BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Fosfor Fosfor merupakan salah satu nutrisi utama yang sangat penting dalam pertumbuhan tanaman. Fosfor tidak terdapat secara bebas di alam. Fosfor ditemukan sebagai fosfat dalam beberapa mineral, tanaman dan merupakan unsur pokok dari protoplasma. Fosfor terdapat dalam air sebagai ortofosfat. Sumber fosfor alami dalam air berasal dari pelepasan mineral-meneral dan biji-bijian (Bausch, 1974). Fosfat terdapat dalam tiga bentuk yaitu H 2 PO - 4, HPO 2-4, dan PO 3-4. Fosfat - umumnya diserap oleh tanaman dalam bentuk ion ortofosfat primer H 2 PO 4 atau ortofosfat sekunder HPO 2-4 sedangkan PO 3-4 lebih sulit diserap oleh tanaman. Bentuk yang paling dominan dari ketiga fosfat tersebut dalam tanah bergantung pada ph tanah (Engelstad, 1997). Pada ph lebih rendah, tanaman lebih banyak menyerap ion ortofosfat primer, dan pada ph yang lebih tinggi ion ortofosfat sekunder yang lebih banyak diserap oleh tanaman (Hanafiah, 2005). Ortofosfat merupakan bentuk fosfat yang dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tanaman, sedangkan polifosfat harus terlebih dahulu mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat sebelum dimanfaatkan sebagai sumber fosfor. Reaksi ionisasi asam ortofosfat adalah sebagai berikut : H 3 PO 4 H H 2 PO 4 H 2 PO - 4 H HPO 4 HPO H + + PO 4 3- Semua polifosfat mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat. Perubahan ini tergantung pada suhu. Pada suhu yang mendekati titik didih, perubahan polifosfat menjadi ortofosfat berlangsung cepat. Kecepatan ini meningkat dengan menurunnya

2 nilai ph. Perubahan polifosfat meenjadi ortofosfat pada air limbah yang mengandung bakteri berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan perubahan yang terjadi pada air bersih (Effendi, 2003). Sumber fosfat yang dalam tanah sebagai fosfat mineral yaitu batu kapur fosfat, sisa-sisa tanaman dan bahan organik lainnya. Perubahan fosfor organik menjadi fosfor anorganik dilakukan oleh mikroorganisme. Selain itu, penyerapan fosfor juga dilakukan oleh liat dan silikat (Isnaini, 2006). Fosfat anorganik maupun organik terdapat dalam tanah. Bentuk anorganiknya adalah senyawa Ca, Fe, Al, dan F. Fosfor organik mengandung senyawa yang berasal dari tanaman dan mikroorganisme dan tersusun dari asam nukleat, fosfolipid, dan fitin (Rao, 1994). Bentuk fosfor anorganik tanah lebih sedikit dan sukar larut. Walaupun terdapat CO 2 didalam tanah tetapi menetralisasi fosfat tetap sukar, sehingga dengan demikian P yang tersedia dalam tanah relatif rendah. Fosfor tersedia didalam tanah dapat diartikan sebagai P- tanah yang dapat diekstraksikan atau larut dalam air dan asam sitrat. P- organik dengan proses dekomposisi akan menjadi bentuk anorganik. Pengaruh CO 2 terhadap fosfor tanah adalah sebagai berikut : Ca 3 (PO 4 ) H 2 O + 4 CO 2 Ca(H 2 PO 4 ) Ca(HCO 3 ) 2 P- tidak larut P larut dalam air Biasanya fosfor dijumpai dalam jumlah yang banyak dalam biji, walaupun ia juga terdapat dalam semua bagian tanaman. Fosfor sebagian besar berasal dari pelapukan batuan mineral alami, sisanya berasal dari pelapukan bahan organik. Walaupun sumber fosfor didalam tanah mineral cukup banyak, tanaman masih bisa mengalami kekurangan fosfor. Pasalnya, sebagian besar fosfor terikat secara kimia oleh unsur lain sehingga menjadi senyawa yang sangat sukar larut dalam air. Mungkin hanya 1 % fosfor yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Ketersediaan fosfor didalam tanah ditentukan oleh banyak faktor, tetapi yang paling penting adalah ph tanah. Pada tanah ber-ph rendah, fosfor akan bereaksi dengan ion besi dan aluminium. Reaksi ini membentuk besi fosfat atau aluminium

