Kering di Pulau Jawa.

KARAKTERISASI ERAPAN NITRAT PADA TANAH
PERTANIAN LAHAN KERING DI PULAU JAWA

MASRUROH

DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK
CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi
Erapan Nitrat pada Pertanian Lahan Kering di Pulau Jawa adalah benar
karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi
yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor,
Masruroh
NIM A14100104

ABSTRAK
MASRUROH. Karakterisasi Erapan Nitrat pada Tanah Pertanian Lahan Kering di
Pulau Jawa. Dibimbing oleh ARIEF HARTONO dan SYAIFUL ANWAR.
Penggunaan pupuk urea dan kotoran ternak yang berlebihan oleh petani
menyebabkan terjadinya akumulasi ion nitrat pada tanah pertanian. Pengetahuan
tentang kemampuan tanah dalam mengerap nitrat menjadi sangat penting dalam
kaitan pergerakan nitrat di dalam profil tanah. Tujuan penelitian ini adalah: (1)
Karakterisasi sifat-sifat fisiko-kimia tanah pertanian pada lahan kering di pulau
jawa. (2) Mencari model terbaik dalam menggambarkan nilai erapan nitrat pada
lahan pertanian lahan kering di Pulau Jawa, dan (3) Karakterisasi pola erapan
nitrat pada tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa dihubungkan dengan sifat
fisiko-kimia yang berbeda. Data erapan nitrat diperoleh dengan menjenuhkan
tanah dengan larutan nitrat pada berbagai konsentrasi, setelah sebelumnya tanah
dijenuhi dengan ion Cl-.Nitrat dalam larutan supernatan ditetapkan menggunakan

UV-VIS Spectrophotometer dengan panjang gelombang 210 nm dan 275 nm.
Kemudian, data dianalisis menggunakan tiga persamaan yaitu, persamaan
Langmuir, Persamaaan Tempkin, dan persamaan Freundlich. Hasil menunjukkan
bahwa Erapan nitrat dapat disimulasikan dengan baik oleh persamaan Freundlich.
Nilai erapan maksimum (K) persamaan Freundlich berkorelasi positif dengan total
C (r=0.2722), Alo(r=0.4090), Feo (r=0.1610), Alo +1/2 Feo (r=0.4215), Ald
(r=0.3385), Fed (r=0.0134), dan Alo+1/2 Feo (r=0.4215) meskipun korelasi yang
dihasilkan tidak terlalu nyata, dan berkorelasi negatif dengan klei (r=-0.1920).
Sementara nilai n (konstanta) hanya berkorelasi positif dengan total C (r=0.1114).
Kata kunci: erapan, freundlich, langmuir, nitrat, sifat tanah, tempkin

ABSTRACT
MASRUROH. Chracterization of Nitrate Sorption on Upland Soil in Java Island.
Supervised by ARIEF HARTONO dan SYAIFUL ANWAR.
The urea fertilizer and manures were used excessively by farmers. It
caused the accumulation of nitrate in Agriculture soils. The knowledge of soil
capability to sorb nitrate is very important concerning the nitrate movement in soil
profile. The objectives of this research were to (1) Characterization of physicochemical properties of upland soils in Java island, (2) Finding the best equation to
simulate nitrate sorption on upland soils in Java island, and (3) Correlation
between physico-chemical properties and parameters of nitrate sorption. Prior to

nitrate sorption, the soil was saturated with chloride ion. Afer that, the 2.00 g of
soil was equilibrated in 5 ml solution containing 0.005 to 0.2 mol L-1 of KNO3.
After equilibrium was reached, nitrate was determined by UV Spectrophotometer
with wave length 210 nm and then was corrected with 275 nm for dissolve
organic carbon (C). The nitrate sorption data were simulated with Langmuir,
Temkin and Freundlich equation. The results showed that the Freundlich equation
simulated nitrate sorption better than Langmuir and Temkin. The R2 of equation
of Freundlich ranged from 0.87 to 0.99. The nitrate sorption maxima (K) of
Freundlich were positively correlated with total C (r=0.27), oxalate-extractable
aluminum (Alo) (r=0.41), oxalate-extractable iron (Feo) (r=0.16), dithionitecitrate-bicarbonate-extractable aluminum (Ald) (r=0.34), dithionite-citratebicarbonate-extractable iron (Fed) (r=0.01) and Alo + ½ Feo (r=0.42). The K
values were negatively correlated with clay content (r=-0.19). As for n values of
Freundlich equation, it was positively correlated with total C (r=0.11).
Keywords: sorption, freundlich, langmuir, nitrat, soil properties, tempkin

KARAKTERISASI ERAPAN NITRAT PADA PERTANIAN
LAHAN KERING DI PULAU JAWA

MASRUROH

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan

DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi :Karakterisasi Erapan Nitrat pada Tanah Pertanian Lahan Kering di
Pulau Jawa.
Nama
:Masruroh
NIM
:A14100104

Disetujui oleh

Dr Ir Arief Hartono, MScAgr
Pembimbing I

Dr Ir Syaiful Anwar, MSc
Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr Ir Baba Barus, MSc
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala
atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang
berjudul “Karakterisasi Erapan Nitrat pada Tanah Pertanian Lahan Kering di
Pulau Jawa”
Terima Kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Arief Hartono, MScAgr
selaku dosen pembimbing skripsi yang senantiasa memberikan bimbingan,

nasihat, dan motivasi selama penelitian sampai penulisan skripsi. Terima kasih
kepada Dr Ir Syaiful Anwar, MSc selaku dosen pembimbing skripsi kedua atas
bimbingan dan berbagai saran dalam penyempurnaan penulisan skripsi.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr Ir Lilik Tri Indriyati, MSc. Selaku dosen penguji atas kritik, saran,
dan masukan dalam perbaikan skripsi.
2. Seluruh staf Laboratorium dan staf Departemen Ilmu Tanah dan
Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
3. Kedua orang tua dan seluruh keluarga atas doa, kasih sayang, dan
kepercayaannya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
pendidikan S1 ini.
4. Novianti, Rahayu, Bambang, Ishlachul Mua’syaroh, Nia Liani, Rizqa
Mardhiyyah, dan rekan-rekan MSL 47 atas kebersamaan dan
dukungannya selama penelitian.
5. Seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam penelitian yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
Semoga karya ilmiah ini dapat memberikan manfaat bagi pihak yang
membacanya.

Bogor, Juni 2014

Masruroh

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR GAMBAR

ix

DAFTAR LAMPIRAN

ix

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Nitrogen dalam Tanah

2

Persamaan Langmuir

3

Persamaan Temkin

3

Persamaan Freundlich

3

Lahan Kering (Upland)

4

BAHAN METODE

4

Waktu Dan Tempat Pengambilan Contoh Tanah dan Pelaksanaan Penelitian

4

Karakterisasi Sifat Fisiko-Kimia

5

Karakterisasi Erapan Nitrat

5

Analisis Data

6

HASIL DAN PEMBAHASAN

7

Sifat fisiko-kimia tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa

7

Erapan nitrat

9

Hubungan antara nilai K dan n persamaan Freundlich dengan beberapa sifat
fisiko-kimia tanah pertanian lahan kering
14
SIMPULAN DAN SARAN

20

Kesimpulan

20

Saran

20

DAFTAR PUSTAKA

20

LAMPIRAN

22

RIWAYAT HIDUP

26

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5

Sifat fisiko-kimia tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa
Parameter persamaaan Langmuir
Parameter persamaaan Temkin
Parameter persamaaan Freundlich
Korelasi beberapa sifat fisik kimia tanah dengan nilai K dan n
persamaan Freundlich

