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