Use of volcanic sands as a natural fertilizer: increasing release of nutrients
Jurnal Tanah dan Lingkungan, Vol. 5 No. 1, April 2003: 23-28
ISSN 1410-7333
TEKNOLOGI PEMANFAATAN PASIR GUNUNG SEBAGAI PUPUK ALAMI:
MEMPERCEPAT PELEPASAN UNSUR HARA
Use of Volcanic Sand as a Natural Fertilizer: Increasing Release of Nutrients
Iskandar l dan I. Irwanti2
'Staf Pengajar Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Jalan Meranti, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680
Phone: 0251-627360, Fax: 0251-629358, e-mail: soilipb@indo.net.id
2Alumnus Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
ABSTRACT
Volcanic sands, that contain relatively high content of dark minerals. can be used as a natural fertilizer.
Unfortunately, the amount of the nutrients from this material available for the plant growth is very low. To increase the release
of the nutrients to the environment. weathering process of the minerals should be accelerated. The objective of this research
was to study the capability of urea and ammonium sulphate (ZA) in increasing the release of cations cel', Mi', K', c,i' and
Zn 2 from the minerals. Urea and ZA used in this study is not only known as source of N fertilizer but also found destroy the
floor of storehouse made from concrete.
Volcanic sands from Cimangkok and Ciapus were sieved with 100 mesh sieve and were mixed with each urea or ZA
with the rate of 10%, 20% and 33%. The mixture was then 3 months incubated in wet conditions. The amount ofCa2 , Mi.
K, Cu 2 and Zn1 extracted with aquadest was measured at the r ', 2nd and 3rrl month.
Due to the higher acidity, adding df the ZA to the sand from Cimangkok and Ciapus effectively increased the amount
of extracted Ca 2 , Mi' and K' compared to the adding of urea. A t the rate of 10%, adding of the ZA to the sand from Ciapus
increased the amount of extracted Ca 2 from 25.3 mg kg"! to 800.1 mg kg"! and K from 10.6 mg kg"! to 108.3 mg kg"l. The
highest concentration of Mi' was found on the treatment of ZA with the rate of 33%. i.e. from 9.8 mg kg"! to 161.7 mg kg"1 in
sand from Ciapus. Adding of the urea or of the ZA affected the amount ofextracted Cu 2 and Zn 2 , however there was no trend
which rate effectively have increased the extracted these cations.
Generally, incubation time of I, 2 or 3 months is not significant affect the amount ofextracted cations.
Key words: Ammonium sulphate (ZA). natural fertilizer. nutrient, volcanic sand, urea
PENDAHULUAN
Penggunaan pupuk alam seperti tepung batuan, sebagai
pupuk alternatif yang memiliki kandungan hara relatif
lengkap, baik hara makro maupun mikro, masih kurang
mendapat perhatian. Hal ini disebabkan karen a pupuk
tepung batuan bersifat very slow release, sehingga
pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman kurang nyata
dalam jangka waktu pendek. Sebagai contoh, tepung batuan
basalt dan abu volkanik masing-masing sebanyak 1000
kg/ha hanya mampu menggantikan CaO berturut-turut
sebesar 4.31 dan 31.34 kg ha"1 (Blum et al., 1989). Selain
itu hasil penelitian Blum et al. (1989) juga menunjukkan
bahwa kandungan unsur hara total dan tersedia dalam
batuan sangat tergantung kepada komposisi mineral dan
ukuran butir tepung batuan.
Untuk mempercepat pelepasan unsur hara dari batuan,
maka proses pelapukan batuan harus dipercepat, yaitu
melalui pemberian suatu kondisi atau lingkungan yang
dapat menurunkan kestabilan mineral. Secara umum
pelapukan mineral dipengaruhi oleh komposisi, koefisien
ekspansi, adanya belahan/pecahan dan struktur kristaI, serta
kekerasan dan luas permukaan spesifik mineral. Faktor
lingkungan juga sangat mempengaruhi proses pelapukan,
seperti pH, kondisi oksidasi/reduksi, hidrasi, hidrolisis,
karbonasi, dan lain-lain (Rai dan Kittrick, 1989)"
Urea dan ZA (ammonium sulfat) sebagai pupuk sumber
nitrogen yang paling banyak digunakan diketahui
menunjukkan suatu fenomena yang cukup potensial untuk
digunakan dalam memanipulasi kecepatan pelepasan hara
dari suatu mineral, yaitu daya rusaknya yang cukup tinggi
terhadap lantai dan dinding-dinding di gudang-gudang
penyimpanan urea dan ZA. Dari fenomena ini diharapkan
bahwa dengan pen am bah an urea dan/atau ZA pada tepung
batuan, proses pelapukan mineral dapat lebih dipercepat
sehingga mudah melepaskan kation-kation tertentu dari
struktur kristal mineral ke dalam larutan tanah dan
ketersediaan unsur hara bagi tanaman pun akan meningkat
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh
pember ian urea dan ZA serta masa inkubasi terhadap
Iskandar dan I. Irwanti. 2003. Teknologi pemanfaatan asir gunung sebagai pupuk alami: Mempercepat proses pelapukan mineral.
J. Tanah Lingk., 5(1):23-27.
23
Pemanfaatan pasir gunung sebagai pupuk alami (Iskandar)
kecepatan pelepasan kation-kation dari mineral-mineral
yang terdapat dalam pasir Cimangkok dan pasir Ciapus.
Tabel I. Susunan Mineral pada Pasir Cimangkok dan Pasir
Ciapus
BAHAN DAN METODA
t
1
i
I
I
Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah pasir
dari daerah S. Ciapus, kabupaten Bogor dan pasir dari S.
Cimangkok, kabupaten Sukabumi. Lokasi S. Ciapus
terdapat pada formasi geologi Qvsl, yaitu terdiri dari lahar,
breksi tufaan dan lapili dari G. Salak bersusunan andesit
basalt, kebanyakan lapuk sekali (Effendi, 1974). Sungai
Cimangkok berada pada formasi geologi Qgy, yaitu breksi
dan lahar dad G. Gede bersusunan batupasir tufaan, serpih
tufaan, breksi tufaan dan aglomerat tufaan (Sudjatmiko,
1972).