3 fosfat yang sukar larut dalam air sehingga tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pada tanah ber ph tinggi, fosfor akan bereaksi dengan ion kalsium. Reaksi ini membentuk ion kalsium fosfat yang sifatnya sukar larut dan tidak dapat digunakan oleh tanaman. Dengan demikian, tanpa memperhatikan ph tanah, pemupukan fosfor tidak akan berpengaruh bagi pertumbuhan tanaman. Selain ph, faktor lain yang menentukan pasokan fosfor pada tanaman adalah sebagai berikut : a. Aerasi Ketersediaan oksigen di dalam tanah (aerasi) diperlukan untuk meningkatkan pasokan fosfor lewat proses perombakan bahan organik oleh mikroorganisme tanah. Pada tanah padat atau tergenang air, penyerapan fosfor dan unsur- unsur lainnya akan terganggu. b. Temperatur Secara langsung temperatur kamar dapat meningkatkan atau menurunkan ketersediaan fosfor. Pada temperatur yang relatif hangat, ketersediaan fosfor akan meningkat karena proses perombakan bahan organik juga meningkat. Ketersediaan fosfor menipis di daerah yang bersuhu rendah. c. Bahan organik Sebagian besar fosfor yang mudah larut diambil oleh mikroorganisme tanah untuk pertumbuhannya. Fosfor ini akhirnya diubah menjadi humus. Karena itu, untuk menyediakan cukup fosfor, kondisi tanah yang menguntungkan bagi perkembangan mikroorganisme tanah perlu dipertahankan. d. Unsur hara lain Tercukupinya jumlah unsur hara lain dapat meningkatkan penyerapan fosfor. Ammonium yang berasal dari nitrogen dapat meningkatkan penyerapan fosfor. Kekurangan unsur hara mikro dapat menghambat respon tanaman terhadap pemupukan fosfor. Didalam lapisan akar, fosfor tidak mudah hanyut oleh air. Sebagian besar tanah memiliki kapasitas fosfor yang tinggi, kecuali tanah pasir. Kehilangan cadangan fosfor disebabkan oleh pengikisan partikel tanah oleh erosi. Sifat pupuk fosfor sangat mudah bereaksi dengan tanah dan mudah terikat menjadi bentuk yang tidak dapat

4 dimanfaatkan oleh tanaman. Fosfor terdapat pada seluruh sel hidup tanaman. Beberapa fungsi fosfor adalah membentuk asam nukleat (DNA dan RNA), menyimpan serta memindahkan energi Adenusin Tri Phosphate (ATP) dan Adenosin Di Phosphate (ADP) merangsang pembelahan sel, dan membantu proses Asimilasi serta respirasi. Fosfor berperan aktif dalam mentransfer energi didalam sel baik sel tanaman maupun hewan. Pemupukan fosfor dapat merangsang pertumbuhan awal bibit tanaman. Fosfor merangsang pembentukan bunga, buah, dan biji. Bahkan mampu mempercepat pemasakan buah dan membuat biji menjadi lebih bernas. Pemupukan fosfor sangat diperlukan oleh tanaman yang tumbuh di daerah dingin, tanaman dengan perkembangan akar yang lambat atau terhambat, dan tanaman yang seluruh bagiannya dipanen. Jika terjadi kekurangan fosfor, tanaman menunjukkan gejala pertumbuhan sebagai berikut : a. Lambat dan kerdil b. Perkembangan akar terhambat c. Gejala pada daun sangat beragam, beberapa tanaman menunjukkan warna hijau tua mengkilap yang tidak normal. d. Pematangan buah terhambat e. Perkembangan bentuk dan warna buah buruk f. Biji berkembang secara tidak normal (Novizan, 2002) Pupuk Bagi tanaman, pupuk sama seperti makanan pada manusia. Oleh tanaman, pupuk digunakan untuk tumbuh, hidup, dan berkembang. Jika dalam makanan manusia dikenal ada istilah gizi, maka dalam pupuk dikenal dengan nama zat atau unsur hara. Kandungan hara dalam tanaman berbeda beda, tergantung pada jenis hara, jenis tanaman, kesuburan tanah atau jenisnya, dan pengelolaan tanaman (Rosmarkam, 2002).