8
10
11
12
14

DAFTAR GAMBAR
1
2

3

4

5

6

7

Sebaran contoh tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa
Contoh sebaran data erapan nitrat tanah andisol kawah putih 0-15 cm
menggunakan persamaan Langmuir (a), persamaan Temkin (b) dan,
persamaan Freundlich (c)
Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol
Pangalengan kedalaman 0-21 cm (a), 21-52 cm (b), dan kedalaman
52-83 cm (c)
Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Lembang
kedalaman 0-16 cm (a), 16-36 cm (b), 36-70 cm (c), dan 70-100 cm
(d)
Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Cimacan
0-40 cm (a), Andisol Cimacan 40-60 cm (b), Andisol Darandang 0-20
cm (c), dan Andisol Ngantang 0-20 cm (d)
Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Kawah
Putih 0-15 cm (a), Andisol Kawah Putih 15-60 cm (b), Andisol
Malangbong 0-20 cm (c), dan Andisol Lembang 0-20 cm (d)
Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Batu
Malang 0-20 cm (a), Inseptisol Borobudur 0-20 cm (b), Andisol
Cicalengka 0-20 cm (c), dan Andisol Lembang 0-20 cm (d)

5

13

15

16

17

18

19

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8

Kriteria Penilaian Sifat Fisiko-Kimia Tanah BerdasarkanBalai
Penelitian Tanah (2009)
Prosedur Analisis pH H2O (1:5) dengan pH Meter
Prosedur Penetapan Kapasitas Tukar Kation
Prosedur Penetapan Kejenuhan Basa
Prosedur Penetapan P-tersedia dengan Metode P-Bray I
Prosedur Total C dengan Metode Walkey and Black
Prosedur Penetapan Total N dengan Metode N-Kjeldahl
Prosedur Penetapan Tekstur dengan Metode Pipet.

22
22
22
23
23
24
24
25

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penggunaan pupuk urea dan kotoran ternak secara berlebihan oleh petani
menyebabkan terjadinya akumulasi ion nitrat dalam tanah. Erapan merupakan
istilah dalam kimia tanah untuk menggambarkan proses dimana anion maupun
kation teretensi oleh partikel dalam koloid tanah. Karakteristik erapan fosfat,
nitrat dan sulfat berbeda-beda disebabkan oleh sifat anion itu sendiri. Erapan nitrat
terjadi karena ikatan elektrostatik. Ikatan elektrostatik ini terjadi karena adanya
muatan positif pada partikel tanah, terjadi karena adanya proses protonisasi AlOH pada mineral liat alofan dan liat besi dan aluminium oksida yang amorf (Tani
et al. 2004; Maeda et al. 2008). Muatan positif yang ada di partikel tanah ini
menarik ion nitrat menjadi nitrat yang tererap. Muatan positif pada tanah
pertanian lahan kering dapat mengurangi kontaminasi air tanah oleh nitrat.
Pengetahuan tentang kemampuan tanah-tanah pertanian dalam mengerap nitrat
sangat penting dalam kaitanya dengan pergerakan nitrat didalam profil tanah
sampai pada air tanah.
Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah Andisol dan
Inceptisols. Andisol tanah yang terbentuk dari batuan induk abu vulkan dan
mempunyai mineral liat silikat alofan dan mineral liat besi serta aluminium
oksida yang amorf (Tan dan Van Schuylenborgh, 1961; Tan1965). Tipe-tipe
mineral liat ini mempunyai kapasitas yang besar dalam erapan anion-anion seperti
fosfat, nitrat dan sulfat (Wada, 1959; Van Ranst et al. 2004). Penelitian
sebelumnya pada Andisols di Indonesia yang terkait dengan erapan anion adalah
penelitian tentang fosfat (Hartono 2007; Hartono et al. 2007; Hartono dan Bilhaq
2011). Inceptisol terbentuk dari bahan induk tuff vulkan yang telah melapuk yang
mengandung tipe mineral amorf disebut klei paracrystalline (misalnya, alofan)
dengan campuran kaolinit, dan beberapa mineral smektit (Van Schuylenborgh
1985). Muatan positif terjadi pada mineral-mineral oksida Fe dan Al dan koloid
tanah amorf. Muatan positif dapat juga terjadi pada tepi-tepi mineral klei. Muatan
ini biasanya terlihat nyata pada nilai pH dibawah titik isoelektronik atau muatan
titik nol. Oleh karena itu permukaan tepi yang patah dari suatu lembar oktahedral
mempunyai lapisan rangkap bermuatan positif pada pH rendah. Lapisan rangkap
ini semakin bermuatan positif dengan menurunya pH (Tan 1998).
Beberapa penelitian melaporkan bahwa kandungan bahan organik dapat
menurunkan erapan nitrat (Perrott 1978; Tani et al. 2004). Walaupun demikian
belum banyak dipelajari faktor-faktor tanah apa saja yang berpengaruh terhadap
erapan nitrat. Karakterisasi erapan nitrat sangat spesifik lokasi, oleh karena itu
perlu dicari lebih jauh sifat-sifat kimia tanah apa saja yang berpengaruh terhadap
erapan nitrat pada tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa. Terdapat tiga tipe
persamaan yang digunakan untuk menggambarkan nitrat yang tererap dalam
penelitian ini, yaitu persamaan Langmuir, persamaan Tempkin, dan persamaan
Freundlich.

2

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Karakterisasi sifat-sifat fisiko-kimia tanah pertanian pada lahan kering
di Pulau Jawa.
2. Mencari model terbaik dalam menggambarkan nilai erapan nitrat pada
lahan pertanian lahan kering di Pulau Jawa.
3. Karakterisasi pola erapan nitrat pada tanah pertanian lahan kering di
Pulau Jawa dikaitkan dengan sifat fisiko-kimia yang berbeda.

TINJAUAN PUSTAKA
Nitrogen dalam Tanah
Tanaman mengambil nitrogen terutama dalam bentuk NH4+ dan NO3- .
Ion-ion ini didalam tanah-tanah pertanian berasal dari pupuk-pupuk N dan bahan
organik yang diberikan ke dalam tanah tersebut. Jumlahnya tergantung dari
jumlah pupuk yang diberikan dan kecepatan perombakan dari bahan-bahan
organik. Jumlah nitrat yang dibebaskan dari pupuk dan bahan organik ditentukan
oleh kesetimbangan antara faktor-faktor yang mempengaruhi proses mineralisasi
dari lapisan tanah (Leiwakabessy et al. 2003). Pemberian pupuk N dan pupuk
kandang sebagai sumber N kedalam tanah secara berlebihan meningkatkan
konsentrasi nitrat didalam tanah menyebabkan terjadinya pencemaran tanah dan
permukaan air tanah (Dresler et al. 2011; Fan et al.2010; Yang et al. 2004).
Perubahan bentuk nitrogen dari bahan organik dalam tanah dapat melalui
berbagai macam proses antara lain proses aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi.
Aminisasi adalah pembentukan senyawa amino dari bahan organik (protein) oleh
mikroorganisme. Amonifikasi adalah pembentukkan ammonium dari senyawa
amino oleh mikroorganisme. Nitrifikasi adalah perubahan dari ammonium (NNH4+) menjadi nitrit (N-NO2-) yang dibantu oleh mikroorganisme Nitrosomonas
kemudian (N-NO2-) kemudian menjadi nitrat (N-NO3-) dengan dibantu oleh
mikroorganisme Nitrobacter (Hardjowigeno 2007).
Menurut Pang dan Letey (2000) nitrogen dalam bentuk nitrat lebih mobil
dan mudah pindah ke dalam air tanah yang menyebabkan degradasi kualitas air.
Nitrogen dalam bentuk nitrat bersifat lebih mobil dalam tanah karena sifatnya
yang mudah larut dan tidak teradsorpsi oleh koloid tanah. Pada kondisi curah
hujan yang tinggi atau penambahan air irigasi maka nitrat tercuci dari horizon atas
ke horizon di bawahnya atau masuk dalam sistem perairan (Tisdale et al. 1990).
Persamaan Langmuir
Persamaan Langmuir pada mulanya diturunkan dari erapan gas oleh zat
padat. Proses penurunan persamaan didasarkan atas tiga asumsi. Asumsi pertama
adalah energi erapan tetap konstan dan tidak tergantung pada penutupan

