NILAI MUATAN TITIK NOL (MTN) DAN HUBUNGANNYA DENGAN ERAPAN KALIUM PADA TANAH GAM BUT PANTAI JAMBI DAN KALIMANTAN TENGAH

Transkripsi

1 Jurnal Tanah dan Lingkungan, Vol. 6 No.2,OktobT 2004: 7582 ISSN NILAI MATAN TITIK NOL (MTN) DAN HBNGANNYA DNGAN RAPAN KALIM PADA TANAH GAM BT PANTAI JAMBI DAN KALIMANTAN TNGAH Valu of th Zro Point of Charg (ZPC) and Its Rlation with Potassium Sorption in Coastal Patland of Jambi and Cntral Kalimantan R. Purnamayani1*, S. Sabiham 2, Sudarson0 2, dan L.K. Darusman 3 IBalai Pngkajian Tknologi Prtanian (BPTP) Sumatra Slatan 2Dpartmn Tanah, Fakultas Prtanian; Institut Prtanian Bogor Jalan Mranti, Kampus IPB Darmaga, Bogor Dpartmn Kimia, Fakultas Matmatika dan Ilmu Pngtahuan Alam, Institut Prtanian Bogor Jalan Mranti, Kampus IPB Darmaga, Bogor 1668 ABSTRACT On of th important chmical aspct of patland managmnt which has not bn paid attntion to is Zro Point of Charg (ZPC). By dtrmining soil ZPC valu, th sorption and bounding of cations can b stimatd in crtain ph.valu. Low of Potassium (K) is on of othr problms of patland This nutrint is asily laching from pat bcaus of th walcnss bounding. This rsarch is aimd to dtrmin ZPC valu and maximum sorption of K of th coastal pats of Jambi and Cntral Kalimantan with dcomposition dgrs of sap ric, hmic, andfibric. Th location of this rsarch is in Soil Chmical and Frtility Laboratory, Dpartmnt of Soil Scinc, Faculty of Agricultur IPB Bogor,from Sptmbr 2000 March Soil sampls wr took from two aras, Lagan (Jambi) and Samuda (Cntral Kalimantan). Th dtrminations of K maximum sorption was carrid out on 4 ph lvl as tratmnts (0.25 point blow and abov phzpc point abov phzpc and at phzpc1. It was concludd that ZPC valu of coastal pats of Jambi with dcomposition dgrs of sapric was 5.01, dcomposition dgrs of hmic was 4.13, and dcomposition dgrs of fibric was 4.56, whil coastal pats of Cntral Kalimantan with dcomposition dgrs of sapric was 4.25, dcomposition dgrs of hmic was 4.28, and dcomposition dgrs of fibric was Jambi pat with sapric dcomposition lvl has th lowst K maximum sorption at Zpc. In contrast, Cntral Kalimantan pat with sapric dcomposition lvl has th highst K maximum sorption. Kywords: Pat, potassium, sorption, ZPC PNDAHLAN Dalam mnglola lahan gambut prlu dilakukan upaya yang optimal agar produktivitasnya mningkat, baik dari sgi fisik maupun kimianya. Salah satu aspk kimia yang pnting dalam mnglola lahan gambut dan blum banyak mnjadi prhatian adalah nilai Zro Point of Charg (ZPC) atau Muatan Titik Nol (MTN) dan rapan kation basa trutama kalium (K) dalam tanah gambut. Mnurut Bohn t al. (1979), MTN mrupakan ph trtntu pada saat muatan prmukaannya scara lktrik ntral atau nol. Parkr t af. (1979) mnjlaskan bahwa valuasi nilai MTN tanah mmungkinkan untuk dapat mngtahui tindakan pnglolaan yang dibrikan, misalnya pmupukan dan pngapuran. Konsp MTN diambil dari tanah minral yang mmiliki muatan variabl atau muatan trgantung ph. Konsp MTN ini ditrapkan pada tanah gambut yang brsifat amfotr dan mmiliki muatan variabl