Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Prosedur Pengambilan Sampel Tanah Karakteristik Sifat Kimia Tanah

13 METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2015 - Oktober 2015. Pengambilan sampel tanah dilakukan di kawah putih Tinggi Raja, Kecamatan Silau Kahean, Kabupaten Simalungun peta kawasan dapat dilihat pada lampiran 3. Analisis tanah dilakukan di Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Sumatera Utara. Pengukuran aktivitas mikroorganisme dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah Program Studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

B. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah sampel tanah dari tanah Kawah Putih Tinggi Raja, air, media nutrien agar, larutan fisiologis steril 8,5 g NaCL per liter akuades, H 2 SO 4 pekat, KOH 0,2 N, diphenilamine, phenophtalein, HCL 0,1 N, metil oranye, akuades, larutan K 2 Cr 2 O 7 , H 3 PO 4 85, larutan NH 4 OAc, FeSO 4 0,5N, NaF 4, alkohol 80, pereaksi nessler, parafin cair, NaOH 50, BaCl 2 dan indikator conwai. Alat yang digunakan adalah cangkul, kantong plastik, alat tulis, kertas label, erlenmeyer, pipet tetes, tabung reaksi, rak tabung reaksi, labu ukur, tabung sentrifuse, cawan petri, beaker glass, laminar air flow, toples plastik, botol kaca kecil, botol kocok, shaker, rotamixer, guntingcutter, selotip, pH meter dan spektrofotometer visible, bunsen.

C. Prosedur Pengambilan Sampel Tanah

Sampel tanah diambil sebanyak 250 gr per petak, dengan ukuran petak sampel tanah 20 m x 5 m. Setiap petak di bagi menjadi 5 bagian sehingga ukuran Universitas Sumatera Utara 14 sub petaknya 4 m x 5 m. Sampel tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm. Dalam setiap sub petak diambil sampel tanah kemudian dikompositkan. Sampel tanah yang sudah dikompositkan, dimasukkan ke dalam kantong plastik yang telah diberi label. Seluruh sampel tanah diletakkan dalam tempat khusus agar kondisi fisik tanah tersebut terjaga untuk kemudian dianalisis. Gambar 1. Ilustrasi Pengambilan Sampel Tanah.