3

permukaan (Permukaan dianggap merupakan suatu permukaan homogen). Asumsi
kedua adalah erapan terjadi pada tapak-tapak spesifik tanpa terjadi interaksi
diantara molekul-molekul yang tererap, dan asumsi ketiga adalah erapan
maksimum yang mungkin tercapai berasal dari suatu lapisan molekul tunggal
pada seluruh permukaan reaktif zat tererap (Bohn et al.1979).
Persamaan Langmuir ditulis sebagai berikut (Hartono et al. 2005) :
)/(1 + � )

= (�

Bentuk persamaan Langmuir dalam bentuk linear adalah sebagai berikut:
/ = (1/� ) + (1/ )
Dimana q (mmol g-1) adalah nitrat yang dierap, C (mmol L-1) adalah
konsentrasi nitrat dalam larutan kesetimbangan, K (L mmol-1) adalah energi ikatan,
dan b (mmol g-1) adalah erapan maksimum.
Persamaan Tempkin
Turunan dari isoterm Tempkin menggunakan teori molekul statistik.
Model isoterm Temkin menjelaskan tentang interaksi antara molekul yang tererap
dengan pengerapnya. Model ini menganggap erapan pada semua molekul pada
permukaan akan menurun linear dengan jumlah interaksi antara larutan yang
tererap dan pengerapnya (El-Shafeiet al. 2001)
Persamaan Tempkin ditulis sebagai berikut (Sanyal et al.1993):

q=�

⁡
(�

)

Persamaan linearnya adalah sebagai berikut:
=�

� +�

Dimana q (mmol g-1) adalah nitrat yang dierap, K1 dan K2 adalah
konstanta Tempkin, dan C (mmol L-1) adalah konsentrasi nitrat dalam larutan
kesetimbangan.
Persamaan Freundlich
Herbert Max Finley Freundlich, seorang ahli kimia dari jerman. erapan
isotherm disajikan secara empiris untuk sistem non-ideal. Persamaan Freundlich
menunjukan hubungan awal yang menggambarkan persamaan erapan. Persamaan
Freundlich digunakan untuk menentukan penerapan energi pada permukaan
heterogen dalam proses erapan (Mahamudur 2008).
Persamaan Freundlich ditulis sebagai berikut:

= �.

1/n

4

Persamaan linearnya adalah sebagai berikut:
Log q = log K + 1/n log C
Dimana q (mmol g-1) adalah nitrat yang dierap, K (mmol g-1) adalah
erapan maksimum, n adalah konstanta, dan C (mmol L-1) adalah konsentrasi nitrat
dalam larutan kesetimbangan.
Lahan Kering (Upland)
Istilah lahan kering yang digunakan masyarakat pada umumnya banyak
mengarah pada penggunaan lahan untuk pertanian tadah hujan dan tidak pernah
tergenang air secara tetap (Notohadiprawiro 1989). Lahan kering merupakan salah
satu agroekosistem yang mempunyai potensi besar untuk usaha pertanian baik
tanaman pangan maupun tanaman tahunan, dan peternakan. Tidak semua lahan
kering sesuai untuk pertanian, terutama karena adanya faktor pembatas tanah
seperti lereng yang sangat curam atau solum tanah dangkal dan berbatu, atau
termasuk kawasan hutan. Dari total luas 148 juta ha, lahan kering yang sesuai
untuk budidaya pertanian hanya sekitar 76.22 juta ha (52%), sebagian besar
terdapat di dataran rendah (70.71 juta ha atau 93%) dan sisanya di dataran tinggi.
Di wilayah dataran rendah, lahan datar bergelombang (lereng < 15%) yang sesuai
untuk pertanian tanaman pangan mencakup 23.26 juta ha. Lahan dengan lereng
15−30% lebih sesuai untuk tanaman tahunan (47.45 juta ha). Di dataran tinggi
lahan yang sesuai untuk tanaman pangan hanya sekitar 2.07 juta ha, dan untuk
tanaman tahunan 3.44 juta ha (Abdurrahman et al. 2008).

BAHAN DAN METODE
Waktu Dan Tempat Pengambilan Contoh Tanah dan Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Desember 2013 sampai Maret 2014.
Contoh tanah diambil dari 19 contoh tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa
yaitu: Pengalengan, Lembang, Cimacan, Kawah Putih, Malambong, Batu Malang,
Cicalengka, Darandang, Borobudur, dan Ngantang. Contoh bahan tanah yang
digunakan adalah Andisol dan Inceptisol. Contoh bahan tanah diambil pada
kedalaman 0-100 cm, tergantung horison penyusun profil tanah tersebut. Sebaran
pengambilan contoh bahan tanah pertanian lahan kering disajikan pada Gambar 1.
Analisis tanah dilakukan di Laboratorium kimia dan Kesuburan Tanah,
Departemen Ilmu Tanah Dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian, Institut
Pertanian Bogor.

5

Gambar 1. Sebaran contoh tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa
Karakterisasi Sifat Fisiko-Kimia
Bahan tanah dikering-udarakan, ditumbuk kemudian diayak menggunakan
saringan ukuran 2-mm (Eimer and Amend). Penetapan pH tanah 1:5 (m/v)
menggunakan pH meter (Eutech Instruments pH 2700). Tekstur tanah ditetapkan
menggunakan metode pipet. Kandungan C-organik ditetapkan menggunakan
metode Walkley dan Black. Kapasitas tukar kation (KTK) dan kandungan basabasa diekstrak menggunakan 1 M NH4OAc pH 7.0, selanjutnya penetapan KTK
menggunakan metode titrasi, sedangkan kandungan basa-basa Ca dan Mg
ditetapkan dengan menggunakan atomic absorption spectrophotometry (AAS)
(Shimadzu AA-6300). Sementara K dan Na ditetapkan menggunakan flame
emission spectrophotometry (Corning 405). Analisis P tersedia ditetapkan
menggunakan metode P-Bray1. Kriteria penilaian hasil analisis berdasarkan
kriteria penilaian Balai Penelitian Tanah (2009) yang disajikan pada Lampiran 1.
Total oksida besi (Fed) dan aluminium (Alo) diekstrak menggunakkan
pengekstrak dithionite-circate-bicarbonate berdasarkan metode Mehra dan
Jackson (1960).
Karakterisasi Erapan Nitrat
Data erapan nitrat diperoleh dengan menggunakan prosedur yang
dipublikasikan oleh Fox dan Kamprath (1970).Contoh tanah dijenuhi dengan ion
Cl- menggunakan larutan 1 M KCl. Ion Cl- yang berlebih dalam contoh tanah
kemudian dicuci menggunakan air destilata. Setelah itu tanah dikering-udarakan
sebelum digunakan pada percobaan erapan nitrat. Kemudian 2 gram contoh tanah
ditimbang dan dimasukkan dalam tabung sentrifus 50 mL. Setelah itu

