PENGARUH APLIKASI ARANG TERHADAP PERTUMB

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Aplikasi arang (biochar/terra preta)

pada lahan bukan merupakan konsep baru (Mann, 2005), sebagai contoh bumi gelap antropogenik di Lembah Amazon (dise- but terra preta de indio) mengandung se- jumlah besar bahan arang - residu-residu dari hasil pembakaran biomasa (Som- broek, Ruivo, Fearnside, Glaser, and Leh- mann, 2003). Pemanfaatan arang secara sengaja pada lahan di Lembah Amazon kemungkinan besar telah menjadi kebia- saan para petani suku Amerindian pra Columbus - sebelum kehadiran orang- orang Eropa (Erickson, 2003). Hingga hari ini, ratusan hingga ribuan tahun se- telah daerah bumi gelap Amazon (Ama- zonian dark earth) ditinggalkan, simpan- an karbon arang dalam jumlah besar ma- sih tersisa. Total simpanan karbon (C)- nya sangat tinggi, yaitu 250 ton C/ha jauh lebih besar daripada nilai tipikal setempat dengan bahan induk yang sama, yaitu 100 ton C/ha pada tanah Amazon (Glaser, Haumaier, Guggenberger, and Zech, 2001). Secara teoritis, kandungan C tanah tersebut bahkan jauh melebihi potensi se- kuestrasi C dalam biomasa tanaman bah- kan jika suatu areal lahan kosong dita- nami kembali (restocked) menjadi hutan primer yang hanya akan mengandung se- kitar 110 ton C/ha di atas tanah (Som- broek et al., 2003).

Tanah terra preta Amazon mungkin merupakan salah satu contoh yang signi- fikan mengenai daya tahan (durability) dari efek arang bila ada di dalam tanah, dapat meningkatkan potensi kesuburan tanah. Tanah terra preta ini tetap sangat subur selama ratusan sampai ribuan tahun hingga hari ini (Major, 2009). Karbon da- lam bentuk arang di dalam tanah memi- liki waktu paruh lebih dari 1.000 tahun. Sekitar 50% dari jumlah karbon arang akan terurai setelah lebih dari 1.000 tahun (Laird, 2008). Karbon tanah (bahan or- ganik tanah) mempengaruhi indikator fi- sik, kimia dan biologi tanah, seperti sta-

bilitas agregat (fisik), retensi, ketersedia- an hara (kimia), siklus hara (biologi) dan merupakan indikator terhadap kualitas ta- nah itu sendiri (Kuykendall, 2008).

Diilhami oleh sifat menarik dari terra preta de indio, biochar diidentifikasi se- bagai suatu soil conditioner, suatu bahan yang ditambahkan ke dalam tanah untuk memperbaiki pertumbuhan dan kesehatan tanaman, yang memiliki potensi untuk merevolusi konsep pengelolaan tanah. Benefit biochar (charcoal from biomass) di dalam tanah terutama terletak pada dua pilar, yaitu daya retensi/afinitas/adsorp- sinya yang sangat tinggi terhadap unsur- unsur hara dan persistensi/kestabilannya yang sangat tinggi di dalam tanah (Cor- nell University, 2010). Selain karbon da- lam bentuk arang akan dipindahkan dari atmosfer dan disekuestrasi selama ribuan tahun di dalam tanah, pada saat yang ber- samaan aplikasi arang pada lahan juga akan memberikan kontribusi yang sangat lama terhadap kualitas tanah.

Di Indonesia, pemanfaatan biochar sebagai soil conditioner terutama dalam praktek-praktek pengelolaan lahan hutan masih sangat jarang dilakukan. Sementa- ra potensi jumlah limbah pertanian dan hutan sedemikian berlimpah, antara lain dari hasil pembukaan lahan maupun akti- vitas pemanenan yang meninggalkan lim- bah berupa daun, ranting, termasuk po- hon rusak. Berdasarkan data, potensi lim- bah biomasa berkayu hasil pembalakan

hutan sekitar 29,70 juta m 3 /tahun, limbah industri penggergajian kayu sekitar 1,40 juta m 3 /tahun, dan limbah perkebunan sekitar 27,32 juta m 3 /tahun (Anonim, 2000). Melalui proses karbonisasi/piroli- sis, seyogianya limbah tersebut dapat di- konversi menjadi biochar untuk selan- jutnya difungsikan sebagai soil condi- tioner. Di sisi lain, lahan kritis di Indo- nesia telah mencapai luasan sekitar 50 ju- ta ha (Harun, 2008).

Memperhatikan potensi bahan baku yang berlimpah dan benefit biochar yang sangat potensial, maka penelitian terha- dap pemanfaatan biochar sebagai soil

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) conditioner terutama dalam upaya mem-

nah mantap bergumpal, warna tanah ho- perbaiki status kesuburan lahan-lahan kri-

mogen hampir pada seluruh penampang tis dalam kaitannya dengan akselerasi

profil, kadar liat tinggi, tingkat kesuburan pertumbuhan jenis-jenis tanaman hutan

sedang hingga agak rendah. Bentuk topo- dipandang sangat perlu untuk dilakukan.

grafi wilayah termasuk berbukit dengan

0 kemiringan lereng pada kisaran 15-17,5

B. Tujuan dan ketinggian tempat 150 hingga 170 m Penelitian ini bertujuan untuk mem-

dpl. Berdasarkan data online dari website peroleh informasi tentang besarnya pe-

Stasiun Klimatologi Pondok Betung ngaruh aplikasi dosis arang terhadap pa-

(2011), kondisi iklim kawasan Taman rameter pertumbuhan dan perubahan sifat

Wisata Alam Carita dan sekitarnya, me- kesuburan tanah pada tanaman hutan Mi-

nurut klasifikasi Schmidt dan Ferguson chelia montana Blume (manglid) umur

tahun 1954, termasuk tipe iklim B dengan enam bulan pada tipe tanah Latosol yang

curah hujan rata-rata 2.516 mm per tahun pada umumnya pH agak masam. Manglid

berdasarkan data dari stasiun pemantau merupakan spesies pohon endemik yang

curah hujan terdekat dari areal penelitian, sudah mulai langka ditemukan di Jawa

yaitu Stasiun Curah Hujan Labuan (Lam- Barat. Kayu jenis ini sangat disukai di Ja-

piran 1). Sementara temperatur berada wa Barat, karena kayunya mengkilat, 0 pada kisaran minimum 22

C dan maksi-

strukturnya padat, halus, ringan dan kuat.

