BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Zeolit

2.1.1 Defenisi

Zeolit ditemukan tahun 1756 oleh seorang ahli mineralogi asal Swedia yang

bernama Freiher Axer Frederick Cronstedt. Zeolit berasal dari bahasa Yunani,

yaitu Zein (mendidih) dan Lithos (batuan), sehingga artinya adalah batuan yang

mendidih. Disebut demikian karena batuan ini mendidih atau mengeluarkan buih

apabila dipanaskan (Mumpton, 1983 dalam Simanjuntak, 2002).

Zeolit ditemukan dalam batuan tufa yang terbentuk hasil sedimentasi debu

vulkanik yang telah mengalami proses alterasi. Sebagai produk piroklastik atau

aktivitas gunung api berupa semburan ke udara yang kemudian jatuh ke dalam

suatu lingkungan pengendapan. Selanjutnya bahan tersebut mengalami rombakan

oleh aktivitas air dan terendapkan kembali pada lingkungan pengendapan yang

lain, karena aktivitas tektonik berupa pengangkatan dan diikuti oleh proses

eksogenik yang intensif menyebabkan bahan galian tersebut tersingkap seperti

saat ini.

Proses alterasi berlangsung pada lingkungan pengendapan yang baru

menyebabkan endapan tersebut berubah menjadi material gelas vulkanik yang

berukuran halus dan terbentuklah mineral zeolit. Secara geologi endapan zeolit

6

terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang

bersifat alkali, proses diagenetik dan proses hidrotermal (Sukandarrumidi, 2006).

Zeolit merupakan mineral kristalin dari kelompok aluminosilikat yang

terhidrasi oleh kation alkali dan alkali tanah di dalam rongga-rongganya dan

mempunyai strukur sangkar tiga dimensi. Strukur zeolit dibentuk oleh beberapa

atom Si yang bervalensi 4 dan berikatan secara kovalen dengan beberapa atom Al

yang bervalensi 3, sehingga mineral tersebut bermuatan negatif. Muatan ini akan

dinetralkan oleh kation-kation alkali dan alkali tanah yang berada disekitarnya

(Simanjuntak, 2002).

Kerangka dasar mineral zeolit dapat dilihat pada gambar 1 berikut ini:

Gambar 1. Rangka tetrahedral SiO4 , dan AlO4-

(Sumber: Zeolit, http://id.wikipedia.org/wiki/Zeolit).

Vaughan (1987), mengatakan bahwa kation alkali dan alkali tanah yang

terikat pada strukur mineral zeolit dapat dipertukarkan, akan tetapi letaknya dalam

struktur akan menentukan mudah tidaknya terjadi pertukaran. Perilaku kation

dapat dipertukarkan tergantung dari beberapa faktor meliputi: ukuran dan muatan

7

kation tersebut, suhu, konsentrasi kation dalam larutan, serta karakteristik struktur

zeolit.

Zeolit biasanya ditulis dengan rumus kimia oksida atau berdasarkan satuan

sel kristal M2/nO Al2O3 a SiO2 b H2O atau Mc/n {(AlO2)c(SiO2)d}b H2O. Dimana n

adalah valensi logam, a dan b adalah molekul silikat dan air, c dan d adalah

jumlah tetrahedra alumina dan silika. Rasio d/c atau SiO2/Al2O bervariasi dari 1-

5.

Tetrahedra SiO4 dan AlO3 akan membentuk rongga dengan berbagai ukuran.

Strukturnya merupakan komposit dari satuan struktur tetrahedra MO4. Misalnya

struktur di gambar 2, satuan dasarnya adalah kubus hasil leburan 8 MO4, prisma

heksagonal leburan 12 MO4, dan oktahedra terpancung leburan 24 MO4

(Aluminosilikat, http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-

universitas/kimia-unsur-non-logam/silikon-oksida-aluminosilikat-, dan-Zeolit/).

Gambar 2. Polihedral Zeolit(Sumber: Zeolit, http://id.wikipedia.org/wiki/Zeolit)

Bila polihedra-polihedra ini berikatan, berbagai jenis struktur zeolit akan

dihasilkan. Misalnya oktahedra terpancung yang disebut dengan kurungan β

8

adalah struktur dasar zeolit A sintetik, Na12(Al12Si12O48)].27H2O, dan bagian segi

empatnya dihubungkan melalui kubus. Dapat dilihat bahwa terowongan B

terbentuk bila 8 oktahedra terpancung diikat dengan cara ini. Struktur yang akan

dihasilkan bila bagian heksagon bersambungan melalui prisma heksagon adalah

faujasit, NaCaO.5(Al2Si5O14)5.10 H2O.

Sebelum membentuk zeolit, tetrahedral-tetrahedral tersebut saling berikatan

melalui atom oksigennya dan membentuk suatu cincin. Cincin-cincin yang

terbentuk merupakan cincin tunggal, ganda atau suatu kompleks, sebagai satuan

pembangun sekunder.

Cincin tunggal ditemukan sebagai lingkar 4, 6, 8, 10, dan 12 tetrahedral,

sedangkan cincin ganda ditemukan sebagai ganda lingkar 4 berbentuk kubus, dan

ganda lingkar 6 berbentuk prisma heksagonal. Sedangkan kompleks yang terjadi

adalah kompleks 4-1, kompleks 5-1 , dan kompleks 4-4-1, seperti tampak pada

gambar 3 berikut:

Gambar 3. Unit bangun sekunder Zeolit(Sumber: Zeolit, http://id.wikipedia.org/wiki/Zeolit)

Hampir seluruh endapan zeolit yang ditemukan di Indonesia tersusun oleh

mineral klinoptilolit, mordenit atau campuran keduanya, kadang-kadang sedikit

9

mengandung mineral heulandit. Di samping mengandung mineral tersebut, zeolit

juga mengandung mineral pengotor seperti kwarsa, plagioklas, montmorilonit,

pirit, kaolin dan lain-lain. Warna bahan galian zeolit beraneka ragam antara lain

hijau, putih kehijauan, putih merah daging, coklat abu-abu kebiruan dan lainnya

bergantung dengan kondisi lingkungan yang mempengaruhinya.

2.1.2 Kasifikasi Zeolit

Zeolit diklasifikasikan lagi menjadi dua kelompok, yaitu zeolit alam dan

zeolit sintetis atau buatan. Zeolit alam merupakan zeolit yang terbentuk karena

adanya proses perubahan alam (zeolitisasi) dari batuan tufa, sedangkan zeolit

sintesis merupakan zeolit yang direkayasa oleh manusia secara kimia.

Pada saat ini dikenal sekitar 40 jenis mineral zeolit alam, meskipun yang

mempunyai nilai komersial ada sekitar 12 jenis, di antaranya klinoptilolit,

mordernit, filipsit, kabasit dan erionit. Zeolit sintetik dihasilkan dari beberapa

perusahaan seperti Union Carbide, ICI dan Mobil Oil dan lebih dari 100 jenis

telah dikenal strukturnya antara lain zeolit A, X, Y, grup ZSM/AlPO4 (Zeolite

Sieving Marerials/Aluminium Phosphate) dan bahkan akhir-akhir ini dikenal grup

zeotip, yaitu material seperti zeolit tetapi bukan senyawa alumino-silikat.

10

Tabel 1. Klasifikasi zeolitZeolit Rumus kimia UBS

Grup Analsim:Analsim Na16[Al16Si31O96]6H2O S4RWairakit Ca8[Al16Si31O96] 6H2O S4RGrup Natrolit:Natrolit Na16[Al16Si24O80]6H2O T5O10 (4-1)Thomsonit Na16Ca8[Al20Si20O80]24H2O T5O10

Grup Heulandit:Heulandit Ca4[Al8Si28O72]24H2O T10O20 (4-4-1)Klinoptilolit Na6[Al6Si30O72]24H2O T10O20

Grup Filipsit:Filipsit K2Ca1.5[Al6Si10O32]12H2O S4RZeolit Na-P-1 Na8[Al31SiO16]16H2O S4RGrup Mordernit:Mordernit Na8[Al8Si40O96]24H2O T8O16 (5-1)Ferrierit NaCa0.5Mg2[Al6Si30O72]24H2O T8O16

Grup Kabazit:Kabazit Ca2[Al4Si8O24] 13H2O D4R,D6RZeolit L K6Na3[Al9Si27O72]21H2O S6RGrup Faujasit:Faujasit Na12Ca12Mg11[Al58Si134O384]235H2O D4R,D6RZeolit A Na12[Al12Si12O48]27H2O D4R, D6RGrup Laumontit:Laumontit Ca4[Al8Si16O46]16H2O S4R,S6R,S8RGrup Pentasil:ZSM-5 Nan[AlnSi96O192]16H2O 5-1Grup Zeotype:AlPO4-5 [Al12 P12O48] (C3H7)4NOHq.H2O S4R, S6R

(Sumber: Thamzil Las dalam Nadut, 2000)

2.1.3 Sifat Zeolit

Karena sifat fisika dan kimia dari zeolit yang unik, sehingga dalam

dasawarsa ini, zeolit oleh para peneliti dijadikan sebagai mineral serba guna.

11

Sifat-sifat unik tersebut meliputi dehidrasi, adsorbsi dan penyaring molekul,

katalis dan penukar ion.