6

ditambahkan 5 mL larutan KNO3 dengan konsentrasi (0.001, 0.005, 0.01, 0.04,
0.08, 0.1, dan 0.2) mol L-. Tabung sentrifus dikocok (Eyela Multi Shaker MMS)
selama 2 jam kemudian disentifuse (International Centrifuge Size 2 Model K No
3225 M) selama 15 menit dengan kecepatan 2500 rpm (Tani et al. 2004). Setelah
itu disaring menggunakan kertas saring 0.45 � penyaringan menggunakan
vacum (GAST Manufacturing.ins DOA-P104-BN) untuk mendapatkan larutan
supernatant. Nitrat dalam larutan supernatan ditetapkan menggunakan UV-VIS
spectrophotometer (Shimadzu UV-1201) dengan panjang gelombang 210 nm dan
275 nm. Bahan organik yang terlarut menyerap UV (Ultraviolet), dan NO3- pada
panjang gelombang 210 nm, sedangkan panjang gelombang 275 nm tidak
menyerapUV (Ultraviolet), sehingga untuk mendapatkan pembacaaan larutan
oleh NO3-, maka pembacaan larutan pada panjang gelombang 210 nm harus
dikurangi dengan 2.5 kali pembacaan pada panjang gelombang 275 nm.
Analisis Data
Data erapan nitrat disimulasikan dengan persamaan Langmuir,
persamaan Temkin, dan persamaan Freundlich.
persamaan Langmuir ditulis sebagai berikut (Hartono et al. 2005) :
)/(1 + � )

= (�

Persamaan linearnya adalah sebagai berikut:

/ = (1/� ) + (1/ )
Dimana q (mmol g-1) adalah nitrat yang dierap, C (mmol L-1) adalah
konsentrasi nitrat dalam larutan kesetimbangan, K (L mmol-1) adalah energi ikatan,
dan b (mmol g-1) adalah erapan maksimum.
Persamaan Tempkin ditulis sebagai berikut (Sanyal et al.1993):

q=�

⁡
(�

)

Persamaan linearnya adalah sebagai berikut:
=�

� +�

Dimana q (mmol g-1) adalah nitrat yang dierap, K1 dan K2 adalah
konstanta Tempkin, dan C (mmol L-1) adalah konsentrasi nitrat dalam larutan
kesetimbangan.
Persamaan Freundlich ditulis sebagai berikut:

= �.

1/n

7

Persamaan linearnya adalah sebagai berikut:
Log q = log K + 1/n log C
Dimana q (mmol g-1) adalah nitrat yang dierap, K (mmol g-1) adalah
erapan maksimum, n adalah konstanta, dan C (mmol L-1) adalah konsentrasi nitrat
dalam larutan kesetimbangan.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisiko-kimia Tanah Pertanian Lahan Kering di Pulau Jawa
Sifat fisiko-kimia tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa disajikkan
dalam Tabel 1. Nilai pH tanah berkisar dari 4.71 (masam) sampai 7.11 (netral)
dengan nilai rata-rata 5.69 (agak masam). Tota C berkisar dari 1.15% (rendah)
sampai 79.40%(sangat tinggi) dengan nilai rata-rata 18.75% (sangat tinggi). Total
C tertinggi terdapat pada tanah lembang pada kedalaman 0-20 cm, sedangkan total
C terendah terdapat pada tanah andisol cimacan pada kedalam 40-80 cm. Total N
berkisar dari 0.15% (rendah) sampai 6.79% (sangat tinggi) dengan nilai rata-rata
1.56% (sangat tinggi). Rasio CN berkisar dari 7.49 (rendah) sampai 28.28 (sangat
tinggi) dengan nilai rata-rata 14.11(sedang). Rasio CN menggambarkan mudah
tidaknya bahan organik terlapuk, tingkat kematangan bahan organik dan
immobilisasi dari N tanah. Bahan organik yang mempunyai rasio CN lebih besar
dari 30 maka akan terjadi immobilisasi nitrogen dalam tanah. untuk nilai 20-30
tidak terjadi immobilisasi ataupun pelepasan nitrogen dalam tanah. sedangkan
rasio CN lebih kecil dari 20 maka cepat terjadi pelepasan nitrogen dari bahan
organik kedalam tanah (Leiwakabessy et al., 2003).

8

Tabel 1. Sifat fisiko-kimia tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa
Bray-p
Nama tempat

Order Tanah

Kedalaman

pH

KTK

Ex-bases

(cm)

(H2O)

(cmol kg-1)

(cmol kg-1)

KB (%)

(mg

Total

Total

P2O5 kg-

C (%)

N (%)

C/N

Alo

Feo

(g kg-1)

(g kg-1)

1

Alo+1/2
Feo
(g kg-1)

Ald

Fed

Klei

(g kg-1)

(g kg-1)

(%)

)