Pasir Cimangkok dan pasir Ciapus berukuran lolos
saringan 100 mesh dicuci bersih untuk menghilangkan
kontaminan. Masing-masing pasir tersebut selanjutnya
diberi perlakuan dengan penambahan urea atau ZA sebagai
berikut: (I) hanya pasir sebagai kontrol, (2) campuran urea
dan pasir dengan perbandingan I : 10 (urea 10%), I : 5
(urea 20%) dan I : 3 (urea ＳＥＩｾ＠
dan (3) ZA dan pasir
dengan perbandingan I : 10 (ZA 10%), 1 : 5 (ZA 20%) dan
I : 3 (ZA 33%).
Setelah diberi perlakuan, campuran pasir dengan
urealZA diinkubasi pada kondisi lembab. Pengamatan
dilakukan pada bulan ke-I, ke-2 dan ke-3 selama masa
inkubasi. Pengamatan dilakukan terhadap pH, kadar
nitrogen-NH 4, kalsium, magnesium, kalium, tembaga dan
seng hasil ekstraksi aquadest (1:10) setelah pengocokan
selama satu jam. Kation-kation diukur dengan AAS,
sedangkan susunan mineral dalam fraksi pasir halus (125210 mesh) dianalisis dengan bantuan mikroskop polarisasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis susunan mineral fraksi pasir halus
menunjukkan bahwa pasir Cimangkok dan pasir Ciapus
didominasi oleh plagioklas intermedier (Iabradorit dan
andesin), yaitu berturut-turut 46% dan 36%, dan mineralmineral ferromagnesian, seperti olivin, aug it dan hipersten,
dengan jumlah 21 % pada pasir Cimangkok dan 17% pada
pasir Ciapus (Tabel I).
24
Pasir
Ｚｾ＠
c:
«
'0,
B
::::J
ｾ＠
c:
!!?
CD
c.
£
c:
'in
CD
'0
c:
«
-
c: 'in
.;::
0
'0
CtI
!!?
ｾ＠
.0
CtI
...J
CtI·
ｾ＠
::::J
....,co
(5
>
CD
II)
'in
ｾ＠
'" ....,
Q) c:
CtI
(!)
ｾ＠
0
c:
c:
co
2
co
....,co
c:
...J
::::J
Q.
II)
co
CD
E
...
C>
CtI
LL.
c:
ｾ＠
CII
CII
II)
. ........................... %........................................
3 18
Cimangkok
Ciapus
3 2 12
25
22
21
14
12 2
-
7 12
7 3 7 11
19
Analisis distribusi ukuran butir terhadap contoh Iolos
saringan 100 mesh menunjukkan bahwa pasir Cimangkok
memiliki ukuran butir yang lebih kasar dibandingkan pasir
Ciapus. Butir berukuran 100-170 mesh dan >200 mesh pada
pasir Cimangkok adalah berturut-turut 92.9% dan 4.4%,
sedangkan pada pasir Ciapus sebanyak 61.9% dan 24.4%
(Gam bar I).
100 --DCimangkok
80
ｾＶＰ＠
r::JCiapus
ｾｩｦｉ＠
.r:
as
...,E 40
::::I
20
ｏＫＭｾｫ＠
ｩｾｉＭ［＠
100-170
170-200
>200
Ukuran (mesh)
Gambar I. Distribusi Ukuran Butir terhadap Contoh Lolos
Saringan 100 Mesh dari Pasir Cimangkok dan Pasir
Ciapus yang Digunakan dalam Penelitian
Penambahan ZA pada pasir Cimangkok dan pasir
Ciapus secara nyata telah meningkatkan jumlah Ca2+, Mg2+,
K+ terekstrak aquadest. Untuk pasir Ciapus, pemberian ZA
dosis 10% telah meningkatkan jumlah Ca terekstrak
sebanyak 31.6 kali lebih besar dibandingkan kontrol, yaitu
dari rata-rata 25.3 mg kg' I menjadi rata-rata 800.1 mg kg' I,
sedangkan pada pasir Cimangkok peningkatan jumlah Ca
hanya 5.7 kali, yaitu dari rata-rata 68.2 mg kg· 1 (komol)
menjadi rata-rata 390.5 mg kg· 1 (Gambar 2). Dengan dosis
ZA yang sarna, K pada pasir Ciapus meningkat 102 kali
dibandingkan kontrol, yaitu menjadi 108.3 mg kg-I (koop-ol
10.6 mg kg-I), sedangkan pada pasir Cimangtok
peningkatan hanya sekitar 2.4 kali, yaitu menjadi 66.1 mg
kg· 1 dari 27.6 mg kg· 1 (Gambar 3).
Illmal Tanah dan Lingkungan, Vol. 5 No.1, April 2003: 23-28
dan Zn terekstrak aquadest lebih banyak terjadi pada pasir
Cimangkok daripada pasir Ciapus. Pada pasir Cimangkok
dengan penambahan ZA dosis 20% dan setelah masa
inkubasi 3 bulan terjadi peningkatan jumlah Cu dari 0.28
mg kg"' menjadi 1.84 mg kg"1 dan peningkatan Zn dari 0.44
mg kg"' menjadi 2.41 mg kg"l. Pada pasir Ciapus jumlah Cu
terekstrak tertinggi sebesar 0.52 mg kg"1 diperoleh melalui
pember ian urea dosis 10% dan 20%, dan jumlah Zn
tertinggi sebesar 0.72 mg kg"1 diperoleh melalui pemberian
ZA dosis 20%.
Konsentrasi Mg terekstrak aquadest tertinggi diperoleh
pada penambahan ZA dosis 33%. Untuk pasir Ciapus
terjadi peningkatan jumlah Mg sebanyak 16.5 kali
dibandingkan kontrol, yaitu dari 9.8 mg kg"' menjadi 161.7
mg kg"l, sedangkan untuk pasir Cimangkok peningkatan
hanya sekitar 2.5 kali, yaitu dari 36.8 mg kg"' menjadi 94.7
mg kg"1 (Gambar4).
Dibandingkan dengan kontrol, pemberian urea pad a
pasir Cimangkok maupun pasir Ciapus tidak berpengaruh
terhadap peningkatan Ca dan K, bahkan pada Mg
cenderung menurunkan (Gam bar 2, 3 dan 4).