Sifat Dehidrasi

Zeolit mempunyai sifat dehidrasi (melepaskan molekul H2O) apabila

dipanaskan. Pada umumnya struktur kerangka zeolit akan menyusut. Tetapi

kerangka dasarnya tidak mengalami perubahan secara nyata. Disini molekul air

(H2O) seolah-olah mempunyai posisi yang spesifik dan dapat dikeluarkan secara

reversibel. (Nadut, 2000)

Molekul air (H2O) yang berada di dalam mineral zeolit dapat dibagi menjadi

2 bagian, yaitu molekul air yang berada di luar sistem dan yang terikat di dalam

sistem kristal zeolit. Air yang berada di luar sistem kristal zeolit dapat menguap

jika dipanaskan pada suhu 1050C selama 24 jam, sedangkan molekul air yang

terikat di dalam sistem kristal hanya dapat terlepas pada pemanasan dengan duhu

300-4000C selama 2-3 jam. Zeolit yang telah kehilangan air kristal dapat

menyerap kation dengan efektif ke dalam rongga-rongganya daripada zeolit yang

masih mengiat molekul air kristal (Simanjuntak, 2002).

Sifat Adsorbsi

Sifat zeolit sebagai adsorben dan penyaring molekul, dimungkinkan karena

struktur zeolit yang berongga, sehingga zeolit mampu menyerap sejumlah besar

molekul yang berukuran lebih kecil atau sesuai dengan ukuran rongganya. Selain

itu kristal zeolit yang telah terdehidrasi merupakan adsorben yang selektif dan

mempunyai efektivitas adsorpsi yang tinggi.

12

Sifat Katalis

Kemampuan zeolit sebagai katalis terjadi di dalam pori-pori kristal zeolit.

Oleh karena itu sifat zeolit yang sangat penting sebagai katalis adalah ukuran

pori-pori dan volume kosong yang besar, di samping itu perbandingan atom Si

dan Al mempengaruhi sifat zeolit sebagai katalis. Sifat-sifat tersebut dapat terjadi

karena struktur dan sifat muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit baik

pada permukaan maupun di dalam rongganya.

Zeolit baru akan bekerja sesuai dengan struktur kimiawinya setelah

mengalami proses pengolahan. Zeolit adalah salah satu di antara sekian banyak

mineral senyawa alumina silikat, dengan kerangka struktur 3 dimensi senyawa

alumina silikat terdiri dari dua bagian yaitu bagian netral dan bagian yang

bermuatan.

Bagian netral semata-mata dibangun oleh silikon dan oksigen, serta jenisnya

bervariasi antara SiO4 sampai SiO2. Bagian muatan dibangun oleh ion alumina

dan oksigen, dalam bagian ini terjadi penggantian ion pusat silikon bervalensi

empat dengan kation aluminium yang bervalensi tiga, sehingga setiap

penggantian ion silikon oleh ion aluminium memerlukan satu ion logam alkali

tanah yang monovalen atau setengah ion logam bivalen seperti Na+, K+, Ca2+,

Mg2+, Ba2+, dll, untuk menetralkan muatan listriknya. Sebagai katalis zeolit

mempunyai keistimewaan berupa lama pemakaian (life time) yang lebih panjang

bila dibandingkan dengan bahan katalis lainnya (Sukandarrumidi, 2006)

Sifat Penukar Kation

13

Sedangkan sifat zeolit sebagai penukar ion karena adanya kation logam

alkali dan alkali tanah. Kation tersebut dapat bergerak bebas di dalam rongga dan

dapat dipertukarkan dengan kation logam lain dengan jumlah yang sama.

Pertukaran kation zeolit pada dasarnya adalah fungsi dari derajat subtitusi Si oleh

Al dalam struktur kristal zeolit. Makin banyak Al yang menggantikan posisi Si,

maka makin tinggi muatan negatif yang dihasilkan, dan penetralan akan

dilakukan oleh kation alkali dan alkali tanah.

Sifat pertukaran kation zeolit tergantung dari beberapa faktor, yaitu topologi

kerangka zeolit, ukuran dan bentuk rongga zeolit, kerapatan muatan pada saluran

rongga zeolit, valensi dan kerapatan muatan ion dalam rongga zeolit dan

konsentrasi dan komposisi elektrolit pada larutan luar (Barrer, 1982 dalam

Simanjuntak, 2002).

2.1.4 Karakteristik Zeolit Asal Aifua Kabupaten Ende

Jenis zeolit yang berasal dari desa Aifua Kabupaten Ende, berdasarkan hasil

pengujian difraksi sinar-X (XRD) adalah jenis klinoptilolit, modernit, kuarsa dan

montmorillonit. Dan komposisi kimianya adalah sebagai berikut:

Tabel 2. Komposisi kimia Zeolit Aifua, desa Ondorea, Nangapanda Ende.Senyawa SiO2 TiO2 Al2O3 MnO2 Fe2O3 H2O CaO MgO Na2O K2O SO3

Kadar (%) 67,00 0,22 10,36 0,01 1,80 5,42 2,46 0,94 1,78 1,12 0,03

Sumber: Dinas Pertambangan Propinsi NTT, 1994 (Nadut, 2000).

14

Jenis zeolit desa Aifua Kabupaten Ende memiliki rata-rata daya hantar listrik

(DHL) 0,04 dSm-1, kejenuhan basa (KB) 94,6 %, dan nilai koefisien P-absorbsi

2,87. Nilai KTK dan pH zeolit yang berasal dari desa Aifua Kabupaten Ende,

adalah yang tertinggi dari beberapa jenis zeolit alam yang telah ditemukan di

Indonesia, yaitu KTK ± 167 cmol (+)/kg dan pH 8,2 (Suwardi, 1997).

2.1.5 Aktivasi Zeolit

Agar dapat dimanfaatkan zeolit harus mempunyai spesifikasi tertentu, dan

berkaitan dengan hal tersebut kualifikasi zeolit ditentukan oleh daya serap, daya

tukar kation (KTK), maupun daya katalis. Oleh sebab itu, untuk memperoleh

zeolit dengan kemampuan tinggi diperlukan beberapa pengolahan, antara lain:

1. Preparasi.

Tahap ini bertujuan untuk memperoleh ukuran produk yang sesuai dengan

tujuan penggunaannya.

Tahapan preparasi zeolit pertama-tama akan dilakukan pembersihan kotoran

yang melekat pada bongkahan batuan zeolit, kemudian tahap penghancuran

(crushing), yakni bongkahan batuan zeolit yang berukuran besar dipecah-

pecahkan menjadi ukuran yang lebih kecil sehingga mudah dihancurkan di dalam

ball mill (alat penggiling).

Tahapan selanjutnya adalah penggerusan (grinding) untuk memperoleh

material zeolit yang lebih halus sesuai keperluan. Kemudian dilakukan

15

pengayakan, biasanya menggunakan alat “the tyker standard screen”, untuk

mendapatkan material zeolit dengan ukuran mesh tertentu.

2. Aktivasi.

Proses ini bertujuan meningkatkan sifat-sifat khusus zeolit dengan cara

menghilangkan unsur-unsur pengotor (impurities) dan menguapkan air yang

terperangkap dalam pori-pori zeolit. Ada 2 cara yang umum digunakan dalam

proses aktivasi zeolit, yaitu aktivasi secara fisik dan secara kimia.

Aktivasi secara fisik dilakukan dengan cara pemanasan pada suhu 200-4000C

selama 2-3 jam untuk menghilangkan molekul-molekul air yang terperangkap di

dalam pori-pori kristal zeolit.

Aktivasi secara kimia melalui proses destruksi dengan menggunakan

pereaksi HCl, NaOH atau H2SO4 untuk menghilangkan zat-zat pengotor berupa

logam-logam alkali dan alkali tanah serta beberapa jenis logam lainnya yang

terdapat di dalam kerangka zeolit.

3. Modifikasi.

Proses modifikasi dimaksudkan untuk mengubah sifat permukaan zeolit

alam, dengan cara melapiskan polimer organik (sintesis dan alamiah) pada zeolit

tersebut. Modifikasi struktur zeolit dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara

lain: modifikasi melalui proses pertukaran kation (cation exchange),

pengadsorpsi molekul-molekul polar, modifikasi kerangka zeolit dan sebagainya

(Vansant, 1990 dalam Nadut 2000).

16

2.1.6 Aplikasi Zeolit Dalam Bidang Pertanian

Salah satu kegunaan zeolit dalam bidang pertanian adalah pada pembuatan

pupuk kandang zeolit, yang merupakan campuran antara pupuk kandang dengan

mineral zeolit. Pupuk kandang zeolit ini memiliki sifat lebih dari pupuk organik

pada umumnya, yaitu mempunyai rata-rata C/N yang rendah dan pertukaran

kation yang tinggi. Dengan pupuk ini, penggunaan unsur pupuk dapat lebih lama,

karena dengan adanya zeolit tanaman dapat mengkonsumsi pupuk lebih lama

(Suyitno, 2000).

Zeolit selain memiliki kemampuan sebagai mineral penukar kation, juga

memiliki daya tahan yang tinggi untuk menahan ion NH4+ dan K+ yang terdapat

di dalam air, sehingga penggunaan zeolit dapat meningkatkan sifat-sifat fisika

dan kimia tanah, terutama tanah yang mengandung pasir dan sedikit aluminium

sulfat, serta tanah pozolik (Suyitno, 2000 dalam Nadut, 2000).