C, kelembaban udara berada pa- Hasil penelitian ini diharapkan dapat dija-

mum 33

da kisaran 76-84% berdasarkan data dari dikan sebagai salah satu solusi alternatif

stasiun pemantau meteorologi terdekat dalam menangani masalah akselerasi per-

dari areal penelitian, yaitu Stasiun Pe- tumbuhan fase awal tanaman hutan jenis

mantau Meteorologi Kota Serang. Data M. montana Blume terutama pada lahan-

iklim tersebut merupakan data pengamat- lahan kritis di wilayah Jawa Barat mau-

an selama 15 tahun dari tahun 1991 hing- pun wilayah lainnya di Indonesia.

ga 2005. Jenis-jenis vegetasi utama, baik yang

berbentuk pohon tingkat tinggi maupun

II. BAHAN DAN METODE vegetasi lain berupa perdu dan tanaman semusim pada rona awal (baseline) lokasi

A. Waktu dan Lokasi Penelitian penelitian adalah pulai (Alstonia schola- ris), durian (Durio zibethinus), manggis

Percobaan aplikasi arang pada lobang (Mangifera indica), cengkeh (Syzygium tanam dengan tanaman indikator M. mon-

aromaticum), tangkil (Gnetum gnemum), tana dilakukan dengan membangun dem-

nangka (Artocarpus integra), pisang (Mu- plot pada petak 5 dan petak 6, Carita II,

sa sp.), ketela pohon (Manihot esculenta), Kebun Percobaan Carita, Provinsi Ban-

lengkuas (Alpinia galanga), Melastoma ten, Jawa Barat pada bulan Oktober 2005.

sp., rumput jalar (gulma), dan sedikit Berdasarkan peta tanah (LPT, 1966),

alang-alang (Imperata cylindrica). jenis tanah di lokasi penelitian adalah

asosiasi antara Latosol coklat kemerahan

B. Bahan dan Alat Penelitian dan Latosol coklat menurut sistem klasi-

Arang yang digunakan dalam peneli- fikasi Dudal-Soepraptohardjo (1957) da-

tian ini berasal dari limbah (ranting, ca- lam Hardjowigeno (2003) setara dengan

bang dan belukar) dari hasil pembukaan Cambisol (FAO, 1974) atau Tropept (In-

lahan pada suatu kawasan hutan yang ceptisol) (USDA, 1975). Tanah terbentuk

didominasi oleh jenis Schima wallichi dari bahan induk ”tuf volkan interme-

(puspa), Maesopsis emenii (manii), dan dier” pada fisiografi/wilayah vulkan. Ta-

Bellucia axinanthera (harendong). Pem- nah Latosol bersolum dalam, struktur ta-

buatan arang menggunakan metode

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

tradisional yaitu dikubur dan dibakar di lakukan dengan metode uji HSD-Tukey- dalam tanah (earth kiln method) pada ki-

Kramer dengan menggunakan software saran suhu 350-450 0

JMP Start Statistics (Sall, Creighton, and silkan kemudian ditumbuk halus hingga

C. Arang yang diha-

Lehman, 2005).

menyerupai butiran pasir halus.

C. Metode Penelitian

III. HASIL

1. Rancangan Penelitian

A. Hasil Pengamatan dan Pengukur- Penelitian ini dilakukan dengan ran-

an Laju Pertumbuhan M. montana cangan acak kelompok dengan empat

Perlakuan empat level dosis arang perlakuan level dosis arang (v/v), yaitu

(0%, 5%, 10%, dan 15%) berdasarkan 0%, 5%, 10%, dan 15% dengan tiga

volume lobang tanam (v/v) berpengaruh ulangan. Masing-masing plot/petak uji

sangat nyata (anova satu arah, p < 0,001) berukuran 12 m x 16 m dengan jarak ta-

terhadap nilai rerata laju pertumbuhan nam 2 m x 2 m dan lobang tanam ber-

(tinggi, diameter) M. montana umur ukuran 30 cm x 30 cm x 30 cm (27 liter).

enam bulan setelah tanam (Lampiran 2).

2. Pengukuran Laju Pertumbuhan Berdasarkan uji beda tengah (uji-HSD), dan Perubahan Sifat Kesuburan

perlakuan dosis arang 5% memberikan Tanah

respon yang lebih baik terhadap laju per- Laju pertumbuhan tanaman umur

tumbuhan tinggi M. motana, yaitu 34,22 enam bulan dihitung berdasarkan selisih

± 4,85 cm dan berbeda nyata bila diban- antara data pengukuran parameter per-

dingkan dengan perlakuan dosis arang tumbuhan tanaman pada saat umur enam

15%, yaitu 25,40 ± 5,10 cm dan juga bulan dan data pengukuran parameter

lebih baik walaupun tidak berbeda secara pertumbuhan tanaman pada saat tanam.

statistik bila dibandingkan dengan perla- Untuk mengetahui perubahan sifat ke-

kuan dosis arang 10%, yaitu 32,82 ± 5,61 suburan tanah dilakukan pengambilan

cm dan 0%, yaitu 31,39 ± 5,11 cm (Ta- contoh tanah pada kedalaman 0-30 cm di

bel 1 dan Gambar 1).

sekitar lobang tanam tanaman M. mon- Sama halnya dengan laju pertumbuh- tana pada tiga titik yang berbeda pada

an tinggi, perlakuan dosis arang 5% juga setiap petak uji dan contoh tanah dari se-

memberikan respon yang lebih baik ter- tiap petak uji yang sama dikompositkan.

hadap laju pertumbuhan diameter M. Selanjutnya dilakukan uji laboratorium

montana umur enam bulan setelah tanam, berdasarkan prosedur dan standar yang

yaitu 3,99 ± 0,62 mm dan berbeda sangat berlaku.

nyata bila dibandingkan dengan perlaku- an dosis arang 15%, yaitu 2,86 ± 0,45

3. Analisis Data mm dan perlakuan dosis arang 10%, yaitu Validasi data sebaran pertumbuhan

3,04 ± 0,57 mm serta berbeda nyata bila (tinggi dan diameter) tanaman M. mon-

dibandingkan dengan perlakuan dosis tana dilakukan dengan cara uji kenormal-

tanpa arang (0%), yaitu 3,49 ± 0,65 mm an (normal distribution). Untuk mengeta-

(Tabel 1 dan Gambar 2). hui ada tidaknya perbedaan pengaruh per-

Hasil penelitian ini secara jelas me- lakuan level dosis arang terhadap para-

nunjukkan bahwa aplikasi dosis arang 5% meter pertumbuhan dan terhadap peru-

(v/v) lebih adaptif terhadap pertumbuhan bahan sifat fisik dan kimia tanah dilaku-

awal M. montana setidaknya hingga pada kan uji analisis sidik ragam (ANOVA)

umur enam bulan pertama setelah dita- dan uji beda tengah antara perlakuan di- nam pada tipe tanah Latosol.