Pada tanah * Alamat korspondnsi:. TlplFax: ; HP ; mail.rimacahyo@yahoo.com gambut, muatan ngatif brasal dari disosiasi 'gugus karboksilat (COOH) dan gugus hidroksil (fnolatoh), sdangkan muatan positifbrasal dari gugus amin (NH2)' Gugus fungsi COOH dan fnolat gambut brsifat hidrofilik dan polar, srta lbih mudah mngadakan prtukaran kation daripada gugus fungsi lain. Mnurut Bohn t al. (1979) tidak ada tanah organik yang mmiliki muatan positif pada ph Akan ttapi, Naganuma dan Okazaki (1992) mlaporkan bahwa nilai MTN tanah gambut tropika dari Malaysia pada ph 3.31 dan Thailand pada ph Salah satu unsur yang paling banyak mnntukan prtumbuhan tanaman di lahan gam but adalah K. Andriss (1997) mnjlaskan bahwa pada umumnya lahan. gambut mngalami dfisinsi K. Walaupun tanah gambut mmiliki kapasitas tukar kation yang tinggi, ttapi tidak dapat mnjrap K yang dapat diprtukarkan. Bahan organik tanah mampu mnjrap kation multivaln dalam bntuk suatu gabungan ikatan. Ikatanikatan ini tidak dapat ditukar olh kation monovaln (misalnya K) dan tidak langsung pula lpas bntuk ikatannya di dalam larutan tanah.' Slanjutnya dinyatakan bahwa K mrupakan unsur yang diikat lmah olh gambut, akibatnya unsur ini lbih cpat hilang dari tanah gambut. Saragih (1996), mlaporkan bahwa kandungan K dapat ditukar pada tanah gambut lambi umumnya rndah sampai sdang ( Purnamayani, R. S. Sabiham, Sudarsono. dan L.K. Darusman Nilai Muatan Titik Nol (MTN) dan Hubungannya dngan 75 ravan Kalium vada Tanah Gambut Pantai lambi dan Kalimantan TnKah. J. Tanah Lingk., 6(2):7582

2 Nilai Muatan Titik Nol dan Hubungannya dngan rapan K Timah Gambut (R. Pumamayani) cmol kgi), sdangkan Salampak (1999) mnmukan kandungan K dapat ditukar pada tanah gambut Kalimantan Tngah brkisar antara rndah sampai tinggi ( cmol kgi). Raksiraksi yang trjadi di dalam tanah dapat dijlaskan dngan modl ksimbangan antara fas padatan dan fas larutan. rapan suatu bahan trlarut (solut) dalam suatu sistm larutan dapat dijlaskan dngan modl dasar isotrm rapan. Modl yang paling umum adalah modl yang mnggunakan prsamaan Langmuir, yang mnjlaskan kadaan rapan di mana pada tahap awal padatan mmiliki afinitas yang tinggi trhadap zat trlarut. Apabila tapaktapak rapan trsbut tlah ditmpati, maka molkulmolkul zat trlarut sulit untuk mnduduki tapak rapan yang masih trsdia. Dari hasil pnlitian Murnita (2001) diprolh informasi bahwa tanah gambut Jambi mmiliki kapasitas rapan maksimum K yaitu g.gi. Dalam hal ini gambut pantai mmiliki kapasitas rapan K yang lbih tinggi dibandingkan gambut pralihan. Nilai konstanta Langmuir pada tanah gambut Jambi trsbut adalah <0.03 karna afinitas K yang rndah pada tanah gambut. Akan ttapi, ia blum mmbdakan rapan maksimum K pada tingkat dkomposisi gambut yang brbda. Pnlitian ini brtujuan untuk: I) mnntukan nilai MTN tanah gambut pantai Jambi dan Kalimantan Tngah pada brbagai tingkat dkomposisi fibrik, hmik dan saprik, dan 2) mngukur rapan maksimum kation K pada tanah gambut pantai Jambi dan Kalimantan Tngah pada brbagai tingkat dkomposisi fibrik, hmik