Gambar 4. Pengaruh Zeolit dalam tanah terhadap tanaman(Sumber : Balai Penelitian Tanah, 2009).

17

Jenis zeolit yang sering digunakan di bidang pertanian terutama adalah jenis

klinoptilolit, yang sudah banyak menunjukkan hasil berupa peningkatan

ketersediaan unsur nitrogen di dalam tanah, sehingga dapat meningkatkan

pertumbuhan dan hasil panen tanaman. Hal ini disebabkan karena adanya

pengaruh zeolit terhadap kapasitas penyerapan (adsorpsi) dan penyimpanan

(retensi) NH4+ dan K+ (Suyitno, 2000 dalam Balai Penelitian Tanah, 2009).

Selain hal tersebut, sifat permukaan zeolit sangat mudah untuk menyerap

kation-kation logam berat seperti Cd, Pb dan Zn, jadi logam-logam tersebut akan

terserap oleh zeolit dan tidak dikonsumsi oleh akar tanaman, sehingga tidak akan

meracuni tanaman karena kandungan logam berat yang ada (Suyitno, 2000 dalam

Balai Penelitian Tanah, 2009).

Dalam penggunaannya sebagai bahan pembenah tanah, zeolit yang

digunakan harus memenuhi beberapa persyaratan tertentu terkait dengan

beberapa karakteristik batuan zeolit. Syarat mutu zeolit sebagai bahan pembenah

tanah yang ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional adalah sebagai berikut:

Tabel 3. Syarat mutu zeolit sebagai bahan pembenah tanah menurut SNI 13-3494- 1994 (2006)

Uraian PersyaratanKadar mineral zeolit Minimal 50%Kapasitas Tukar Kation Minimal 100 meq/100 gKadar Air Minimal 10%Ukuran Butir ±40 - 80 mesh

(Sumber: Balai Penelitian Tanah, 2009)

Hardjatmo dan Husaini (1996) menyatakan kandungan mineral zeolit pada

batuan zeolit yang terdapat di Pulau Flores mencapai 60,2% berat dengan

18

persentase modernit adalah 55,7%, sedangkan klinoptilolit hanya 4,5%. Nilai

KTK-nya adalah 151,9 Cmol/kg.

Kemampuan pertukaran kation zeolit merupakan parameter utama dalam

menentukan kualitas zeolit yang akan digunakan. KTK adalah jumlah meq ion

logam yang dapat diserap maksimum olah 1 g zeolit dalam kondisi setimbang.

KTK dari zeolit biasanya bervariasi dari 1,5 sampai 6 meq/g. Nilai KTK zeolit

berbanding lurus dengan jumlah atom Al yang terkandung di dalamnya, makin

banyak jumlah atom Al maka makin tinggi nilai KTK dari zeolit. KTK ini

merupakan penentuan kemampuan tanah untuk mengikat (mengawetkan) pupuk

yang diberikan (Suyitno, 2000 dalam Balai Penelitian Tanah, 2009).

Menurut Suwardi (2007), pemanfaatan zeolit sebagai bahan pembenah

tanah, yaitu dapat ditebar langsung ke tanah maupun dicampur dengan pupuk.

Ditebar langsung ke tanah

Struktur zeolit termasuk cukup stabil di dalam tanah. Dengan struktur yang

stabil tersebut, pengaruh aplikasi zeolit pada tanah-tanah marginal dapat terlihat

selama beberapa tahun. Semakin halus ukuran zeolit pengaruhnya akan semakin

baik tetapi daya tahannya akan lebih pendek. Oleh karena itu aplikasi zeolit

sebagai bahan pembenah tanah sebaiknya berupa campuran antara zeolit ukuran

halus dan kasar.

Dicampur dengan pupuk

19

Penggunaan zeolit sebagai bahan pembenah tanah memerlukan dosis yang

tinggi. Oleh karena itu, perlu cara-cara yang lebih efisien, yaitu dengan

mencampur zeolit dengan pupuk. Sebagai sampel beberapa hasil penelitian

menunjukkan bahwa perbandingan zeolit dan urea adalah 1:1 dapat

meningkatkan efisiensi pemupukan.

Dari hasil penelitian sebelumnya tentang pencampuran beberapa jenis pupuk

organik dan zeolit yang diberikan secara bersamaan dengan dosis yang tepat

dapat mempertahankan kelembaban tanah yang lebih lama, sehingga fluktuasi

suhu di sekitar perakaran sangat kecil dan suhu tidak naik drastis (suhu tanah

relatif stabil) setelah air diberikan ke tanah. Tanpa pemberian zeolit maka suhu

tanah di sekitar perakaran meningkat drastis yang mengakibatkan kandungan C-

organik cepat teoksidasi dan ketersediaannya di dalam tanah tidak dapat

dipertahankan lebih lama lagi (Al-Jabri, 2009).

2.2 Wiraorganik

Wiraorganik adalah pupuk organik hasil produksi Yayasan Universitas Widya

Mandira Kupang, yang bahan baku pembuatannya berasal dari hasil fermentasi

bahan-bahan organik (sampah organik, pupuk kandang, jerami, sekam padi, serbuk

gergaji, dll). Wiraorganik dibuat dengan menggunakan teknologi Effective

Microorganisms (EM), yang apabila digunakan dalam tanah akan meningkatkan

aktivitas biologis, memperbaiki struktur tanah, memperbaiki struktur penyimpanan

air tanah dan dapat meningkatkan kesuburan tanah.

20

Teknologi EM yang digunakan dalam pembuatan Wiraorganik adalah Effective

Microorganisms-4 atau biasa disingkat EM-4, yang telah digunakan secara efektif

untuk menginokulasi limbah organik pertanian, sampah kota, menghilangkan bau

busuk limbah organik, mempercepat penguraian limbah organik, serta pengomposan

berbagai macam limbah organik. EM-4 dapat memfermentasikan bahan organik yang

terdapat di dalam tanah dengan melepaskan hasil fermentasi berupa gula, alkohol,

vitamin, asam laktat, asam amino dan senyawa organik lainnya.

Menurut Indriani (1999) dan Setiyani (2000), jumlah mikroorganisme di dalam

EM-4 sangat banyak sekitar 80 jenis. Mikroorganisme tersebut dapat bekerja secara

efektif dalam menguraikan bahan organik. Dari sekian banyak mikroorganisme

tersebut ada 4 golongan pokok, yaitu:

Bakteri asam laktat. Bakteri ini adalah bakteri gram positif, tidak membentuk

spora dan berfungsi menguraikan bahan organik dengan cara fermentasi asam

laktat dan glukosa. Asam laktat akan bertindak sebagai sterilizer atau menekan

mikroorganisme yang merugikan, serta meningkatkan perombakan bahan-bahan

organik dengan cepat.

Ragi (Yeast). Berfungsi menguraikan bahan organik dan membentuk zat anti

bakteri, dapat pula membentuk zat aktif (substansi bioaktif) dan enzim yang

berguna untuk pertumbuhan sel dan pembelahan akar. Ragi ini juga berperan

dalam perkembangan mikroorganisme lain yang menguntungkan seperti

Actynomicetes dan Lactobacillus sp.

21

Bakteri Actynomicetes. Merupakan bentuk peralihan antara bakteri dan jamur,

mempunyai filamen, berfungsi mendekomposisikan bahan organik ke dalam

bentuk sederhana. Simbiosis antara Actynomicetes dengan bakteri fotosintesis

akan menjadi bakteri anti mikroba sehingga dapat menekan pertumbuhan jamur

dan bakteri yang merugikan dengan cara menghancurkan khitin, yang merupakan

zat esensial bagi pertumbuhan bakteri-bakteri yang merugikan.

Bakteri fotosintesis. Bakteri ini terdiri dari bakteri hijau dan ungu. Bakteri hijau

memiliki pigmen hijau (bakteriviridin atau bakterioklorofil), sedangkan bakteri

ungu memiliki pigmen ungu, merah dan kuning (bakteriopurpurin). Bakteri

fotosintesis ini merupakan bakteri bebas yang dapat mensintesis senyawa

nitrogen, gula dan substansi bioaktif lainnya. Hasil metabolic yang diproduksi

dapat diserap secara langsung oleh tanaman dan tersedia sebagai substrat untuk

perkembangan mikroorganisme yang menguntungkan.

Sementara itu menurut Indriani (1999), bahwa manfaat dari EM-4 adalah untuk

memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah; dapat menekan pertumbuhan bakteri

yang bersifat pathogen bagi tanah; meningkatkan ketersediaan nutrisi dan senyawa

organik di dalam tanah; meningkatkan aktifitas mikroorganisme indigenus yang

menguntungkan, misalnya Mycroriza, Rhizobium dan bakteri pelarut fosfat lainnya;

mengfiksasi nitrogen; mempercepat pengomposan sampah organik atau kotoran

hewan, membersihkan air limbah, serta meningkatkan kualitas air pada perikanan;

dan menyediakan unsur hara bagi tanaman dan meningkatkan produksi tanaman serta

menjaga kestabilan hasil produksi tanaman.