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar)

Tabel (Table) 1. Pengaruh perlakuan empat level dosis arang terhadap laju pertumbuhan awal tanaman M. montana umur enam bulan (The effect of four dosage level treatments of biochar on early growth rate of six-month M. montana)

Nilai rerata laju

Nilai rerata laju

pertumbuhan Perlakuan dosis arang

pertumbuhan

CV SD CV (Biochar dosage treatments)

SD

tinggi (Mean

(cm)

diameter (Mean (mm) (%)

values of height

values of diameter

growth rate) (mm) 0%

growth rate) (cm)

2,86 c 0,45 15,88 Keterangan (Remarks): Nilai rerata tinggi dan diameter di dalam kolom yang sama dan di dalam baris yang berbeda yang diikuti oleh huruf yang berbeda adalah berbeda nyata pada taraf 5% menurut uji Tukey-Kramer (Mean value in the same columns in the different row followed by the different letters are significantly different at 5% level according to Tukey-Krammer HSD test)

n ti ), te buha

Perlakuan dosis arang (Biochar dose treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 1. Perbandingan pengaruh perlakuan empat level dosis arang yang ditabur pada lobang tanam terhadap laju pertumbuhan tinggi tanaman M. montana pada umur enam bulan setelah penanaman (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar scattered over planting hole area on height growth rate of six-month old M. montana plantation)

rtum er pe et

Perlakuan dosis arang (Biochar dose treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 2. Perbandingan pengaruh perlakuan empat level dosis arang yang ditabur pada lobang tanam terhadap laju pertumbuhan diameter tanaman M. montana umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar scattered over planting area on diameter growth rate of six- month old M. montana plantation)

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

B. Sifat Fisik dan Kimia Tanah Sete- terhadap lima parameter kesuburan tanah lah Aplikasi Arang

pada tanaman hutan jenis M. montana, Tabel 2 menampilkan data nilai rerata 2+ yaitu pH-H

2 O, Ca , KTK, KB dan H-dd dan simpangan baku konsentrasi pada se-

(Lampiran 3). Sementara empat parame- jumlah parameter sifat fisik (tekstur) dan

ter sifat kesuburan tanah lainnya, walau kimia (kesuburan) tanah, data uji beda te-

tidak berpengaruh nyata secara statistik, ngah dan termasuk data parameter sifat

cenderung menaik baik secara linier mau- fisik-kimia bahan arang yang digunakan.

pun tidak linier berdasarkan naiknya level Berdasarkan uji anova, perlakuan em-

dosis arang yang ditambahkan, yaitu pada pat level dosis arang berpengaruh nyata 2+ P

2 O 5 tersedia, K 2 O tersedia, kation Mg

(p <0,05) hingga sangat nyata (p <0,001) dan menurun pada kation Al (Tabel 2).

T abel (Table) 2. Pengaruh aplikasi dosis arang terhadap sifat fisik-kimia tanah pada M. montana umur

enam bulan (The effect of biochar dosage treatments on soil chemical and physical properties of six-month M. montana site)

Parameter Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments) Arang (Parameter)

15% (Biochar) Tekstur (Texture) % Liat (Clay)

Liat (Clay) - Pasir (Sand)

Liat (Clay)

Liat (Clay)

9,33 (4,16) 72 - Debu (Silt)

12,67 (0,58) 18 - Liat (Clay)

78 (3,61) 10 pH (Soil reaction) - pH H 2 O

3,87 (0,06) 7,4 C%, Walkey-Black

2,8 (0,21) 67,5 (NC) N%, Kjeldahl

0,2 (0,02) 0,36 P 2 O 5 total (Total P 2 O 5 ), HCl 25%,

(mg/100g) 44,67 (1,53)

46 (5,20) 34 K 2 O total (HCl 25% K 2 O), mg/100g

11,33 (3,21) 580 P 2 O 5 tersedia (Bray P 2 O 5 ), (ppm)

3,27 (0,75) 54 K 2 O tersedia (Morgan K 2 O), ppm 81,33 (17,16)

106,7 (38,08) 4521 Kation basa (Base cation), meq/100g

- Ca 2+ 0,99 b (0,16)

1,47 ab (0,24)

1,56 ab (0,42)

1,87 a (0,19) 13,76 - Mg 2+ 0,48 (0,05) 0,71 (0,13) 0,67 (0,22) 0,80 (0,11) 2,97

0,21 (0,08) 8,6 - Na +

0,15 (0,11) 0,22 KTK (CEC), meq/100g

12,77 a (0,54) 10,81 KB (BS), %

23,67 a (0,58) >100 Kation asam (Acid cations), meq/100g

15,33 b (1,15)

21,33 ab (1,15) 20,67 ab (4,04)

Keterangan (Remarks): 1. Nilai rerata di dalam satu baris dalam kolom yang berbeda diikuti huruf yang berbeda adalah berbeda nyata pada taraf 5% menurut uji HSD-Tukey Kramer, p < 0,05), n = 3 (Mean value in the same row in the different columns followed by the different letters are significantly different at 5% level according to Tukey-Krammer HSD test)

2. Angka yang ditunjukkan di dalam tanda kurung adalah simpangan baku (Numbers shown in parentheses are standard deviations); KB (BS) = kejenuhan basa (base saturation); NC = Metode NC Analyzer (NC analyzer methods)

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) Reaksi tanah (pH H +

H -dd (dapat dipertukarkan) tanah pada M. montana setelah enam bulan pena-

2 O) pada tanaman

tanaman M. montana setelah enam bulan naman dengan aplikasi dosis arang 5%,

penanaman mengalami penurunan secara 10%, dan 15% meningkat secara nyata

nyata dengan perlakuan dosis arang 5%, bila dibandingkan dengan perlakuan dosis

10%, dan 15% bila dibandingkan dengan arang 0% (tanpa arang), yaitu dari pH

perlakuan tanpa arang (0%). Konsentrasi 4,53 pada perlakuan dosis arang 0%, naik + H -dd tanah menurun masing-masing se-

sebesar 0,24 satuan pH ke pH 4,77 pada besar 0,24; 0,26; dan 0,24 meq/100 g pa- perlakuan dosis arang 5%, 10% dan naik

da perlakuan dosis arang 5%, 10%, dan sebesar 0,17 satuan pH ke pH 4,70 pada

15% secara berurutan, yaitu dari konsen- perlakuan dosis arang 15%. Nilai pH ta-

trasi 0,72 meq/100 g pada perlakuan 0% nah di antara perlakuan dosis arang 5%,

ke 0,48; 0,46; dan 0,48 meq/100 g pada 10%, dan 15% tidak berbeda nyata secara

perlakuan dosis arang 5%, 10%, dan 15% statistik (Tabel 2 dan Gambar 3). Semen-

secara berurutan (Tabel 2 dan Gambar 4). tara pH H 2 O pada bahan arang yang di-

Konsentrasi kation H-dd pada bahan gunakan berada pada pH 8,3 (Tabel 2).

arang yang digunakan tidak terdeteksi (0 Sebaliknya, konsentrasi kation asam

meq/100 g) (Tabel 2).

