111. BAHAN DAN METODE

Transkripsi

1 111. BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Tanah dan Rumah Kaca Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat, Bogor. Penelitian terdiri dari dua tahap percobaan, yaitu : percobaan di laboratorium dan di rumah kaca. Penelitian mulai dilakukan pada akhir Januari sampai dengan pertengahan bulan Juni Bahan dan Alat Penelitian Bahan yang digunakan untuk penelitian adalah contoh tanah bulk yang diambil dari tanah Ultisol dari Desa Jagang, Lampung Utara (deskripsi profil disajikan pada Lampiran 1, dan tanah Vertisol dari Cangakan, Padas, Ngawi. Pupuk KC1 dan CaCI, digunakan sebagai sumber hara K dan Ca, serta pupuk dasar urea dan SP-36 masing-masing sebagai sumber hara N dan P. Pestisida digunakan untuk mencegah hama dan penyakit serta berbagai bahan kimia untuk analisis tanah dan jaringan tanaman. Benih jagung yang digunakan adalah varietas Hibrida C-7. Peralatan yang digunakan antara lain peralatan untuk mengambil contoh tanah bulk (karung karuna, plastik dan cangkul atau sekop), timbangan, ember plastik, dan peralatan untuk analisis tanah dan tanaman, seperti ph meter, Atomic Adsorption Spectrophotometer (AAS), spectrophotometer, flame photometer dan gelas ukur, gelas piala, labu ukur clan alat lain yang diperlukan.

2 Pengambilan dan Persiapan Contoh Tanah Contoh tanah Ultisol diambil di lokasi yang mempunyai KTK liat cukup rendah. Berdasarkan data sekunder hasil analisis tanah dari 8 lokasi di daerah Lampung, maka contoh tanah bulkdiambil dari Desa Jagang, Kabupaten Lampung Utara yang memiliki KTK 5,52 cmol kg-' liat. Lahan dimana contoh tanah bulk diambil diusahakan sebagai tegalan dengan ditanami singkong, jagung atau padi gogo. Tanaman yang diusahakan tidak pernah dipupuk dengan unsur P dan K. Contoh tanah Vertisol diambil dari Desa Cangakan, Kecamatan Padas, Kabupaten Ngawi. Lahan ini ditanami tebu dan padi sawah. Contoh tanah bulk diambil pada kedalaman 0-20 cm, dari 5 titik pengambilan dengan radius m. Contoh tanah diambil dengan menggunakan cangkul atau sekop. Bahan bukan tanah seperti sisa tanaman dan batu dibuang dengan tangan saat pengambilan contoh tanah. Contoh tanah dimasukkan ke dalam karung karuna yang dilapisi karung plastik. Pelapisan karung dengan plastik dimaksudkan agar tidak terjadi kontaminasi hara atau kena air dari luar karung saat pengiriman. Contoh tanah bulk diberi label yang berisi lokasi dan waktu pengambilan, dan dikirim ke Bogor. Contoh tanah bulk dikeringanginkan, ditumbuk (dihaluskan) dengan menggunakan palu yang dibuat dari kayu, dan diayak dengan ayakan yang berukuran 2 mm. Tanah yang telah diayak dicampur sampai rata dan ditetapkan kadar airnya. Kadar air tanah digunakan untuk menentukan 2 kg tanah berat kering mutlak. Contoh tanah yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam ember yang telah dipersiapkan.