5 Adapun tujuan pemupukan adalah : a. Menambah zat hara dalam tanah sehingga kebutuhan makanan bagi tanaman dapat tercukupi. b. Memperbaiki struktur tanah yaitu merubah zat zat yang semula tidak mudah diserap menjadi lebih mudah diserap oleh tanaman. Secara umum dapat dikatakan bahwa manfaat pupuk adalah menyediakan unsur hara yang kurang atau bahkan tidak tersedia di tanah untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Kandungan unsur dalam pupuk juga akan menghasilkan warna pupuk yang berlainan. Ada pupuk yang berwarna hitam karena banyak mengandung humus atau gambut, ada pupuk yang berwarna abu abu, seperti pupuk TSP, karena diambil dari batuan fosfat yang berwarna demikian, dan ada pula pupuk yang berwarna putih bersih, seperti urea sebagai hasil dari proses kimia unsur nitrogen (Sutedjo, 2002) Prinsip produksi pupuk fosfat Pupuk superfosfat ; terbuat dari fosfat alam yang dicampur dengan asam belerang. Pupuk superfosfat berbentuk bubuk yang berwarna abu abu dengan kandungan fosfat antara %. Sifatnya mudah larut dalam air dan agak sedikit higroskopis. Pupuk ini juga mampu mengikat amoniak. Pupuk superfosfat buatan ini ada dalam dua bentuk yaitu Double Superfosfat (DS) dan Triple Superfosfat (TSP). Superfosfat merupakan pupuk yang dapat bereaksi dengan cepat. Hal ini disebabkan oleh mudah larutnya kalsium fosfat asam primer. Di dalam pabrik superfosfat, kalsium fosfat alam diolah dengan asam sulfat menjadi kalsium fosfat primer, Reaksinya berlangsung sebagai berikut : Ca 3 (PO 4 ) H 2 SO 4 Ca(H 2 PO 4 ) CaSO 4 Kalsium fosfat asam primer gips Pada tanah yang mengandung kalsium, maka kalsium fosfat asam primer bereaksi dengan kalsium bikarbonat, sehingga terjadilah kalsium fosfat asam sekunder dan selanjutnya trikalsium fosfat :

6 Ca(H 2 PO 4 ) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 2 CaHPO H 2 O + 2 CO 2 2 CaHPO H 2 O + 2CO 2 Ca 3 (PO 4 ) H 2 O + 2 CO 2 Dengan cara inilah kalsium fosfat yang tidak larut mengendap di dalam tanah dalam bentuk yang sangat halus. Karena sangat halusnya, maka sangat mudah ditransformasi dengan asam karbonat dan asam lainnya menjadi kalsium fosfat asam primer yang mudah diserap (Rinsema,1993). Jenis pupuk SP-36 ini muncul sebagai akibat sulitnya mendapatkan kandungan dasar pupuk TSP yang masih harus diimpor. Oleh karena itu, kadar fosfat pada SP- 36 jauh lebih rendah dari TSP (Marsono, 2001). Kandungan pupuk SP-36 adalah P 2 O 5 total : 36 %; P 2 O 5 tersedia : 34 % ; P 2 O 5 larut air : 30 %. Pupuk ini terbuat dari fosfat alam dan sulfat. Berbentuk butiran dan berwarna abu abu. Sifatnya agak sulit larut didalam air dan bereaksi lambat sehingga selalu digunakan sebagai pupuk dasar. Reaksi kimianya tergolong netral, tidak higroskopis, dan tidak bersifat membakar (Novizan, 2002). Pupuk SP-36 mempunyai keunggulan yaitu : a. Kandungan hara fosfor dalam bentuk P 2 O 5 tinggi yaitu sebesar 36 %. b. Bersifat netral sehingga tidak mempengaruhi kemasaman tanah. c. Tidak mudah menghisap air, sehingga dapat disimpan cukup lama dalam kondisi penyimpanan yang baik. d. Dapat dicampur dengan pupuk urea atau pupuk ZA pada saat penggunaan ( TSP adalah pupuk superfosfat yang didatangkan dari Amerika Serikat pengganti pupuk DS dari Belanda. Pupuk P ini memiliki sifat dan warna yang sama dengan pupuk DS, kecuali bentuknya butiran dan granuler. Pada dasarnya, TSP merupakan peningkatan dari pupuk superfosfat yang lebih dahulu muncul pasaran. Bahan dasar utama TSP adalah asam fosfat dan kalsium. Hasilnya merupakan kalsium fosfat yang mudah larut dalam air.