Gambar (Figure) 3. Perbandingan pengaruh perlakuan aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan pH H 2 O tanah pada tanaman M. montana umur 6 bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil pH concentrations at six month old M. montana plantation)

Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

100g eq/ 0,6

Perlakuan dosis arang ( Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 4. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi H-dd

tanah pada tanaman M. montana umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of exchangeable H + concentrations of soil at six- month old M.

montana plantation)

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

Sama halnya seperti kation H-dd ta- kuan arang 0% (tanpa arang) ke 2,65 nah, konsentrasi kation Al 3+ -dd tanah pa-

meq/100 g, 2,63 meq/100 g, dan 2,56

da tanaman M. montana setelah enam bu- meq/100g pada perlakuan dosis arang lan penanaman cenderung mengalami pe-

5%, 10%, dan 15% secara berurutan (Ta- nurunan berdasarkan naiknya level dosis

bel 2 dan Gambar 5). Konsentrasi kation arang yang ditambahkan (5%, 10%, dan 3+ Al -dd pada bahan arang yang diguna-

15%) walaupun tidak berbeda nyata bila kan tidak terdeteksi (0 meq/100 g) (Tabel dibandingkan dengan perlakuan tanpa

arang (0%). Konsentrasi Al 3+ tanah me- Konsentrasi kapasitas tukar kation nurun masing-masing sebesar 0,60; 0,62;

(KTK) tanah pada tanaman M. montana 0,69 meq/100 g dengan perlakuan dosis

umur enam bulan meningkat secara linier arang 5%, 10% dan 15% secara berurut-

dengan meningkatnya aplikasi level dosis an, yaitu dari 3,25 meq/100 g pada perla-

arang yang ditambahkan (Gambar 6).

100g eq/ 3,0

Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 5. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi Al 3+ -dd tanah pada tanaman M. montana umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of exchangeable Al 3+ concentrations of soil at six- month old M. montana plantation)

100g 10 eq/

15% Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 6. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi KTK tanah pada tanaman M. montana pada umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil cation exchange capacity (CEC) concentrations at six- month old M. montana plantation)

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) Kapasitas tukar kation tanah mening- arang 0% dan meningkat tidak secara kat secara nyata pada perlakuan dosis

nyata pada perlakuan dosis arang 5% dan arang 15%, sementara pada perlakuan do-

10%, hampir satu setengah kali lebih be- sis arang yang lebih rendah, 5% dan 10%

sar bila dibandingkan dengan perlakuan tidak meningkat secara nyata, namun le- 2+ dosis arang 0%. Konsentrasi Ca naik

bih baik bila dibandingkan dengan perla- masing-masing sebesar 0,48; 0,57; dan kuan dosis arang 0%. Konsentrasi KTK

0,88 satuan pada perlakuan dosis arang tanah meningkat masing-masing sebesar

5%, 10%, dan 15% secara berurutan, 0,42; 1,0; dan 1,54 satuan pada perlakuan

yaitu dari konsentrasi 0,99 meq/100 g dosis arang 5%, 10%, dan 15% secara

pada perlakuan dosis arang 0% ke kon- berurutan, yaitu dari konsentrasi 11,23

sentrasi 1,47; 1,51; dan 1,87 meq/100 g meq/100 g pada perlakuan dosis arang

pada perlakuan dosis arang 5%, 10%, dan 0% ke konsentrasi 11,65 meq/100 g,

15% secara berurutan. Sementara konsen- 12,23 meq/100 g, dan 12,77 meq/100 g 2+ trasi Ca -dd pada bahan arang sebesar

pada perlakuan dosis arang 5%, 10%, dan 13,76 meq/100 g (Tabel 2) lebih besar 15% secara berurutan (Tabel 2 dan

sekitar 14 kali bila dibandingkan konsen- Gambar 7). Sementara konsentrasi KTK

trasi pada perlakuan dosis arang 0%. pada bahan arang sebelum diaplikasikan

Sama halnya dengan kation Ca 2+ -dd, ke dalam tanah sebesar 10,81 meq/100 g,

konsentrasi kation basa Mg 2+ -dd tanah lebih rendah bila dibanding dengan kon-

meningkat walaupun tidak secara nyata sentrasi KTK tanah dengan perlakuan

dan linier berdasarkan naiknya level dosis arang 0%, yakni 11,23 meq/100 g.

arang yang ditambahkan. Konsentrasi Konsentrasi kation basa Ca -dd ta-

Mg 2+ -dd naik masing-masing sebesar nah pada tanaman M. montana umur

0,23; 0,19; dan 0,32 satuan pada perlaku- enam bulan meningkat bervariasi, baik

an dosis arang 5%, 10%, dan 15% secara secara tidak nyata maupun secara nyata

berurutan, yaitu dari konsentrasi 0,48 dan secara linier berdasarkan naiknya le-

meq/100 g pada perlakuan dosis arang vel dosis arang yang ditambahkan.

0% ke konsentrasi 0,71; 0,67; dan 0,80 Konsentrasi kation basa Ca 2+ tanah meq/100 g pada perlakuan dosis arang

meningkat secara nyata pada perlakuan 5%, 10%, dan 15% secara berurutan. dosis 15%, hampir dua kali lebih besar 2+ Sementara konsentrasi kation Mg -dd

bila dibandingkan dengan perlakuan dosis pada bahan arang sebesar 2,97

15% Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 7. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi kation-

kation Ca 2+ tanah pada tanaman M. montana pada umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil cation Ca 2+ concentrations at six- month old M. montana plantation)

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

meq/100 g (Tabel 2 Gambar 8), lima kali dan 8,34% pada perlakuan dosis arang lebih besar bila dibandingkan dengan

5%, 10%, dan 15% secara berurutan, konsentrasi kation Mg 2+ -dd tanah pada yaitu dari konsentrasi 15,33% pada per-

perlakuan dosis arang 0%. lakuan dosis arang 0% (tanpa arang) ke Konsentrasi kejenuhan basa (KB) ta-

konsentrasi 21,33; 20,67 dan 23,67% nah meningkat walaupun tidak secara li-

pada perlakuan dosis arang 5%, 10%, dan nier dengan meningkatnya aplikasi level

15% secara berurutan (Tabel 2 dan dosis arang yang ditambahkan. KB tanah

Gambar 9). Sementara nilai KB pada meningkat secara nyata pada perlakuan

bahan arang sebelum diaplikasikan ke dosis arang 15%, tetapi tidak meningkat

dalam tanah adalah lebih besar dari 100% secara nyata pada perlakuan dosis arang

(Tabel 2) yang jauh lebih besar bila yang lebih rendah, yaitu 5% dan 10%, na-

dibandingkan dengan nilai konsentrasi mun lebih baik bila dibandingkan dengan

KB pada perlakuan dosis arang 5%, 10%, perlakuan dosis arang 0%. KB tanah me-

dan 15%.

ningkat masing-masing sebesar 6,0; 5,34;

Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 8. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi kation- kation Mg 2+ tanah pada tanaman M. montana pada umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil cation Mg 2+ concentrations at six- month old M. montana plantation)

Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 9. Perbandingan pengaruh perlakuan aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan prosentase Kejenuhan basa (KB) tanah pada tanaman M. montana umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil base saturation percentage at six- month old M. montana plantation)

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) Konsentrasi P tersedia (P 2 O 5 ) tanah