dan saprik. BAHAN DAN MTOD Lokasi Pnlitian dan Waktu Pnlitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Ksuburan Tanah, Dpartmn Tanah Fakultas Prtanian, Institut Prtanian Bogor pada bulan Sptmbr 2000 sampai Mart Dalam pnlitian ini gambut yang ditliti difokuskan pada gambut pantai yang umumnya mmiliki tingkat ksuburan yang lbih tinggi dibandingkan gambut pralihan dan gambut pdalaman (Drissn dan Sudjadi, 1981). Contoh tanah yang digunakan diambil di Lagan mwakili darah Jambi, dan Samuda mwakili darah Kalimantan Tngah. Pngambilan contoh tanah dari tiap lokasi dilakukan scara vrtikal dari I pdon, brturutturut dari lapisan atas k bawah. Lapisan prtama mrupakan tingkat dkomposisi saprik, lapisan kdua dikatgorikan sbagai tingkat dkomposisi hmik, dan lapisan bawah sbagai tingkat dkomposisi fibrik. Pntapan Nilai Muatan Titik Nol (MTN) Mtod analisis yang digunakan dalam pntapannilai MTN ini diadaptasi dari mtod pntapan MTN untuk tanah minral, sdangkan mtod yang digunakan dalam pntapan ph aktual adalah mtod lktroda glas (Black, 1965). Pntapan nilai MTN ini mnggunakan mtod Schulthss dan Sparks (1986) yang dimodifikasi olh Naganuma dan Okazaki (1992). Prosdur krjanya adalah: sbanyak I g tanah dimasukkan k dalam botol dan ditambahkan 5 ml NaCl0 4 masingmasing untuk konsntrasi 0.1; 0.01; M. ntuk mmprolh variasi bbrapa nilai ph, ditambahkan 0.05 M HCIO.. atau 0.05 M NaOH masingmasing untuk 6 sampl dngan pnambahan asam (HCI0 4 ) dan basa (NaOH), yaitu sbanyak 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2 dan 0 ml. Stlah itu ditambahkan aquadst shingga volum larutan mnjadi 50 ml. Kmudian dikocok slama 12 jam dalam ruangan suhu kamar, kmudian ph suspnsi diukur Muatan prmukaan dihitung brdasarkan prsamaan (Schulthss dan Sparks, 1986) brikut: GO = (CACB)conloh (CACBhl kol + (H+OH)blonko (H+OH) di mana: GO = muatan prmukaan; C A = konsntrasi larutan asam; C B = konsntrasi larutan basa. Mtod Pntapan Kurva rapan Kalium Pntapan kurva rapan kalium dilakukan pada MTN, MTN5, MTN+O.25 dan MTN+O.5. ntuk mncapai nilai MTN trtntu trsbut tlah dilakukan prcobaan pndahuluan mngnai pntapan volum asamibasa dan jumlah inkubasi yang diinginkan. Volum asamibasa dan hari inkubasi yang dibutuhkan brbda untuk tiap tanah dan prlakuannya. Mtod yang digunakan untuk pntapan kurva rapan ini adalah Mtod Fox dan Kamprath yang dimodifikasi olh WidjajaAdhi, Silva dan Fox (1990). Sbanyak I g contoh tanah gambut dimasukkan k dalam botol plastik. ntuk mmprolh ph yang diinginkan, ditambahkan 0.05 M NaOH atau 0.05 M HCI0 4 dngan volum brdasarkan hasil prcobaan pndahuluan, lalu diinkubasi hingga stabil. Kmudian dibrikan 10 ml larutan kation K dalam bntuk KCI. Dosis untuk K brvariasi dari ppm (13 tarat). Sbagai pngatur kkuatan ionik dibrikan 10 ml 0.0 I M CaCh brsamasarna sbagai plarut K. ntuk mnysuaikan mnjadi volum 60 ml (trmasuk air yang trdapat di dalam contoh), ditambahkan sjumlah aquadst. Slanjutnya ditambahkan 2 tts toluol (C6HSCH3) untuk mnghambat aktivitas jasad mikro agar tak trjadi imobilisasi