Pengalengan

Andisol

0-21

5.94

34.87

2.00

5.74

57.11

8.16

0.61

13.32

21.72

9.79

26.61

5.43

30.31

35.98

Pengalengan

Andisol

21-52

5.94

31.79

1.43

4.50

79.34

5.19

0.38

13.80

12.44

12.47

18.68

8.60

35.72

57.49

Pengalengan

Andisol

52-83

5.87

21.38

0.98

4.58

96.50

3.25

0.24

14.13

91.00

15.48

98.74

7.81

35.94

62.37

Lembang

Andisol

0-16

5.46

35.26

1.50

4.25

63.92

7.25

0.54

13.34

40.55

5.55

43.32

4.46

33.39

41.63

Lembang

Andisol

16-36

5.61

30.52

1.43

4.69

75.28

4.33

0.33

12.95

92.32

9.24

96.94

5.98

32.20

46.77

Lembang

Andisol

36 – 70

5.27

30.60

2.07

6.77

80.00

7.86

0.28

28.20

74.86

8.71

79.22

9.97

37.04

46.21

Lembang

Andisol

70 -100

5.76

38.98

2.09

5.36

86.05

8.27

0.29

28.28

61.06

10.37

66.25

12.19

44.65

44.68

Cimacan

Andisol

0 – 40

5.06

21.43

1.08

5.29

60.50

2.65

0.21

12.68

14.82

11.50

20.57

2.33

43.09

16.72

Cimacan

Andisol

40 - -80

4.71

18.44

1.23

6.67

49.16

1.15

0.15

7.49

22.01

12.91

28.47

2.98

59.94

32.43

Kawah Putih

Andisol

0 – 15

4.89

28.39

3.75

12.98

195.6

8.88

0.54

16.34

9.89

7.94

13.86

6.77

37.16

16.21

Kawah Putih

Andisol

15 – 60

5.82

15.72

0.10

0.64

84.54

6.30

0.29

21.53

87.84

8.45

92.07

7.41

40.36

45.95

Malangbong

Andisol

0 – 20

6.27

16.70

1.12

60.60

124.00

1.93

0.19

10.05

7.20

16.10

15.20

7.67

66.94

71.60

Batu malang

Andisol

0 – 20

7.11

23.60

18.69

79.19

202.00

4.98

0.47

10.60

67.70

34.70

88.00

14.25

15.31

19.20

Cicalengka

Andisol

0 – 20

5.40

24.50

12.47

50.90

83.8

2.89

0.29

9.97

6.60

28.50

20.90

5.11

40.72

48.60

Darandang

Andisol

0 – 20

5.14

13.80

4.39

31.81

89.50

2.17

0.22

9.73

14.20

14.70

21.50

12.82

81.63

68.80

Lembang

Andisol

0 – 20

5.16

34.00

4.89

14.38

134.00

7.94

0.49

16.20

211.90

92.50

258.20

25.56

41.22

16.20

Borobudur

Inceptisol

0 – 20

6.62

7.00

9.50

135.71

181.00

0.76

0.08

10.00

6.70

15.20

14.30

1.84

6.36

6.68

Ngantang

Andisol

0 – 20

6.56

16.70

19.43

116.35

302.00

1.55

0.17

9.39

15.20

20.90

20.40

3.10

13.57

11.00

lembang

Andisol

0 – 20

5.34

27.00

8.85

32.78

126.00

7.02

0.68

10.34

179.90

59.20

205.50

22.83

32.80

19.80

Minimum

4.71

7.00

0.10

0.64

49.16

0.76

0.08

7.49

6.60

5.55

13.86

1.84

6.36

6.80

Maximum

7.11

38.98

19.43

135.71

302.00

8.88

0.68

28.28

211.90

92.50

258.20

25.56

81.63

71.60

Rata-rata

5.68

24.75

5.58

30.69

119.49

4.87

0.34

14.12

54.42

20.75

64.67

8.80

38.33

37.29

Stdev

0.63

8.69

5.97

40.35

73.73

2.77

0.17

5.92

58.53

21.43

67.32

6.47

17.60

20.06

9

Kadar P tersedia pada tanah berkisar dari 49.16 mg P2O5 kg-1 (sangat tinggi)
sampai dengan 302.00 mg P2O5 kg-1 (sangat tinggi) dengan nilai rata-rata 119.49
mg P2O5 kg-1. Hal ini menunjukkan bahwa kadar P di Pulau Jawa sangat tinggi.
Kadar P tertinggi terdapat pada Andisol Ngantang. Jumlah basa-basa berkisar dari
0.10 cmol kg-1 sampai dengan 19.43 cmol kg-1 dengan nilai rata-rata 5.58 cmol kg1
. Kapasitas tukar kation berkisar dari 7.00 cmol kg-1 (rendah) sampai dengan
38.98 cmol kg-1 (sangat tinggi) dengan nilai rata-rata 24.75 cmol kg-1(sangat
tinggi). Kejenuhan basa-basa berkisar dari 0.64% (sangat rendah) sampai dengan
135.71% (sangat tinggi) dengan nilai rata-rata 30.69% (sangat tinggi).
Aluminium yang diekstrak dengan 0.3 M ammonium oxalate (Alo) berkisar
dari 6.60 g kg-1sampai dengan 211.90 g kg-1dengan nilai rata-rata 54.42 g kg-1. Fe
yang diekstrak dengan 0.3 M ammonium oxalate (Feo) berkisar dari 5.55 g kg1
sampai dengan 92.50 g kg-1 dengan nilai rata-rata 20.75 g kg-1. Alo+1/2 Feo
berkisar dari 14.3 g kg-1 sampai dengan 258.20 g kg-1 dengan nilai rata-rata 73.5 g
kg-1. Aluminium yang diekstrak dengan dithionite-citrate bicarbonate (Ald)
berkisar dari 1.84 g kg-1 sampai dengan 25.56 g kg-1 dengan nilai rata-rata 8.80 g
kg-1. Nilai Fe yang diekstrat dengan dithionite-citrate bicarbonate (Fed) berkisar
6.36 g kg-1 sampai dengan 81.63 g kg-1 dengan nilai rata-rata 38.33 g kg-1. Kadar
liat berkisar dari 6.80% sampai dengan 71.60% dengan nilai rata-rata sebesar
37.29%.
Erapan Nitrat
Proses pengerapan suatu zat dipengaruhi oleh beberapa faktor dan juga
memiliki pola penyebaran titik-titik isoterm tertentu yang spesifik. Faktor-faktor
yang mempengaruhi dalam proses erapan antara lain jenis zat pengerap, jenis zat
yang tererap, konsentrasi zat yang tererap, luas permukaan zat pengerap dan suhu.
Oleh karena faktor-faktor tersebut maka setiap zat pengerap yang mengerap suatu
zat satu dengan zat yang lainya tidak mempunyai pola isoterm erapan yang sama.
Terdapat tiga jenis persamaan pola erapan yang digunakan dalam proses
pengerapan nitrat dalam tanah yaitu persamaan Langmuir, persamaan Tempkin,
dan persamaan Freundlich. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui persamaan
apa yang dapat digunakan untuk menggambarkan erapan nitrat yang terjadi pada
tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa.
Berdasarkan data hasil berbagai konsentrasi nitrat yang ditambahkan dapat
ditentukan data model isoterm erapan. Nilai parameter persamaan Langmuir,
persamaan Tempkin, dan persamaan Freundlich disajikan pada Tabel 2, 3, dan
Tabel 4.
Nilai parameter Langmuir disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan
nilai K,dan nilai b serta nilai R2 yang menunjukkan hubungan antar variabel yang
diukur.

10

Tabel 2. Parameter persamaaan Langmuir
Order
Tanah

Kedalaman
(cm)

K
(x 10 L mmol-1)

b
(x 10 mmol g-1)

R2 persamaan
linear Langmuir

Pengalengan

Andisol

0-21

-196.56

-386.32

0.019

Pengalengan

Andisol

21-52

-133.06

-281.02

0.322

Pengalengan

Andisol

52-83

-1369.99

-169.55

0.148

Lembang

Andisol

0-16

-830.38

-344.55

0.267

Lembang

Andisol

16-36

-278.10

-625.59

-0.060

Lembang

Andisol

36 – 70

-815.81

-189.40

0.990

Lembang

Andisol

70 -100

-1136.83

-120.23

0.509

Cimacan

Andisol

0 – 40

-724.73

-304.66

0.351

Cimacan

Andisol

40 - -80

-550.37

-445.99

0.856

Kawah Putih

Andisol

0 – 15

412.28

0.015

0.081

Kawah Putih

Andisol

15 – 60

-210.72

-0.034

0.106

Malangbong

Andisol

0 – 20

-208.96

-740.91

0.023

Batu malang

Andisol

0 – 20

-217.75

-311.57

0.003

Cicalengka

Andisol

0 – 20

-133.15

-650.20

0.961

Darandang

Andisol

0 – 20

-699.93

-352.94

0.829

Lembang

Andisol

0 – 20

-014.25

-0.08

0.935

Borobudur

Inceptisol

0 – 20

-045.28

-789.58

0.160

Ngantang

Andisol

0 – 20

-171.56

-530.08

0.019

Lembang

Andisol

0 – 20

20.14

0.03

0.063

Lokasi

2

2

Parameter persamaan Langmuir disajikan pada Tabel 2. Nilai R2 yang
diperoleh mempunyai nilai berkisar dari 0.081 sampai 0.990. Nilai R2 yang
dihasilkan kecil sehingganilai K (energi ikatan) dan b (erapan maksimum) tidak
dapat digunakan, sehingga persamaan Langmuir tidak dapat digunakan untuk
menggambarkan erapan nitrat yang terjadi.
Nilai parameter persamaan Tempkin disajikan pada Tabel 3. Tabel 3
menunjukkan nilai K1, K2, dan nilai R2 yang menunjukkan hubungan antar
variabel yang diukur.

11

Tabel 3. Parameter persamaan Tempkin
Lokasi

Order Tanah

Kedalaman
(cm)

K1

K2

Pengalengan

Andisol

0-21

3.00

135.34

R2 persamaan
linear
Tempkin
0.696

Pengalengan

Andisol

21-52

17.00

171.24

0.791

Pengalengan

Andisol

52-83

26.00

281.05

0.896

Lembang

Andisol

0-16

20.00

165.30

0.555

Lembang

Andisol

16-36

3.00

135.34

0.645

Lembang

Andisol

36 – 70

9.00

188.88

0.728

Lembang

Andisol

70 -100

13.00

198.81

0.945

Cimacan

Andisol

0 – 40

8.00

416.86

0.674

Cimacan
Kawah
Putih
Kawah
Putih
Malangbong

Andisol

40 - -80

6.00

223.13

0.762

Andisol

0 - 15

10.00

818.73

0.815

Andisol

15 – 60

14.00

424.37

0.687

Andisol

0 - 20

50.00

29.01

0.743

Batu malang

Andisol

0 – 20

6.00

846.48

0.592

Cicalengka

Andisol

0 – 20

19.00

158.48

0.580

Darandang

Andisol

0 – 20

9.00

411.11

0.655

Lembang

Andisol

0 – 20

2.00

718.28

0.882

Borobudur

Inceptisol

0 – 20

4.00

135.34

0.542

Ngantang

Andisol

0 – 20

2.00

606.53

0.778

Lembang

Andisol

0 – 20

0.04

3490.34

0.345

Persamaan Tempkin ditunjukkan pada Tabel 3. Nilai R2 yang diperoleh
mempunyai nilai berkisar dari 0.345 sampai dengan 0.945. Nilai K1 dan K2 dapat
digunakan, tetapi tidak cukup baik dalam menggambarkan erapan nitrat yang
terjadi karena beberapa tanah mempunyai nilai R2 yang kecil.
Nilai parameter persamaan Freundlich disajikan pada Tabel 4. Tabel 4
menunjukkan nilai K dan n, serta nilai R2 yang menunjukkan hubungan antar
variabel yang diukur.

12

Tabel 4. Parameter persamaan Freundlich
Lokasi

Order Tanah

Kedalaman
(cm)

Pengalengan

Andisol

0-21

98.40

101.63

R2 persamaan
linear
Freundlich
0.868

Pengalengan

Andisol

21-52

0.64

36.32

0.957

Pengalengan

Andisol

52-83

1102.00

96.06

0.986

Lembang

Andisol

0-16

169.00

76.75

0.810

Lembang

Andisol

16-36

27.60

73.80

0.928

Lembang

Andisol

36 – 70

53.80

71.53

0.983

Lembang

Andisol

70 -100

16.10

53.65

0.915

Cimacan

Andisol

0 – 40

246.00

85.56

0.880

Cimacan

Andisol

40 - -80

170.00

92.17

0.993

Kawah Putih

Andisol

0 – 15

1191.00

130.86

0.900

Kawah Putih

Andisol

15 – 60

350.00

83.35

0.997

Malangbong

Andisol

0 – 20

1.00

40.24

0.937

Batu malang

Andisol

0 – 20

308.00

107.05

0.938

Cicalengka

Andisol

0 – 20

30.00

58.61

0.914

Darandang

Andisol

0 – 20

191.00

83.75

0.988

Lembang

Andisol

0 – 20

1297.18

82.4

0.934

Borobudur

Inceptisol

0 – 20

1.38

48.17

0.991

Ngantang

Andisol

0 – 20

108.00

97.85

0.886

Lembang

Andisol

0 – 20

48.30

52.55

0.877

K
(x 106 mmol g-1)

n x 10

2

Parameter persamaan Freundlich ditunjukkan pada Tabel 4. Nilai erapan
maksimum (K) Andisol Pengalengan, Andisol Lembang mempunyai nilai K yang
fluktuatif pada tiap kedalaman, sedangkan Andisol Cimacan, dan Andisol Kawah
Putih nilai erapan maksimum (K) meningkat dengan meningkatnya kedalaman.
Nilai konstanta (n) pada persamaan Freundlich menunjukkan nilai positif. Nilai
erapan maksimum (K) dan konstanta (n) Andisol kawah putih kedalaman 0-15 cm
terbesar dibandingkan dengan tanah-tanah lainya. Nilai K dalam persamaan
Freundlich menunjukkan kapasitas erapan nitrat dan nilai n menunjukan kekuatan
erapan. Nilai R2 persamaan Freundlich mempunyai nilai berkisar dari 0.810
sampai dengan 0.999. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan antara erapan nitrat
dengan konsentrasi nitrat dalam larutan kesetimbangan dapat dengan baik
disimulasikan dengan persamaan Freundlich.
Sebaran data menggunakan persamaan Langmuir, persamaan Tempkin,
dan persamaan Freundlich disajikan pada Gambar 2. Gambar tersebut
menunjukkan model yang dapat menggambarkan dengan baik erapan nitrat yang
terjadi.

13

4500

4500

4000

4000
q (mmol g--1)

(a)

3500
2500
2000
1500

y = 6749x + 1637,
R² = 0,081

1000

(b)

3500
3000
2500

y = 0,010x - 0,012
R² = 0,815

2000
1500
1000

500

500

0
0

2

4

0

6

0

C (mmol NO3L-1)

2
ln C (mmol NO3

4
-

6

L-1)

0
-0,5
log q (mmol g-1)

C/q- (g L-1)

3000

(c)

-1
y = 1,199x - 3,455
R² = 0,996

-1,5
-2
-2,5
-3
0

1
log C (mmol NO3- L-1)

2

Gambar 2. Contoh sebaran data erapan nitrat tanah andisol kawah putih 0-15 cm
menggunakan persamaan Langmuir (a), persamaan Temkin (b) dan, persamaan
Freundlich (c)

Dari ketiga persamaan yang diperoleh dapat diketahui bahwa pola erapan
nitrat dapat dengan baik disimulasikan menggunakan persamaan Freundlich dan
persamaan Tempkin tetapi hubungan antara erapan nitrat dengan konsentrasi nitrat
dalam larutan dapat disimulasikan lebih baik dengan menggunakan persamaan
Freundlich yang mempunyai nilai R2 yang lebih tinggi dibandingkan dengan

14

persamaaan Tempkin. Sedangkan penelitian yang dilakukan Tani et al. (2004)
menunjukan hasil nitrat yang dierap sangat baik disimulasikan menggunakan
persamaan Langmuir
Hubungan Antara Nilai K dan nPersamaan Freundlich dengan Beberapa
Sifat Fisiko-Kimia Tanah Pertanian Lahan Kering
Hasil uji korelasi sederhana antara beberapa sifat fisiko-kimia tanah
pertanian lahan kering dengan nilai K dan n persamaan Freundlich disajikan pada
Tabel 5. Pada tabel tersebut diperoleh beberapa sifat fisiko-kimia yang
berhubungan dengan nilai K dan n persamaan Freundlich.
Tabel 5. Korelasi beberapa sifat fisik kimia tanah dengan nilai K dan n persamaan
Freundlich
Total C
K
n

0.2722
0.1114

Alo

Feo

0.409 0.161
-0.180 --0.150

Alo+1/2 Feo

Ald

Fed

Klei (%)

0.4215
-0.183

0.3385
-0.0758

0.0134
-0.016

-0.192
-0.254

Nilai korelasi antara nilai K dan n dengan sifat fisiko-kimia tanah
disajikan pada Tabel 5. Tabel tersebut menunjukkan nilaiK persamaan Freundlich
berkorelasi positif dengan total C, Alo, Feo, Ald dan Alo +1/2 Feo. Sedangkan
untuk kadar Klei(%) nilai K Freundlich menunjukkan korelasi negatif. Korelasi
paling besar adalah korelasi nilai K Freundlich dengan Alo, dan Alo + ½ Feo
masing-masing sebesar 0.409 dan 0.4215. Sementara nilai n hanya berkorelasi
positif dengan total C. Hal ini menunjukkan bahwa kapasitas erapan nitrat sangat
ditentukan oleh kadar dari Al dan Fe oksida yang amorf dalam hal ini adalah
alofan dengan kekutan ikatan yang sangat bervariasi.
Grafik pola erapan nitrat dengan persamaan Freundlich pada tanah
pertanian lahan kering disajikan pada Gambar 3, 4, 5, 6, dan 7. Pada gambar
tersebut dapat diketahui erapan nitrat menggunakan persamaan Freundlich pada
tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa.