Penambahan urea maupun ZA juga berpengaruh
terhadap peningkatan jumlah Cu dan Zn terekstrak
aquadest. Gambar 5 dan 6 menunjukkan bahwa jumlah Cu
Paslr Cimangkok
r
'en
>t:
900
600
ｾ＠ｾ＠
300
ｾ＠
ｾ＠
750
＠ｾ
ｾ＠
16
ｾ＠
Paslr Clap us
900
en
S
>t:
ｾ＠
.,
450
ｾ＠
150
ｾ＠
;.;- ｾ＠
o
ｾ＠
"["1
ｾ＠
ｾ＠
2
600 ＫＭｾ｡｟［ｂｉ＠
450 Ｍｪｾｉ｟ｩｬＧｓｈ＠
150
ＫＭｾ｟ｉＺｬＸｲ｡］ﾧｈ＠
ＫＭｾＸＹ｟ｬＺＡﾧｈ＠
ｏＫｯｾＸｂｗ＠
3
Waktu inkubasi (bulan)
[) Ureal 0% 13 Urea20% R Urea33%
aZA20%
C51ZA33%
o Kontrol
I2lZA10%
750 ＫＭｴ＿ＳｉｾＮＬ｟ｪ＠
300
ｾ＠
ｾ＠
ｾ＠
n. ..
ｾＭＬ＠
2
Waktu inkubasi (bulan)
o Kontrol
0ZA10%
OUreal0%
BZA20%
QUrea20%
3
ｾｕｲ･｡ＳＥ＠
ｾｚａＳＥ＠
Gambar 2. Hubungan antara Dosis UrealZA dan Masa Inkubasi dengan Jumlah Ca Terekstrak Aquadest
pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
Paslr Cimangkok
150
｟ｾ＠
Paslr Clap us
ｾＭＬ＠
'en
>t:
g
ｾ＠
i
:.::
120 + - - - - - - - - - - - - - - 1
ｾ＠
150
ｾ＠
120 - j - - - - - - - - - - - - - B - l
ＫＭｾ＠
60
ＫＭｾｲ｟＠
S
90
ＹＰＫＭｾ｟ｩ＠
ｾ＠
i
:.::
30
ｾＭＬ＠
ｾ･ｮ＠
60
ＳＰＫＭｾｲ｟ｒｈ＠
o
o
2
2
3
o Kontrol
IZIZ10%
(J Ul0%
aZ20%
GU20%
ISZ33%
I!IIU33%
3
Waktu inkubasi (bulan)
Waktu inkubasi (bulan)
o Kontrol
IZI ZA 10%
0 Ureal 0%
9 ZA20%
E:J Urea20%
lSI ZA33%
IE Urea33%
Gambar 3. Hubllngan antara Oasis UrealZA dan Masa Inkllbasi dengan JlImlah K Terekstrak Aquadest
pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
25
Pemanfaatan pasir gllnzmg sebagai pllpuk alami (Iskandar)
Secara umum dari Gambar 2 sampai 6 terlihat bahwa
jumlah kation tertinggi yang dilepaskan setelah
penambahan urea atau ZA adalah Ca, kemudian Mg dan
diikuti oleh K, sedangkan Cu dan Zn jumlahnya sangat
. kecil. Setelah pemberian ZA, pasir Ciapus melepaskan Ca,
Mg, dan K yang lebih tinggi, tetapi jumlah Cu dan Zn
yang lebih rendah dibandingkan jumlah kation-kation
tersebut pada pasir Cimangkok.
Kondisi masam nampaknya telah memicu pelapukan
mineral secara lebih intensif. Pemberian ZA menghasilkan
kemasaman yang lebih tinggi dibandingkan dengan
pemberian urea (Tabel 2).
Hasil analisis NH/ dalam contoh pasir setelah
perlakuan pemberian urealZA (Tabel 3) menunjukkan
bahwa konsentrasi NH4 + akibat perlakuan urea jauh lebih
kecil dibandingkan perlakuan ZA. Sebagai senyawa
nonelektrlolit, diperkirakan sebagian besar urea masih
belum mengalami hidrolisis dan masih berada dalam
bentuk molekul-molekul urea dalam larutan. Sebaliknya,
ZA sebagai senyawa elektrolit memiliki derajat disosiasi
yang lebih tinggi sehingga kandungan NH: dalam larutan
cukup ｴｾｮｧｩＮ＠
Hasil anal isis menunjukkan bahwa konsentrasi kationkation yang dilepaskan jumlahnya bervariasi. Konsentrasi
Ca dalam tarutan terlihat lebih tinggi dibandingkan dengan
kation-kation lain (Mg, K, Cu, dan Zn) karena mineralmineral yang terdapat pada kedua contoh pasir didominasi
oleh mineral-mineral dengan kandungan Ca yang tinggi,
yaitu augit, andes in, labradorit dan bahan lapukan.
Pasir Cimangkok
Pasir Clapus
250
250
ｾ＠
200
:; 150
..><
150
-i1oo
ｾ＠
100
ｾ＠
200
g
'"E
i
ｾ＠
ｾ＠
ｾ＠
50
o
o Kontrol
r2!ZA1O%
Gambar 4.
ｾ＠
11
rLr:.
n. .
Waktu inkutasi (bulan) 3.
0 Urea1 0% 0 Urea20% t!I Urea33%
aZA20%
ISlZA33%
ｾ＠
ｾ＠
'"
50
E
ｾ＠ｾ＠
o n,
.'
o Kontrol
!'2lZA10%
Hubungan an tara Oosis UrealZA dan Masa Inkubasi dengan lumlah Mg Terekstrak
Aquadest pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
Paslr Clap us
2
2
'"
ｾ＠
ｾ＠
en
::l
(..)
OJ
ｾ＠
1,6
E
i
3
Waktu inkubasi (bulan)
0 Urea1 0% 13 Urea20% t!I Urea33%
aZA20%
ｾｚａＳＥ＠
Pasir Cimangkok
ｾ＠
.'