3 Analisis Tanah Sebelum Perlakuan Maksud analisis tanah sebelum diberi perlakuan adalah untuk mengevaluasi kadar hara dalam tanah yang merupakan pembatas selain hara K dan Ca agar tidak mengganggu hasil percobaan selain perlakuan. Analisis tanah dilakukan terhadap sifat-sifat fisik dan kimia tanah pada contoh komposit yang diambil pada contoh tanah bulk yang telah diaduk setelah dikering anginkan dan ditumbuk. Pengambilan contoh tanah yang telah diaduk dimaksudkan agar diperoleh contoh tanah yang homogen. Penetapan sifat fisik dan kimia tanah meliputi : tekstur 3 fraksi (pasir, debu dan liat), ph tanah (H,O dan N KCI, 1:2,5), kadar C-organik (Kurmis atau kolorimeter), N-total (mikro Kjeldahl), P dan K (25% HCI), P (Bray 1 dan Olsen), Ca, Mg, K, Na dapat dipertukarkan dan KTK (bj NH,OAc, ph 7), KB (jumlah basa/ktk*100), Al-dd dan KCI), dan kandungan hara mikro tersedia (Mn, Cu, Zn dan Fe) terekstrak DTPA dan jenis mineral liat dengan metode X-ray. Percobaan Laboratorium Penelitian laboratorium dilakukan dua tahap, yaitu penelitian untuk menentukan dosis pupuk K dan Ca dan penelitian untuk mempelajari dinamika hara K setelah contoh tanah diberi perlakuan kombinasi pupuk K dan Ca di rumah kaca. Dosis K dan Ca untuk penelitian di rumah kaca ditentukan berdasarkan kurva erapan (model Langmuir), sedangkan dinamika hara K setelah panen percobaan rumah kaca dipelajari dengan menggunakan hubungan quantitas dan intensitas (QII) hara K.

4 Kurva erapan K dan Ca Kurva erapan K dan Ca dilakukan dengan tujuan untuk menetapkan erapan maksimum. Erapan maksimum digunakan sebagai dasar untuk menentukan dosis pupukyang digunakan pada percobaan rumah kaca sebagai perlakuan. Penelitian dilakukan dengan pendekatan model Langmuir (Fox dan Kamprath, 1970; Syers eta/., 1973). Contoh tanah kering udara masing-masing ditimbang 2 g sebanyak 11 kali dan dimasukkan kedalam botol kocok. Masing-masing ditambah 20 ml air bebas ion yang mengandung 11 tingkat konsentrasi K dan Ca. Sumber K dan Ca yang digunakan adalah KC1 dan CaCI,. Konsentrasi K yang digunakan yaitu 0, 10, 20, 40,60,80,120,160,200,250 dan 300 mg K kg-', sedangkan konsentrasi Ca yang digunakan 0, 25, 50, 75, 100, 150, 250, 300, 400, 500 dan 600 mg Ca kg-'. Campuran diinkubasi selama 6 hari dan dikocok 2 kali sehari, masing-masing pengocokkan dilakukan selama 30 menit. Setelah diinkubasi campuran disaring dan ekstrak jernih digunakan untuk pengukuran K dan Ca. Unsur K diukur dengan menggunakan flame photometer, sedang Ca diukur dengan menggunakan AAS. Erapan K dan Ca maksimum dihitung dengan model Langmuir menurut Syers et a/. (1973) serta Fox dan Kamprath (1970) sebagai berikut : Keterangan : xlm = jumlah K atau Ca yang dierap per satuan berat tanah. k = konstanta berkaitan dengan energi ikatan. b = erapan maksimum hara K dan Ca. C = konsentrasi K atau Ca dalam keseimbangan.

5 Persamaan pertama dapat diubah menjadi bentuk linier berikut: Pengeplotan antara C/x/m dengan C akan menghasilkan garis lurus dengan persamaan regresi umum adalah y = a + bx. Nilai b dalam persamaan regresi sama dengan l/b persamaan di atas, sehingga nilai b dapat ditentukan. Nilai a pada persamaan regresi sama dengan l/kb pada persamaan 2, sehingga setelah nilai b diketahui maka nilai k dapat dihitung. Nilai b merupakan erapan maksimum dan k merupakan nilai yang berhubungan dengan energi ikatan suatu tanah. Erapan maksimum menunjukkan kemampuan maksimum tanah untukmengerap K yang ditambahkan. Energi ikatan adalah kemampuan tanah untuk memfiksasi hara yang ditambahkan, sehingga mudah tidaknya hara tersedia dapat diduga. Semakin tinggi energi ikatan, kekuatan fiksasi semakin kuat. Dalam kurva erapan dapat dibuat beberapa tapak. Tapak-tapak tersebut terbentuk karena perbedaan nilai erapan maksimum dan energi ikatan yang berbeda nyata. Perbedaan tersebut dapat diketahui dari hasil analisis regresi dan nilai? yang secara statistik berbeda nyata (P <0,05) atau sangat nyata (P < 0,OI). Erapan maksimum merupakan hasil penjumlahan beberapa erapan maksimum dari semua tapak yang terbentuk. Demikian juga nilai energi ikatan (k) merupakan penjumlahan energi ikatan dari beberapa tapak yang terbentuk. Hubungan QII Dinamika hara K dipelajari pada contoh tanah dari semua perlakuan percobaan rumah kaca setelah tanaman jagung dipanen. Jumlah perlakuan 20