Konsentrasi K tersedia (K 2 O) tanah pada tanaman M. montana umur enam

pada tanaman M. montana umur enam bulan meningkat secara linier walaupun

bulan meningkat tidak secara nyata dan tidak secara nyata berdasarkan naiknya

linier berdasarkan naiknya level dosis level dosis arang yang ditambahkan.

arang yang ditambahkan. Konsentrasi K Konsentrasi P tersedia naik masing-ma-

tersedia naik masing-masing sebesar sing sebesar 0,47; 0,74; dan 0,84 satuan

25,77; 28,0; 25,37 satuan pada perlakuan pada perlakuan dosis arang 5%, 10%, dan

dosis arang 5%, 10%, dan 15%, yaitu dari 15%, yaitu dari konsentrasi 2,43 ppm pa-

konsentrasi 81,33 ppm pada perlakuan

da perlakuan dosis arang 0% ke konsen- dosis arang 0% ke konsentrasi 107,0; trasi 2,90; 3,17; 3,27 ppm pada perlakuan

109,33; 106,70 ppm pada perlakuan dosis dosis arang 5%, 10%, dan 15%. Semen-

arang 5%, 10%, dan 15% secara berurut- tara konsentrasi P tersedia pada bahan

an. Sementara konsentrasi K tersedia pa- arang sebesar 54 ppm (Tabel 2, Gambar

da bahan arang sebesar 54 ppm (Tabel 2, 10), 22 kali lebih besar bila diban-

Gambar 11), 22 kali lebih besar bila di- dingkan konsentrasi P tersedia tanah de-

bandingkan konsentrasi P tersedia tanah ngan perlakuan dosis arang 0%.

dengan perlakuan dosis arang 0%.

15% Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 10. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi P 2 O 5 tersedia tanah pada tanaman M. montana umur enam bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil available P 2 O 5 concentrations at six- month old M. montana plantation)

), 150 O 2

ilabk 100 va 100g g/

Perlakuan dosis arang (Biochar dosage treatments), (v/v)

Gambar (Figure) 11. Perbandingan pengaruh aplikasi empat level dosis arang terhadap perubahan konsentrasi K 2 O tersedia tanah pada tanaman M. montana umur 6 bulan (The comparison of effect of four dosage level treatments of biochar on the change of soil available K

2 O concentrations at six- month old M. montana plantation)

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

Hasil penelitian terhadap sifat fisik waktu yang relatif lebih lama untuk men- dan kimia tanah setelah aplikasi arang pa-

capai keseimbangan dengan tanah.

da tanaman M. montana setelah enam bu- Hasil penelitian Siregar et al. (2003) lan penanaman pada tipe tanah Latosol

menunjukkan bahwa efek arang terhadap secara ringkas menunjukkan bahwa apli-

parameter pertumbuhan pada tanaman kasi dosis arang 5% dapat meningkatkan

Acacia mangium umur enam bulan pada pH tanah secara nyata, yaitu sebesar 0,24

tipe tanah Acrisols di rumah kaca tidak satuan dan sebaliknya dapat menurunkan

berpengaruh nyata. Tidak adanya respon konsentrasi kemasaman H + -dd tanah se- pertumbuhan pada perlakuan yang dite-

cara nyata, yaitu sebesar 0,26 satuan dan rapkan dapat disebabkan oleh faktor ke- konsentrasi Al 3+ -dd walaupun tidak seca-

suburan tanah dalam mendukung pertum- ra nyata, yaitu sebesar 0,60 satuan, bila

buhan tanaman atau faktor waktu peng- masing-masing dibandingkan dengan per-

amatan perubahan status kesuburan tanah lakuan dosis 0%. Kemasaman tanah cen-

belum efektif pada saat tanaman berumur derung menurun tidak secara linier pada

enam bulan. Sementara hasil penelitian

H 3+ dan secara linier pa-da Al berdasar- efek arang terhadap pertumbuhan tanam- kan naiknya level dosis arang yang di-

an Shorea leprosula umur 26 bulan pada tambahkan. Sementara aplikasi dosis

tipe tanah Ferralsols dan Pinus merkusii arang 15% dapat meningkatkan KTK,

pada umur 25 bulan pada tipe tanah Nito- Ca 2+ , dan KB tanah secara nyata. KTK

sols tidak meningkatkan pertumbuhan ta- dan Ca 2+ tanah meningkat secara linier

naman secara statistik, sedangkan efek sementara KB tanah tidak meningkat

arang terhadap pertumbuhan A. mangium secara linier menurut naiknya level dosis

umur 26 bulan pada tipe tanah Acrisols arang yang ditambahkan (5%, 10%, dan

berpengaruh nyata. Siregar (2005) mere- 15%). Kation basa Mg 2+ dan K-tersedia

komendasikan dosis optimum arang un- cenderung meningkat walaupun tidak se-

tuk A. mangium, P. merkusii, dan S. lep- cara nyata dan linier menurut naiknya le-

rosula masing-masing secara berurutan vel dosis arang yang ditambahkan. Se-

adalah 15%, 10%, dan 2,5% (v/v). mentara konsentrasi P-tersedia cenderung meningkat secara linier walaupun tidak

B. Pengaruh Aplikasi Arang terhadap secara nyata menurut naiknya level dosis

Perubahan Sifat Kesuburan Tanah arang yang ditambahkan (5%, 10%, dan

pada Tanaman M. montana 15%).

1. Perubahan Sifat pH H +

2 O, H -dd,

3+ Al -dd Tanah

IV. PEMBAHASAN Tampak bahwa aplikasi arang dapat meningkatkan pH tanah secara signifikan

A. Pengaruh Aplikasi Dosis Arang ter- dengan perbedaan sebesar 0,24; 0,24, dan hadap Pertumbuhan M. montana

0,17 satuan pH secara berurutan pada le- Aplikasi dosis arang 5% (v/v) mem-

vel 5%, 10%, dan 15% dari perlakuan do- berikan pengaruh yang lebih baik terha-

sis arang 0%, walaupun kenaikan pH dap pertumbuhan awal tanaman M. mon-

tanah tidak bersifat linier berdasarkan tana setidaknya pada umur enam bulan

naiknya level dosis arang yang ditam- pertama setelah ditanam. Kemungkinan

bahkan pada tanaman M. montana setelah besar aplikasi dosis arang 5% lebih mu-

enam bulan penanaman pada lahan tipe dah mengalami keseimbangan dengan ta-

tanah Latosol yang bertekstur liat. Tidak nah sehingga lebih adaptif dalam merang-

liniernya kenaikan nilai pH kemungkinan sang pertumbuhan awal tanaman M. mon-

besar disebabkan oleh nilai pH tanah asal tana. Sementara aplikasi dosis arang yang

pada awalnya tidak cukup tinggi disam- lebih tinggi (10% dan 15%) diduga butuh

ping sifat buffer/penyangga yang dimiliki

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) setiap tanah mineral dimana fluktuasi