22

EM-4 telah digunakan secara efektif untuk menginokulasi limbah organik

pertanian, sampah kota, menghilangkan bau busuk limbah organik, mempercepat

penguraian limbah organik, serta pengomposan berbagai macam limbah organik. EM-

4 juga dapat memfermentasikan bahan organik yang terdapat di dalam tanah dengan

melepaskan hasil fermentasi berupa gula, alcohol, vitamin, asam laktat, asam amino

dan senyawa organik lainnya.

. Fermentasi bahan organik tidak melepaskan panas dan gas yang berbau busuk

sehingga hasil fermentasi bahan organik menciptakan kondisi yang baik bagi

pertumbuhan mikroorganisme.

Selama proses pengomposan, beberapa bahan berbahaya ini akan terkonsentrasi

dalam produk akhir pupuk. Pupuk organik dapat berperan sebagai pengikat butiran

primer menjadi butir sekunder tanah dalam pembentukan pupuk. Keadaan ini

mempengaruhi penyimpanan, penyediaan air, aerasi tanah dan suhu tanah. (Anonim,

1999 dalam http://id.shvoong.com/exact-sciences/agronomy-agriculture/1965528-

teknologi-em-dimensi-baru-dalam/).

Pupuk organik atau bahan organik tanah merupakan sumber N tanah yang

utama, selain itu peranannya cukup besar terhadap perbaikan sifat fisika, kimia dan

biologi tanah, serta ekosistem lingkungan. Pupuk organik yang ditambahkan ke

dalam tanah akan mengalami beberapa kali fase perombakan oleh mikroorganisme

tanah untuk menjadi humus atau bahan organik tanah.

Pupuk organik adalah nama kolektif untuk semua jenis bahan organik asal

tanaman dan hewan yang dapat dirombak menjadi hara tersedia bagi tanaman. Dalam

23

Permentan No.2/Pert/Hk.060/2/2006 tentang pupuk organik dan pembenah tanah,

dikemukakan bahwa pupuk organik adalah pupuk yang sebagian besar atau

seluruhnya terdiri atas bahan organik yang berasal dari tanaman dan atau hewan yang

telah melalui proses rekayasa, dapat berbentuk padat atau cair yang digunakan

mensuplai bahan organik untuk memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah.

Bahan dasar pupuk organik yang berasal dari sisa tanaman sedikit mengandung

bahan berbahaya. Penggunaan pupuk kandang, limbah industri dan limbah kota

sebagai bahan dasar kompos berbahaya karena banyak mengandung logam berat dan

asam-asam organik yang dapat mencemari lingkungan.

Tabel 4. Persyaratan teknis minimal pupuk organikParameter Satuan Persyaratan

Padat CairC-Organik % >12 ≥ 4,5C/N rasio 10 – 25Bahan ikutan (kerikil, beling, plastik, dll)

% Maks 2

Kadar Air- Granul- Curah

% 4 – 1213 - 20

Kadar logam beratAs Ppm ≤ 10 ≤ 10Hg Ppm ≤ 1 ≤ 1Pb Ppm ≤ 50 ≤ 50Cd Ppm ≤ 10 ≤ 10pH 4 – 8 4 – 8

24

Kadar total- P2O5

- K2O

%< 5< 5

< 5< 5

Mikroba patogen (E.coli, Salmonella sp)

cell/g Dicantumkan

Dicantumkan

Kadar unsur mikro %ZnCuMnCoBMoFe

Maks 0,500Maks 0,500Maks 0,500Maks 0,002Maks 0,250Maks 0,001Maks 0,400

Maks 0,2500Maks 0,2500Maks 0,2500Maks 0,0005Maks 0,1250Maks 0,0010Maks 0,0400

(http://id.wikipedia.org/wiki/Pupuk_organik)

Definisi tersebut menunjukkan bahwa pupuk organik lebih ditujukan kepada

kandungan C-organik atau bahan organik daripada kadar haranya; nilai C-organik

itulah yang menjadi pembeda dengan pupuk anorganik. Bila C-organik rendah dan

tidak masuk dalam ketentuan pupuk organik, maka diklasifikasikan sebagai

pembenah tanah organik. Pembenah tanah atau soil ameliorant menurut SK Mentan

adalah bahan-bahan sintesis atau alami, organik atau mineral yang mampu

memperbaiki kerusakan lahan.

Tabel 5. Persyaratan teknis pupuk sebagai pembenah tanah.No. Parameter Satuan Persyaratan1.2.3.4.5.6.

Bahan aktif (sintetis)*KTK**pHKadar airBahan ikutanKadar logam beratAsHgPbCd

%%

%%

PpmPpmPpmPpm

0,02-5 (Terhadap berat kering tanah)≥ 804 - 8≥ 35≥ 2

≥ 10≥ 1≥ 50≥ 10

25

7. Mikroba pathogen(E. coli, Salmonella) Cell/ml Dicantumkan

*Khusus untuk bahan yang direkayasa kimia**KTK khusus Zeolit (AgroMedia, 2007)

Sebagai bahan pembenah tanah, pupuk organik juga membantu dalam

mencegah terjadinya erosi dan mengurangi terjadinya retakan tanah karena dengan

pemberian bahan organik mampu meningkatkan kelembapan tanah.

Berbagai hasil penelitian mengindikasikan bahwa sebagian besar lahan

pertanian intensif menurun produktivitasnya dan telah mengalami degradasi lahan,

terutama terkait dengan sangat rendahnya kandungan C-Organik dalam tanah, yaitu

2%. Padahal untuk memperoleh produktivitas optimal dibutuhkan C-Organik sekitar

2,5%.

Walaupun demikian, pada umumnya kadar unsur hara yang dikandung di dalam

setiap pupuk organik, terutama unsur makro primer N, P , dan K tergolong rendah,

tetapi di dalam setiap pupuk organik juga mengandung unsur mikro esensial yang lain

(Rosmarkam, 2002).

Berdasarkan pada penjelasan di atas, maka dapat disimpulkan tentang kelebihan

dan kekurangan Wiraorganik sebagai pupuk organik, antara lain:

Kelebihan Wiraorganik :

Bahan organik dalam proses mineralisasi akan melepaskan hara dengan lengkap

(N, P, K, Ca, Mg, S serta hara mikro), sehingga dapat meningkatkan kandungan

nutrisi tanah.

26

Memperbaiki sifat fisika dan kimia tanah, memperbaiki struktur tanah, tanah

menjadi ringan untuk diolah, dan mudah ditembusi akar.

Meningkatkan daya menahan air, sehingga kemampuan tanah menyediakan air

menjadi lebih banyak; permeabilitas (daya serap air) tanah menjadi lebih baik.

Meningkatkan kapasitas pertukaran kation, sehingga kemampuan mengikat

kation menjadi tinggi, akibatnya apabila pupuk dengan dosis tinggi hara tanaman

tidak mudah tercuci.

Memperbaiki kehidupan biologi tanah, karena ketersediaan nutrisi tanah lebih

terjamin; mengandung mikroba dalam jumlah cukup yang berperan dalam proses

dekomposisi bahan organik.

Meningkatkan daya sangga terhadap goncangan perubahan drastis sifat tanah.

Ramah lingkungan.

Kekurangan Wiraorganik:

Bahan organik yang mempunyai C/N masih tinggi, yang berarti masih mentah.

Kompos yang belum matang (C/N tinggi) dianggap merugikan, karena bila

diberikan langsung ke dalam tanah, maka bahan organik akan diserang oleh

mikrobia (bakteri maupun fungi) untuk memperoleh energi.

Sehingga dengan adanya populasi mikrobia yang tinggi akan menyebabkan

penggunaan unsur hara yang banyak untuk tumbuh dan berkembang biak. Dan

dengan sendirinya, hara yang seharusnya digunakan oleh tanaman tidak tercukupi,

karena telah digunakan oleh mikrobia. Hara menjadi tidak tersedia (unavailable)

27

karena berubah dari senyawa anorganik menjadi senyawa organik pada jaringan

mikrobia, hal ini disebut immobilisasi hara. Terjadinya immobilisasi hara

tanaman bahkan sering menimbulkan adanya gejala defisiensi.

Jadi makin banyak bahan organik mentah diberikan ke dalam tanah, populasi

mikrobia akan semakin tinggi, sehingga makin banyak hara yang mengalami

immobilisasi

Bahan organik yang berasal dari sampah kota atau limbah industri sering

mengandung mikrobia patogen dan logam berat yang berpengaruh buruk bagi

tanaman, hewan, dan manusia.

Setiap pupuk organik memiliki kandungan hara yang relatif kecil, termasuk

wiraorganik.