2
1,6
E
i
1,2
ｾ＠
0,8
en
0
0,8
ｾ＠
;3
0,4
1,2
0,4
0
2
3
2
Waktu inkubasi (bulan)
o Kontrol
o Urea10%
oUrea20%
12JZA10%
aZA20%
t'IlZA33%
3
Waktu inkubasi (bulan)
t!IUrea33%
o Kontrol
o Urea10%
oUrea20%
C2JZA10%
aZA20%
ISlZA33%
t!IUrea33%
, Gambar 5. Hubungan an tara Oosis UrealZA dan Masa Inkubasi dengan .Iumlah Cu Terekstrak Aquadest
pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
26
Jurnal Tanah dan Lingkungan, Vol. 5 No.1, April 2003: 23-28
Paslr Clmangkok
Paslr Clapus
2.5 . . - - - - - - - - - - - - - - - ,
2,5 - , - - - - - - - - - - - - - - - - ,
ｾ＠
ｾ＠
ＲＫＭｦ＿ｅｾ＠
ｾ＠
:; 1.5
ｾ＠
ｾ＠ 01 2 + - - - - - - - - - - - - - - 4
i
E
ｴＭｾｈ＠
iii
ｾ＠
ｾ＠
1,5
j
0.5 -t--j:':l---\
ｾ＠
i:::1':'r---;::::r.T::;
0.5 t----Sn;------.;;8_--m=H
o
2
I o Kontrol
I0ZA10%
3
2
oUreal0%
I:;JUrea200/0
8 ZA20%
ｾ＠
3
Waktu inkubasi (bulan)
Waktu inkubasi (bulan)
ｾｕｲ･｡ＳＥ＠
ZA33%
o Kontrol
OUreal0%
mUrea20%
10 ZAl 0%
8 ZA20%
ｾ＠
IIJUrea33%
ZA33%
Gambar 6. Hubungan antara dosis UrealZA dan masa inkubasi dengan jumlah Zn terekstrak aquadest pada
Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
Tabel 2. Pengaruh Pemberian UrealZA terhadap pH pada Pasir
Cimangkok dan Pasir Ciapus
pH dalam air (1:1)
Perlakuan
Cimangkok
Ciapus
Pasir: Urea 10%
6.0
7.4
Pasir : Urea 20%
7.2
7.0
Pasir : Urea 33%
7.2
6.9
Pasir : ZA 10%
4.9
5.8
Pasir : ZA 20%
5.1
5.9
Pasir: ZA 33%
5.1
5.9
Tabel3. Pengaruh Pemberian UrealZA terhadap Kandungan NNH4 pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus setelah 3
Bulan Inkubasi
Kadar N-NH4 terlarut (%)
Perlakuan
Cimangkok
Kontrol
0.002
Ciapus
0.001
Pasir : Urea 10%
0.60
0.60
Pasir : Urea 20%
1.22
1.06
Pasir: Urea 33%
1.30
1.60
Pasir : ZA 10%
1.77
1.82
Pasir: ZA 20%
3.50
3.67
Pasir : ZA 33%
5.32
5.35
Pasir Ciapus melepaskan Ca, Mg, dan K yang lebih
tinggi dibandingkan pasir Cimangkok. Hal ini terjadi
karena ukuran butir pasir Ciapus lebih halus dibandingkan
pasir Cimangkok. Luas permukaan spesifik yang lebih
besar pada pasir Ciapus meningkatkan kontak mineral
dengan urealZA dan agen pelapukan lainnya.
Jumlah kation yang diJepaskan setelah masa inkubasi I
bulan secara umum cenderung tidak berbeda dengan masa
inkubasi 2 dan 3 bulan. Pelepasan kation-kation dari
permukaan mineral pada awalnya berlangsung dengan
kecepatan tinggi, namun kemudian menurun seiring dengan
waktu. Hal ini terjadi karena produk pelapukan yang
terakumulasi pada permukaan mineral yang terlapuk
menghalangi proses pelepasan kation selanjutnya.
KESIMPULAN
Pasir Cimangkok dan pasir Ciapus didominasi oleh
mineral andesin dan labradorit yang termasuk golongan
plagioklas intermedier. Perbedaan utama kedua pasir ini
terletak pada distribusi ukuran butir. Ukuran butir pasir
Ciapus lebih halus dibandingkan ukuran butir pasir
Cimangkok.
Penambahan ammonium sulfat (ZA) pada pasir
Cimangkok dan pasir Ciapus secara nyata meningkatkan
jumlah Ca, Mg, dan K yang dilepaskan. Jumlah kation
tertinggi yang dilepaskan adalah Ca, diikuti oleh Mg dan K,
sedangkan Cu dan Zn jumlahnya sangat keci!. Setelah
pemberian ZA, pasir Ciapus melepaskan Ca, Mg, dan K
dalam jumlah yang lebih tinggi dibandingkan jumlah
kation-kation terse but pada pasir Cimangkolt. Penambahan
urea pada pasir Cimangkok dan pasir Ciapus tidak
memberikan pengaruh yang nyata terfladap peningkatan
jumlah Ca dan K terekstrak aquadest. bahfcan pada Mg
cenderung menurunkan. Secara umum masa inkubasi I, 2
dan 3 bulan pengaruhnya tidak berbeda secara nyata
terhadap jumlah kation-kation yang diJepaskan.
27
Pemanfaatan pasir gunung sebagai pupuk alami (Iskandar)
DAFTAR PUSTAKA
Blum. W.E.H .. B. Herbinger, A. Mentler, F. Ottner, M. Pollak, E.
Unger und W.W. Wenzel. 1989. Zur Verwendung von
Gesteinmehlen in der Landwirtschaft. I. Chemischmineralogische Zusammensetzung und Eignung von Gesteinmehlen als DUngemittel. Z. Pjlanzenerniirhr. Bodenk.
152:421-425.
28
Effendi, AC. 1974. Peta Geologi Lembar Bogor, Jawa. Direktorat
Geologi. Departemen Pertambangan Republik Indonesia
Rai, D. and J.A. Kittrick. 1989. Mineral Equilibria and the Soil
System. In J.B. Dixon and S.B. Weed (eds.). Mineral in Soil
Environments, SSS Am. Book Series.