kenaikan pH larutan tanah hanya menga- lami sedikit pergeseran dengan penam- bahan bahan arang pada tanah, sebaliknya peningkatan pH tanah berpengaruh terha- dap menurunnya konsentrasi kation H + -

dd secara signifikan dengan perbedaan sebesar 0,24; 0,26; dan 0,24 meq/100g secara berurutan pada level 5%, 10%, dan 15% dari perlakuan arang 0%. Ion H + -dd tanah yang bersifat toksik bagi akar me- rupakan penyebab langsung rendahnya pH tanah. Aplikasi arang ternyata juga dapat menúrunkan kadar Al 3+ -dd larutan tanah yang bersifat toksik terhadap sistem perakaran tanaman. Kation Al 3+ -dd tanah merupakan penyebab tidak langsung ke- masaman tanah setelah reaksi hidrolisis pada sistem larutan tanah. Kation asam Al 3+ menurun secara linier walau tidak signifikan secara statistik dengan mening- katnya level dosis arang, yaitu sebesar beda 0,60; 0,62; dan 0,69 meq/100g secara berurutan pada le-vel 5%, 10%, dan 15% dari perlakuan arang 0%.

Temuan meningkatnya pH dan me- nurunnya H + dan Al 3+ pada hasil pene- litian ini relatif konsisten dengan hasil pe- nelitian Cochrane dan Sanchez (1980) dan Mbagwu dan Piccolo (1997) yang menunjukkan bahwa aplikasi arang dapat meningkatkan pH dan mengurangi keje- nuhan Al (alumunium) pada tanah-tanah masam yang seringkali merupakan ken- dala utama dalam hal produktivitas ta- naman pada tanah yang sangat lapuk di daerah tropis basah. Penambahan arang dapat meningkatkan pH tanah dengan berbagai tekstur hingga 1,2 unit pH dari pH 5,4 sampai pH 6,6 (Mbagwu dan Pic- colo, 1997). Efek arang masih terdeteksi tiga tahun setelah aplikasi arang di mana nilai pH pada plot tanpa arang dan plot aplikasi arang adalah 5,8 dan 6,3 secara berurutan (Kishimoto dan Sugiura, 1985). Menurut Tryon (1948) dalam Glaser et al. (2002), pH tanah pada tanah berteks- tur pasir (sandy soil) dan tanah berlem- pung (loamy soil) meningkat lebih besar

dibandingkan pada tanah berliat (clayey soil) dengan aplikasi arang.

Peningkatan pH dalam kaitannya de- ngan penambahan biochar pada tanah masam (acid soils) disebabkan oleh pe- ningkatan konsentrasi oksida-oksida lo- gam alkali (misalnya Ca 2+ , Mg 2+ , dan K + ) yang berasal dari mineral-mineral pada komponen abu dari biochar dan dapat mengurangi konsentrasi Al 3+ terlarut da- lam tanah (Steiner et al., 2007). Kom- ponen abu dari biochar cenderung bersi- fat basa (alkalin) dan tingkat alkalinitas- nya tergantung pada suhu pirolisis dan sumber biomassa biochar itu sendiri. Ka- dar abu meningkat ketika hasil produksi pirolisis/karbonisasi biomassa menjadi arang menurun (Steiner, 2006).

Walaupun secara konvensional arang bukanlah merupakan suatu pupuk, menú- rut Major (2009), penggunaan arang pada tanah dapat memperbaiki produksi hasil pertanian dan kesuburan, yakni melalui peningkatan pH tanah dan daya retensi hara arang yang jauh lebih besar diban- ding bahan organik lainnya, sehingga un- sur hara tanah tersedia. Peningkatan pH tanah merupakan kontribusi paling pen- ting dalam hal perbaikan kualitas tanah. Nilai pH tanah mempengaruhi keterse- diaan relatif dari unsur-unsur hara. Pada pH tanah rendah, toksisitas Al dapat tim- bul dan menyebabkan kerusakan terhadap pertumbuhan tanaman. Toksisitas ion Al merupakan problem utama pada tanah-ta- nah kritis, oleh karena itu arang dapat digunakan sebagai solusi yang baik untuk meredamnya (Steiner, 2006; Major, 2009).

Nilai pH pada bahan arang sangat ter- gantung pada temperatur pirolisis dan umur bahan arang yang digunakan sete- lah proses pirolisis. Nilai pH arang ber- ada pada kisaran pH 11 apabila arang ma- sih segar (belum terlapuk) dan temperatur

pirolisis lebih tinggi dari 450-500 0 C. Apabila arang sudah mengalami pela- pukan dan terpapar oleh uap selama dan sesudah proses pirolisis, nilai pH arang

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

akan berada pada kisaran pH 5-8 (Ammonette, 2010).

Hasil penelitian ini menunjukkan bah- wa aplikasi arang pada tanah berpengaruh terhadap peningkatan pH tanah dan pe- nurunan konsentrasi ion Al 3+ dan H + . Pe- ningkatan pH tanah menyebabkan unsur hara menjadi lebih tersedia sehingga per- tumbuhan tanaman semakin baik. Semen- tara penurunan konsentrasi ion Al 3+ dan

H + berkaitan erat dengan menurunnya si- fat toksik ion Al 3+ dan H + terhadap akar tanaman pada larutan tanah, sehingga proses-proses absorbsi hara oleh akar ta- naman tidak terganggu.

2. Perubahan Sifat KTK, Ca 2+ -dd, Mg 2+ -dd, K + -dd, dan KB Tanah

Konsentrasi kapasitas tukar kation (KTK) tanah cenderung menaik secara li- nier dengan naiknya dosis aplikasi bahan arang, yakni untuk masing-masing dosis 5%, 10%, dan 15% berturut-turut dengan perbedaan sebesar 0,42; 1,0; dan 1,54 meq/100 g dari perlakuan tanpa arang dan aplikasi dosis arang 15% meningkatkan KTK tanah secara nyata.