6 percobaan rumah kaca adalah 12 dan semua perlakuan diulang 3 kali. Penelitian menggunakan 2 contoh tanah, yaitu tanah Ultisol (mineral liat tipe 1:l) dan Vertisol (mineral liat tipe 2:l). Dengan demikian jumlah contoh tanah yang akan dianalisis sebanyak 72 contoh. Dinamika hara K akan didekati dengan kurva QII (Beckett, 1965). Bentuk umum kurva QII diperlihatkan pada Gambar 2 dengan parameterparameter menurut Sparks and Liebhardt (1981). AK = penambahan atau kehilangan K tanah dalam mencapai keseimbangan atau faktor kuantitas (Q), AR~ = nisbah aktivitas K atau faktor intensitas (I), KO AR~, Kx = Klabil, = nisbah aktivitas K tanah dalam keseimbangan, = K terjerap secara spesifik, PBCk = kapasitas sangga potensial K. Gambar 2. Bentuk Umum Kurva QII (Beckett, 1965) Faktor intensitas K (ARK) dihitung dari kepekatan ion-ion Ca, Mg dan K yang telah dikoreksi menjadi aktivitas dengan menggunakan teori Debye Huckle yang diperluas sebagai berikut (Beckett, 1965; Spark dan Liebhardt, 1981 ; Tan,

7 dimana: o = rata-rata koefisien aktivitas a = konstanta(0,5085)(tan,1998) Z" = valensi kation Z- = valensi anion ap = dianggap 1, dan I = kekuatan ion dari larutan I dihitung dengan rumus : dimana: Ci = kepekatan ion i Zi = valensi ion i Rasio aktivitas K dihitung sebagai berikut : dimana C, C, C,, = konsentrasi Ca, Mg dan K pada saat keseimbangan okcl = koefisien aktivitas KCI, dan ocaci, = koefisien aktivitas CaCI,. Tanah-tanah dari perlakuan percobaan rumah kaca dikeringanginkan, dihaluskan dan disaring dengan saringan 2 mm. Masing-masing ditimbang 2 g, dimasukan dalam botol kocok, ditambah 20 ml larutan 0,002 M CaCI, yang mengandung 8 tingkat konsentrasi K. Konsentrasi K yang digunakan 0; 2,5; 5; 73; 10, 15,30 dan 45 mg K kg-'. Botol kocok ditutup, kemudian dikocok selama 1 jam, disentrifuge dan supernatan dianalisis dengan atomic absorption

8 spectrophotometer untuk Ca dan Mg, dan dengan flame photometer untuk K. Faktor quantitas K (AK) diperoleh dengan menghitung perbedaan antara konsentrasi K yang ditambahkan dan setelah tercapai keseimbangan. Faktor intensitas K (ARk) dihitung dari persamaan 5. Grafik dibuat dengan cara menghubungkan antara AK (Q) sebagai sumbu Y dan ARk (I) sebagai sumbu X pada masing-masing perlakuan untuk mencari nilai ARke, ako, PBCk, dan K, dimana ARke adalah nisbah aktivitas K atau K yang tersedia pada saat AK mencapai 0, ako adalah K labil atau K dapat dipertukarkan, PBCk adalah daya sangga, dan K, adalah K yang dierap dalam liat. Hubungan quantitas dan intensitas (QII) K didekati dengan hubungan antara penambahan dan pengurangan K (AK) yang dierap tanah dengan nisbah aktivitas W(Ca+Mg)'a5 dalam larutan. Hubungan ini membentuk persamaan regresi linier y = ax + b. Pada hubungan tersebut y adalah ak, x = nisbah aktivitas K, a = daya sangga K tanah, -b = K labil dan -b/a = ARK, ( K Activity Ratio in equilibrium = nisbah aktivitas K dalam keseimbangan, yaitu ketika x = 0) (Beckett, 1965; Sparks dan Liebhardt, 1981). Percobaan Rumah Kaca Percobaan rumah kaca dilakukan dengan rancangan acak lengkap (completely randomized design) dengan pola perlakuan faktorial. Perlakuan merupakan kombinasi antara 4 tingkat pemupukan K dan 3 tingkat pemupukan Ca. Jumlah hara K dan Ca ditentukan berdasarkan kurva erapan yang diperoleh dari percobaan laboratorium. Empat dosis K yang ditambahkan adalah 0, %, W dan 1 kali erapan K maksimum, sedangkan tiga dosis Ca yang ditambahkan adalah 0, W