Sudjatmiko. 1972. Peta Geologi Lembar Cianjur, Jawa. Direktorat
Geologi. Departemen Pertambangan Republik Indonesia
ISSN 1410-7333
TEKNOLOGI PEMANFAATAN PASIR GUNUNG SEBAGAI PUPUK ALAMI:
MEMPERCEPAT PELEPASAN UNSUR HARA
Use of Volcanic Sand as a Natural Fertilizer: Increasing Release of Nutrients
Iskandar l dan I. Irwanti2
'Staf Pengajar Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Jalan Meranti, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680
Phone: 0251-627360, Fax: 0251-629358, e-mail: soilipb@indo.net.id
2Alumnus Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
ABSTRACT
Volcanic sands, that contain relatively high content of dark minerals. can be used as a natural fertilizer.
Unfortunately, the amount of the nutrients from this material available for the plant growth is very low. To increase the release
of the nutrients to the environment. weathering process of the minerals should be accelerated. The objective of this research
was to study the capability of urea and ammonium sulphate (ZA) in increasing the release of cations cel', Mi', K', c,i' and
Zn 2 from the minerals. Urea and ZA used in this study is not only known as source of N fertilizer but also found destroy the
floor of storehouse made from concrete.
Volcanic sands from Cimangkok and Ciapus were sieved with 100 mesh sieve and were mixed with each urea or ZA
with the rate of 10%, 20% and 33%. The mixture was then 3 months incubated in wet conditions. The amount ofCa2 , Mi.
K, Cu 2 and Zn1 extracted with aquadest was measured at the r ', 2nd and 3rrl month.
Due to the higher acidity, adding df the ZA to the sand from Cimangkok and Ciapus effectively increased the amount
of extracted Ca 2 , Mi' and K' compared to the adding of urea. A t the rate of 10%, adding of the ZA to the sand from Ciapus
increased the amount of extracted Ca 2 from 25.3 mg kg"! to 800.1 mg kg"! and K from 10.6 mg kg"! to 108.3 mg kg"l. The
highest concentration of Mi' was found on the treatment of ZA with the rate of 33%. i.e. from 9.8 mg kg"! to 161.7 mg kg"1 in
sand from Ciapus. Adding of the urea or of the ZA affected the amount ofextracted Cu 2 and Zn 2 , however there was no trend
which rate effectively have increased the extracted these cations.
Generally, incubation time of I, 2 or 3 months is not significant affect the amount ofextracted cations.
Key words: Ammonium sulphate (ZA). natural fertilizer. nutrient, volcanic sand, urea
PENDAHULUAN
Penggunaan pupuk alam seperti tepung batuan, sebagai
pupuk alternatif yang memiliki kandungan hara relatif
lengkap, baik hara makro maupun mikro, masih kurang
mendapat perhatian. Hal ini disebabkan karen a pupuk
tepung batuan bersifat very slow release, sehingga
pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman kurang nyata
dalam jangka waktu pendek. Sebagai contoh, tepung batuan
basalt dan abu volkanik masing-masing sebanyak 1000
kg/ha hanya mampu menggantikan CaO berturut-turut
sebesar 4.31 dan 31.34 kg ha"1 (Blum et al., 1989). Selain
itu hasil penelitian Blum et al. (1989) juga menunjukkan
bahwa kandungan unsur hara total dan tersedia dalam
batuan sangat tergantung kepada komposisi mineral dan
ukuran butir tepung batuan.
Untuk mempercepat pelepasan unsur hara dari batuan,
maka proses pelapukan batuan harus dipercepat, yaitu
melalui pemberian suatu kondisi atau lingkungan yang
dapat menurunkan kestabilan mineral. Secara umum
pelapukan mineral dipengaruhi oleh komposisi, koefisien
ekspansi, adanya belahan/pecahan dan struktur kristaI, serta
kekerasan dan luas permukaan spesifik mineral. Faktor
lingkungan juga sangat mempengaruhi proses pelapukan,
seperti pH, kondisi oksidasi/reduksi, hidrasi, hidrolisis,
karbonasi, dan lain-lain (Rai dan Kittrick, 1989)"
Urea dan ZA (ammonium sulfat) sebagai pupuk sumber
nitrogen yang paling banyak digunakan diketahui
menunjukkan suatu fenomena yang cukup potensial untuk
digunakan dalam memanipulasi kecepatan pelepasan hara
dari suatu mineral, yaitu daya rusaknya yang cukup tinggi
terhadap lantai dan dinding-dinding di gudang-gudang
penyimpanan urea dan ZA. Dari fenomena ini diharapkan
bahwa dengan pen am bah an urea dan/atau ZA pada tepung
batuan, proses pelapukan mineral dapat lebih dipercepat
sehingga mudah melepaskan kation-kation tertentu dari
struktur kristal mineral ke dalam larutan tanah dan
ketersediaan unsur hara bagi tanaman pun akan meningkat
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh
pember ian urea dan ZA serta masa inkubasi terhadap
Iskandar dan I. Irwanti. 2003. Teknologi pemanfaatan asir gunung sebagai pupuk alami: Mempercepat proses pelapukan mineral.
J. Tanah Lingk., 5(1):23-27.
23
Pemanfaatan pasir gunung sebagai pupuk alami (Iskandar)
kecepatan pelepasan kation-kation dari mineral-mineral
yang terdapat dalam pasir Cimangkok dan pasir Ciapus.
Tabel I. Susunan Mineral pada Pasir Cimangkok dan Pasir
Ciapus
BAHAN DAN METODA
t
1
i
I
I
Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah pasir
dari daerah S. Ciapus, kabupaten Bogor dan pasir dari S.
Cimangkok, kabupaten Sukabumi. Lokasi S. Ciapus
terdapat pada formasi geologi Qvsl, yaitu terdiri dari lahar,
breksi tufaan dan lapili dari G. Salak bersusunan andesit
basalt, kebanyakan lapuk sekali (Effendi, 1974). Sungai
Cimangkok berada pada formasi geologi Qgy, yaitu breksi
dan lahar dad G. Gede bersusunan batupasir tufaan, serpih
tufaan, breksi tufaan dan aglomerat tufaan (Sudjatmiko,
1972).