Tabel 6. Kandungan unsur hara WiraorganikParameter Satuan Hasil Konsentrasi Max.Air raksa (Hg) Ppb Ttd 10,000Perak (Ag) Ppm 1,230 -Timbal (Pb) Ppm 104,800 300,000Seng (Zn) Ppm 250,700 2000,000Tembaga (Cu) Ppm 66,890 1000,000Nikel (Ni Ppm 10,030 200,00Cadmium (Cd) Ppm 13,070 15,000Molibdenum (Mo) Ppm 0,540 0,250Cromium (Cr) Ppm 13,780 1000,000Selenium (Se) Ppm 0,920 3,000Arsen (Ar) Ppm 0,730 50,000Fluorida (F) Ppm 5,420 500,000N-total % 1,860 > 5,000N-NH4 Ppm 3,940 -C-Organik % 3,430 > 5,000P2O5 % 1,146 > 5,000

28

SO4 % 0,419 > 1,500K2O % 0,780 > 5,000pH - 5,900 4 – 8Kadar Abu % 1,440 -Magnesium (Mg) % 0,345 > 1,500Besi (Fe) % 3,155 0,400Calsium (Ca) % 1,056 5,000Aluminium (Al % 1,394 0,600N-NO3 Ppm 11,200 -

Ket : ttd = tidak terdeteksi(Sumber : UPT Laboratorium Analitik Universitas Udayana, 2008)

2.3 Unsur Hara Tanaman

2.3.1 Pengertian

Unsur hara tanaman merupakan makanan bagi tanaman, yang dalam hal ini

pemenuhan kebutuhan makanan tanaman selaku produsen dalam rantai makanan

adalah dengan cara mengabsorpsi bahan-bahan anorganik dalam tanah, dan

mengolahnya menjadi bahan organik melalui proses fotosintesis. Melalui proses

fotosisntesis, tanaman mengumpulkan karbon yang ada di udara ditambah

dengan air dan mengubahnya menjadi bahan organik oleh klorofil dengan

bantuan sinar matahari. Mekanisme pengubahan unsur hara menjadi senyawa

organik atau energi disebut metabolisme (Hakim, 1986).

Fungsi hara tanaman bersifat essensial, yang artinya unsur-unsur tersebut

tidak dapat digantikan oleh unsur lain, dan apabila tidak ada satu saja unsur bagi

tanaman, maka kegiatan metabolisme akan terganggu atau berhenti sama sekali.

Menurut Hakim (Arnon dan Stout, 1939), unsur hara dapat dikatakan essensial

apabila memenuhi kriteria sebagai berikut:

29

Apabila tanaman tidak mendapat unsur yang bersangkutan, tanaman tidak

dapat menyelesaikan siklus hidupnya secara utuh.

Unsur yang bersangkutan terlibat langsung dalam proses metabolisme

tanaman.

Fungsi fisiologisnya tidak dapat digantikan oleh unsur lain.

Di samping itu, umumnya tanaman yang kekurangan unsur hara akan

menampakan gejala pada suatu organ tertentu yang spesifik, dan sering disebut

sebagai kekhatan. Gejala ini akan hilang apabila hara tanaman ditambah ke

dalam tanah ataupun diberikan lewat daun.

Unsur hara tanaman dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu:

(1) unsur hara essensial, dan (2) unsur hara yang tidak essensial (Na, Si, Co, Ni,

Se, , dan Al). Unsur-unsur yang bersifat essensial tersebut dikelompokkan lagi

menjadi dua yaitu unsur hara makro (C, O, H, N, P, K, Ca, Mg dan S) dan unsur

hara mikro (Fe, Mn, B, Zn, Mo dan Cl). Pengelompokkan unsur hara makro dan

mikro didasarkan atas jumlah (kuantitas) yang dibutuhkan oleh tanaman. Unsur

hara makro dibutuhkan dalam jumlah yang relatif lebih banyak daripada unsur

hara mikro. Unsur hara makro dibutuhkan sebanyak ≥1000 µǥg-1 berat kering

tanaman. Sedangkan unsur mikro hanya ≤1000 µǥ g-1 berat kering tanaman

(Oertli, 1979 dalam Rosmarkam 2002).

2.3.2 Unsur Hara Makro

Karbon (C)

30

Tanaman mengambil unsur karbon berupa CO2 dari udara bebas

(atmosfer). Kegiatan ini dilakukan tanaman oleh organ tanaman yang

memiliki klorofil, umumnya bagian tanaman yang berwarna hijau dan

terdapat di atas tanah. Klorofil mampu menyerap energi cahaya (terutama

sinar matahari) dan mengubahnya menjadi energi kimia. Energi tersebut

digunakan untuk mengubah CO2 senyawa organik termasuk karbohidrat.

Funsi fisiologis karbon adalah sebagai komponen dasar molekuler

karbohidrat, protein, lipid, dan asam nukleat.

Asimlasi CO2

Pada garis besarnya, asimilasi CO2 oleh tanaman adalah CO2 yang diikat

oleh ribulosa difosfat (RuDP), sehingga RuDP dianggap sebagai akseptor

CO2.

Fungsi fisiologis oksigen dalam tubuh tanaman seperti halnya karbon,

yaitu merupakan penyusun senyawa-senyawa organik tanaman.

Hidrogen (H)

Atom hidrogen diserap tanaman dalam bentuk H2O (air). Atom H

merupakan unsur penting penyusun molekul organik (CHO).

Mengel dan Kirkby (1987) mengganggap bahwa air merupakan hara

tanaman seperti juga CO2, NH4. Air digunakan dalam proses fotosisntesis

sekitar 0,01% dari seluruh keperluan air yang digunakan tanaman. Atom

hidrogen juga berperan penting dalam keseimbangan ion, dan sebagai unsur

31

pereduksi utama (reducing agent), misalnya terlibat dalam proses reduksi

nitrat menjadi amoniak.

Nitrogen (N)

Nitrogen merupakan hara makro yang sangat penting untuk

pertumbuhan tanaman, karena merupakan komponen penyusun banyak

senyawa organik penting di dalam tanaman (protein, enzim, vitamin B

kompleks, hormon, clorofil). Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk

ion NO3- atau NH4

+ dari tanah. Kadar nitrogen rata-rata dalam jaringan

tanaman adalah 2-4% berat kering. Tanaman di lahan kering umumnya

menyerap ion nitrat NO3- relatif lebih besar jika dibandingkan ion NH4

+.

Menurut Mengel dan Kirkby (1987) pada pH rendah, nitrat diserap lebih

cepat dibandingkan dengan ammonium, sedangkan pada pH netral,

kemungkinan penyerapan keduanya seimbang. Hal ini mungkin disebabkan

oleh adanya persaingan anion OH- dengan anion NO3- sehingga penyerapan

nitrat sedikit terlambat. Pada pH 4,0 penyerapan nitrat lebih banyak

dibandingkan dengan ammonium.

Tabel 7. Pengaruh pH terhadap penyerapan nitrat , dan ammonium pada tanaman Barley

pH NH4+ (mgN/pot) NO3

- (mgN/pot)6,804,00

34,9026,90

33,6043,00

(Sumber: Mengel & Kirkby,1987 dalam Rosmarkam, 2002)

Bagian tanaman yang berwarna hijau mengandung N protein terbanyak

dan meliputi 70-80% dari total N tanaman. Nitrogen asam nukleat terdapat

32

sekitar 10%, dan asam amino terlarut hanya sebanyak 5% dari total dalam

tanaman. Pada biji tanaman, protein umumnya dalam bentuk tersimpan.

Fungsi N dalam tanaman antara lain: merangsang pertubuhan tanaman

secara keseluruhan, merupakan bagian dari sel (organ) tanaman itu sendiri,

berfungsi untuk sintesa asam amino, dan protein dalam tanaman merangsang

pertumbuhan vegetatif (warna hijau) seperti daun.

Tanaman yang kekurangan unsur N menunjukkan gejala

pertumbuhannya terlambat/kerdil, daun berwarna hijau kekuningan, daunnya

sempit, pendek, dan tegak.

Fosfor (P)

Tanaman menyerap fosfor dalam bentuk ion ortofosfat primer (H2PO4-)

dan ion ortopospat sekunder (H2PO4-2). Menurut Tisdale (1985)

kemungkinan P masih dapat diserap dalam bentuk lain, yaitu bentuk

pirofosfat dan metafosfat. Kadar fosfor dalam tanaman saat pertumbuhan

vegetatif adalah 0,3-0,5% dari berat kering tanaman.

Fosfor berfungsi dalam transfer energi, metabolismee karbohidrat dan

protein, serta transport karbohidrat di dalam sel daun, merangsang

pembungaan dan pembuahan, merangsang pertumbuhan akar, merangsang

pembentukan biji, merangsang pembelahan sel tanaman, dan memperbesar

jaringan sel.

33

Tanaman yang kekurangan unsur P menunjukkan gejala: pembentukan

buah dan biji berkurang, kerdil, daun berwarna keunguan atau kemerahan

(kurang sehat).

Kalium (K)

Kalium diserap dalam bentuk ion K+. Kalium banyak terdapat dalam

sitoplasma, dalam menjaga tekanan osmotik sel. Kisaran kosentrasi K dalam

sitoplasma relatif kecil yaitu 100-200 mM dan dalam kloroplas lebih

bervariasi, yaitu 20-200 mM.

Umumnya bila penyerapan K tinggi, menyebabkan penyerapan unsur

Ca, Na, Mg turun. Unsur yang mempunyai pengaruh saling berlawanan satu

sama lain dan berusaha saling mengusir disebut antagonis. Oleh karena itu,

perlu ketersediaan unsur yang berimbang secara optimal.

Tabel 8. Pengaruh kenaikan K dalam berbagai organ tanaman terhadap kadar unsur lain

Perlakuan Kadar dalam daun (%) Kadar dalam akar (%)K Na Ca Mg K Na Ca Mg

21020

0,503,304,20

0,400,190,18

4,704,203,30

0,610,270,15

0,202,202,40

0,360,250,13

3,903,203,30

0,330,310,26

(Sumber: Mengel & Kirkby,1987 dalam Rosmarkam, 2002)

Bila tanaman kekurangan K, maka banyak proses yang tidak berjalan

dengan baik, misalnya terjadinya kumulasi karbohidrat, menurunnya kadar

pati, dan akumulasi senyawa nitrogen dalam tanaman yang menyebabkan

daun tanaman menjadi lemah, dan rentan terhadap penyakit/hama.

34

Kalium dalam tanaman berfungsi dalam proses fotosintesis,

pengembangan sel, dan pengaturan tekanan osmosis, pengangkutan hasil

asimilasi, enzim, dan mineral termasuk air, meningkatkan daya

tahan/kekebalan tanaman terhadap penyakit.

Tanaman yang kekurangan unsur K menunjukkan gejala-gejala sebagai

berikut: batang dan daun menjadi lemas/rebah, daun berwarna hijau gelap

kebiruan tidak hijau segar dan sehat, ujung daun menguning dan kering,

timbul bercak coklat pada pucuk daun.

Kalsium (Ca)

Unsur kalsium yang diperlukan oleh tanaman tinggi dalam jumlah yang

relatif banyak dalam bentuk ion Ca2+. Kalsium terutama terdapat dalam daun

dan di dalam sel, kalsium terbesar terdapat pada dinding sel (apolplast). Pada

lamella tengah, Ca berikatan dengan gugus R-COO- dari asam

poligalaknurat.

Pada tanaman dikotil yang mempunyai KTK tinggi dan terutama pada

waktu kadar Ca2+ rendah, maka lebih dari 50% dari Ca2+ terdapat dalam

bentuk pekat.

Umur tanaman berpengaruh terhadap kadar kalsium, semakin tua umur

tanaman maka semakin tinggi kadar Ca di dalam organ tanaman tersebut.

Hal ini berbeda dengan kalium, yaitu semakin tua umur tanaman maka

semakin berkurang kadar kaliumnya.

35

Kalsium memiliki peranan yang erat dalam pertumbuhan apical dan

pembentukan bunga (Tisdale, 1985). Selain itu, Ca juga berfungsi dalam

pembelahan sel pengaturan permeabilitas sel serta pengaturan tata air dalam

sel bersama dengan unsur K, perkecambahan biji, perkembangan benang

sari, perkembangan bintil akar rhizobium. Tetapi Ca relatif kurang berperan

dalam mengaktifkan kerja enzim.

Magnesium (Mg)

Magnesium diserap dalam bentuk ion Mg2+ yang merupakan unsur

penting dalam tanaman sebagai penyusun klorofil.

Kadar Mg dalam jaringan tanaman sekitar 0,5% relatif lebih rendah jika

dibandingkan dengan kadar K dan Ca. Makin tinggi penyerapan K, maka

semakin rendah penyerapan Mg. Jadi unsur Mg bersifat antagonis dengan K.

Kadar Mg dalam daun berkorelasi positif terhadap asimilasi CO2.

Mg mempunyai peranan terhadap metabolisme nitrogen. Semakin tinggi

tanaman menyerap Mg, maka semakin tinggi juga kadar protein dalam akar

ataupun bagian atas tanaman.

Kekurangan Mg menyebabkan kadar protein turun dan non-protein

naik. Mg juga mempunyai peranan dalam mengaktifkan enzim yang

berkaitan dengan metabolisme karbohidrat, enzim pernapasan, dan bekerja

sebagai katalisator.

36

Di samping itu, Mg berfungsi sebagai kofaktor dalam enzim, terutama

yang mengaktifkan proses fosforilase. Mg kemungkinan bergabung dengan

N-basa , dan gugus fosforil. Dalam hal ini ATP dibentuk pad pH 6. Pada pH

tersebut, muatan negatif telah dinetralkan. Proses ini juga dipengaruhi oleh

kalium.

Sulfur (S)

Tanaman umumnya menyerap sulfur dalam bentuk SO42- dari tanah oleh

akar, dan dalam bentuk SO2 dari udara oleh daun. Kadar SO2 dalam udara

yang cukup tinggi menyebabkan keracunan pada tanaman. SO42- dari tanah

akan direduksi, kemudian diubah menjadi ikatan –S-S- atau –S-H.

Di dalam tanah sebagian sulfur dalam bentuk senyawa organik dan

sebagian lagi dalam bentuk anorganik. Pada tanah, mineral S dalam bentuk

senyawa sulfat (SO42-) dan sulfide (S2). Mineral sulfur dalam tanah misalnya

Na2SO4, MgSO4, FeS, ZnS, dan H2S. Sulfida (dalam bentuk reduksi) terdapat

dalam tanah yang suasananya reduksi, misalnya tanah tergenang.

Perbandingan C:N:S pada tanah kapuran kerkisar 113:10:1,3 , dan pada

tanah non-kapuran 147:10:1,4.

Menurut Tisdle (1985), sulfur sering menaikkan hasil bila diberikan

bersama Mo. Pemupukan sulfur terus menerus dapat menyebabkan reaksi

tanah menjadi lebih asam (pH turun), sehingga mengakibatkan ketersediaan

Mn dan Al meningkat.

37

Sulfur mempunyai fungsi fisiologis dalam menyusun protein, dan

terlibat dalam masalah energi sel tanaman, sehingga kekurangan S dapat

menyebabkan terhambatnya penyusunan protein, asam amino dan

sebagainya (Rosmarkam, 2002).

2.3.3 Penyerapan Hara Tanaman

Penyerapan Hara Lewat Daun

Penyerapan unsur hara lewat daun umumnya melalui stomata dan

dikhususkan pada unsur-unsur hara makro yang berwujud gas, seperti C, O,

N, dan S.

Pada tanaman teretrial, stomata merupakan tempat pertukaran gas CO2

dan O2 dengan atmosfer. Hara tanaman dalam bentuk gas seperti SO2, NH3,

dan NO2 dapat masuk lewat dun terutama lewat stomata.

Penyerapan Hara Lewat Akar

Hara diserap tanaman melalui akar dalam bentuk ion bermuatan positif

(NH4+, K+, Ca2+, Mg2+) dan bermuatan negatif (NO3

-, HPO4-2 dan Cl-). Ion ini

umumnya terikat dalam kompleks jerapan tanah, yakni lempung, koloid

anorganik, dan koloid organik.

Dalam hal penyerapan hara melalui akar, terdapat beberapa fase dalam

proses penyerapan hara tersebut. Fase pertama hara berpindah tempat dalam

tanah dari suatu tempat ke permukaan akar tanaman. Kemudian setelah

sampai permukaan akar (bulu akar), masuk ke dalam akar yang dari sini

38

ditranslokasikan ke organ tanaman lain termasuk daun, buah dan batang.

Perpindahan ion dari tanah ke permukaan akar memiliki tiga macam

pergerakan yaitu:

a. Intersepsi dan persinggungan.

Pertumbuhan akar tanaman dan terbentuknya bulu akar yang baru

menyebabkan terjadinya persinggungan antara akar dan ion hara tanaman.

Pertumbuhan akar dan bulu akar ini menembus pori agregat tanah dan

bersinggungan dengan ion yang ada. Apabila ion berada dalam bentuk

tersedia (available), maka terjadi pertukaran ion dan kemudian ion ini

masuk ke dalam akar.

Seperti masa tanah, akar tanaman dianggap mempunyai KTK yang

nilainya berbeda antara tanaman satu dan tanaman lainnya. Nilai KTK

akar besarnya 10-100 (me/100 g akar).

Dengan demikian, pertukaran ion yang berada dalam tanah dan ion

yang berada di sekitar akar dianggap sebagai pertukaran ion biasa (ion

exchange). Akar tanaman legume memppunyai dua kali KTK akar

tanaman monokotil, termasuk serelia (padi-padian) dan rerumputan.

Tanaman yang mempunyai KTK akar tinggi ada kecenderungan senang

menyerap kation bervalensi dua. Sedangkan tanaman serelia cenderung

menyerap ion yang bervalensi satu.

b. Aliran Massa

39

Ion dan bahan lain yang larut berpindah bersama aliran larutan air ke

akar tanaman akibat transpirasi tanaman.

c. Diffusi

Perpindahan ion terjadi dari tempat kadar tinggi ke tempat lain yang

kadarnya rendah. Tanaman menyerap ion dari bulu akar sehingga di

sekitar bulu akar kadarnya rendah.

Terjadinya perpindahan ion disebabkan konsentrasi ion di sekitar bulu

akar menjadi rendah karena diserap oleh akar yang diteruskan ke daun dan

bagian lainnya.

Perimbangan jumlah gerakan hara ke akar tanaman disajikan dalam table

berikut:

Tabel 9. Perimbangan jumlah hara yang diserap dalam bentuk intersepsi, aliran massa , dan difusi hara tanaman.Hara Intersepsi Aliran massa DifusiNPKCaMgSCuZnBFeMnMo

132

171385

103310113310

996

2042925093

40033

35053

133200

094780000

330

3700

(Sumber: Barber et al, dalam Rosmarkam, 2002).

2.3.4 Faktor Yang Mempengaruhi Penyerapan Hara

40

Semua faktor yang mempengaruhi metabolisme tanaman akan secara

langsung turut mempengaruhi serapan hara karena ada hubungan dengan energi

yang dihasilkan. Dalam hal ini, termasuk semua faktor yang turut menunjang

pernafasan, temperatur, dan persediaan oksigen (Wijaya, 2010).

Persediaan oksigen dapat diperbaiki dengan pengelolaan tanah yang baik.

Tanah yang padat dapat menyebabkan berkurangnya serapan hara oleh akar

tanaman, karena energi yang dihasilkan oleh respirasi akar rendah, disebabkan

berkurangnya persediaan oksigen.

Kandungan air tanah juga menentukan jumlah hara yang dapat diserap akar.

Air mempunyai peranan untuk difusi dan pergerakan ion ke dalam outer space

dari sel akar. Sebagai sampel yaitu pada keadaan tanah yang kering pengambilan

fosfor berkurang. Air di sini berfungsi dapat lebih melarutkan dan

memobilisasikan fosfor dalam tanah.

Kerapatan dan distribusi akar juga turut memegang kerapatan yang

menentukan. Kerapatan bersentuhan dengan larutan tanah dan permukaan koloid,

dan dengan sendirinya lebih banyak hara yang dapat diserap. Demikian juga akar-

akar tanaman yang dapat menembus lebih dalam ke dalam tanah akan lebih

banyak dapat mengabsorbsi hara jika dibandingkan dengan akar yang dangkal

(Hakim, 1986).

2.3.5 Proses Serapan Hara

41

Hara yang telah berada di sekitar permukaan akar tersebut dapat diserap

tanaman melalui dua proses, yaitu:

a. Proses aktif yaitu proses penyerapan unsur hara dengan energi aktif atau

proses penyerapan hara yang memerlukan adanya energi metabolik.

Penyerapan unsur hara dengan energi aktif dapat berlangsung apabila

tersedia energi metabolik. Energi metabolik tersebut dihasilkan dari proses

pernapasan akar tanaman.

Selama proses proses pernapasan akar tanaman berlangsung akan

dihasilkan energi metabolik dan energi ini mendorong berlangsungnya

penyerapan unsur hara secara proses aktif. Apabila proses pernapasan akar

tanaman berkurang akan menurunkan pula proses penyerapan unsur hara

melalui proses aktif.

Bagian akar tanaman yang paling aktif adalah bagian dekat ujung akar

yang baru terbentuk dan rambut-rambut akar. Bagian akar ini merupakan

bagian yang melakukan kegiatan respirasi (pernapasan) terbesar.

b. Proses selektif, yaitu proses penyerapan unsur hara yang terjadi sesuai dengan

kebutuhan tanaman.

Pada proses ini, tanaman hanya akan menyerap unsur hara sesuai

dengan kebutuhannya. Bagian terluar dari sel akar tanaman terdiri dari: (1)

dinding sel, (2) membran sel, (3) protoplasma. Dinding sel merupakan bagian

sel yang tidak aktif. Bagian ini bersinggungan langsung dengan tanah.

42

Sedangkan bagian dalam terdiri dari protoplasma yang bersifat aktif. Bagian

ini dikelilingi oleh membran sel. Membran ini berkemampuan untuk

melakukan seleksi unsur hara yang akan melaluinya. Proses penyerapan unsur

hara melalui mekanisme seleksi yang terjadi pada membran disebut sebagai

proses selektif. Proses selektif terhadap penyerapan unsur hara yang terjadi

pada membran diperkirakan berlangsung melalui suatu carrier atau unsur

pembawa (CaSO4).

Carrier ini bersenyawa dengan ion (unsur) terpilih. Selanjutnya, ion

(unsur) terpilih tersebut dibawa masuk ke dalam protoplasma dengan

menembus membran sel. Mekanisme penyerapan ini berlangsung sebagai

berikut: (1) saat akar tanaman menyerap unsur hara dalam bentuk ion (K+,

Ca2+, Mg2+, dan NH4+) maka dari akar akan dikeluarkan kation H+ dalam

jumlah yang setara, serta (2) saat akar tanaman menyerap unsur hara dalam

bentuk anion (NO3-, H2PO4

-, SO4-) maka dari akar akan dikeluarkan HCO3

-

dengan jumlah yang setara (Rosmarkam, 2002).

Penyerapan ion ke dalam sel akar tanaman ada beberapa macam teori.

Menurut teori carrier, membran tanaman terdiri atas molekul yang dapat

mengangkut ion dan mampu menembus dinding sel. Molekul pembawa tersebut

dinamakan carrier yang dianggap mampu mengikat ion tertentu yang diangkut

menembus membran sel.

43

Pertumbuhan tanaman sangat berhubungan dengan kesuburan tanah. Dalam

kaitan ini, akar tanaman berperanan sangat penting karena fungsi akar sebagai

penyerap unsur hara tanaman dan translokasi unsur dari akar ke batang, daun,

ataupun buah. Unsur hara tanaman pada dasarnya berasal dari mineral tanah yang

mengalami pelapukan dan bahan organik yang mengalami mineralisasi.

Di samping itu, akar tanaman juga mempunyai fungsi mempercepat proses

pelepasan unsur hara dari mineral tanah karena kemampuan akar melepaskan

senyawa-senyawa yang melepaskan unsur dari mineral tanah. Makin panjang dan

banyak bulu akar rambut, maka makin besar pula kemampuan tanaman untuk

menyerap unsur atau mengubah unsur menjadi tersedia untuk tanaman

(Rosmarkam, 2002).

2.3.6 Pemupukan Tanaman

Pengertian luas dari pemupukan adalah pemberian suatu bahan khusus

kedalam tanah dengan maksud memperbaiki atau meningkatkan status kesuburan

tanah. Bahan tersebut tidak termasuk air, yang pemberiannya disebut irigasi.

Menurut pengertian ini maka bahan pembenah tanah seperti mulsa, soil

conditioner, kapur pertanian, tepung belerang, dan gipsum dapat dianggap

sebagai pupuk (Ismail, 2010).

Menurut pengertian khusus pemupukan adalah pemberian bahan yang

dimaksudkan untuk menambah hara tanaman pada tanah, sehingga menjadi lebih

produktif (Young and Johnson, 1982 dalam Ismail, 2010). Terlepas dari dua

44

pengertian tersebut, kerja sama antara bahan pembenah tanah dan bahan pupuk

akan dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman.

Serapan hara pupuk oleh akar ditentukan oleh sifat bahan pupuk sendiri,

sedangkan bahan pembenah tanah berkemampuan memperbaiki serapan hara

(melalui perbaikan KTK dan pH tanah) serta mampu memperbaiki keterserapan

hara asli tanah. Bahan pembenah mendorong pelepasan ion hara dari ikatan

mineral atau organik yang kompleks, menggiatkan proses hidrolisis melalui

optimasi penambatan kelembaban tanah atau melancarkan proses pertukaran ion

(Notohadiprawiro dkk., 1984 dalam Ismail, 2010).

Pemupukan dengan blotong, pupuk kandang atau pupuk hijau akan lebih

efektif karena bahan pupuk tersebut berperan ganda, yaitu menambahkan hara

dan sekaligus membenahi tanah (Ismail, 2010).

Dalam mewujudkan peran pupuk dalam peningkatan pertumbuhan dan

produktivitas tanaman, maka perlu dilakukan suatu kajian daya dukung lahan dan

pemupukan, yang salah satu luarannya berupa saran takaran pemupukan di suatu

lokasi yang bersifat spesifik (specific location). Kajian tentang pemupukan, harus

terus dilakukan dari sebelum dan sesudah waktu panen dari suatu jenis tanaman.

Kajian tersebut melingkupi, kajian fisik, kajian kimia, , dan kajian biologi, yaitu:

1. Kajian Fisik

Kajian mengenai iklim, yang mencakup curah hujan, kelembapan,

ketinggian , dan suhu dari lahan pertanian.

45

Kajian mengenai struktur, jenis, dan berat jenis tanah dari sebuah lahan

pertanian.

2. Kajian Kimia

Kajian mengenai keasaman/pH tanah dan pupuk yang digunakan dalam

suatu lahan pertanian.

Kajian mengenai ketersediaan kadar unsur hara di dalam tanah, pupuk,

dan kadar unsur hara yang terkandung di dalam jaringan tanaman yang

dibudidayakan dalam suatu lahan pertanian.

Kajian mengenai nilai KTK dari tanah dan pupuk yang digunakan dalam

suatu lahan pertanian.

3. Kajian Biologi

Kajian mengenai jenis tanaman yang dibudidayakan dalam suatu lahan

pertanian.

Kajian mengenai laju pertumbuhan tanaman yang dibudidayakan dalam

suatu lahan pertanian.

Kajian mengenai ketersediaan jenis dan jumlah mikroba, serta molekul

organik dari tanah dan pupuk yang digunakan dalam suatu lahan

pertanian.

Kajian-kajian tersebut dilakukan agar dapat terus mengetahui perubahan

yang terjadi dalam suatu lahan baik fisik, kimia, maupun biologi, sehingga

waktu pengolahan lahan dan proses pemupukan dapat dilakukan dengan

46

memperhitungkan takaran dan waktu yang tepat untuk memulai pemupukan

(Ismail, 2010).

2.4 Metode Analisa Campuran Zeolit dan Wiraorganik

Mutu pupuk sebagai bahan pembenah tanah merupakan syarat mutlak agar

dalam aplikasinya dapat berpengaruh baik bagi kesuburan tanah, dalam hal

memenuhi kebutuhan hara tanaman dan memperbaiki sifat kimia tanah. Berdasarkan

hal tersebut, serta berdasarkan pada komposisi kimia dari zeolit dan Wiraorganik,

maka analisa yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut:

Penetapan nilai pH pupuk

Suatu larutan yang bersifat asam mempunyai ion H+ lebih besar dari ion OH-,

begitu pula sebaliknya maka akan bersifat basa, dan apabila jumlah konsentrasi

ion H+ berimbang dengan ion OH-, maka larutan tersebut netral atau pH = 7.

pH tanah sangat penting, karena dalam tanah terkandung unsur hara seperti

Nitrogen (N), Kalium (K), dan Fosfor (P) dimana tanaman membutuhkannya

dalam jumlah tertentu untuk tumbuh, berkembang, dan bertahan terhadap

penyakit. Jika pH tanah meningkat hingga di atas 5,5, Nitrogen (dalam bentuk

nitrat) menjadi tersedia bagi tanaman. Di sisi lain, Fosfor akan tersedia bagi

tanaman pada pH antara 6,0 hingga 7,0. Jika tanah terlalu masam, tanaman tidak

47

dapat memanfaatkan N, P, K , dan zat hara lain yang mereka butuhkan. (Fauzi,

2008).

Pada tanah masam, tanaman mempunyai kemungkinan yang besar untuk

teracuni logam berat yang pada akhirnya dapat mati karena keracunan tersebut.

Tanah dapat menjadi masam oleh karena penggunaan pestisida, herbisida, dan

fungisida yang tidak terabsorbsi. (Fauzi, 2008).

Faktor yang mempengaruhi pH tanah adalah tipe vegetasi, drainase tanah

internal, dan aktivitas manusia. Nilai pH suatu tanah juga dipengaruhi oleh jenis

bahan induk tanah yang dibentuk. Curah hujan juga mempengaruhi pH tanah. Air

melewati tanah dasar mencuci Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg) dari tanah, dan

digantikan oleh unsur-unsur asam seperti Aluminium (Al) dan Besi (Fe). Tanah

yang terbentuk di bawah kondisi curah hujan tinggi, umumnya memiliki kadar

yang lebih asam daripada yang tanah terbentuk di bawah kondisi gersang (kering)

(Fauzi, 2008).

Penetapan pH pupuk hasil campuran Zeolit dan Wiraorganik dibutuhkan

untuk menentukan tingkat keasaman pupuk yang akan sangat berpengaruh pada

reaksi kimia yang terjadi di dalam tanah saat terjadi pemupukan. Apabila pH

pupuk tinggi, maka pH tanah juga akan ikut naik, begitu pula sebaliknya, karena

nilai pH suatu bahan dipengaruhi oleh kadar komponen kimia yang terkandung di

dalam pupuk tersebut.

48

Nilai pH menunjukkan konsentrasi ion H+ dalam larutan, yang dinyatakan

sebagai –log[H+]. Peningkatan konsentrasi H+ menaikkan potensial larutan yang

diukur oleh alat , dan dikonversi dalam skala pH.

Elektrode gelas merupakan elektrode selektif khusus H+, hingga

memungkinkan untuk hanya mengukur potensial yang disebabkan kenaikan

konsentrasi H+. Potensial yang timbul diukur berdasarkan potensial elektrode

pembanding (kalomel atau AgCl). Biasanya digunakan satu elektrode yang sudah

terdiri atas elektrode pembanding , dan elektrode gelas (elektroda kombinasi).

Penetapan kadar hara makro dalam pupuk

Penetapan kadar hara makro dalam pupuk campuran zeolit dan Wiraorganik

merupakan hal utama agar dapat diketahui seberapa besar pengaruh zeolit untuk

meningkatkan kandungan hara makro dari Wiraorganik.

Tetapi dikarenakan oleh karakteristik sifat fisika dan kimia dari masing-

masing unsur hara yang terkandung di dalam campuran zeolit dan Wiraorganik

berbeda, maka untuk masing-masing unsur digunakan beberapa metode yang

berbeda dalam hal penetapan secara kuantitatif dari kadar unsur-unsur tersebut,

yakni teknik destilasi untuk pengukuran kadar Nitrogen (N), teknik

spektrofotometri untuk pengukuran kadar Fosfor (P), dan flamefotometri untuk

pengukuran kadar Kalium (K), Kalsium (Ca), dan Magnesium (Mg).

Teknik Destilasi

49

Destilasi digunakan untuk memisahkan suatu zat yang tercampur dengan

sebuah komponen yang mengikatnya, dimana fase ini berada dalam fase cair yang

homogen. Pemisahan ini didasarkan pada perubahan titik didih sebuah zat. Cairan

akan mendidih apabila tekanan total uap di dalam sistem sama dengan tekanan

diluarnya atau tekanan atmosfer. Berdasarkan sifat fisika dari unsur yang ingin

dipisahkan dan sifat dari pelarut yang digunakan, maka setelah mencapai titik

didihnya, suatu zat yang tercampur di dalam suatu komponen akan terpisah

keluar, sehingga penetapan kadar zat tersebut dapat dilakukan (Soni, 2005).

Teknik Spektrofotometri

Teknik spektrofotometer atau biasa disebut juga spektrofotometri,

merupakan suatu metode analisa yang berdasarkan pada pengukuran besaran

serapan sinar monokromatik tertentu pada panjang gelombang tertentu dengan

menggunakan detektor fotosel. Spektrofotometer digunakan untuk mengukur

energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan, atau

dimisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Bila cahaya (monokromatik

maupun campuran) jatuh pada suatu medium homogen, maka sebagian dari sinar

masuk akan dipantulkan, sebagian akan diserap dalam medium tersebut, dan

sisanya diteruskan.

Hukum Lambert Beer menyatakan bahwa proporsi berkas cahaya datang

yang diserap tidak bergantung pada jenis medium, dan intensitas berkas cahaya

yang datang tersebut. Hukum ini berlaku apabila di dalam medium tersebut tidak

50

terjadi reaksi kimia maupun fisika yang diakibatkan oleh cahaya yang datang

tersebut. Hukum tersebut dapat dituliskan, sebagai berikut:

I = T x I0

Dimana;I : Intensitas berkas cahaya yang keluarI0 : Intensitas berkas cahaya yang masukT : Transmitasi

Hukum Lambert Beer juga menyatakan bahwa absorbansi cahaya yang

datang berbanding lurus dengan konsentrasi atau ketebalan medium yang dilewati

cahaya tersebut.

A = € c lDimana;€ : molar absorsivitas untuk panjang gelombang tertentu, atau biasa disebut juga koefisien ekstinsif (dalam 1 mol-1 cm-1)c : konsentrasi molar (mol-1)l : panjang/ketebalan dari medium yang dilintasi cahaya (cm)

Kombinasi dari kedua hukum diatas, dapat ditulis sebagai berikut:

% T = (I/I0) x 100 = exp(-€ c l)

Atau

A = log (I/I0) = € c l

(http://sentrabd.com/main/info/Insight/Spectrophotometer.html).

Berdasarkan pada hukum Lambert Beer, yakni absorbansi sebanding dengan

konsentrasi, maka diharapkan akan didapatkan suatu garis lurus. Hal ini berlaku

51

pada larutan yang bersifat encer , dan kurang cocok pada larutan pekat, sehingga

hasil absorbansinya akan membentuk sebuah kurva.

Gambar 5. Kurva kalibrasi absorbansi dengan konsentrasi

Cara kerja spektrofotometer sangat singkat, yaitu dengan menempatkan

sebuah larutan pembanding, misalnya blanko pada sel pertama dan larutan yang

akan diuji pada sel yang kedua. Selisih dari keduanya akan menunjukkan

absorbansi konsentrasi larutan yang akan diuji (Khopar. SM. 2003 dalam

http://www.chem-is-try.org/?sect=belajar&ext=analisis04-06).

Teknik Flamefotometri

Flamefotometer berprinsip pada absorpsi cahaya oleh sebuah atom dan

atom tersebut menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, bergantung

pada sifatnya. Jika sebuah larutan yang mengandung senyawa logam dan

dipancarkan dalam suatu nyala yang panas pada gelombang tertentu, maka akan

terbentuk uap-uap yang mengandung atom-atom tersebut.

52

Tetapi dalam beberapa padatan non logam dan logam, jumlah uap yang

dihasilkan tidak sebanding dengan jumlah atom yang masih dalam keadaan

dasar. Sehingga jika dilewatkan resonansi pancaran nyala terhadap suatu

medium, maka sebagian sebagian atom dari medium tersebut akan menguap atau

tereksitasi, dan sebagiannya akan diserap medium tersebut dalam keadaan dasar,

dan jauhnya penyerapan akan berbanding lurus dengan jumlah atom yang

terksitasi tersebut, sehingga pengukuran hasil uji dengan menggunakan

flamefotometer akan sama dengan pengukuran dengan spektrofotometer, yaitu

dengan mencari konsentrasi sebuah zat melalui sebuah kurva regresi (Khopar,

2003 dalam Selian 2008).

53