unsur logam. Stiap prlakuan dibuat 2 ulangan. Slama 12 hari, sluruh tabung dikocok dua kali dalam shari (masingmasing 30 mnit) dngan bda waktu antara pngocokan pagi dan sor adalah 6 8 jam. Stlah pngocokan trakhir (hari k12), suspnsi gambut di dalam tabung disntrifusi pada kcpatan 3500 rpm slama 15 mn it, lalu disaring dngan krtas saring dan filtratnya dimasukkan k dalam tabung film, slanjutnya konsntrasi K diukur dngan jlamphotomtr. Data hasil pngukuran K dilakukan analisis rgrsi dngan modl prsamaan ksimbangan Langmuir yang dilinarkan (Syrs t al., 1973) : C/(x/m) = likb + (l/b)c di mana: xlm= jumlah kation trrap pr satuan bobot bahan gambut (flg gi) 76

3 Jurnal Tanah dan Lingkungan, Vol. 6 No.2, Oktobr 2004: 7582 k = konstanta Langmuir b = rapan maksimum (Ilg go') C = konsntrasi kation dalam lamtan dalam kadaan ksimbangan (Ilg go'). HASIL DAN ANALISIS Nilai Muatan Titik Nol (MTN) Nilai MTN mmpakan karaktristik kimia tanah gambut yang brkaitan dngan sifat inhrnt tanah gambut. Sifat inhrnt mmpakan sifat gntik tanah gambut yang dipngaruhi komponn pnyusun gambut, di antaranya lignin dan slulosa, yang trgantung olh vgtasi asal tanah tanah gambut trsbut (Sabiham, 1988). Tanah gambut tlah diknal mmiliki muatan ngatif yang tinggi dan muatan positif yang rndah. Dalam prcobaan ini diprolh nilai MTN, baik pada tanah gambut pantai lambi maupun Kalimantan Tngah pada brbagai tingkat dkomposisi. Scara umum, nilai MTN yang ditmukan brada di bawah nilai ph aktual tanah gambut pada kdua lokasi trsbut (Tabl I). Tabl I. Nilai MTN dan ph aktual tanah gam but pantai Jambi dan Kalimantan Tngah pada brbagai tingkat dkomposisi. Lokasi Tingkat Dkomposisi MTN ph aktual lambi Saprik Hmik Fibrik Kalimantan Tngah Saprik Hmik Fibrik Pada tanah gambut pantai lambi, tingkat dkomposisi hmik mmiliki nilai MTN yang paling rndah, yaitu ph 4.13, diikuti olh tingkat dkomposisi fibrik yaitu 4.56, dan yang trtinggi adalah tingkat dkomposisi saprik yaitu Hal sbaliknya trjadi pada tanah gambut pantai Kalimantan Tngah, dimana nilai MTN trkcil diprolh pada tanah dngan tingkat dkomposisi saprik yaitu ph 4.25 diikuti olh hmik yaitu 4.28 dan trakhir adalah fibrik yaitu Nilai ph aktual yang lbih tinggi daripada ph MTN, mnunjukkan bahwa tanah trs but mmiliki muatan ngatif pada saat pngukuran ph aktual. Sbagaimana yang dikmukakan olh Bohn t al. (1979). Prbdaan nilai MTN dalam pnlitian ini diduga disbabkan olh brbdanya lokasi yang disrtai prbdaan vgtasi dan posisi pngambilan contoh tanah gam but trs but. Tanah gambut Sumatra umumnya didominasi olh tanaman mix forst, sdangkan vgtasi pnyusun tanah gambut Kalimantan Tngah didominasi olh rotan dan ramin. Dngan sndirinya tanah gam but Kalimantan Tngah mmiliki kandungan lignin yang lbih tinggi dibandingkan lambi, sdangkan kandungan slulosa pada tanah gam but Kalimantan Tngah lbih rndah dibandingkan lambi (Sabiham, 1988). Prbdaan nilai MTN pada tingkat dkomposisi yang brbda diduga disbabkan olh posisi pngambilan contoh tanah. Tingkat dkomposisi saprik diambil pada lapisan