Pasir Cimangkok dan pasir Ciapus berukuran lolos
saringan 100 mesh dicuci bersih untuk menghilangkan
kontaminan. Masing-masing pasir tersebut selanjutnya
diberi perlakuan dengan penambahan urea atau ZA sebagai
berikut: (I) hanya pasir sebagai kontrol, (2) campuran urea
dan pasir dengan perbandingan I : 10 (urea 10%), I : 5
(urea 20%) dan I : 3 (urea ＳＥＩｾ＠
dan (3) ZA dan pasir
dengan perbandingan I : 10 (ZA 10%), 1 : 5 (ZA 20%) dan
I : 3 (ZA 33%).
Setelah diberi perlakuan, campuran pasir dengan
urealZA diinkubasi pada kondisi lembab. Pengamatan
dilakukan pada bulan ke-I, ke-2 dan ke-3 selama masa
inkubasi. Pengamatan dilakukan terhadap pH, kadar
nitrogen-NH 4, kalsium, magnesium, kalium, tembaga dan
seng hasil ekstraksi aquadest (1:10) setelah pengocokan
selama satu jam. Kation-kation diukur dengan AAS,
sedangkan susunan mineral dalam fraksi pasir halus (125210 mesh) dianalisis dengan bantuan mikroskop polarisasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis susunan mineral fraksi pasir halus
menunjukkan bahwa pasir Cimangkok dan pasir Ciapus
didominasi oleh plagioklas intermedier (Iabradorit dan
andesin), yaitu berturut-turut 46% dan 36%, dan mineralmineral ferromagnesian, seperti olivin, aug it dan hipersten,
dengan jumlah 21 % pada pasir Cimangkok dan 17% pada
pasir Ciapus (Tabel I).
24
Pasir
Ｚｾ＠
c:
«
'0,
B
::::J
ｾ＠
c:
!!?
CD
c.
£
c:
'in
CD
'0
c:
«
-
c: 'in
.;::
0
'0
CtI
!!?
ｾ＠
.0
CtI
...J
CtI·
ｾ＠
::::J
....,co
(5
>
CD
II)
'in
ｾ＠
'" ....,
Q) c:
CtI
(!)
ｾ＠
0
c:
c:
co
2
co
....,co
c:
...J
::::J
Q.
II)
co
CD
E
...
C>
CtI
LL.
c:
ｾ＠
CII
CII
II)
. ........................... %........................................
3 18
Cimangkok
Ciapus
3 2 12
25
22
21
14
12 2
-
7 12
7 3 7 11
19
Analisis distribusi ukuran butir terhadap contoh Iolos
saringan 100 mesh menunjukkan bahwa pasir Cimangkok
memiliki ukuran butir yang lebih kasar dibandingkan pasir
Ciapus. Butir berukuran 100-170 mesh dan >200 mesh pada
pasir Cimangkok adalah berturut-turut 92.9% dan 4.4%,
sedangkan pada pasir Ciapus sebanyak 61.9% dan 24.4%
(Gam bar I).
100 --DCimangkok
80
ｾＶＰ＠
r::JCiapus
ｾｩｦｉ＠
.r:
as
...,E 40
::::I
20
ｏＫＭｾｫ＠
ｩｾｉＭ［＠
100-170
170-200
>200
Ukuran (mesh)
Gambar I. Distribusi Ukuran Butir terhadap Contoh Lolos
Saringan 100 Mesh dari Pasir Cimangkok dan Pasir
Ciapus yang Digunakan dalam Penelitian
Penambahan ZA pada pasir Cimangkok dan pasir
Ciapus secara nyata telah meningkatkan jumlah Ca2+, Mg2+,
K+ terekstrak aquadest. Untuk pasir Ciapus, pemberian ZA
dosis 10% telah meningkatkan jumlah Ca terekstrak
sebanyak 31.6 kali lebih besar dibandingkan kontrol, yaitu
dari rata-rata 25.3 mg kg' I menjadi rata-rata 800.1 mg kg' I,
sedangkan pada pasir Cimangkok peningkatan jumlah Ca
hanya 5.7 kali, yaitu dari rata-rata 68.2 mg kg· 1 (komol)
menjadi rata-rata 390.5 mg kg· 1 (Gambar 2). Dengan dosis
ZA yang sarna, K pada pasir Ciapus meningkat 102 kali
dibandingkan kontrol, yaitu menjadi 108.3 mg kg-I (koop-ol
10.6 mg kg-I), sedangkan pada pasir Cimangtok
peningkatan hanya sekitar 2.4 kali, yaitu menjadi 66.1 mg
kg· 1 dari 27.6 mg kg· 1 (Gambar 3).
Illmal Tanah dan Lingkungan, Vol. 5 No.1, April 2003: 23-28
dan Zn terekstrak aquadest lebih banyak terjadi pada pasir
Cimangkok daripada pasir Ciapus. Pada pasir Cimangkok
dengan penambahan ZA dosis 20% dan setelah masa
inkubasi 3 bulan terjadi peningkatan jumlah Cu dari 0.28
mg kg"' menjadi 1.84 mg kg"1 dan peningkatan Zn dari 0.44
mg kg"' menjadi 2.41 mg kg"l. Pada pasir Ciapus jumlah Cu
terekstrak tertinggi sebesar 0.52 mg kg"1 diperoleh melalui
pember ian urea dosis 10% dan 20%, dan jumlah Zn
tertinggi sebesar 0.72 mg kg"1 diperoleh melalui pemberian
ZA dosis 20%.
Konsentrasi Mg terekstrak aquadest tertinggi diperoleh
pada penambahan ZA dosis 33%. Untuk pasir Ciapus
terjadi peningkatan jumlah Mg sebanyak 16.5 kali
dibandingkan kontrol, yaitu dari 9.8 mg kg"' menjadi 161.7
mg kg"l, sedangkan untuk pasir Cimangkok peningkatan
hanya sekitar 2.5 kali, yaitu dari 36.8 mg kg"' menjadi 94.7
mg kg"1 (Gambar4).
Dibandingkan dengan kontrol, pemberian urea pad a
pasir Cimangkok maupun pasir Ciapus tidak berpengaruh
terhadap peningkatan Ca dan K, bahkan pada Mg
cenderung menurunkan (Gam bar 2, 3 dan 4).