D. Analisis Sampel Tanah 1. Sifat kimia tanah

Sifat kimia tanah yang dianalisis adalah pH tanah, kandungan bahan organik dan kapasitas tukar kation. Prosedur analisis pH tanah menurut Mukhlis 2007 adalah dengan cara memasukkan 10 g tanah ke dalam botol 2 Kawah Putih Tinggi Raja 2 3 4 5 1 1 2 3 4 5 1 5 4 3 2 3 4 5 1 Universitas Sumatera Utara 15 kocok. Lalu, ditambahkan air sebanyak 25 ml air. Kemudian kocok selama 10 menit dan diukur pH nya menggunakan pH meter. Prosedur analisis kandungan bahan organik menurut Institut Pertanian Bogor 1997 adalah dengan cara: 1. Ditimbang 0,5 gr tanah dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500ml. 2. Ditambahkan 5 ml K 2 Cr 2 O 7 dengan menggunakan pipet tetes lalu digoncang dengan tangan. 3. Ditambahkan 10 ml H 2 SO 4 pekat dan digoncang 2-3 menit, selanjutnya didiamkan selama 30 menit. 4. Ditambahkan 100 ml air dan 5 ml H 3 PO 4 85., tambahkan NaF 4 2,5 ml. Kemudian ditambahkan 5 tetes diphenilamine dan diguncang, maka akan timbul larutan berwarna biru tua. 5. Dititrasi dengan FeSO 4 0,5 N hingga warna menjadi hijau. 6. Dilakukan prosedur 2-5 tetapi tanpa sampel tanah, untuk mendapatkan blanko. 7. Dihitung C-organik dengan menggunakan rumus: C-organik = 5 l-ts 0,78 Keterangan: t = titrasi s = blanko Dihitung bahan organik dengan rumus: BO = C-organik x 1,724 ` Menurut Mukhlis 2007, Prosedur analisis kapasitas tukar kation adalah dengan cara: Universitas Sumatera Utara 16 1. Ditimbang 5 gr contoh tanah kering udara dan dimasukkan ke dalam tabung sentrifuse 100 ml. 2. Ditambahkan 20 ml larutan NH 4 OAc. Diaduk sampai merata dan dibiarkan selama 24 jam. 3. Diaduk kembali lalu disentrifuse selama 10 menit sampai 15 menit dengan kecepatan 2500 rpm. 4. Didekantasi ekstrak NH 4 OAc, disaring lewat saringan dan ditampung dengan labu ukur. 5. Diulangi penambahan NH 4 OAc sampai 4 kali. Setiap kali penambahan diaduk merata, disentrifuse dan ekstraknya didekantasi kedalam labu ukur. 6. Ditambahkan 20 ml alkohol 80 ke dalam tabung sentrifuse yang berisi endapan tanah tersebut. Diaduk sampai merata, sentrifuse, dekantasi dan filtratnya dibuang. Pencucian NH 4 dengan alkohol ini dilakukan dengan menambahkan beberapa kali sampai bebas NH 4 . Hal ini dapat diketahui dengan menambahkan beberapa tetes pereaksi nessler pada filtratnya tersebut. Apabila terdapat endapan kuning berarti masih terdapat ion NH4. 7. Dipindahkan secara kuantitatif dari tabung sentrifuse ke dalam labu didih. Ditambahkan air kira-kira berisi 450 ml. 8. Ditambahkan beberapa butir batu didih, 5-6 tetes paraffin cair dan 20 ml NaOH 50 , kemudian didestilasi 9. Ditampung destilat dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi 25 ml H2SO4 0,1 N dan 5-6 tetes indikator Conwai. Destilasi dihentikan jika destilat yang ditampung mencapai kira-kira 150 ml Universitas Sumatera Utara 17 10. Dititrasi kelebihan asam dengan NaOH 0,1 N. Titik akhir titrasi dicapai bilamana warna berubah menjadi hijau 11. Dilakukan destilasi tanpa tanah sebagai blanko 12. Dihitung KTK dengan rumus: Prosedur analisis kandungan sulfur yang terkandung pada tanah adalah sebagai berikut : Timbang teliti 0,25 gr sampel tanah lalu masukkan ke dalam labu takar 100 ml, tambahkan 10 ml HCl 4N dengan dispenser dan panaskan pada hot plate sampai larut sempurna. Dinginkan dan volume ditetapkan sampai tanda 100 ml dengan air bebas ion. Tutup dan kocok bolak balik dengan tangan sampai homogen, saring. Pipet 1 ml ekstrak lalu masukkan ke dalam tabung kimia dan tambahkan 9 ml air bebas ion pengenceran 10x, kocok sampai homogen. Pipet masing-masing 1 ml deret standart S dan ekstrak contoh yang telah diencerkan 10x ke dalam tabung kimia. Tambahkan 7 ml asam campur dam 1 ml BaCl 2 kemudian kocok sampai homogen. Diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 432 nm dengan deret standart S sebagai pembanding. Perhitungan Kadar S = ppm kurva x ml ekstrak 1000 ml -1 x 100 mg contoh -1 x fp x fk = ppm kurva x 1001000 x 100250 x 10 x fk = ppm kurva x 0,4 x fk Keterangan Ppm kurva : kadar contoh yang di dapat dari hubungan antara kadar deret standart dengan pembacaannya setelag dikoreksi blanko Universitas Sumatera Utara 18 100 : faktor konversi ke fk : faktor koreksi kadar air = 100100 - kadar air fp : faktor pengencer 10 Balai Penelitian Tanah, 2005.

2. Sifat Biologi Tanah

Parameter yang diamati untuk sifat biologi tanah yaitu total mikroorganisme tanah yang dilakukan dengan menggunakan metode agar cawan Hastuti dan Ginting, 2007. Prosedur penetapan jumlah total mikroorganisme yaitu membuat pengenceran secara seri dengan memasukkan 10 gr tanah ke dalam erlenmeyer 250 ml yang telah berisi 90 ml larutan fisiologis steril 8,5 gr NaCl per liter akuades kemudian dikocok menggunakan shaker selama 30 menit sehingga campuran ini sebagai pengencer 10 -1 . Siapkan 7 tabung reaksi yang berisi 9 ml larutan fisiologis steril. Lalu pipetilah 1 ml dari larutan 10 -1 dan dimasukkan ke dalam larutan fisiologis steril pada tabung reaksi, campuran ini sebagai pengenceran 10 -2 dan larutan 10 -2 dipipeti kembali 1 ml untuk membuat larutan 10 -3 dan seterusnya sampai pengenceran 10 -8. Setelah suspensi tercampur dengan larutan fisiologis steril, pada setiap pengenceran dilakukan pengocokan menggunakan rotamixer agar tercampur sempurna. Setelah seri pengenceran dibuat, dipipet 1 ml dari suspensi dengan pengenceran 10 -6 , 10 -7 , dan 10 -8 dipindahkan ke cawan petri steril. Media nutrien agar yang telah disiapkan, didinginkan sampai tempraturnya sekitar 40-45 o C. Jumlah media nutrien agar yang dituangkan ke cawan petri kira-kira 10 ml. Sebelum media dituangkan, mulut wadah media nutrien agar disterilkan terlebih dahulu dengan melewatkannya pada api bunsen yang dilakukan di dalam laminar Universitas Sumatera Utara 19 air flow . Media nutrien agar dituangkan secara perlahan-lahan ke dalam cawan petri dan diputar kearah kanan tiga kali dan kearah kiri tiga kali supaya suspensi mikroorganisme tersebar secara merata pada cawan petri. Setelah media benar-benar padat, cawan petri diinkubasikan pada suhu kamar dengan diletakkan secara terbalik. Setelah tiga hari inkubasi dilakukan perhitungan jumlah mikroorganisme dengan rumus: Jumlah total mikroorganisme = rata-rata jumlah koloni per cawan petri x faktor pengenceran.

3. Pengukuran aktifitas mikroorganisme tanah

Pengukuran aktivitas mikroorganisme tanah dilakukan untuk menentukan seberapa banyaknya mikroorganisme tanah melakukan respirasi yaitu menghasilkan CO 2 . Metode yang digunakan adalah metode jar dan diukur dengan metode titrimetri Anas, 1989. Prosedur pengukuran aktivitas mikroorganisme tanah yaitu ditimbang tanah sebanyak 100 gr, lalu dimasukkan ke dalam toples plastik ukuran 1 liter dan kemudian dimasukkan juga dua botol kecil yang berisi 5 ml KOH 0,2 N dan 10 ml akuades. Tutup toples sampai kedap udara dan diinkubasikan pada temperatur sekitar 28-30 o C di tempat yang gelap selama 14 hari. Pada akhir masa inkubasi, ditentukan jumlah CO 2 yang dihasilkan dengan metode titrasi yaitu menambahkan 2 tetes phenolphtalein ke dalam botol yang berisi KOH. Lalu, dititrasi dengan HCl sampai warna merah menjadi hilang. Catat volume HCl yang digunakan, kemudian ditambahkan 2 tetes indikator metil oranye dan dititrasi dengan HCl sampai warna kuning berubah menjadi pink. Perubahan warna pink ini tidak boleh terlalu ketara dan oleh karena itu diharapkan Universitas Sumatera Utara 20 dalam menentukan titik akhir titrasi dilakukan dengan hati-hati. Catat volume HCl yang digunakan. Jumlah HCl yang digunakan pada tahap kedua titrasi ini berhubungan dengan jumlah CO 2 yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Menurut Anas 1989, reaksi yang akan terjadi dalam pengukuran respirasi tanah adalah: 1. Perubahan warna menjadi tidak berwarna dengan penambahan indikator phenolphtalein CO 2 + KOH K 2 CO 3 K 2 CO 3 + HCl KCl + KHCO 3 2. Perubahan warna kuning menjadi pink dengan penambahan indikator metil oranye 3. KHCO 3 + HCl KCl + H 2 O + CO 2 Jumlah CO 2 yang dihasilkan per kg tanah lembab perhari r dapat dihitung dengan rumus: r = n a-b x t x 120 Keterangan : a = ml HCl untuk contoh tanah b = ml HCl untuk blanko t = normalitas HCl yaitu 0,1 Normalitas HCl bersifat normal atau konstan n = jumlah hari inkubasi yaitu 14 hari Universitas Sumatera Utara 21 HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Sifat Kimia Tanah