prmukaan, tingkat dkomposisi hmik diambil pada lapisan kdua dan tingkat dkomposisi fibrik diambil pada lapisan trbawah, yang akan mmpngaruhi karaktristik tanah gam but trsbut, baik sifat fisik maupun kimianya. Hal ini trjadi akibat adanya kmungkinan trjadinya pncucian dari lapisan atas k lapisan bawahnya. Trlbih pada tanah gam but Kalimantan Tngah dngan tinggi muka air 35 cm, shingga mmungkinkan tanah di bawahnya mnrima sumbangan dari lapisan atasnya. Hal yang sbaliknya pun dapat trjadi, yaitu air tanah dari lapisan bawah akan mmbawa bahanbahan atau unsurunsur k lapisan di atasnya. Olh karna itu akan mnybabkan nilai MTN yang brvariasi dan tidak mnunjukkan kcndmngan trtntu brdasarkan tingkat dkomposisinya. rapan Kalium rapan zat trlamt olh tanah dapat trjadi mlalui bbrapa tapak rapan. Kurva hubungan konsntrasi kation dalam larutan (C) dngan kation trrap pr kation dalam lamtan (C/x/m) disajikan pada Gambar 1 untuk lokasi lambi, sdangkan untuk lokasi Kalimantan Tngah pada Gambar 2, 3 dan 4. Hasil grafik trsbut dituangkan k dalam modl linar dan nilai r pada Tabl 2, yang diuji pada taraf Nilai r mncrminkan kofisin korlasi. Smakin bsar nilai r, brarti modl smakin mampu mnrangkan prilaku pubah Y dan mmprkuat ksimpulan bahwa trdapat hubungan antara C/xlm dan C. rapan K pada tanah gambut pantai lambi hanya trdiri dari satu rapan (Gambar I), sdangkan untuk tanah gambut pantai Kalimantan Tngah diprolh rapan K yang trdiri lbih dari satu tapak rapan (Gambar 2, 3 dan 4). Bbrapa nilai ngatif pada Konstanta Langmuir sbagai hasil prhitungan rapan K trjadi karna diduga di dalam tanah gambut trsbut tlah trdapat sjumlah K. shingga K trsbut kluar k larutan. Nilai r yang diprolh sangat brvariasi brkisar Bragamnya nilai r diduga disbabkan olh sifat gambut yang kurang stabil. Akan ttapi scara umum, nilai r yang diprolh cukup baik yang ditunjukkan olh sbagian bsar nilai r di atas 0.5, shingga modl linar yang didapatkan baik untuk mnduga rapan K. Nilai rapan maksimum dan konstanta Langmuir pada kdua lokasi tanah gambut disajikan pada Tabl 3. Di sini Trlihat bahwa scara urn urn tanah gambut pantai Jambi mampu mngrap K lbih banyak dibandingkan tanah gambut pantai Kalimantan Tngah kcuali pada tingkat dkomposisi saprik. Hal ini diduga karna kmasaman total tanah gambut pantai lambi lbih tinggi (8.954 m"g"l) dibandingkan di Kalimantan Tngah (7.751 m.g"\ shingga kmampuannya mngrap K lbih tinggi pula. 77

4 Nilai Muatan Titik Nol dan Hubungannya dngan rapan K Tanah Gambut (R. Purnamayani) Saprik co '' MTN 0,25 MTN.. MTN+O,25 X MTN+O,5 MTNO,25 'MTN MTN + 0,25 MTN+O,5 000 X Hmik S! MTN 0,25 MTN.. MTN + 0,25 X MTN+O,5 MTN 0,25 MTN+O,lS MTN C (ljg ml I ) F fibrik ! x li( C (ljg mrl) MTN O,H MTN MTN + 0,25 X MTN + 0,5 MTN + 0,25 Gambar I, Hubungan Linir rapan K pada Tanah Gambut Pantai Jambi dngan Brbagai Tingkat Dkomposisi (Catatan: Garis rgrsi hanya pada prlakuan nyata)