15

0,25
Nitrat yang tererap (mmol g-1)

Nitrat yang tererap (mmol g-1)

0,25
0,2

(a)
0,15
0,1
0,05
0
0

50

0,2

(b)

0,15
0,1
0,05
0
0

100 150 200

50

100

150

200

Nitrate dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

Nitrate dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

Nitrat yang tererap (mmol g-1)

0,25
0,2

(c)
0,15
0,1
0,05
0
0

100

200

Nitrate dalam larutan kesetimbangan
(mmol L-1)

Gambar 3. Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Pengalengan
kedalaman 0-21 cm (a), 21-52 cm (b), dan kedalaman 52-83 cm (c)

16

0,25

0,2

Nitrat yang dierap (mmol g-1 )

Nitrat yang dierap (mmol g-1 )

0,25

(a)

0,15
0,1
0,05
0
0

(b)
0,15
0,1
0,05
0
0

50
100 150 200
Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1 )

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1 )

0,25

0,25

0,2

(c)
0,15
0,1
0,05
0
0

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1 )

Nitrat yang dierap (mmol g-1)

Nitrat yang dierap (mmol g-1 )

0,2

0,2

(d)

0,15
0,1
0,05
0
0

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

Gambar 4. Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Lembang
kedalaman 0-16 cm (a), 16-36 cm (b), 36-70 cm (c), dan 70-100 cm (d)

17

0,2

(a)

0,15

0,1

0,05

0
50
100
150
200
Nitrate dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

0,25
0,2

(b)
0,15
0,1
0,05
0
0

50
100
150
200
Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

0,25
0,25
0,2

(c)
0,15

Nitrat yang dierap (mmol

g-1)

Nitrat yang dierap (mmol g- 1)

0

Nitrate yang tererap (mmol g-1)

Nitrat yang dierap (mmol g-1)

0,25

0,2

(d)

0,15

0,1
0,05

0,1

0,05

0
0

50
100
150
200
Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L- 1)

0
0

50

100
150
200
Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

Gambar 5. Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Cimacan 0-40 cm
(a), Andisol Cimacan 40-60 cm (b), Andisol Darandang 0-20 cm (c), dan
Andisol Ngantang 0-20 cm (d)

0,25

0,25
Nitrat yang dierap (mmol g-1)

Nitrat yang dierap (mmol g-1)

18

0,2
0,15

(a)

0,1
0,05
0
0

(b)

0,15
0,1
0,05
0

50
100
150
200
Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

0

50

100
150
200
Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

0,25
nitrat yang dierap (mmol g- 1)

0,25
Nitrat yang dierap (mmol g-1)

0,2

0,2

(c)
0,15
0,1
0,05
0
0

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

0,2

(d)

0,15
0,1
0,05
0
0

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1 )

Gambar 6. Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Kawah putih 0-15 cm
(a), Andisol Kawah Putih 15-60 cm (b), Andisol Malangbong 0-20 cm (c), dan
Andisol Lembang 0-20 cm (d)

0,25

0,25
Nitrat yang dierap (mmol g-1)

Nitrat yang dierap (mmol g-1)

19

0,2
0,15

(a)

0,1
0,05
0
0

50

100

150

0,2
0,15

(b)

0,1
0,05
0

200

0

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1 )

0,2
0,15

(c)

0,1
0,05
0
0

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

Nitrat yang dierap (mmol

g-1)

Nitrat yang dierap (mmol g-1)

0,25
0,25
0,2

(d)

0,15
0,1
0,05
0
0

50

100

150

200

Nitrat dalam larutan
kesetimbangan (mmol L-1)

Gambar 7. Erapan Nitrat dengan Persamaan Freundlich pada Andisol Batu Malang 0-20 cm
(a), Inseptisol Borobudur 0-20 cm (b), Andisol Cicalengka 0-20 cm (c), dan
Andisol Lembang 0-20 cm (d)

20

Gambar3, 4, 5, 6, dan 7 dapat diketahui bahwa pola erapan nitrat yang
diperoleh dari tanah pertanian lahan kering di Pulau Jawa tidak menunjukkan
adanya pola erapan maksimum sehingga pola erapan nitrat yang terjadi dapat
disimulasikan dengan baik menggunakan persamaan Freundlich.

SIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Sifat fisiko-kimia tanah pertanian lahan kering beragam, hal ini dapat
dilihat dari nilai standart deviasi yang diperoleh.
2. Nitrat yang dierap (mmol g-1) dengan nitrat dalam larutan kesetimbangan
(mmol L-1) dapat dengan baik disimulasikan dengan persamaan Freundlich.
3. Nilai K (erapan maksimum) persamaan Freundlich berkorelasi positif
dengan total C (r=0.2722), Alo(r=0.4090), Feo (r=0.1610), Alo +1/2 Feo
(r=0.4215), Ald (r=0.3385), Fed (r=0.0134), dan Alo+1/2 Feo (r=0.4215),
meskipun korelasi yang dihasilkan tidak terlalu nyata. tetapi berkorelasi
negatif dengan klei(%) (r=-0.1920). Sementara nilai n (konstanta) hanya
berkorelasi positif dengan total C (r=0.1114). Total C, Alo, Feo, Ald dan
Alo +1/2 Feo dapat digunakan sebagai sifat kimia yang dapat digunakan
untuk menduga erapan nitrat
Saran
Diperlukan penelitian lebih lanjut pada tanah tanah pertanian lahan kering
terutama untuk jenis tanah selain andisol dan inseptisol di Pulau Jawa yang
beragam sehingga lebih dapat membandingkan erapan nitrat pada tanah-tanah
pertanian lahan kering lainya.

DAFTAR PUSTAKA
Abdurachman A,Dariah A, Mulyani A. 2008. Strategi dan pengelolaan lahan
kering mendukung pengadaan pangan nasional. Jurnal Litbang Pertanian.
27(2):43–49.
[Balittan] Balai Penelitian Tanah. 2009. Analisis Kimia Tanah, Tanaman, Air, dan
Pupuk. Bogor (ID): Balai Penelitian Tanah.
BohnHL,Mc NealBL, O’ConnorG. A.. 1979. Soil Chemistry. John Willey and Sons.
New York.
Dresler S, Bednarek W, Tkaczyk P. 2011. Nitrate nitrogen in the soils of Eastern
Poland as influenced by type of crop,nitrogen fertilisation and various
organic fertilisers. Journal of Central European Agriculture. 12(2):367379.
El-Shafei AA, MNH Moussa, AA El-Far. (2001). The corrosion inhibition
character of thion semicarbazide and its derrivatives on C-steel in
hydrocloric acid solution. Materials Chem Phy. 70:175-180.