Penambahan urea maupun ZA juga berpengaruh
terhadap peningkatan jumlah Cu dan Zn terekstrak
aquadest. Gambar 5 dan 6 menunjukkan bahwa jumlah Cu
Paslr Cimangkok
r
'en
>t:
900
600
ｾ＠ｾ＠
300
ｾ＠
ｾ＠
750
＠ｾ
ｾ＠
16
ｾ＠
Paslr Clap us
900
en
S
>t:
ｾ＠
.,
450
ｾ＠
150
ｾ＠
;.;- ｾ＠
o
ｾ＠
"["1
ｾ＠
ｾ＠
2
600 ＫＭｾ｡｟［ｂｉ＠
450 Ｍｪｾｉ｟ｩｬＧｓｈ＠
150
ＫＭｾ｟ｉＺｬＸｲ｡］ﾧｈ＠
ＫＭｾＸＹ｟ｬＺＡﾧｈ＠
ｏＫｯｾＸｂｗ＠
3
Waktu inkubasi (bulan)
[) Ureal 0% 13 Urea20% R Urea33%
aZA20%
C51ZA33%
o Kontrol
I2lZA10%
750 ＫＭｴ＿ＳｉｾＮＬ｟ｪ＠
300
ｾ＠
ｾ＠
ｾ＠
n. ..
ｾＭＬ＠
2
Waktu inkubasi (bulan)
o Kontrol
0ZA10%
OUreal0%
BZA20%
QUrea20%
3
ｾｕｲ･｡ＳＥ＠
ｾｚａＳＥ＠
Gambar 2. Hubungan antara Dosis UrealZA dan Masa Inkubasi dengan Jumlah Ca Terekstrak Aquadest
pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
Paslr Cimangkok
150
｟ｾ＠
Paslr Clap us
ｾＭＬ＠
'en
>t:
g
ｾ＠
i
:.::
120 + - - - - - - - - - - - - - - 1
ｾ＠
150
ｾ＠
120 - j - - - - - - - - - - - - - B - l
ＫＭｾ＠
60
ＫＭｾｲ｟＠
S
90
ＹＰＫＭｾ｟ｩ＠
ｾ＠
i
:.::
30
ｾＭＬ＠
ｾ･ｮ＠
60
ＳＰＫＭｾｲ｟ｒｈ＠
o
o
2
2
3
o Kontrol
IZIZ10%
(J Ul0%
aZ20%
GU20%
ISZ33%
I!IIU33%
3
Waktu inkubasi (bulan)
Waktu inkubasi (bulan)
o Kontrol
IZI ZA 10%
0 Ureal 0%
9 ZA20%
E:J Urea20%
lSI ZA33%
IE Urea33%
Gambar 3. Hubllngan antara Oasis UrealZA dan Masa Inkllbasi dengan JlImlah K Terekstrak Aquadest
pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
25
Pemanfaatan pasir gllnzmg sebagai pllpuk alami (Iskandar)
Secara umum dari Gambar 2 sampai 6 terlihat bahwa
jumlah kation tertinggi yang dilepaskan setelah
penambahan urea atau ZA adalah Ca, kemudian Mg dan
diikuti oleh K, sedangkan Cu dan Zn jumlahnya sangat
. kecil. Setelah pemberian ZA, pasir Ciapus melepaskan Ca,
Mg, dan K yang lebih tinggi, tetapi jumlah Cu dan Zn
yang lebih rendah dibandingkan jumlah kation-kation
tersebut pada pasir Cimangkok.
Kondisi masam nampaknya telah memicu pelapukan
mineral secara lebih intensif. Pemberian ZA menghasilkan
kemasaman yang lebih tinggi dibandingkan dengan
pemberian urea (Tabel 2).
Hasil analisis NH/ dalam contoh pasir setelah
perlakuan pemberian urealZA (Tabel 3) menunjukkan
bahwa konsentrasi NH4 + akibat perlakuan urea jauh lebih
kecil dibandingkan perlakuan ZA. Sebagai senyawa
nonelektrlolit, diperkirakan sebagian besar urea masih
belum mengalami hidrolisis dan masih berada dalam
bentuk molekul-molekul urea dalam larutan. Sebaliknya,
ZA sebagai senyawa elektrolit memiliki derajat disosiasi
yang lebih tinggi sehingga kandungan NH: dalam larutan
cukup ｴｾｮｧｩＮ＠
Hasil anal isis menunjukkan bahwa konsentrasi kationkation yang dilepaskan jumlahnya bervariasi. Konsentrasi
Ca dalam tarutan terlihat lebih tinggi dibandingkan dengan
kation-kation lain (Mg, K, Cu, dan Zn) karena mineralmineral yang terdapat pada kedua contoh pasir didominasi
oleh mineral-mineral dengan kandungan Ca yang tinggi,
yaitu augit, andes in, labradorit dan bahan lapukan.
Pasir Cimangkok
Pasir Clapus
250
250
ｾ＠
200
:; 150
..><
150
-i1oo
ｾ＠
100
ｾ＠
200
g
'"E
i
ｾ＠
ｾ＠
ｾ＠
50
o
o Kontrol
r2!ZA1O%
Gambar 4.
ｾ＠
11
rLr:.
n. .
Waktu inkutasi (bulan) 3.
0 Urea1 0% 0 Urea20% t!I Urea33%
aZA20%
ISlZA33%
ｾ＠
ｾ＠
'"
50
E
ｾ＠ｾ＠
o n,
.'
o Kontrol
!'2lZA10%
Hubungan an tara Oosis UrealZA dan Masa Inkubasi dengan lumlah Mg Terekstrak
Aquadest pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
Paslr Clap us
2
2
'"
ｾ＠
ｾ＠
en
::l
(..)
OJ
ｾ＠
1,6
E
i
3
Waktu inkubasi (bulan)
0 Urea1 0% 13 Urea20% t!I Urea33%
aZA20%
ｾｚａＳＥ＠
Pasir Cimangkok
ｾ＠
.'
2
1,6
E
i
1,2
ｾ＠
0,8
en
0
0,8
ｾ＠
;3
0,4
1,2
0,4
0
2
3
2
Waktu inkubasi (bulan)
o Kontrol
o Urea10%
oUrea20%
12JZA10%
aZA20%
t'IlZA33%
3
Waktu inkubasi (bulan)
t!IUrea33%
o Kontrol
o Urea10%
oUrea20%
C2JZA10%
aZA20%
ISlZA33%
t!IUrea33%
, Gambar 5. Hubungan an tara Oosis UrealZA dan Masa Inkubasi dengan .Iumlah Cu Terekstrak Aquadest
pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
26
Jurnal Tanah dan Lingkungan, Vol. 5 No.1, April 2003: 23-28
Paslr Clmangkok
Paslr Clapus
2.5 . . - - - - - - - - - - - - - - - ,
2,5 - , - - - - - - - - - - - - - - - - ,
ｾ＠
ｾ＠
ＲＫＭｦ＿ｅｾ＠
ｾ＠
:; 1.5
ｾ＠
ｾ＠ 01 2 + - - - - - - - - - - - - - - 4
i
E
ｴＭｾｈ＠
iii
ｾ＠
ｾ＠
1,5
j
0.5 -t--j:':l---\
ｾ＠
i:::1':'r---;::::r.T::;
0.5 t----Sn;------.;;8_--m=H
o
2
I o Kontrol
I0ZA10%
3
2
oUreal0%
I:;JUrea200/0
8 ZA20%
ｾ＠
3
Waktu inkubasi (bulan)
Waktu inkubasi (bulan)
ｾｕｲ･｡ＳＥ＠
ZA33%
o Kontrol
OUreal0%
mUrea20%
10 ZAl 0%
8 ZA20%
ｾ＠
IIJUrea33%
ZA33%
Gambar 6. Hubungan antara dosis UrealZA dan masa inkubasi dengan jumlah Zn terekstrak aquadest pada
Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus
Tabel 2. Pengaruh Pemberian UrealZA terhadap pH pada Pasir
Cimangkok dan Pasir Ciapus
pH dalam air (1:1)
Perlakuan
Cimangkok
Ciapus
Pasir: Urea 10%
6.0
7.4
Pasir : Urea 20%
7.2
7.0
Pasir : Urea 33%
7.2
6.9
Pasir : ZA 10%
4.9
5.8
Pasir : ZA 20%
5.1
5.9
Pasir: ZA 33%
5.1
5.9
Tabel3. Pengaruh Pemberian UrealZA terhadap Kandungan NNH4 pada Pasir Cimangkok dan Pasir Ciapus setelah 3
Bulan Inkubasi
Kadar N-NH4 terlarut (%)
Perlakuan
Cimangkok
Kontrol
0.002
Ciapus
0.001
Pasir : Urea 10%
0.60
0.60
Pasir : Urea 20%
1.22
1.06
Pasir: Urea 33%
1.30
1.60
Pasir : ZA 10%
1.77
1.82
Pasir: ZA 20%
3.50
3.67
Pasir : ZA 33%
5.32
5.35
Pasir Ciapus melepaskan Ca, Mg, dan K yang lebih
tinggi dibandingkan pasir Cimangkok. Hal ini terjadi
karena ukuran butir pasir Ciapus lebih halus dibandingkan
pasir Cimangkok. Luas permukaan spesifik yang lebih
besar pada pasir Ciapus meningkatkan kontak mineral
dengan urealZA dan agen pelapukan lainnya.
Jumlah kation yang diJepaskan setelah masa inkubasi I
bulan secara umum cenderung tidak berbeda dengan masa
inkubasi 2 dan 3 bulan. Pelepasan kation-kation dari
permukaan mineral pada awalnya berlangsung dengan
kecepatan tinggi, namun kemudian menurun seiring dengan
waktu. Hal ini terjadi karena produk pelapukan yang
terakumulasi pada permukaan mineral yang terlapuk
menghalangi proses pelepasan kation selanjutnya.
KESIMPULAN
Pasir Cimangkok dan pasir Ciapus didominasi oleh
mineral andesin dan labradorit yang termasuk golongan
plagioklas intermedier. Perbedaan utama kedua pasir ini
terletak pada distribusi ukuran butir. Ukuran butir pasir
Ciapus lebih halus dibandingkan ukuran butir pasir
Cimangkok.
Penambahan ammonium sulfat (ZA) pada pasir
Cimangkok dan pasir Ciapus secara nyata meningkatkan
jumlah Ca, Mg, dan K yang dilepaskan. Jumlah kation
tertinggi yang dilepaskan adalah Ca, diikuti oleh Mg dan K,
sedangkan Cu dan Zn jumlahnya sangat keci!. Setelah
pemberian ZA, pasir Ciapus melepaskan Ca, Mg, dan K
dalam jumlah yang lebih tinggi dibandingkan jumlah
kation-kation terse but pada pasir Cimangkolt. Penambahan
urea pada pasir Cimangkok dan pasir Ciapus tidak
memberikan pengaruh yang nyata terfladap peningkatan
jumlah Ca dan K terekstrak aquadest. bahfcan pada Mg
cenderung menurunkan. Secara umum masa inkubasi I, 2
dan 3 bulan pengaruhnya tidak berbeda secara nyata
terhadap jumlah kation-kation yang diJepaskan.
27
Pemanfaatan pasir gunung sebagai pupuk alami (Iskandar)
DAFTAR PUSTAKA
Blum. W.E.H .. B. Herbinger, A. Mentler, F. Ottner, M. Pollak, E.
Unger und W.W. Wenzel. 1989. Zur Verwendung von
Gesteinmehlen in der Landwirtschaft. I. Chemischmineralogische Zusammensetzung und Eignung von Gesteinmehlen als DUngemittel. Z. Pjlanzenerniirhr. Bodenk.
152:421-425.
28
Effendi, AC. 1974. Peta Geologi Lembar Bogor, Jawa. Direktorat
Geologi. Departemen Pertambangan Republik Indonesia
Rai, D. and J.A. Kittrick. 1989. Mineral Equilibria and the Soil
System. In J.B. Dixon and S.B. Weed (eds.). Mineral in Soil
Environments, SSS Am. Book Series.
Sudjatmiko. 1972. Peta Geologi Lembar Cianjur, Jawa. Direktorat
Geologi. Departemen Pertambangan Republik Indonesia