Jumlah dan aktivitas mikroorganisme yang ada di dalam tanah dipengaruhi oleh sifat kimia tanah. Hasil analisis sifat kimia tanah dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil analisis sifat kimia tanah Analisis kimia Satuan Jenis Tanah Plot 1 Plot 2 Plot 3 Plot 4 Plot 5 Kriteria Kriteria Kriteria Kriteria Kriteria pH H 2 O 7,51 7,63 8,16 8,11 8,20 Netral Agak Basa Agak Basa Agak Basa Agak Basa C- Organik 0,15 0,10 0,10 0,10 0,05 Sangat Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah KTK me100g 2,35 2,83 1,83 1,48 2,39 Sangat Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah Sangat Rendah S Ppm 53,35 48,39 45,91 49,63 48,39 Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Kriteria: Menurut Staf Pusat Penelitian 1983 dan BPP Medan 1982 dalam Mukhlis, Menurut Winarso 2005. Hasil analisis sifat kimia tanah diketahui bahwa sampel tanah pada plot 1 memiliki kriteria pH yang netral, dengan C-Organik yang sangat rendah, dan KTK yang sangat rendah, serta Sulfur yang rendah. Sampel tanah pada plot 2 memiliki kriteria pH yang agak basa, dengan C-Organik yang sangat rendah, dan KTK yang sangat rendah, serta Sulfur yang rendah. Sampel tanah pada plot 3 memiliki kriteria pH yang agak basa, dengan C-Organik yang sangat rendah, dan KTK yang sangat rendah, serta Sulfur yang rendah. Sampel tanah pada plot 4 memiliki kriteria pH yang agak basa, dengan C-Organik yang sangat rendah, dan KTK yang sangat rendah, serta Sulfur yang rendah. Sampel tanah pada plot 5 memiliki kriteria pH yang agak basa, dengan C-Organik yang sangat rendah, dan KTK yang sangat rendah, serta Sulfur yang rendah. Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa pH pada semua plot memiliki kriteria Universitas Sumatera Utara 22 dari netral hingga agak basa, hal ini terjadi karena banyaknya ion basa yang terjerap, sehingga pH tanah meningkat. Hal ini sesuai pernyataan Notohadiprawiro 1998 yang menyatakan bahwa, kation-kation utama yang terjerap ialah Al 3+ , H + , Na + , Ca 2+ , dan Mg 2+ . Dalam hal lebih banyak ion Al dan H yang terjerap, pH tanah menurun. Dalam hal ion basa lebih banyak terjerap Na, K, Ca, danatau Mg, pH tanah meningkat. pH tanah mempengaruhi perkembangan mikroorganisme tanah yang hidup didalamnya. Menurut Hasibuan dan Ritonga 1981, pH tanah mempengaruhi perkembangan mikroorganisme tanah pada kondisi yang berbeda. Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa kandungan C-Organik pada semua plot sangat rendah, hal ini diduga karena di sekitar pengambilan sampel tanah tidak di temukan tumbuhan, sehingga kandungan bahan organiknya rendah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Purwaningsih 2004 yang menyatakan bahwa, tanah yang dirajai tumbuhan memiliki kandungan bahan organik dan unsur hara makro lebih tinggi dibandingkan tanah tanpa tumbuhan. Tanah yang ada tumbuhan pohon mengandung bahan organik atau unsur C yang umumnya di atas 2,5 sedangkan C pada tanah tidak ada tumbuhan pohon, tetapi didominasi alang-alang adalah di bawah 0,7. Hal ini disebabkan antara lain bahan organik yang dihasilkan pohon lebih mudah mengalami perombakan, bahan organik ini dihasilkan dalam jumlah banyak, sehingga cukup tersedia untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroba tanah. Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa kapasitas tukar kation pada semua plot sangat rendah, ini terjadi karena tanah pada kawah putih tinggi raja memiliki kandungan bahan organik yang sangat rendah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Universitas Sumatera Utara 23 Winarso 2005 yang menyatakan bahwa, tanah-tanah yang mempunyai kadar liatkoloid yang lebih tinggi danatau kadar bahan organik tinggi memiliki KTK lebih tinggi dibandingkan dengan tanah yang mempunyai kadar liat rendah tanah pasiran dan kadar bahan organik rendah. Hasil dari analisis sifat kimia tanah menunjukkan bahwa semua plot memiliki kandungan sulfur yang rendah, hal ini di duga karena jenis tanah di kawasan Cagar Alam Tinggi Raja sebagian besar termasuk ke dalam struktur tanah laterit berkapur, sehingga memiliki kandungan sulfur yang rendah. Hal ini sesuai pernyataan Engelstad 1997, yang menyatakan bahwa tingginya kandungan Ca 2+ pada tanah dapat mengurangi kelarutan SO 4 2- . Oleh karena itu pada tanah-tanah alkalin dan tanah yang dikapur berlebihan, tanaman sering mengalami kekurangan sulfur.

B. Total Mikroorganisme Tanah