21

Fan J, Hao M, Malhi S. 2010. Accumulation of nitrate-N in the soil profile and its
implications for the environment under dryland agriculture in Northern
China: a review. Can J Soil Sci. 90:429-440.
Fox RL, Kamprath EJ.1970. Phosphate sorption isotherm for evaluating the
phosphate requirements of soils. Soil Sci Soc Am. 34:902-907.
Hardjowigeno S. 2007. Ilmu Tanah. Jakarta (ID): Akademika Pressindo.
Hartono A. 2007.The effect of calcium silicate on the phosphorous sorption
characteristics of andisol Lembang West Java. J Tanah Lingk. 10:14-19.
Hartono A, Anwar S, Lutfi CM. 2007. Studi Erapan Fosfor, Belerang dan Boron
pada Tanah Andisol Sukamantri, Latosol Darmaga dan Grumusol
Cihea.Seminar Kongres Nasional IX HITI.
Hartono A, Bilhaq R. 2011. Pengaruh silikat terhadap pola pelepasan fosfor
Andisol
Lembang
dengan
menggunakan
successive
Resin
Extraction.Seminar Kongres Nasional XHITI.
Leiwakabessy FM, Wahjudin UM, Suwarno. 2003. Kesuburan Tanah. Bogor (ID):
IPB Pr.
McKeague, J. A. and J. H. Day. 1966. Dithionite and oxalate extractable Fe and
Al as aids in differentiating various classes of soils. Can. J. Soil Sci.46:
13-22.
Maeda M, Hara H, Ota T. 2008. Deep-soil adsorption of nitrate in a Japanese
Andisol in response to different nitrogen sources. Soil Sci Soc Amer
J.72:702-710.
Mahamudur I. 2008. Development of adsorption media for removal of lead and
nitrate from water [tesis]. India (IN): National Institute of Technology.
Mehra, P.O. and M.L. Jackson. 1960. Iron oxide removal from soils and clays by
dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays Clay
Miner.7: 317-327.
Notohadiparwiro T. 1989. Pertanian Lahan Kering di Indonesia: Potensi, Prospek,
Kendala dan Pengembangannya. Lokakarya Evaluasi Pelaksanaan Proyek
Pengembangan Palawija; 1989 Des 6-8; Bogor, Indonesia. Bogor (ID):
SFCDPUSAID.
Pang XP, Letey J. 2000. Organic farming: challenge of timing nitrogen
availability to crop nitrogen requirement. Soil Sci Soc Am J. 64:247-253.
Perrott KW. 1978. Influence of organic-matter extracted from humified clover on
properties of amorphousaluminosilicates. Aust J of Soil Res.16:327-339.
Sanyal, S. K., S. K. De Datta, and P. Y. Chan. 1993. Phosphate sorptiondesorption behavior of some acidic soils of south and southeast Asia. Soil
Sci. Soc. Am. J. 57: 937-945
Tan KH. 1998. Principles of Soil Chemistry 3rd ed. New York (US): Marcel
Dekker.
Tan KH,Van Schuylenborg J. 1961. On the classification and genesis of soils
developed over acid volcanic material under humid tropical conditions.
Neth J Agr Sci. 9:41-54.
Tani M, Okuten T, Koike M, Kuramochi K, Kondo R. 2004. Nitrate adsorption
in some andisols developed under different moisture conditions. Soil Sci
Plant Nutr.50:439-446.
Tisdale SL, Nelson WL, Beaton JD. 1990. Soil Fertility and Fertilizers 4th ed.
New York (US): Macmillan.

22

Van Ranst E, Utami SR, Vanderdeelen J, Shamshuddin J. 2004. Surface
reactivity of Andisols on volcanic ash along the Sunda arc crossing Java
Island, Indonesia. Geoderma. 123:193-203.
Van Schuylenborgh J. 1958. On the genesis and classification of soils derived
from andesitic tuffs under humic tropicalconditions. Neth J Agric Sci.
6(2):99–123.
WadaK. 1959. Reactions of phosphate with allophane and halloysite. Soil Sci.
87:325-330.
Yang S, Li F, Sukhdev SM, Wang P, Sao D, Wang J. 2004. Long term
fertilization on crop yield and nitrate nitrogen accumulation in soil in
Nothwestern China. Agronomy Journal. 96:1039-1049.

LAMPIRAN
Lampiran 1. Kriteria Penilaian Sifat Kimia Tanah Berdasarkan Balai Penelitian Tanah
(2009)
Parameter tanah

C- total (%)
N-total (%)
Nisbah CN
P2O5 Bray (ppm P)
KTK (cmol(+)/kg)
Ca dd (cmol(+)/kg)
Mg dd (cmol(+)/kg)
Na dd (cmol(+)/kg)
K dd (cmol(+)/kg)
KB (%)

pH (H2O)

Nilai
Sangat
rendah
8,5

Lampiran 2. Prosedur Analisis pH H2O (1:5) dengan pH Meter
1.
2.
3.
4.

Timbang 10 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm, masukkan ke dalam
botol kocok.
Tambahkan air destilata 50 ml.
Kocok selama 30 menit dengan mesin pengocok.
Ukur nilai pH menggunakan pH meter.

Lampiran 3. Prosedur Penetapan Kapasitas Tukar Kation

23

1.
2.
3.
4.
5.

Timbang 5 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm, masukkan kedalam
tabung sentrifuse 50 ml.
Tambahkan 20 ml NH4OAc pH 7.0 aduk dengan menggunakan pengaduk
gelas sampai merata dan diamkan kurang lebih selama satu malam.
Aduk kembali kemudian, sentrifuse selama 10 menitdengan kecepatan 2500
rpm.
Ekstrak NH4OAc pH 7.0 didekantasi, disaring dengan kertas saring dan
filtrat ditampung kedalam labu takar 100 ml.
Penambahan NH4OAc pH 7.0 diulang sampai 5 kali. Setiap penambahan
diaduk merata, disentrifuse dan ekstraknya didekantasi ke dalam labu takr
100 ml sampai tanda tera. Ekstrak ini digunakan untuk penetapan kadar K,
Na, Ca, dan Mg yang dapat dipertukarkan serta untuk penetapan kejenuhan
basa.
6. Untuk pencucian kelebihan NH4+ tambahkan 20 ml alkohol 80%
kedalam tabung sentrifuse yang berisi residu tanah tersebut. Aduk sampai
merata, sentrifuse, dekantasi, dan filtratnya dibuang. pencucian kelebihan
NH4+ dilakukan sebanyak 5 kali sampai tanah dalam tabung sentrifuse
bebas NH4+ berlebihan.
7. Setelah tanah bebas dari NH4+, tanah dipindahkan secara kuantitatif dari
tabung tabung sentrifuse kadalam labu didih. Tambahkan air kira-kira
450 ml.
8. Pada labu didih ditambahkan beberapa butir batu didih, 5-6 tetes paraffin
cair dan 20 ml NaOH 50% kemudian, didestilasi.
9. Destilat ditampung dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi 25 ml H2SO4
0.1 N (dipipet tepat 25 ml) dan 5-6 tetes indikator conway. Destilasi
dihentikan jika destilat yang ditampung mencapai 150 ml.
10. Kelenihan asam dititrasi menggunakan NaOH 0.1N, titik akhir titrasi
dicapai apabila warna berubah menjadi hijau.
11. Lakukan destilasi tanpa tanah sebagai blenko.
12. Besarnya KTK dapat dihitung menggunakan rumus:
−

KTK ( cmol kg-1) =
Lampiran 4. Prosedur Penetapan Kejenuhan Basa.
1.
2.

3.

ℎ

ℎ �

ℎ 105°

�

�100

Ambil secukupnya ekstrak NH4OAc dari penetapan KTK.
Tetapkan kandungan Ca dan Mg menggunakan atomic absorption
spectrophotometry (AAS). Kandungan K dan Na menggunkan flame
emission spectrophotometry.
Besarnya KB dapat dihitung menggunkan rumus:
KB(%) =

(�+

+
���

+ �)

� 100%

Lampiran 5. Prosedur Penetapan P-tersedia dengan Metode P-Bray I
1.

Timbang 1.5 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm, masukkan
kedalam botol kocok.

24

2.
3.
4.
5.
6.
7.

Tambahkan 15 ml larutan P-A.
Kocok 15 menit dengan mesin pengocok kemudian saring.
Pipet 5 ml hasil saringan kedalam tabung reaksi.
Tambahkan 5 ml larutan P-B kemusian kocok.
Tambahkan 5 tetes larutan pereduksi P-C dan kocok.
Tunggu 15 menit dan baca kerapatan optik dengan alat ukur
spektrofotometer Uv-Vis pada panjang gelombang 660 nm.
8. Pembakuan, buat seri larutan baku yang mempunyai konsentrasi 0, 1, 2, 3,
4, dan 5 ppm P. Larutan ini dibuat dari larut