9 dan 'l kali erapan Ca maksimum. Setiap perlakuan diulang 3 kali. Dengan demikian jumlah unit percobaan masing-masing tanah diperoleh 36 pot. Contoh tanah bulk Ultisol dan Vertisol dikeringudarakan, dihaluskan, dan disaring dengan saringan berukuran 2 2 mm. Ditimbang 2 kg contoh tanah berat kering mutlak, dimasukkan ke dalam pot plastik berukuran 1 galon. Untuk masingmasing ordo tanah ditimbang sebanyak 36 pot, diberi label sesuai dengan perlakuan dan ulangan. Adapun kombinasi perlakuan dan takaran pupuk K dan Ca disajikan pada Tabel 1. Pengacakan dilakukan terhadap ke 36 pot, sehingga setiap perlakuan mempunyai peluang yang sama dalam ha1 tempat dan perlakuan di luar pemupukan K dan Ca. Pupuk K dan Ca yang digunakan adalah KC1 dan CaCI,. Pupuk K dan Ca diberikan dengan cara melarutkan pupuk tersebut sesuai dosisnya ke dalam air bebas ion. Agar diperoleh takaran yang tepat larutan yang diberikan dibuat dengan cara mengencerkan larutan yang lebih pekat. Larutan pupuk diberikan dengan dipipet dan disiramkan secara merata ke permukaan tanah dalam pot. Selanjutnya tanah dan larutan diaduk secara merata sampai pada tanah bagian bawah pot. Pupuk dasar yang ditambahkan adalah 300 kg urea ha-' dan 200 kg SP-36 ha-'. Pupuk dasar juga diberikan dalam bentuk larutan. Larutan pupuk diberikan setelah dicampur air bebas ion (dengan volume tertentu hingga mencapai kadar air kapasitas lapang) dan diaduk merata dengan tanah. Pupuk-pupuk K, Ca, N dan P diberikan sehari sebelum tanam.

10 Tabel 1. Kode Perlakuan, Dosis Pupuk Ca dan K Percobaan Rumah Kaca Kode perlakuan Ca K... x erapan maksimum... CaoK, 0 0 CaoK1 0 % CaoK2 0 % Ca0K3 0 1 Ca, K, % 0 Ca1 Kl W % Ca1 K2 % % Cal K3 W 1 Ca2b 1 0 Ca2K1 1 1/4 Ca2K2 1 % Ca,K3 1 1 Benih jagung varietas hibrida C-7 ditanam 5 bijilpot. Setelah jagung berumur satu minggu atau secara visual sudah dapat dipilih dilakukan penjarangan dan ditinggalkan 3 tanamanlpot. Jagung dipelihara hingga berumur 6 minggu. Panen dilakukan terhadap tanaman bagian atas dan akar dengan memotong batang tepat pada leher akar. Akarjagung diambil dengan hati-hati dan dicuci dengan air bebas ion. Tanaman yang masih basah ditimbang, kemudian dikeringkan dengan dioven pada suhu 70" C selama 48 jam. Selanjutnya berat kering tanaman dan akar jagung ditimbang. Tanaman yang sudah kering, digiling untuk dianalisis kandungan Ca, Mg dan K di laboratorium. Setelah panen contoh tanah diambil dari setiap pot sebanyak * 0,5 kg, setelah sebelumnya contoh tanah tersebut dicampur secara merata, dan akar jagungnya yang tersisa dibuang dari pot. Selanjutnya tanah dianalisis kandungan Ca, Mg dan K, Na-dd dengan metode N NH40Ac, ph 7, dan Al dan H-dd dengan metode N KCI. Selain dengan metode N NH40Ac ph 7 hara Ca, Mg dan K dalam tanah juga dianalisis dengan pengekstrak air bebas ion. Parameter hubungan

11