7 [ 3 (PO 4 ) 2 ] 3 Ca.CaF H 3 PO 4 + 9H 2 O 9Ca(H 2 PO 4 ) 2 + CaF 2 (Follet, 1981) Pupuk TSP akan diikat oleh tanah dengan cukup kuat dan relative kurang tercuci. Kandungan P dalam bentuk P 2 O 5 pada TSP adalah 46 %. TSP merupakan pupuk fosfat terbaik. Kandungan P paling tinggi dan mudah larut, tetapi memerlukan biaya tinggi untuk membuatnya Pupuk Majemuk yang mengandung fosfat Ammonium fosfat ; dihasilkan dari hasil reaksi antara amonia dengan asam fosfat atau pencampuran fosfor dengan asam sulfat. Ada beberapa jenis pupuk ammonium fosfat yang banyak digunakan, diantaranya Monoammonium Phosphate (MAP), Diammonium Phosphate (DAP) dan Ammonium Phosphate-Sulfate. MAP diperoleh dari hasil reaksi antara amonia dengan asam fosfat serta mengandung 12 % N dan 61 % P 2 O 5, NH 3 + H 3 PO 4 NH 4 H 2 PO 4 Monoammonium Phosphate (MAP) Dalam Diammonium Phosphate (DAP) terkandung 21 % N dan 53 % P 2 O 5 2NH 3 + H 3 PO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4 Diammonium Phosphate (DAP) Amonia juga dapat direaksikan dengan cara mencampurkan fosfor dengan asam sulfat yang menghasilkan ammonium phosphate-sulfate yang terdiri dari 16 % N dan 20 % P 2 O 5. 4H 3 PO 4 + xh 2 SO 4 + (4 + 2x)NH 3 4NH 4 H 2 PO 4.x(NH 4 ) 2 SO 4 Ammonium Phosphate-Sulfate (Jones, U.S., 1982)

8 Bahan utama pupuk amophos adalah monoammonium fosfat. Bentuknya berupa butiran dan berwarna abu-abu muda. Ada dua macam pupuk amophos, yaitu amophos A yang mengandung N 11 % dan P 2 O 5 48% serta amophos B yang mengandung N 16,5 % dan P 2 O 5 20 %. Kedua macam pupuk ini larut dalam air dan tidak higroskopis. Pupuk NPK dibuat melalui proses industri berteknologi tinggi sehingga dihasilkan butiran yang homogen. Setiap butir pupuk Phonska mengandung tiga macam unsur hara utama yaitu Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K) yang diperkaya dengan unsur hara belerang (S) dalam bentuk larut air, sehingga mudah diserap akar tanaman Pupuk NPK merupakan pupuk majemuk cepat tersedia yang paling dikenal saat ini. Bentuk pupuk NPK yang beredar di pasaran adalah pengembangan dari bentuk-bentuk NPK lama yang kadarnya masih rendah. Kadar NPK yang banyak beredar adalah , dan Kadar lain yang tidak terlalu umum beredar adalah , , atau NPK Mutiara adalah pupuk NPK produk BASF dengan kadar Pupuk ini berbentuk butiran berwarna abu-abu dan agak higroskopis. Dalam pemasarannya pupuk ini dikemas dalam ukuran 1 kg dan 5 kg. Pupuk yang diimpor dari Norwegia ini termasuk diminati banyak orang (Marsono, 2004) Klasifikasi fosfor Kelarutan fosfor didalam fosfat pembawa yang berbeda akan bervariasi. Kelarutan pupuk fosfat dalam air tidak selalu menjadi kriteria yang terbaik dalam ketersediaan unsur ini pada tanaman. Penentuan fosfor tidaklah mudah ketika ketersediaan unsurunsur pupuk ditentukan dengan cepat dalam sampel. Metode kimia yang telah dikembangkan dimana penilaian yang cukup baik adalah larut dalam air, ketersediaan, dan kandungan fosfor total dari pupuk. Istilah yang sering menggambarkan kandungan fosfor dalam pupuk adalah dengan menentukan kelarutannya dalam air, kelarutan dalam sitrat, tidak larut dalam sitrat, ketersediaannya dan fosfat total sebagai P 2 O 5. Sampel kecil yang akan dianalisa,

9 pertama kali diekstraksi dengan air, kemudian endapannya disaring, dan fosfor yang terkandung dalam filtrat ditentukan. Kandungan fosfor dari filtrat ditentukan dan dinyatakan sebagai persentase berat total sampel. Ini mewakili fraksi sampel yang larut dalam air. Fosfor yang larut dalam sitrat. Residu tersebut ditambahkan larutan ammonium sitrat 1 N, kemudian diekstraksi. Kandungan fosfor dari filtrat ditentukan dan dinyatakan sebagai persentase berat total sampel, ini dinamakan fosfor yang larut dalam sitrat. Fosfor tersedia. Jumlah fosfor yang larut dalam air dan larut dalam asam sitrat 2 % mewakili taksiran yang tersedia untuk tanaman. Fosfor total. Fosfor total dapat ditentukan secara langsung tanpa langkah langkah yang digambarkan (Tisdale, 1975). Reaksi penentuan fosfat adalah sebagai berikut : H 3 PO H 2 MoO 4 H 3 P[ Mo O ] + 10 H 2O Biru molibdem ( Hansen, 1981) Mo (VI) Mo (V) 2.6.Metode Analisis Kuantitatif fosfat Ada beberapa metode analisis kuantitatif fosfat, yaitu : 1. Metode asam askorbat Asam askorbat merupakan salah satu pereduksi yang dapat memberikan warna kompleks biru yang maksimum (Snell, 1948). Dalam metode asam askorbat, ammonium molibdat dan kalium antimonil tartarat bereaksi dalam medium asam dengan larutan sampel membentuk kompleks antimonil fosfomolibdat yang akan direduksi menjadi kompleks biru-molibdem (molybdenum blue) oleh asam askorbat dan diukur dengan spektrofotometer pada λ = 880 nm. Metode asam askorbat ini dapat digunakan untuk berbagai tipe sampel dan mengalami gangguan yang lebih sedikit dibandingkan dengan metode SnCl 2 (Baush, 1974). Selain itu metode ini lebih

