Kajian Kontaminan Nitrogen dan Fosfor di Areal Perkebunan Kelapa Sawit PTP. Nusantara Iv Kebun Pabatu Pada Musim Hujan

TINJAUAN PUSTAKA
Nitrogen
Sumber utama nitrogen adalah nitrogen bebas (N2) di atmosfer yang
takarannya mencapai 78 % volume dan sumber lainnya senyawa senyawa
nitrogen yang tersimpan dalam tubuh jasad. Nitrogen sangat jarang ditemui
menjadi komponen pelikan oleh karena wataknya yang mudah larut air. Watak ini
juga menjadikan endapan endapan nitrogen yang cukup banyak hanya ditemui di
daerah beriklim kering dan itupun terbatas secara setempat. Nitrogen atmosfer
memasuki sistem tanah melalui perantaraan jasad renik penambatan N, hujan dan
kilat (Poerwowidodo, 1992).
Siklus nitrogen merupakan proses berantai yang sangat kompleks, yaitu
bahwa semua organisme, tanaman dan hewan ikut berperan di dalamnya, yaitu
sebagai berikut. Nitrogen udara ditambat secara fisik (loncatan bunga api listrik),
secara kimia (pabrik pupuk) dan secara biologis (fiksasi), kemudian jatuh ke
dalam tanah, dan dimanfaatkan oleh tanaman. Tanaman yang hidup subur
kemudian dijadikan bahan makanan oleh hewan dengan menghasilkan protein
hewani. Kalau kemudian kotoran dan tanaman/hewan mati dan jatuh di tanah,
oleh bakteri pembusuk akan di uraikan menjadi NH3 yang selanjutnya menjadi
nitrit dan nitrat. Nitrat merupakan pupuk tanaman, sedangkan sebagian lagi
melalui proses denitrifikasi akan diubah menjadi nitrit, ammonia, kemudian
nitrogen (N2) yang langsung terkumpul di udara (Yuliprianto, 2010).

Jasad renik penambatan N bebas ini akan mengubah bentuk N2 menjadi
N-asam amino dan N-asam protein. Jika jasad renik itu mati, bakteri pembusuk
melepaskan asam amino dari protein, dan bakteri amonifikasi melepaskan

5
Universitas Sumatera Utara

6

ammonium dari gugus amino, yang selanjutnya akan larut dalam larutan tanah.
Amonium ini diserap oleh tanaman dan sisa ammonium akan diubah menjadi
nitrit, kemudian menjadi nirat oleh bakteri nitrifikasi dan dapat diserap langsung
oleh tanaman. Nitrat dan nitrit yang tidak termanfaatkan sebagian dan N2O akan
memasuki sistem atmosfer kembali. Senyawa N ammonium dan Nitrat yang
dimanfaatkan oleh tanaman, akan diteruskan ke hewan dan manusia dan kembali
memasuki sistem tanah melalui sisa sisa jasad. Sisa jasad hidup ini akan diurai
oleh bakteri membentuk senyawa N ammonium (Poerwowidodo, 1992).
Nitrogen Dalam Tanah
Di alam jumlah total N akan selalu sama, akan tetapi bentuk dan kadar N
pada suatu sistem tertentu bisa berubah ubah yaitu berkesetimbangan antara

bentuk yang satu dengan yang lain. Jumlah N tersedia dalam tanah yang bisa
dimanfaatkan langsung oleh tanaman secara langsung sangat kecil, demikian juga
N dalam batuan dan mineral (batubara) sangat kecil. Sedangkan N terbesar dan
tidak terbatas ada di atmosfer bumi yaitu sekitar 78% dalam bentuk N2.
Diperkirakan setiap 0,4 ha lahan dan atmosfer mengandung 32760 ton N. Gas N
ini tidak boleh langsung digunakan oleh tanaman (Winarso, 2005).
Mineralisasi, Nitrifikasi, Denitrifikasi
Mineralisasi adalah suatu proses perubahan nitrogen organik menjadi
nitrogen anorganik. Perubahan dari nitrogen organik menjadi nitrogen anorganik
dapat digunakan tanaman pada umumnya hanya mencapai 2%-3%. Perubahan ini
dapat merupakan sumber nitrogen tanah dalam waktu yang relatif lama untuk
tanaman, bila tidak terdapat gangguan lain yang mempercepat proses mineralisasi
itu. Dalam proses mineralisasi bahan organik berperan enzim-enzim yang

Universitas Sumatera Utara

7

menghidrolisis komplek protein, mineralisasi akan dipercepat bila tanah
berdrainase dan aerasi baik dan banyak kation basa. Mineralisasi bahan organik

tanah akan melepaskan nitrogen mineral dalam bentuk ammonium. Bentuk
organik nitrogen ini adalah bentuk yang dapat diserap oleh tanaman. Nitrogen
yang tersedia untuk tanaman umumnya dalam bentuk ammonium, NH4 dan nitrat,
NO3 baik dalam larutan tanah maupun terikat pada permukaan koloid
(Damanik dkk, 2010 ).
Immobilisasi adalah proses perubahan nitrogen anorganik menjadi
nitrogen organik. Pada proses dekomposisi bahan organik baik sisa tumbuhan
ataupun hewan, terutama yang mengandung nitrogen yang rendah, kebanyakan
dari nitrogen anorganik akan diubah menjadi nitrogen organik. Nitrogen tersebut
digunakan untuk menyusun jaringan-jaringan jasad renik. Bila sisa tanaman dan
hewan tidak cukup banyak mengandung nitrogen organik maka N tanah tidak
tersedia bagi tanaman disebut dengan immobilisasi. Senyawa ammonium yang
dilepaskan selama proses amonifikasi selanjunya dioksidasi secara biologi
menjadi nitrat disebut nitrifikasi (Sannchez, 1992).
Nitrifikasi

merupakan

proses


pengubahan

NH4+

menjadi

NO3-,

kebanyakan proses ini terjadi di alam dan terjadi pada setiap tanah yang didrainasi
pada pH netral oleh aktivitas bakteri nitrifikasi. Berbeda dengan proses
denitrifikasi yang merupakan pembentukan nitrat. Jika substrat nitrifikasi
ditambahkan dalam tanah maka standar nitrifikasi akan meningkat. Walaupun
nitrat tersedia untuk proses asimilasi pada tanaman, nitrat sangat larut dalam dan
dengan cepat akan terlindi dari tanah yang menerima curah hujan tinggi.
Akibatnya proses nitrifikasi tidak menguntungkan dalam kegiatan pertanian.

Universitas Sumatera Utara

8


Nitrifikasi menghasilkan produk NO3- yang jika terlindi ke dalam air tanah dan
perairan dapat menyebabkan degradasi lingkungan dan masalah kesehatan salah
satunya

melalui

perkembangan

pesat

(blooming)

algae

dan

gulma

perairan/eutrofikasi (Madigan, 2000).
Denitrifikasi adalah apabila tanah dalam keadaan tergenang maka oksigen

terdesak keluar dan proses berlangsung dalam keadaan anaerob. Beberapa
mikroorganisme seperti Pseudomonas, Bacillus, dan Thiobacillus, Micrococcus
dalam keadaan demikian dapat mereduksi nitrat dan nitrit, memanfaatkan
oksigennya (Damanik dkk, 2010).
Untuk menghitung kadar Nitrogen dalam air biasanya menggunakan
metode Kjeldhal. Prinsip metode Kjeldhal adalah mula – mula bahan didekstruksi
dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksiklorida atau butiran
Zn. Ammonia yang terjadi ditampung dan dititrasi dengan bantuan indikator.
Metode Kjeldhal pada umumnya dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro
dan semimikro. Cara makro – Kjeldhal digunakan untuk sampel yang sukar
dihomogenisasi dan besarnya 1–3 gram, sedangkan semimikro – Kjeldhal
dirancang untuk sampel yang berukuran kecil, yaitu kurang dari 300 mg dari
bahan yang homogen (Bintang, 2010).
Beberapa tahapan dalam Metode Kjeldhal antara lain:
1. Tahap Destruksi
Pada tahap ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi
destruksi menjadi unsur – unsurnya.Elemen karbon, hidrogen teroksidasi menjadi
CO, CO2 dan H2O. Sedangkan Nitrogennya (N) akan berubah menjadi
(NH4)2SO4. Untuk mempercepat proses dekstruksi sering ditambahkan katalisator


Universitas Sumatera Utara

9

selenium. Dengan penambahan bahan katlisator tersebut titik didih asam sulfat
akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Suhu destruksi berkisar
antara 370 – 4100C. Proses destruksi sudah selesai apabila larutan menjadi jernih
atau tidak berwarna lagi.
2. Tahap Destilasi
Pada tahap destilasi ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH3)
dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Ammonia yang
dibebaskan selanjutnya ditangkap oleh larutan asam standar.Asam standar yang
dipakai adalah asam borat 3% dalam jumlah yang berlebihan. Untuk mengetahui
asam dalam keadaan berlebihan maka diberi indikator misalnya BCG + MR dan
atau PP. Destilasi diakhiri bila sudah semua ammonia terdestilasi dengan ditandai
destilat bereaksi.
3. Tahap Titrasi
Banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui
dengan titrasi menggunakan asam klorida 0,01 N dengan perhitungan sebagai
berikut :


%N=

����� ( ������−������ ) x N HCl x 14 x 100 %

(Sudarmadji, 1989).

................. (1)

����� ������ (�) � 1000

Fosfor
Fosfor tanah dapat dibedakan menjadi tak tersedia (non available),
potensial tersedia (potetiallly available). Fosfor segera tersedia adalah bentuk P
anorganik di larutan tanah dalam bentuk orthofosfat. Bentuk P yang potensial
tersedia meliputi bentuk P organik dan beberapa bentuk P anorganik yang relatif

Universitas Sumatera Utara

10


tidak tersedia seperti bentuk P terendapkan (P-Al, P-Fe, P-Mn, atau P-Ca). Bentuk
P ini cenderung terakumulasi dalam keadaan yang stabil, namun dalam keadaan
tertentu berubah menjadi keadaan tersedia, misalnya oleh pengapuran tanah
masam yang mampu meningkatkan P tersedia, atau penggenangan tanah sawah
yang mengubah bentuk P-Fe menjadi P tersedia. Fosfor tersedia tanah dapat
dianalisis dengan berbagai metode. Teknik kimia dalam P tersedia telah lama
dilakukan dan hingga kini masih diterima, dengan menggunakan beberapa larutan
ekstraktan (Poerwowidodo, 1992).
Fosfor banyak terdapat diperairan dalam bentuk inorganik dan organik
sebagai larutan, debu dan tubuh organisme. Sumber utama Fosfat inorganik dari
penggunaan detergen dan pupuk pertanian. Fosfat organik berasal dari makanan
dan buangan rumah tangga. Semua Fosfat mengalami proses perubahan biologis
menjadi Fosfat iorganik yang selanjutnya digunakan oleh tanaman untuk
membuat energi (Sutrisno, 2006).
Peranan Fosfor Dalam Tanaman
Fosfor (P) merupakan salah satu unsur hara yang mutlak dibutuhkan oleh
tanaman yang berperan dalam menyimpan dan mentransfer energi serta sebagai
komponen protein dan asam nukleat. Oleh fungsi tersebut maka suplai P yang
tinggi ditunjukkan oleh perkembangan akar, perkembangan dan pembuahan yang

lebih cepat. Peranan P dalam menyimpan dan mentransfer energi merupakan yang
terpenting karena hal ini mempengaruhi berbagai proses lain dalam tanaman.
Kehadiran P dibutuhkan untuk reaksi biokimia penting seperti pemindahan ion,
kerja osmotik reaksi fotosintesis dan glikolisis. Keterlibatan P dalam reaksi reaksi
dasar biokimia tanaman menjadi sulit pengulasan peranannya (Barchia, 2009).

Universitas Sumatera Utara

11

Salah satu metode analisis kuantitatif Fosfat yaitu metode asam askorbat.
Metode ini merupakan salah satu pereduksi yang dapat menghasilkan senyawa
kompleks berwarna. Dalam metode asam askorbat, amonium molibdat bereaksi
dalam medium asam dengan Fosfat membentuk kompleks fosfomolibdat
berwarna kuning yang akan direduksi menjadi kompleks biru-molibdem
(molibdenum blue) oleh asam askorbat yang mempunyai panjang gelombang
absorbansi maksimum 880 nm. Metode asam askorbat ini dapat digunakan untuk
berbagai tipe sampel dan mengalami gangguan yang lebih sedikit dibanding
dengan metode lain, selain itu metode ini lebih sederhana, cepat dan akurat
(Baush, 1974).

Unsur Hara Tanaman Kelapa Sawit
Tanaman perkebunan, seperti kelapa sawit, karet, tebu, tembakau, cokelat
dan banyak dibudidayakan di Sumatera Utara, baik oleh pemerintah, swasta asing,
atau nasional dan rakyat. Menurut data Statistik Kelapa Sawit Indonesia pada
tahun 2009 Perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara mencakup 1.290.977 ha,
atau mencakup 17,13% dari seluruh luas total diseluruh Indonesia. Unsur hara
dalam tanah mempunyai daur yang berbeda antara unsur hara yang satu dan unsur
hara lainnya (Rosmarkam dan Yuwono, 2002).
Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan bahan
organik ke dalam tanah lebih kuat pengaruhnya kearah perbaikan sifat sifat tanah,
dan bukan khususnya meningkatkan unsur hara di dalam tanah. Sebagai contoh
Urea kadar N 46%, sedangkan bahan organik mempunyai kadar N