5 Jumlll Tilnah dan Lingkungan, Vol. 6 No.2, Oktobr 2004: 7582 M1N 5 M1N '.4 00 '.2 '' :B 1.0.Tpak'' D T"2; i T"2' TapaIt.!J s+o :B _. r.., D r..,.2 i i 6 T""3! r",,'j M1N+0.25 M1N ] '' 0.12 :B Tapal 1 C Tapak2 Tapkt.= '' SOO ' T'' I D T.Z i 6 T.3 jt...,, r.3 Gambar 2. Hubungan Linir rapan K pada Tanah Gambut Kalimantan Tngah dngan Tingkat Dkomposisi Saprik 0.60 MTNO ,r r =_f os 7.. Tapak I.I Tapak 2... t' Tapak _.. C (l1g g") MTN /+ L... os 0.00 / 0.10 ly Tapk1 Tapk2,......,,"...,.., Tapk1 C (l1g g") MTN ,_ _.._ 0.80 C <10 0\' Tapak 1 '020. Tapak 2. ooo Tapak2 O ?OO : C (l1g g") 'j MTN _ os 0.00 _ ' = Gambar 3. Hubungan Linir rapan K pada Tanah Gambut Pantai Kalimantan Tngah dngan Tingkat Dkomposisi Hmik 79

6 Nilai Muatan Titik Nol dan Hubungannya dngan rapan K Tanah Gambut (R. Purnamayani) S MTN. 025 Tapak 1 Tapak C(119 g.1)... MTN 1.20 Tapak , Tapak I Tapak " Tapak2 01 ;) "".,. 0 'I"""",,,... c., C(J.19 g.l) MTN MTN Tapak Tapa!< 1 :: 0.50 Tapak Tapak3... Tapak2 SOOO tapak3 Tapak Tapak2 <30.50 Tapak Tapak C(l1gg") C(gg l) Gambar 4. Hubungan Linir rapan K pada Tanah Gambut Pantai Kalimantan Tngah dngan Tingkat Dkomposisi Fibrik Pada umumnya rapan maksimum mningkat dngan mningkatnya ph prlakuan pada masingmasing lokasi dan tingkat dkomposisi. Hal itu disbabkan olh pningkatan ph yang mnybabkan trdisosiasinya gugusgugus fungsional, shingga mnghasilkan muatan ngatif. Akibatnya, kmampuan tanah dalam mngrap K akan mningkat. Slain itu, diduga pningkatan rapan maksimum juga brkaitan dngan jnis dan jumlah asamasam organik yang ikut brpran dalam pngikatan K. Ikatan yang trbntuk antara asam organik dngan K adalah ikatan lmah yaitu gaya lktrostatik, shingga mudah mlpaskan K kmbali. Akan ttapi adanya nilai rapan maksimum yang sarna dngan makin mningkatnya ph, diduga karna sifat tanah gam but yang kurang stabil. Hal yang mnarik dari data trsbut adalah bahwa trnyata pada nilai MTN pun, tanah gambut masih dapat mngrap kation K, bahkan pada ph di bawah nilai MTN masih trjadi rapan kation. Pada ph trsbut, trdapat gugus fungsional brupa asam karboksilat dan asam fnolat. Apabila trjadi pmbrian kation scara aksi massa, maka ion H+ pada asamasam organik trsbut dapat trdsak kluar dan digantikan olh kation yang dibrikan trsbut (Bohn t al., 1979). Konstanta Langmuir mnggambarkan kkuatan nrgi ikatan trrap pada tapak raktif yang trdapat dalam tanah gambut. Artinya konstanta mrupakan ukuran kstabilan rapan kationkation pada tapak rapan koloid gambut. Makin tinggi nilai konstanta Langmuir, makin kuatlah ikatan yang trjadi antara koloid tanah dan kation. Dalam pnlitian ini, didapatkan k yang bmilai ngatif dan positif. Nilai k ngatif mnunjukkan bahwa kation K yang dibrikan tidak dapat diikat olh tanah gambut, atau mungkin dijrap scara fisik, dan langsung trlpas kmbali. Slain itu, diduga kation K yang dibrikan brada di luar jarak jangkauan (distanc of closst approach) dari prmukaan tanah. Hal ini ditgaskan olh Bohn t al. (1979) dalam tori Dby Huckl yang mnjlaskan bahwa pada knyataannya ion dan asosiasinya dngan molkul air mmiliki ukuran fisik trtntu, yang dapat dijrap apabila brada pada jangkauan prmukaan tanah (jarijari Dby Huckl). 80