Kapasitas tukar kation merupakan sa- lah satu dari banyak faktor yang terkait dalam hal kesuburan tanah dan indikator yang baik untuk mengetahui kualitas dan produktivitas tanah. Semakin tinggi KTK tanah semakin banyak kation-kation basa yang dapat ditahan oleh tanah, sehingga semakin besar kemungkinan tanah akan memiliki tingkat kesuburan yang lebih tinggi, sebaliknya jika KTK dalam tanah rendah, maka tanah tidak dapat menahan unsur-unsur hara dengan baik, sehingga unsur-unsur hara dengan mudah tercuci oleh air (Major et al., 2009). KTK me- nyangga fluktuasi dalam ketersediaan un- sur hara dan pH tanah. Kapasitas tukar kation didefinisikan sebagai ketersediaan jumlah muatan negatif (anion) pada bagi- an permukaan koloid liat atau bahan or- ganik di dalam tanah untuk menjerap/me- ngikat ion muatan positif (kation-kation), semisal kation basa (alkaline-forming cation) K + , Ca ++ , Mg ++ , NH4 + , dan kation

asam (acidic-forming cation) H + dan Al 3+ , melalui gaya elektrostatik (electrostatic forces). Unsur-unsur hara dalam bentuk ion/partikel bermuatan yang sederhana (kation basa) merupakan nutrisi esensial bagi tanaman dan mudah diserap melalui akar tanaman. Liat dan bahan organik ta- nah mempunyai muatan negatif yang da- pat menahan dan melepas unsur-unsur hara yang bermuatan positif. Kation- kation dijerap (adsorbed) pada permuka- an liat atau humus. Muatan anion yang bersifat statis pada permukaan liat mau- pun humus menjaga unsur-unsur hara da- ri terjadinya proses pencucian dan mena- han unsur-unsur hara, sehingga tersedia bagi akar tanaman maupun mikroorganis- ma. Akar tanaman dan mikroorganisma mendapat unsur hara melalui proses per- tukaran ion-ion hidrogen bebas (H + ). Ion hidrogen bebas H + tersebut mengisi/me- nempati daerah pertukaran negatif dan membiarkan unsur-unsur hara kation di- serap oleh akar tanaman dan mikroorga- nisme (Astera, 2007). Bahan organik se- perti halnya arang dan beberapa tipe par- tikel liat dalam tanah dapat menahan unsur-unsur hara yang bermuatan positif, karena bahan organik maupun liat tanah mempunyai muatan negatif pada daerah permukaannya (surface site) dan muatan- muatan yang positif akan tertarik. Partikel liat hampir selalu mempunyai muatan ne- gatif, sehingga partikel liat menarik dan menahan unsur hara yang bermuatan po- sitif dan non unsur hara. Bahan organik termasuk arang mempunyai muatan po- sitif dan negatif, oleh karena itu bahan or- ganik ataupun arang dapat menahan ka- tion dan anion (Astera, 2007).

Kemampuan tanah dalam hal mena- han kation-kation yang dapat dipertukar- kan (KTK) dapat meningkat dengan apli- kasi arang (Mc.Henry, 2009), sehingga unsur-unsur hara berada dalam bentuk yang lebih tersedia bagi tanaman jika di- bandingkan dengan aplikasi bahan orga- nik lainnya pada tanah yang sama (Som- break et al., 1993). Bahkan arang mem- punyai kemampuan yang lebih besar dari-

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) pada bentuk-bentuk bahan organik lain-

mann, 2007). Sementara Biochar yang nya dalam hal menjerap kation-kation per

masih segar/yang baru diproduksi mem- unit karbon oleh karena luas permukaan,

punyai KTK lebih kecil dibanding KTK muatan permukaan, dan kerapatan muat-

pada bahan organik tanah (Cheng et al., an yang lebih besar (Liang et al., 2006).

2006, 2008; Lehmann, 2007). Setelah diaplikasikan pada tanah, permu-

Tampak bahwa aplikasi arang dapat kaan biochar secara bertahap menjadi ter- 2+ meningkatkan Ca dengan perbedaan se-

oksidasi dan dengan demikian kapasitas besar 0,48; 0,57; dan 0,88 meq/100 g se- tukar kation arang menjadi meningkat

cara berurutan pada level dosis arang (Major, 2009). Biochar menahan unsur-

5%, 10%, dan 15% dari perlakuan dosis unsur hara dalam tanah secara langsung

arang 0% (tanpa arang) dan meningkat melalui muatan negatif yang berada pada

secara linier berdasarkan naiknya level bidang permukaan arang. Muatan negatif

dosis arang yang ditambahkan. Konsen- dapat menyangga (buffer) kemasaman da- 2+ trasi kation Ca -dd tanah meningkat se-

lam tanah sebagaimana fungsi bahan or- cara signifikan pada perlakuan dosis ganik secara umum. Di samping itu,

arang 15%, yaitu hampir dua kali lebih arang dapat menarik dan menahan unsur

besar bila dibandingkan dengan perla- hara tanah, maka arang berpotensi me-

kuan dosis arang 0% (tanpa arang). Se- ngurangi kebutuhan pupuk. Dengan de- 2+ mentara kation Mg -dd tanah juga cen-

mikian, biaya pemupukan diminimalisasi derung meningkat walaupun tidak signi- dan pupuk (organik atau anorganik) dita-

fikan dengan naiknya level dosis arang han dalam tanah dalam waktu yang lama.

yang ditambahkan, yaitu dengan perbeda- Menarik untuk diperhatikan bahwa

an sebesar 0,23; 0,19; dan 0,32 meq/100 konsentrasi KTK arang sebelum ditam-

g secara berurutan pada level dosis arang bahkan ke dalam tanah pada awalnya

5%, 10%, dan 15% dari perlakuan dosis adalah rendah, bahkan lebih rendah di-

arang 0% (tanpa arang). Perihal tidak li- bandingkan dengan konsentrasi KTK ta- 2+ niernya kenaikan kadar kation basa Mg -

nah pada kontrol (0% arang). Namun, se-

dd, kemungkinan besar disebabkan ca- telah arang diaplikasikan, konsentrasi

dangan unsur-unsur basa tersebut pada ta- KTK tanah meningkat berdasarkan naik-

nah asal pada awalnya tidak cukup tinggi. nya level dosis arang yang ditambahkan. 2+ Peningkatan konsentrasi kation Ca ,

Beberapa hasil penelitian menunjukkan 2+ Mg tanah setelah aplikasi arang, di bahwa apabila biochar terpapar/terkena

samping karena kation-kation larutan ta- O 2 dan air, reaksi-reaksi oksidasi yang

nah dapat diretensi oleh kehadiran arang spontan meningkat yang kemungkinan

di dalam tanah juga didasarkan pada fakta besar disebabkan oleh aktivitas mikroba,

bahwa di dalam biochar itu sendiri terda- sehingga menghasilkan konsentrasi KTK

pat komponen abu residu hasil karboni- yang sangat tinggi (Cheng et al., 2006,

sasi/pirolisis yang menjadi sumber dari

2008; Liang et al., 2006). Pada pH yang + kation-kation basa Ca , Mg , K , Na . sangat rendah, nilai KTK bahan organik

Sebagian besar kation-kation tersebut ti- pada dasarnya adalah kecil atau nol dan

dak terikat oleh gaya elektrostatik, tetapi KTK meningkat dengan meningkatnya

hadir sebagai garam terlarut dan karena- pH tanah, demikian juga halnya dengan

nya mudah tersedia untuk diserap oleh arang tanpa kecuali, KTK bahan arang

tanaman (Glaser et al., 2002). Kandungan adalah nol (point of zero net charge/

abu adalah massa dari residu setelah pro- PZNC), tergantung pada suhu berapa

ses karbonisasi/pirosis biomasa. Biochar arang diproduksi (Lehmann, 2007). KTK

biasanya mengandung lebih 70% C, teta- biochar adalah sangat rendah pada suhu

pi juga mengandung elemen lainnya, se- pirolisis yang rendah dan meningkat se-

perti O, H, N, S, P, Si, kation basa, dan cara signifikan pada suhu tinggi (Leh-

logam-logam berat (Goldberg, 1985;

Vol. 8 No. 1 : 65-85, 2011

Preston and Schmidt, 2006). Namun de- didefinisikan sebagai persen kompleks/ mikian, komposisi dan ketersedian hara

daerah/situs pertukaran kation pada per- pada biochar tergantung pada sifat bahan

mukaan koloid liat atau bahan organik baku maupun kondisi pirolisis pada saat

yang ditempati oleh kation-kation basa. diproduksi (Chan and Xu, 2009).

Peningkatan persen KB tanah merupakan Berdasarkan Tabel 2, konsentrasi

efek dari meningkatnya konsentrasi

Ca + dan Mg dalam bahan arang jauh kation-kation basa (Ca , Mg , dan K ) lebih tinggi dibanding dengan yang terda-

dan merupakan indikator meningkatnya pat di dalam tanah. Dari fakta ini dapat

kesuburan kimia tanah oleh aplikasi dinyatakan bahwa arang selain dapat ber-

arang. Peningkatan pH berdampak terha- fungsi sebagai soil conditioner yang da-

dap meningkatnya kejenuhan basa. Keje- pat meretensi hara, sehingga mengurangi

nuhan basa meningkat 10 kali lipat lebih hilangnya hara oleh karena terjadinya

tinggi setelah amandemen arang pada ta- proses pencucian (leaching) di dalam ta-

nah bertekstur pasir (sandy soil) dan ta- nah, arang juga dapat bertindak sebagai

nah berlempung (loamy soil) daripada ta- sumber hara/pupuk itu sendiri. Walaupun

nah berliat (clayey soil) (Tryon, 1948 da- demikian, biochar sepertinya lebih berpe-

lam Glaser et al., 2002). ran sebagai soil conditioner dan sebagai

3. Perubahan Sifat P dan K Tersedia pembawa perubahan/transformasi terha-

dap hara daripada sebagai sumber utama Walaupun tidak berbeda secara sta- hara (Glaser et al., 2002; Lehmann et al.,

tistik, konsentrasi P tersedia (P 2 O 5 terse- 2003). Hasil penelitian Tryon (1948) da-

dia) cenderung menaik menurut naiknya lam DeLuca et al. (2009) juga menemu-

dosis aplikasi arang dari 2,43 ppm (0%) kan peningkatan jumlah basa yang dapat

menjadi 3,27 ppm (15%). Sementara kon-

dipertukarkan (Ca + , Mg , K , dan Na ) sentrasi P tersedia pada bahan arang sebe- setelah penambahan 45% (v/v) arang dari

sar 54 ppm, jauh lebih besar bila diban- kayu keras (hardwood) dan konifer (co-

dingkan dengan perlakuan empat level nifer) pada tanah liat berpasir. Temuan

dosis arang pada tanaman M. montana. hasil penelitian ini menunjukkan bahwa

Kenaikan konsentrasi P tersedia yang ti- aplikasi arang dapat meningkatkan

dak optimum dengan aplikasi arang didu-

kation-kation basa Ca 2+ , Mg tanah pada

ga karena pH tanah belum mencapai pH hutan tanaman M. montana umur enam

netral, sehingga P tersedia tidak berada bulan pada lahan tipe tanah Latosol yang

pada kondisi terlarut dalam tanah. Keter- bertekstur liat. Meningkatnya kation-

sediaan P maksimum biasanya berada pa-

kation Ca + , Mg , dan K di dalam tanah da pH sekitar 6 dan 7 (ICM, 2000). yang merupakan unsur hara esensial bagi

Ketersediaan unsur hara P (fosfor/ pertumbuhan tanaman, maka serapan ha-

phosphorus) sangat tergantung pada pH ra oleh tanaman akan meningkat dan per-

tanah. Menurut Steiner (2006) arang da- tumbuhan tanaman akan membaik.

pat digunakan untuk meningkatkan keter- Kejenuhan basa (KB) tanah mening-

sediaan P pada tanah-tanah masam. Ke- kat secara nyata pada perlakuan dosis

tersediaan P sangat dipengaruhi oleh pH arang 15% dan meningkat masing-masing

tanah yang tergantung pada reaksi abiotik dengan perbedaan sebesar 6,0%, 5,34%,

(antara lain cahaya, curah hujan, tem- dan 8,34% pada perlakuan dosis arang

peratur, pola angin) yang mempengaruhi 5%, 10%, dan 15% secara berurutan dari

rasio dari terlarut ke tidak terlarut terha- perlakuan dosis arang 0%. Berdasarkan

dap cadangan P dalam tanah. Ketersedia- data pada Tabel 2, kompleks pertukaran

an P umumnya menjadi lebih rendah pada kation lebih banyak ditempati terutama

tanah sangat masam dan tanah alkalin, oleh kation Ca 2+ daripada kation lainnya,

karena reaktivitas P dengan tanah me- seperti Mg + . Kejenuhan basa tanah dapat

ningkat serta membentuk senyawa tidak

Pengaruh Aplikasi Arang terhadap Pertumbuhan Awal… (H.H. Siringoringo; C.A.Siregar) terlarut dengan alumunium (Al) dan besi

kung oleh temuan oleh Shinogi (2004), (Fe) pada tanah masam dan dengan

yang melaporkan pengurangan K tersedia kalsium (Ca) pada tanah alkalin (DeLuca

dari 14 hingga lebih kecil dari satu persen et al., 2009). Penambahan logam alkalin

selama pirolisis lumpur air limbah, yaitu

0 (antara lain Ca, Mg, K, Na) yang ber- 0 dari suhu 250 C ke 600

C, sedangkan sumber dari komponen abu yang terkan-

jumlah K total meningkat dua kali lipat, dung di dalam biochar, baik sebagai ga-

yaitu dari 0,51% menjadi 1,12% pada su- ram terlarut maupun yang terkait dengan

hu yang sama. Sementara ketersediaan K kompleks pertukaran kation (cation ex-

dalam tanah tergantung terutama pada ti- change) pada permukaan biochar, meru-

pe dan jumlah mineral-mineral yang ha- pakan pengaruh tunggal yang paling sig-

dir dalam tanah. K dalam bentuk tidak nifikan dari biochar terhadap kelarutan P,

tersedia ditemukan pada batuan dan mi- khususnya pada tanah masam di mana

neral primer dan menjadi tersedia apabila perubahan kecil (subtle) dalam pH dapat

mineral tersebut mengalami dekomposisi. mengakibatkan pengurangan pengendap-

Liat tanah yang dapat terdisintegrasi di

an antara P dan Al + maupun dengan Fe sekitar ion K mampu memfiksasi K, se- secara subtansial (Steiner et al., 2007).

hingga K tidak bebas dalam komplek per- Berbeda dengan bahan organik lainnya di