10 sederhana, cepat dan akurat. Akan tetapi reagen yang digunakan kurang stabil (Benhart, 1954). 2. Metode SnCl 2 ( Deniges methods) SnCl 2 merupakan salah satu pereduksi yang mempunyai kesensitifan besar, tetapi pereaksi ini kurang stabil dan harus digunakan dalam keadaan baru (Abbott, 1963). Dalam metode ini, SnCl 2 bereaksi dengan ammonium molibdat membentuk kompleks berwarna biru yang mengabsorpsi maksimum cahaya pada panjang gelombang 690 nm. Kepekatan warna yang dihasilkan tergantung pada proporsi reagen yang ditambahkan, temperatur dan waktu reaksi. Metode ini terganggu oleh silikat dan arsenit (positif) sedangkan arsenat, fluorida, thorium, bismut, sulfida, tiosianat (negatif). Warna yang terbentuk lebih stabil dibandingkan dengan metode asam askorbat. 3. Metode Vanadat Fosfat bereaksi dengan vanadat membentuk senyawa kompleks berwarna kuning. Pencampuran pereaksi vanadat dan molibdat harus dilakukan beberapa hari sebelum digunakan karena sangat cenderung untuk mengendap. Bahan bahan organik yang turut tercampur harus terlebih dahulu dihilangkan agar tidak mengganggu warna yang dihasilkan menggunakan pereaksi pengoksidasi (The tintometer, 1967). Warna kompleks fosfovanadomolibdat lebih stabil dibandingkan warna kompleks birumolibdem. 4. Metode hidroquinon molibdat Salah satu pereduksi yang paling klasik adalah hidroquinon yang pada saat sekarang ini kurang dianggap penting., namun masih digunakan dalam Association of Official analytical Chemistry (AOAC). Pada metode ini ammonium molibdat direaksikan dengan larutan fosfat membentuk ammonium fosfomolibdat berwarna kuning, kemudian direduksi dengan hidroquinon. Waktu tunggu untuk pembentukan warna maksimum adalah selama 5 menit. 5. Metode molibdat-metol ( Tschopp s method)

11 Metol (β-methylamino phenol sulphate) salah satu pereduksi yang cukup stabil dengan harga yang murah. Dalam metode ini, bila sampel mengandung NO - 3 lebih dari 1 mg boleh digunakan Comparator, dan jika lebih dari 3 mg harus menggunakan pereaksi Neshler. Metode ini 500 kali kurang sensitif terhadap silika dibanding fosfat. Selain itu reaksi arsenit dan fosfat akan memberi warna yang hampir sama sehingga arsenit perlu dihilangkan dengan penambahan H 2 S, diikuti penyaringan dan penguapan. Komponen lain seperti gula, laktat, citrat, tartarat, oksalat dan garamgaram organik lainnya akan menekan intensitas warna yang dihasilkan sehingga semua komponen tersebut juga harus dihilangkan terlebih dahulu. 6. Metode amino-naftol-asam sulfonat Metode ini didasarkan atas modifikasi dari Fisk dan prosedur Subbarow. Fosfat anorganik direaksikan dengan ammonium molibdat, selanjutnya direduksi dengan amino-naftol-asam sulfonat sehingga dihasilkan kompleks berwarna biru (The tintometer, 1967). Metode ini pada umumnya kurang sensitif. Waktu reaksi yang diperlukan untuk pengembangan warna adalah 15 menit (Snell, 1948). 7. Metode Valin Vanadomolibdat Tablet Metode ini telah disederhanakan dengan menggunakan pereaksi dalam bentuk tablet. Sama halnya seperti vanadat, kompleks yang dihasilkan berwarna kuning (The tintometer, 1967) BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN