APLIKASI STEEL SLAG, DOLOMIT, SILICA GEL DAN PUPUK MIKRO PADA TANAMAN PADI DI TANAH GAMBUT FIQOLBI NURO POHAN

Transkripsi

1 APLIKASI STEEL SLAG, DOLOMIT, SILICA GEL DAN PUPUK MIKRO PADA TANAMAN PADI DI TANAH GAMBUT FIQOLBI NURO POHAN SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

2 2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Aplikasi Steel Slag, Dolomit, Silica Gel dan Pupuk Mikro pada Tanaman Padi di Tanah Gambut adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Desember 2012 Fiqolbi Nuro Pohan NRP A

3 3 ABSTRACT FIQOLBI NURO POHAN. Application of Steel Slag, Dolomite, Silica Gel, and Micro Fertilizer in Rice Plant on Peat Soil. Under direction of KOMARUDDIN IDRIS, SUWARNO and ATANG SUTANDI Steel slag as a by-product formed in the process of steel manufacturing consists of iron-making slag or blast furnace slag (BFS) and steel-making slag or electric furnace slag (EFS) had been used as Si fertilizer and liming materials. Steel slag containing silicate, micro elements, and bases can be used to improve chemical properties of peat soil that are poor in nutrients. Steel slag contains a lot of silicate needed by especially Si accumulator plants such as paddy rice plant. This research aimed to compare paddy rice plant s response of IR64 and Air Tenggulang to EF slag, BF slag, dolomite, silica gel and micro fertilizer application for improving chemical properties of peat soil, to know the reason of paddy rice plant s response on peat soil to steel slag application and to evaluate steel slag effect in content of hazardous heavy metal in brown rice. This research consisted of an incubation and a greenhouse experiments. Both of them were single factor experiment arranged in a completely randomized design. The treatments were both EFS and BFS (0%, 2%, 4%, 6%, 8% w/w of the soil), both dolomite and silica gel equivalent EFS dosage and also micro nutrients with three replications. The results showed that application of EFS on peat soil significantly improved the availability of Fe and Mn, BFS on peat soil significantly improved the availability of Si and Mg and dolomite on peat soil significantly improved soil ph and availability of Ca. Paddy rice grown on peat soil highly responded to steel slag application. Plant height, number of tillers, weight of spikilets, SiO 2 of straw were significantly raised with EFS application and content of hazardous heavy metal in brown rice still within limit of food maximum pollution, but Pb and Hg were not detected. In general, the highest rice yield was achieved at dosage of EFS 8%. In conclusion, paddy rice grown responded to steel slag application was associated in increasing soil ph, the availability of Ca, Mg, Fe, Mn and Si on peat soil. Generally, Paddy rice grown on peat soil highly responded to EFS application better than the others. It meaned that not only silicate as the main factor in improving peat soil chemistry and rice yield, but also increasing soil ph, availability of Ca, Mg and micro nutrients. Keywords: peat soil, rice plant, soil ameliorant, steel slag

4 4 RINGKASAN FIQOLBI NURO POHAN. Aplikasi Steel Slag, Dolomit, Silica Gel dan Pupuk Mikro pada Tanaman Padi di Tanah Gambut. Dibimbing oleh KOMARUDDIN IDRIS, SUWARNO dan ATANG SUTANDI Produk sampingan industri pengolahan logam sangat banyak ditemukan saat ini, beberapa di antaranya dapat dijadikan sebagai alternatif amelioran tanah. Produk sampingan seperti steel slag terdiri atas iron-making slag atau blast furnace slag (BFS) dan steel-making slag (converter furnace slag dan electric furnace slag). Steel slag di Indonesia masih dikategorikan sebagai limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) menurut PP No 18 dan No 85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah B3, sehingga belum digunakan dalam bidang pertanian. Untuk merevisi peraturan tersebut perlu dilakukan penelitian mencakup evaluasi kadar logam berat beracun dalam beras yang diberi perlakuan steel slag, sehingga dapat diketahui beras masih layak konsumsi atau tidak. Pengaruh steel slag Indonesia pada tanaman padi sawah yang ditanam di tanah gambut secara nyata lebih baik dibandingkan dengan yang ditanam di tanah mineral. Luas lahan gambut di Indonesia sekitar 18.3 juta ha, tetapi hanya 6 juta ha yang layak untuk pertanian. Pengoptimalan lahan gambut diperlukan untuk mendukung program ketahanan pangan pemerintah. Aplikasi steel slag merupakan salah satu upaya pengoptimalan lahan gambut dengan adanya peningkatan ph tanah, Si, unsur hara makro maupun mikro, sehingga terjadi peningkatan produksi padi di lahan gambut. Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan untuk membandingkan respons padi varietas IR 64 dan Air Tenggulang terhadap penggunaan EF slag, BF slag, dolomit, silica gel dan pupuk mikro dalam memperbaiki sifat kimia tanah gambut, mengetahui penyebab terjadinya respon tanaman padi di tanah gambut terhadap aplikasi steel slag dan mengevaluasi pengaruh steel slag terhadap kandungan logam berat dalam beras. Penelitian ini terdiri atas percobaan inkubasi dan rumah kaca yang merupakan percobaan faktor tunggal terdiri atas 18 perlakuan dan 3 ulangan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) pada bahan tanah gambut dengan kedalaman 0-20 cm dan tanaman padi varietas IR 64 dan Air Tenggulang. Perlakuan terdiri atas EFS (DN=66.1%; % SiO 2 = 12.7%), BFS, dolomit, silica gel dan pupuk mikro. Dosis EFS dan BFS yaitu 0, 2, 4, 6, 8 % dari bobot kering mutlak tanah. Dosis dolomit dan silica gel setara EFS 0, 2, 4, 6, 8 %. Penentuan dosis dolomit berdasarkan penyetaraan % daya netralisasi (DN) EFS terhadap % DN dolomit untuk setiap taraf dosis EFS, sedangkan dosis silica gel berdasarkan penyetaraan % SiO 2 EFS terhadap % SiO 2 silica gel untuk setiap taraf dosis EFS. Pupuk mikro dosis setara 10 kg/ha. Data pengamatan dianalisis secara statistika dengan menggunakan ANOVA, perlakuan yang nyata akan diuji lanjut dengan menggunakan uji DMRT α = 5%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi EFS di tanah gambut setelah inkubasi satu bulan lebih baik dalam meningkatkan Fe dan Mn tersedia tanah gambut serta meningkatkan tinggi, jumlah anakan maksimum, jumlah anakan produktif, produksi, kadar SiO 2 dalam jerami padi IR 64 maupun padi Air Tenggulang daripada BFS, dolomit, silica gel serta pupuk mikro. Electric furnace

5 5 slag lebih baik dalam perbaikan sifat kimia tanah gambut serta pertumbuhan dan produksi padi, berkaitan dengan selain berperan dalam meningkatkan Si tersedia juga dapat meningkatkan ph tanah, memberikan sumbangan Ca dan Mg serta unsur mikro sehingga tercipta kondisi kesetimbangan unsur hara dalam tanah. Kadar Pb dan Hg dalam beras setelah aplikasi steel slag tidak terdeteksi dan kadar Cd masih di bawah batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan sehingga beras aman dikonsumsi. Kata kunci: amelioran tanah, padi, steel slag, tanah gambut

6 6 Hak Cipta Milik IPB, tahun 2012 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB Copyright 2012 Bogor Agricultural University Copyright are protected by law 1. It is prohibited to cite all or part of this thesis without referring to and mentioning the source a. Citation only permitted for the sake of education, research, scientific writing or reviewing scientific problem b. Citation doesn t inflict the name and honor of Bogor Agricultural University 2. It is prohibited to republish and reproduce all or part of this thesis without the written permission from Bogor Agricultural University

7 7 APLIKASI STEEL SLAG, DOLOMIT, SILICA GEL DAN PUPUK MIKRO PADA TANAMAN PADI DI TANAH GAMBUT FIQOLBI NURO POHAN Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Tanah SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

8 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Lilik Tri Indriyati, M.Sc. 8

9

10 9 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayat-nya penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Aplikasi Steel Slag, Dolomit, Silica Gel dan Pupuk Mikro pada Tanaman Padi di Tanah Gambut. Produk sampingan industri pengolahan logam dapat dijadikan sebagai alternatif amelioran tanah. Steel slag mengandung kalsium silikat yaitu hasil sampingan yang terbentuk dalam proses pembuatan baja. Steel slag terdiri atas iron-making slag atau blast furnace slag dan steel-making slag (converter furnace slag dan electric furnace slag). Jenis steel slag yang biasa digunakan sebagai pupuk Si dalam budidaya padi sawah di Jepang, Korea, Cina dan Taiwan adalah blast furnace slag. Steel slag dapat dimanfaatkan sebagai amelioran tanah di tanah gambut yang memiliki ph masam, miskin unsur hara makro (Ca dan Mg), mikro (Cu dan Zn), Si dan mengandung asam-asam organik yang bersifat racun bagi tanaman. Steel slag mengandung Si yang dibutuhkan tanaman akumulator Si seperti padi, namun mengandung logam berat yang tidak berbahaya jika masih di bawah batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Ir. Komaruddin Idris, MS., selaku Ketua Komisi Pembimbing, Dr. Ir. Suwarno, M.Sc., dan Ir. Atang Sutandi, M.Si., Ph.D., selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak memberi bimbingan, masukan dan saran dalam berbagai kesempatan diskusi yang berkaitan dengan penelitian ini. 2. Dr. Ir. Lilik Tri Indriyati, M.Sc., selaku Dosen Penguji Luar Komisi atas kesediaannya, masukan dan saran. 3. Ir. Atang Sutandi, M.Si., Ph.D., selaku Ketua Program Studi Ilmu Tanah atas segala bantuan, arahan dan saran. 4. Seluruh staf pengajar Program Studi Ilmu Tanah atas ilmu yang diberikan selama menempuh studi di SPs-IPB. 5. Projek kerja sama Institut Pertanian Bogor dengan Research Institute of Industrial Science and Technology Korea yang telah mendanai penelitian ini. 6. Kedua orang tua tercinta yang saya banggakan, abang, kakak dan adik tersayang atas segala doa, semangat dan kasih sayangnya.

11 10 8. Rekan satu tim penelitian (Alfarizi, Ehsa, Hasti, Sri) dan rekan-rekan Pascasarjana Program Studi Ilmu tanah angkatan 2010 (Indri, Desi, Mba Lina, Mas ari), 2009, 2008, 2011 atas bantuan dan kebersamaan selama ini. 9. Para staf tata usaha dan laboran di lingkungan Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan atas segala bantuannya. 10. Berbagai pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, untuk semua kerjasama dan bantuan yang diberikan. Akhirnya, penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat memberikan sumbangan yang bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan penelitian lainnya yang berkaitan dengan aplikasi steel slag terhadap tanaman padi di lahan gambut. Bogor, Desember 2012 Fiqolbi Nuro Pohan

12 11 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Medan pada tangal 24 Agustus 1987 dari Ayah Drs. H. Aminullah Pohan dan ibu Hj. Nurhalimah Pasaribu. Penulis merupakan anak kelima dari enam bersaudara. Tahun 2005 penulis diterima di Program Studi Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis menyelesaikan pendidikan sarjana pada tahun Selama mengikuti perkuliahan penulis menjadi asisten mata kuliah Dasar Ilmu Tanah pada tahun ajaran 2006/2007, mata kuliah Kimia Tanah pada tahun ajaran 2007/2008, mata kuliah Analisis Tanah dan Tanaman serta mata kuliah Perancangan Percobaan pada tahun ajaran 2008/2009. Pada tahun 2008 dan 2009 penulis menerima beasiswa dari Bank Indonesia dan Bank Rakyat Indonesia. Selain itu, penulis juga aktif dalam organisasi Ikatan Mahasiswa Ilmu Tanah (IMILTA) USU pada tahun Penulis pernah bekerja sebagai staf Research and Development di salah satu perusahaan swasta bergerak di bidang pupuk kimia selama sepuluh bulan. Kemudian, penulis resign dan melanjutkan pendidikan di Program Pascasarjana IPB pada tahun 2010 pada Program Studi Ilmu Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

13 12 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Hipotesis Penelitian... 3 II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Steel Slag (Terak Baja) sebagai Pupuk Si Manfaat Silika (Si) bagi Tanaman Padi Permasalahan dan Potensi Lahan Gambut Pembentukan dan Penyebaran Gambut Sifat Kimia Tanah Gambut Aplikasi Amelioran pada Gambut Terak Baja (Steel Slag) sebagai Amelioran di Tanah Gambut Dolomit sebagai Bahan Pengapuran Karakteristik Silica gel Pemupukan dengan Pupuk Mikro Karakteristik dan Permasalahan Logam Berat Karakteristik Tanaman Padi III BAHAN DAN METODE 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Metode Penelitian Pelaksanaan Penelitian Peubah yang Diamati Analisis Data IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Percobaan Inkubasi Pengaruh Perlakuan terhadap Sifat Kimia Tanah Gambut selama Inkubasi Dinamika ph tanah Perubahan ph, P-tersedia, N-total, dan SiO 2 -tersedia Tanah Perubahan Ca, Mg, Na, dan K dapat Ditukar Tanah Perubahan Fe, Mn, Cu dan Zn-tersedia Tanah xii

14 Kadar Pb, Hg, Cd dan Cr-tersedia Tanah Percobaan Rumah Kaca Pengaruh Perlakuan terhadap Pertumbuhan dan Produksi Padi Tinggi Tanaman Jumlah Anakan Produksi Tanaman Padi Pengaruh Perlakuan terhadap Kadar SiO 2 dalam Jerami dan Logam Berat dalam Beras Kadar SiO 2 dalam Jerami Kadar Logam Berat dalam Beras V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xiii

15 14 DAFTAR TABEL Halaman 1 Batas Maksimum Cemaran Logam Berat dalam Pangan Taraf Perlakuan pada Percobaan Inkubasi dan Percobaan Rumah Kaca Nilai ph, P-tersedia, dan SiO 2 -tersedia Tanah pada Perbandingan Taraf Perlakuan Nilai Ca dan Mg dapat Ditukar Tanah pada Perbandingan Taraf Perlakuan Nilai Fe, Mn, Cu, dan Zn-tersedia Tanah pada Perbandingan Taraf Perlakuan Kadar Pb dan Cr-tersedia Tanah pada Perbandingan Taraf perlakuan Kadar Pb, Hg, dan Cd total yang Terkandung dalam Beras...45 xiv

16 15 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Nilai ph Tanah Gambut Beberapa Taraf Perlakuan selama Inkubasi Perbandingan ph Tanah Gambut setelah Aplikasi Perlakuan Taraf 6% dan 8% Tinggi Tanaman Padi pada Berbagai Taraf Perlakuan Jumlah Anakan Maksimum dan Anakan Produktif Padi pada berbagai Taraf Perlakuan Produksi Padi pada Berbagai Taraf Perlakuan Kadar SiO 2 dalam Jerami Padi pada Berbagai Taraf Perlakuan xv

17 16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Rangkaian Percobaan Inkubasi Rangkaian Percobaan Rumah Kaca Analisis Awal Sifat Kimia Tanah Gambut Analisis Sifat Kimia BF Slag Korea dan EF Slag Indonesia Deskripsi Padi Ambang Batas Kritis Logam Berat dalam Tanah Nilai ph Tanah setelah Aplikasi Perlakuan selama Inkubasi Pengaruh Perlakuan terhadap ph Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam ph tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap P-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam P-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap N-total tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam N-total Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Si-tersedia Tanah setelah inkubasi Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Si-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Ca-dd Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Ca-dd Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Mg-dd Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Mg-dd Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Na-dd tanah setelah Inkubasi Satu Bulan xvi

18 17 21 Analisis Ragam Na-dd tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap K-dd tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam K-dd Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Fe-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Fe-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Mn-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Mn-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Cu-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Cu-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Zn-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Zn-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Pb-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Pb-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Hg-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Hg-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Cd-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Cd-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Pengaruh Perlakuan terhadap Cr-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Analisis Ragam Cr-tersedia Tanah setelah Inkubasi Satu Bulan Tinggi Tanaman Padi IR 64 selama Masa Vegetatif...73 xvii

19 18 41 Analisis Ragam Tinggi Tanaman Padi IR 64 pada 11 MST Tinggi Tanaman Padi Air Tenggulang selama Masa Vegetatif Analisis Ragam Tinggi Tanaman Padi Air Tenggulang pada 11 MST Jumlah anakan padi IR 64 selama Masa Vegetatif Analisis Ragam Jumlah Anakan Padi IR 64 pada 11 MST Jumlah Anakan padi Air Tenggulang selama Masa Vegetatif Analisis Ragam Jumlah Anakan Padi Air Tenggulang pada 11 MST Pengaruh Perlakuan terhadap Jumlah Anakan Maksimum Padi IR Analisis Ragam Jumlah Anakan Maksimum Padi IR Pengaruh Perlakuan terhadap Jumlah Anakan Maksimum Air Tenggulang Analisis Ragam Jumlah Anakan Maksimum Air Tenggulang Pengaruh Perlakuan terhadap Jumlah Anakan Produktif Padi IR Analisis Ragam Jumlah Anakan Produktif Padi IR Pengaruh Perlakuan terhadap Jumlah Anakan Produktif Air Tenggulang Analisis Ragam Jumlah Anakan Produktif Air Tenggulang Pengaruh Perlakuan terhadap Produksi Padi IR Pengaruh Perlakuan terhadap Produksi Padi Air Tenggulang Analisis Ragam BGKG Padi IR Analisis Ragam BKGB Padi IR Analisis Ragam BGKG padi Air Tenggulang Analisis Ragam BKGB Padi Air Tenggulang Pengaruh Perlakuan terhadap Kadar SiO 2 dalam Jerami Padi IR 64 dan Air Tenggulang Pengaruh Perlakuan terhadap Kadar Pb, Hg, dan Cd Total dalam Beras Padi IR xviii

20 19 64 Pengaruh Perlakuan terhadap Kadar Pb, Hg, dan Cd Total dalam Beras Padi Air Tenggulang Keadaan Tanaman Umur 17 MST padi pada Perbandingan Perlakuan EFS-BFS Keadaan Tanaman Umur 17 MST Padi pada Perbandingan Perlakuan EFS - Dolomit setara EFS xix

21 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Produk sampingan industri pengolahan logam sangat banyak ditemukan saat ini, beberapa di antaranya dapat dijadikan sebagai alternatif amelioran tanah. Produk sampingan seperti steel slag terdiri atas iron-making slag atau blast furnace slag (BFS) dan steel-making slag (converter furnace slag dan electric furnace slag). Steel slag yang biasa digunakan sebagai pupuk Si dalam budidaya padi sawah adalah BFS di Jepang, Korea, Taiwan, dan Cina. Steel slag yang diproduksi di Indonesia sebanyak ton/tahun yaitu jenis electric furnace slag (EFS) berasal dari tanur listrik. Steel slag ini memiliki kandungan Si, Ca, Mg, Fe dan relatif tinggi hara mikro, namun belum digunakan dalam bidang pertanian (Suwarno dan Goto 1997a). Blast furnace slag (BFS) yang berasal dari tanur tinggi juga belum pernah diaplikasikan di Indonesia. Steel slag di Indonesia masih dikategorikan sebagai limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) menurut PP No 18 dan No 85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah B3. Limbah B3 yaitu limbah usaha atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya atau beracun yang karena sifat atau konsentrasi dan jumlahnya, secara langsung dapat mencemarkan atau merusak lingkungan hidup, membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lainnya. Untuk merevisi peraturan tersebut perlu dilakukan penelitian mencakup evaluasi kadar logam berat beracun dalam beras yang diberi perlakuan steel slag, sehingga dapat diketahui beras masih layak konsumsi atau tidak. Pengaruh steel slag Indonesia pada tanaman padi sawah yang ditanam di tanah gambut secara nyata lebih baik dibandingkan dengan yang ditanam di tanah mineral. Percobaan pot dengan tanah gambut asal Dendang, Jambi menunjukkan bahwa aplikasi steel slag berpengaruh sangat nyata meningkatkan ketersediaan Si, ph, Ca dan Mg dapat ditukar tanah, mengurangi kandungan bahan organik, Fe, Mn, Zn tersedia tanah dan meningkatkan pertumbuhan serta produksi padi (Suwarno 2002). Penelitian lanjutan berupa percobaan lapangan oleh Hidayatuloh

22 2 (2006) di Sanggau, Kalimantan Barat menunjukkan bahwa pemberian steel slag berpengaruh sangat nyata meningkatkan ph, K, Ca dan Mg dapat ditukar, Si, Fe, Mn, Cu tersedia tanah, tinggi tanaman, bobot kering gabah total, bobot kering gabah bernas serta menurunkan persentase gabah hampa. Luas lahan gambut di Indonesia sekitar 18.3 juta ha. Namun, hanya 6 juta ha yang layak untuk pertanian (BB Litbang SDLP 2008). Pengoptimalan lahan gambut diperlukan untuk mendukung program ketahanan pangan pemerintah, yaitu mencukupi kebutuhan beras yang meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk. Permasalahan yang terdapat di tanah gambut seperti ph tanah masam, kadar silika (Si) yang rendah, miskin unsur hara sehingga kesuburan tanah rendah serta kahat unsur hara mikro yang menyebabkan gejala defisiensi Cu, Zn dan Mo pada tanaman (Rachim 1995). Aplikasi steel slag merupakan salah satu upaya pengoptimalan lahan gambut dengan adanya peningkatan ph tanah, Si, unsur hara makro maupun mikro, sehingga terjadi peningkatan produksi padi di lahan gambut. Berdasarkan pada paparan di atas dilaksanakan penelitian lanjutan yang membandingkan efek dari pemberian steel slag, dolomit, silica gel dan pupuk mikro dalam memperbaiki sifat kimia tanah serta peningkatan pertumbuhan dan produksi padi varietas IR 64 dan Air Tenggulang di tanah gambut yang berasal dari Desa Arang Arang, Kecamatan Kumpeh Ulu, Kabupaten Muaro Jambi, Provinsi Jambi. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: - Membandingkan respons padi varietas IR 64 dan Air Tenggulang terhadap penggunaan EF slag, BF slag, dolomit, silica gel dan pupuk mikro dalam memperbaiki sifat kimia tanah gambut. - Mengetahui penyebab terjadinya respon tanaman padi di tanah gambut terhadap aplikasi steel slag. - Mengevaluasi pengaruh steel slag terhadap kandungan logam berat dalam beras.

23 3 1.3 Hipotesis Penelitian Hipotesis dari penelitian ini adalah: - Aplikasi EF slag lebih baik dibandingkan dengan dengan BF slag, dolomit, silica gel dan pupuk mikro dalam memperbaiki sifat-sifat kimia tanah gambut serta mendukung pertumbuhan dan produksi padi. - Peningkatan pertumbuhan dan produksi padi di tanah gambut disebabkan oleh perbaikan sifat kimia tanah gambut dengan adanya sumbangan silikat, basa-basa dapat ditukar dan unsur hara mikro yang terkandung dalam steel slag. - Kadar logam berat beracun dalam beras setelah aplikasi steel slag masih di bawah batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan sehingga beras tersebut masih aman dikonsumsi.

24 4 I. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Steel Slag (Terak Baja) sebagai Pupuk Si Steel slag adalah lelehan campuran oksida logam dan silikat yang mengandung fosfat, borat, sulfat, karbon dan halida. Steel slag terjadi akibat penggumpalan mineral silika, kalium dan natrium dalam proses peleburan logam atau melelehnya mineral-mineral tersebut dari bahan wadah pelebur akibat proses panas yang tinggi (Syarif 2010). Steel slag merupakan hasil sampingan yang terbentuk dalam proses pembuatan baja yang mengandung kalsium silikat. Steel slag terdiri atas ironmaking slag atau blast furnace slag (BFS) dan steel-making slag jenis converter furnace slag dan electric furnace slag (EFS). Steel slag mengandung silika (Si) yang merupakan benefecial element untuk tanaman akumulator Si seperti padi, sehingga dapat dijadikan sebagai pupuk Si. Jenis steel slag yang diproduksi di Indonesia adalah electric furnace slag, digunakan sebagai pupuk silikat bermanfaat mengurangi persentase gabah hampa dan meningkatkan produksi padi di tanah dengan ketersediaan Si yang rendah (Suwarno dan Goto 1997b). Steel slag yang biasa digunakan sebagai pupuk Si dalam budidaya padi sawah di Jepang, Korea, Taiwan, dan Cina adalah blast furnace slag (De Datta 1981; Ma dan Takahashi 1993). Blast furnace slag memiliki komposisi yang sangat bervariasi bergantung pada proses pengolahan. Penelitian tentang BF slag di Indonesia sampai saat ini belum ada. Das et al. (2007) menunjukkan bahwa BF slag mengandung beberapa unsur hara seperti silika (30-35%), kalsium oksida (28-35%), magnesium oksida (1-6%), dan Al 2 O 3 /Fe 2 O 3 (18-258%). Penelitian menggunakan EF slag Indonesia terhadap pertumbuhan dan produksi padi sawah di tanah gambut dari Dendang, Jambi menunjukkan bahwa EFS berpengaruh sangat nyata meningkatkan pertumbuhan dan produksi padi (Suwarno 2002). Akan tetapi, menurut Peraturan Pemerintah Nomor 18 dan 85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3), steel slag termasuk limbah B3 dari sumber yang spesifik. Untuk merevisi peraturan

25 5 tersebut, diperlukan penelitian yang mencakup evaluasi kadar logam berat beracun dalam beras dari tanaman padi yang diberi perlakuan steel slag. Pemahaman dan penelitian tentang pupuk Si sebagai nutrisi tanaman masih sangat terbatas di Indonesia, bahkan dapat dikatakan hampir tidak ada. Sejarah pemupukan tanah sawah dengan Si belum ada, sehingga metode penetapan yang digunakan juga belum berkembang. Di Jepang, Korea, dan Cina penelitian kebutuhan Si pada tanaman pangan sudah dimulai sejak tahun 1955, yang menghasilkan rekomendasi pemupukan Si pada tanah-tanah sawah di Jepang dan tebu di Cina. Selama ini dipahami bahwa ketersediaan Si sangat tinggi apabila total Si di dalam tanah juga tinggi. Pada kenyataannya tidak demikian, tingginya total kandungan Si tidak berkorelasi positif dengan ketersediaannya bagi tanaman (Husnain 2009b; Kyuma 2004). 2.2 Manfaat Silika (Si) bagi Tanaman Padi Steel slag mengandung silika sebagai unsur benefisial yang sangat penting artinya bagi tanaman padi. Unsur ini menyebabkan daun padi menjadi lebih tegak, dapat memperbaiki pertumbuhan, memperkuat batang dan akar, mendorong pembentukan malai lebih awal, serta meningkatkan jumlah gabah per malai dan persentase gabah (De Datta 1981). Silika juga berpengaruh menurunkan laju transpirasi sehingga dapat meningkatkan efisiensi penggunaan air, meningkatkan ketahanan terhadap serangan jamur, serangga, dan tungau (Makarim et al. 2007), mengurangi pengaruh negatif nitrogen terhadap ketahanan rebah, penggerek batang, dan penyakit seperti blight leaf (Idris et al. 1975). Selain itu, Si juga dapat mengurangi keracunan Mn dan Fe (Horiguchi 1988). Ketersediaan Si yang cukup dalam tanah juga meningkatkan ketahanan tanaman terhadap ketidakseimbangan unsur hara seperti kelebihan N, kekurangan dan kelebihan P, dan keracunan Na, Fe, Mn, Al. Ketersediaan P dalam tanah dipengaruhi oleh konsentrasi Fe dan Mn. Ketersediaan P dalam tanah akan berkurang bila konsentrasi Fe dan Mn tinggi. Ketersediaan Si yang cukup dapat mengurangi kelarutan Fe dan Mn dalam tanah, sehingga P menjadi lebih tersedia. Selain itu, suplai Si dapat meningkatkan translokasi P ke malai, sehingga peran P lebih optimal bagi tanaman (Husnain 2009a).

26 6 Silika (Si) merupakan unsur hara penting bagi beberapa tanaman pangan seperti padi dan tebu (Epstein 1999; Matichenkov dan Calvert 2002). Silika dikenal sebagai beneficial element untuk tanaman padi (Epstein 1999). Meskipun syarat sebagai unsur hara essensial tidak terpenuhi, unsur ini diketahui diserap tanaman dalam jumlah besar pada tanaman akumulator Si. 2.3 Permasalahan dan Potensi Lahan Gambut Pembentukan dan Penyebaran Gambut Gambut terbentuk dari timbunan sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik yang sudah melapuk ataupun belum. Timbunan terus bertambah karena proses dekomposisi terhambat oleh kondisi anaerob atau kondisi lingkungan lainnya yang menyebabkan rendahnya tingkat perkembangan biota pengurai. Pembentukan tanah gambut merupakan proses geogenik yaitu pembentukan tanah yang disebabkan oleh proses deposisi dan transportasi, berbeda dengan proses pembentukan tanah mineral yang merupakan proses pedogenik. Tanah gambut merupakan tanah yang kaya bahan organik (C-organik >18%) dengan ketebalan 50 cm atau lebih. Bahan organik penyusun tanah gambut terbentuk dari sisa-sisa tanaman yang belum melapuk sempurna karena kondisi lingkungan jenuh air dan miskin hara (Agus dan Subiksa 2008). Luas lahan gambut di Indonesia sekitar 18.3 juta ha yang tersebar di pulau-pulau besar terutama di Sumatera, Kalimantan dan Papua. Lahan gambut yang layak untuk dijadikan areal pertanian hanya sekitar 6 juta ha (BB Litbang SDLP 2008) Sifat Kimia Tanah Gambut Sifat tanah gambut berbeda dengan tanah mineral. Menurut Agus dan Subiksa (2008) gambut mempunyai tingkat kemasaman yang relatif tinggi dengan kisaran ph 3-5. Semakin tebal gambut basa-basa yang dikandungnya semakin rendah dan reaksi tanah menjadi semakin masam. Gambut dangkal mempunyai ph lebih tinggi (ph ) dibandingkan dengan gambut dalam (ph ).

27 7 Nilai ph tanah yang rendah disebabkan oleh asam-asam organik dan ion hidrogen dapat ditukar (H-dd) yang tinggi terkandung dalam tanah gambut. Menurut Buckman dan Brady (1982) kompleks koloid gambut dipengaruhi oleh hidrogen yang menyebabkan ph tanah gambut lebih rendah dibandingkan dengan tanah mineral. Bahan organik yang telah mengalami dekomposisi mengandung gugus-gugus reaktif yang mendominasi kompleks pertukaran yang bertindak sebagai asam lemah sehingga dapat terdisosiasi dan menghasilkan ion H + dalam jumlah banyak, bergantung pada jumlah gugus fungsional dan derajat disosiasi. Rachim (1995) menyatakan bahwa muatan pada bahan organik sekitar 85 sampai 95% disebabkan oleh gugus karboksil dan fenol. Tingkat kesuburan gambut ditentukan oleh kandungan bahan mineral dan basa-basa, bahan substratum/dasar gambut dan ketebalan lapisan gambut. Berdasarkan pada kedalamannya gambut dibedakan menjadi: gambut dangkal ( cm), gambut sedang ( cm), gambut dalam ( cm), dan gambut sangat dalam (>300 cm). Kandungan mineral gambut di Indonesia umumnya kurang dari 5% dan sisanya adalah bahan organik. Fraksi organik terdiri dari senyawa-senyawa humat sekitar 10-20% dan sebagian besar lainnya adalah senyawa lignin, selulosa, hemiselulosa, resin, suberin, protein, dan senyawa lainnya. Kapasitas tukar kation (KTK) gambut tergolong tinggi. Muatan negatif yang menentukan KTK pada tanah gambut seluruhnya adalah muatan bergantung pada ph (ph dependent charge), dimana KTK akan naik bila ph gambut ditingkatkan (Salampak 1999). Nilai KTK yang tinggi disebabkan oleh banyaknya kandungan asam-asam organik pada tanah tersebut. Asam-asam organik dengan gugus karboksil (-COOH) dan gugus fenol (-OH) memberikan kontribusi yang besar bagi tingginya nilai KTK tanah gambut. Kejenuhan basa (KB) tanah gambut sangat rendah, dikarenakan bahan dasar pembentukan gambut di Indonesia merupakan pelapukan kayu-kayuan yang mengandung lignin dalam jumlah besar dan miskin unsur hara. Lignin yang mengalami proses degradasi dalam keadaan anaerob akan terurai menjadi senyawa humat dan asam-asam fenolat. Asam-asam fenolat dan derivatnya bersifat fitotoksik (meracuni tanaman) yang menyebabkan pertumbuhan tanaman terhambat. Asam fenolat merusak sel

28 8 akar tanaman sehingga asam-asam amino dan bahan lain mengalir keluar dari sel, menghambat pertumbuhan akar dan serapan hara yang menyebabkan pertumbuhan tanaman menjadi kerdil, daun mengalami klorosis yang pada akhirnya tanaman akan mati (Driessen 1978). Tanah gambut dengan ciri KTK sangat tinggi dan kejenuhan basa sangat rendah akan menyulitkan penyerapan hara terutama basa-basa yang diperlukan oleh tanaman. Tanah gambut umumnya mempunyai C/N rasio yang tinggi. Unsur hara N yang terkandung di tanah gambut cukup tinggi, tetapi pertumbuhan tanaman sering terlihat mengalami gejala defisiensi N (Munir 1995). Driessen (1978) menyatakan bahwa pada tanah gambut, N tersedia kurang dari 3% dan selebihnya terdapat dalam bentuk bahan organik yang kompleks. Rachim (1995) menyatakan bahwa pada umumnya kandungan N total tanah organik lebih tinggi dibandingkan dengan tanah mineral. Sebagian besar N total tanah ada dalam bentuk senyawa organik dan setelah mengalami proses aminisasi, amonifikasi atau nitrifikasi, terbentuk senyawa NH 4 -N dan NO 3 -N yang tersedia bagi tanaman. Tanaman padi yang tumbuh di tanah gambut sering mengalami defisiensi Cu dan kehampaan gabah yang tinggi. Tan (1998) menyatakan bahwa pada tanah yang mengandung bahan organik tinggi, ketersediaan unsur hara mikro seperti Cu, Fe, Mn, dan Zn sangat rendah karena diikat oleh senyawa-senyawa organik. Tanah gambut bereaksi masam. Dengan demikian, diperlukan upaya ameliorasi untuk meningkatkan ph sehingga memperbaiki media perakaran tanaman. Kapur, tanah mineral, pupuk kandang dan abu sisa pembakaran dapat diberikan sebagai bahan amelioran untuk meningkatkan ph dan basa-basa tanah (Salampak 1999). Nilai ph tanah gambut cukup ditingkatkan sampai ph 5 saja karena gambut tidak memiliki potensi Al yang beracun. Peningkatan ph sampai tidak lebih dari 5 dapat memperlambat laju dekomposisi gambut. Pengaruh buruk asam-asam organik beracun juga dapat dikurangi dengan menambahkan bahanbahan amelioran yang banyak mengandung kation polivalen seperti terak baja, tanah mineral laterit atau lumpur sungai (Salampak 1999; Sabiham et al. 1997).

29 9 2.4 Aplikasi Amelioran pada Gambut Amelioran adalah bahan yang dapat meningkatkan kesuburan tanah melalui perbaikan kondisi fisik dan kimia. Kriteria amelioran yang baik bagi lahan gambut adalah memiliki kejenuhan basa (KB) yang tinggi, mampu meningkatkan derajat ph secara nyata, mampu memperbaiki struktur tanah, memiliki kandungan unsur hara yang lengkap, dan mampu mengusir senyawa beracun terutama asamasam organik. Amelioran dapat berupa bahan organik maupun anorganik. Beberapa bahan amelioran yang sering digunakan di lahan gambut antara lain: dolomit, batu fosfat, tanah mineral, lumpur, pupuk kompos atau bokasi, pupuk kandang (kotoran ayam, sapi dan kerbau) dan steel slag (Susilawati et al. 2011) Terak Baja (Steel Slag) sebagai Amelioran di Tanah Gambut Terak baja (steel slag) merupakan produk sampingan dari proses pembuatan baja. Steel slag terdiri atas iron-making slag atau blast furnace slag dan steel-making slag (converter furnace slag dan electric furnace slag) yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengapuran untuk meningkatkan ph tanah masam ataupun sebagai sumber silikat bagi tanaman padi. Kandungan unsurunsur dalam steel slag bervariasi tergantung dari sifat dan jenis steel slag. Pada umumnya, steel slag mengandung Ca, Mg, Fe, Si, dan beberapa unsur mikro. Steel slag Indonesia (electric furnace slag) mengandung: 42% Fe2O3, 7.2% Al2O3, 21.5% CaO, 11.2% MgO, 14.6% SiO₂, dan 0.4% P2O5 (Suwarno dan Goto 1997a). Menurut Susilawati et al. (2011) steel slag dapat dimanfaatkan sebagai amelioran pada tanah gambut berdasarkan pada penelitian yang dilakukan di Balai Penelitian Lingkungan Pertanian pada tahun Pemberian amelioran seperti steel slag dapat menurunkan emisi gas rumah kaca (GRK) sebesar 14%. Nicolas (2002) menunjukkan bahwa pemberian steel slag sekitar 6 ton/ha di lahan gambut Sampit dan Samuda, Kotawaringin, Kalimantan Tengah dapat meningkatkan produksi gabah sekitar 38%. Pemberian steel slag dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi di tanah sawah, berhubungan dengan pengisian gabah dimana kandungan steel slag

30 10 didominasi adalah Fe, Ca, Mg, Si, dan Al (Suwarno dan Goto, 1997b). Oleh sebab itu, steel slag dapat dijadikan sebagai alternatif amelioran di tanah gambut. Syihabuddin (2011) menunjukkan bahwa pemberian steel slag di tanah gambut dalam Jambi berpengaruh sangat nyata meningkatkan ph, Ca dan Mg dapat ditukarkan, serta Mn tersedia tanah. Pemberian steel slag juga berpengaruh sangat nyata meningkatkan tinggi, jumlah anakan maksimum dan anakan produktif, biomassa tanaman, bobot gabah kering panen, bobot gabah kering giling dan bobot kering gabah bernas, serta menurunkan persentase gabah hampa Dolomit sebagai Bahan Pengapuran Kapur yang diberikan ke dalam tanah gambut akan memperbaiki kondisi tanah gambut dengan cara: menaikkan ph tanah, mengurangi ketersediaan senyawa-senyawa organik beracun, meningkatkan kejenuhan basa, menambah unsur Ca dan Mg, menambah ketersedian hara, dan memperbaiki kehidupan mikroorganisme tanah termasuk yang berada di dalam bintil-bintil akar. Dolomit merupakan salah satu jenis kapur yang digunakan untuk kesuburan tanah dan mengurangi keasaman, secara teoritis mengandung 45.6% MgCO 3 atau 21.9% MgO dan 54.3% CaCO 3 atau 30.4% CaO. Reaksi pelarutan partikel kapur dalam tanah sebagai berikut: CaCO 3 + H 2 O Ca 2+ + HCO - 3 +OH - unsur Ca dan Mg dalam kapur akan terlarut dan menggantikan posisi H + yang berasal dari disosiasi asam-asam organik sehingga dapat menaikkan ph tanah gambut. Selain itu, dengan pengapuran dapat mengurangi pengaruh buruk asamasam organik dalam mengkhelat unsur hara seperti P, sehingga ketersediaan P dalam tanah akan meningkat. Pemberian kapur, selain dapat mengurangi kemasaman tanah, juga dapat meningkatkan kandungan kation-kation basa, yaitu Ca dan Mg, dan meningkatkan kejenuhan basa gambut (Hardjowigeno 1986). Pengapuran pada lahan gambut dapat memperbaiki kesuburan tanah gambut, namun efek residunya tidak berlangsung lama hanya 3-4 kali musim tanam sehingga pengapuran harus dilakukan secara periodik. Pengapuran mempengaruhi pertumbuhan tanaman melalui dua cara yaitu peningkatan

31 11 ketersediaan unsur Ca dan Mg, serta perbaikan ketersediaan unsur-unsur lain yang ketersediaannya bergantung pada ph tanah (Driessen 1978) Karakteristik Silica Gel Silica gel adalah butiran seperti kaca dengan bentuk butiran granular. Silica gel dibuat secara sintetis dari natrium silikat yang dikenal dengan nama silica gel padat. Silica gel adalah mineral alami yang dimurnikan dan diolah menjadi salah satu bentuk butiran atau manik-manik. Silica gel merupakan suatu bentuk dari silika yang dihasilkan melalui penggumpalan sol natrium silikat (NaSiO 2 ). Sol mirip agar-agar ini dapat didehidrasi sehingga berubah menjadi padatan atau butiran mirip kaca yang bersifat tidak elastis. Sifat ini menjadikan silica gel dimanfaatkan sebagai zat penyerap, pengering dan penyangga katalis. Silica gel mulai banyak diproduksi dalam bentuk silica gel biasa maupun nano silica gel, yang memiliki keunggulan sebagai pupuk Si yang cepat tersedia bagi tanaman ( Kelemahan penggunaan silica gel adalah rendahnya efektivitas dan selektivitas permukaan dalam berinteraksi dengan ion logam berat, sehingga silica gel tidak mampu berfungsi sebagai adsorben yang efektif untuk ion logam berat. Hal ini terjadi karena gugus aktif yang ada hanya berupa gugus silanol (Si-OH) dan siloksan (Si-O-Si). Akan tetapi, kekurangan ini dapat diatasi dengan memodifikasi permukaan dengan menggunakan gugus aktif yang sesuai untuk mengadsorpsi ion logam berat yang dikehendaki (Astuti et al. 2012). 2.5 Pemupukan dengan Pupuk Mikro Tembaga (II) sulfat merupakan padatan kristal biru CuSO 4.5H 2 O triklin. Pentahidratnya kehilangan empat molekul air pada suhu 110 o C dan yang ke lima pada suhu C membentuk senyawa anhidrat berwarna putih. Tembaga (II) sulfat mempunyai banyak kegunaan di bidang industri di antaranya untuk membuat campuran Bordeaux (sejenis fungisida) dan senyawa tembaga lainnya. Senyawa ini juga digunakan dalam penyepuhan dan pewarnaan tekstil serta sebagai bahan pengawet kayu (Syabatini 2010).

32 12 Senyawa tembaga (Cu) dan seng (Zn) merupakan unsur mikro yang diperlukan bagi tanah dan tanaman, khususnya pada gambut yang sangat miskin unsur mikro seperti Cu dan Zn. Unsur Cu berfungsi sebagai aktivator enzim dalam proses penyimpanan cadangan makanan dan elemen dalam pembentukan pro vitamin A. Tembaga berperan sebagai bagian penyusun enzim kloroplas plastosianin dalam sistem transpor elektron antara fotosistem I dan II. Unsur hara ini jika cukup bagi tanaman, menyebabkan daun tumbuh lebih banyak dan luas daun lebih besar. Hal ini memungkinkan tanaman menangkap sinar matahari secara maksimal sehingga meningkatkan hasil fotosintesis. Bila proses fotosintesis berjalan dengan baik, maka fotosintat yang terbentuk meningkat kemudian ditranslokasikan ke bagian vegetatif tanaman untuk membentuk organorgan baru (Gardner et al. 1991). 2.6 Karakteristik dan Permasalahan Logam Berat Logam berat adalah unsur kimia dengan berat jenis lebih besar dari 5 g cm³ terletak di sudut kanan bawah daftar berkala, memiliki afinitas yang tinggi dengan unsur S (Sulfur) dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari periode 4 sampai 7 (Dewi dan Saeni 1997). Berdasarkan pada kebutuhan hara tanaman, logam berat dibagi menjadi dua yaitu yang bersifat essensial dan non essensial bagi tanaman. Logam berat yang bersifat essensial adalah unsur logam yang diperlukan oleh tanaman untuk proses fisiologisnya misalnya Fe, Cu, dan Zn. Logam berat non essensial meliputi beberapa logam berat yang belum diketahui kegunaannya, maupun yang dalam jumlah relatif dapat menyebabkan keracunan misalnya Hg, Pb, Cd, dan As (Darmono 1995). Menurut Darmawan dan Wada (1999) logam berat dalam tanah terdapat dalam lima fraksi, yaitu: fraksi terlarut, fraksi yang dapat dipertukarkan, fraksi yang terikat pada oksida dan hidroksida Fe dan Mn, fraksi khelat bahan organik, dan residu. Fraksionasi logam berat dipengaruhi oleh reaksi yang terjadi di dalam tanah, jenis mineral liat, serta kandungan bahan organik. Ross (1994) menyatakan bahwa proses utama yang berkaitan dengan mobilitas logam dalam tanah antara lain: pelapukan mineral, pelarutan, pengendapan, serapan oleh tanaman, immobilisasi oleh mikroorganisme,

33 13 pertukaran kation dalam tanah, adsorpsi, pengkhelatan, dan pencucian. Pada prinsipnya, proses yang mempengaruhi terlarutnya logam berat dalam tanah adalah ph, kadar bahan organik terlarut, dan reaksi redoks tanah. Tanaman memiliki suatu mekanisme untuk mengurangi bahaya logam berat. Mekanisme toleransi tanaman terhadap pencemaran logam berat meliputi: (1) selektivitas serapan ion, (2) penurunan permeabilitas, (3) immobilisasi ion logam berat pada akar, (4) deposisi ion logam berat dalam bentuk tak larut sehingga tidak terlibat dalam metabolisme, (5) perubahan pola metabolisme yaitu peningkatan sistem enzim yang menghambat atau meningkatkan metabolik antagonis, (6) adaptasi terhadap pergantian ion logam fisiologis dalam enzim oleh logam berat, serta (7) pelepasan ion logam berat dari tanaman melalui pencucian lewat daun, gutasi, dan eskresi lewat daun (Kabata dan Pendias 2011). Beberapa jenis logam berat terdapat pada steel slag yang merupakan produk sampingan proses pembuatan baja. Aplikasi steel slag pada tanaman padi, secara tidak langsung menyebabkan logam berat dapat terkandung dalam beras. Standar Nasional Indonesia (SNI) 7387 tentang batas maksimum cemaran logam berat dalam pangan tertera pada tabel di bawah ini: Tabel 1 Batas Maksimum Cemaran Logam Berat dalam Pangan Elemen Logam Berat Pb Cd As Sn Hg Sumber: Badan Standarisasi Nasional (2009). Batas Maksimum (ppm) Karakteristik Tanaman Padi Padi merupakan tanaman pangan berupa rumput berumpun. Tanaman pertanian kuno ini berasal dari dua benua yaitu Asia dan Afrika Barat tropis dan subtropis. Pusat penanaman padi di Indonesia adalah Pulau Jawa (Karawang,

34 14 Cianjur), Bali, Madura, Sulawesi, dan akhir-akhir ini Kalimantan (Prihatman 2000). Kebutuhan unsur hara Si tanaman padi jauh melebihi kebutuhan unsur hara makro N, P, dan K. Hasil padi sebanyak 5 t/ha, dibutuhkan sebanyak kg Si/ha, sedangkan N, P, dan K berturut-turut hanya berkisar kg N/ha, kg P/ha, dan kg K/ha (Casman et al. 1997). Peranan Si sebagai unsur hara belum mendapat perhatian, tidak seperti unsur hara N, P, dan K. Menurut Savant et al. (1997) rendahnya ketersediaan Si pada tanah-tanah sawah di daerah tropis merupakan salah satu penyebab penurunan produktivitas tanaman padi. Tanaman padi menyerap Si dalam jumlah banyak dari sekitarnya, yaitu setiap 100 kg gabah kering giling (GKG) terserap 2.1 kg N, 0.5 kg P, 3.3 kg K, 0.7 kg Ca dan 20 kg SiO 2. Tanaman padi mendapatkan silikat dari berbagai sumber antara lain air irigasi, jerami padi, kompos, dan pupuk silikat (Makarim et al. 2007). Varietas-varietas padi yang dianggap toleran terhadap kondisi-kondisi tanah yang serba terbatas seperti tanah gambut, kemasaman dan salinitas di lahan pasang surut adalah Banyuasin, Batanghari, Dendang, Indragiri, Punggur, Martapura, Margasari, Siak Raya, IR 64, Air Tenggulang, Lambur dan Mendawak (Sembiring dan Gani 2010).

35 15 II. BAHAN DAN METODE 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian yang dilaksanakan terdiri atas dua percobaan yaitu percobaan inkubasi dan percobaan rumah kaca. Percobaan inkubasi beserta analisis tanah dan tanaman dilaksanakan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, sedangkan percobaan rumah kaca dilaksanakan di University Farm Cikabayan, Institut Pertanian Bogor mulai Februari sampai dengan September Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan tanah gambut sebagai media tanam. Sebagai bahan amelioran tanah digunakan steel slag, dolomit, silica gel dan pupuk mikro. Steel slag berukuran kurang dari 2 mm yaitu electric furnace slag (EFS) berasal dari PT Krakatau Steel, Cilegon- Indonesia dan blast furnace slag (BFS) berasal dari PT Posco, Korea. Dosis EFS dan BFS yaitu 0, 2, 4, 6, 8 % dari bobot kering mutlak tanah. Taraf dosis didasarkan pada kisaran dosis optimum aplikasi EFS di tanah gambut penelitian sebelumnya. Dosis dolomit dan silica gel setara EFS 0, 2, 4, 6, 8 %. Penentuan dosis dolomit berdasarkan penyetaraan % daya netralisasi (DN) EFS terhadap % DN dolomit untuk setiap taraf dosis EFS, dan dosis silica gel berdasarkan penyetaraan % SiO 2 EFS terhadap % SiO 2 silica gel untuk setiap taraf dosis EFS. Pupuk mikro (CuSO 4 dan ZnSO 4 ) dosis setara 10 kg/ha. Pupuk urea dengan dosis setara 300 kg/ha, SP-36 setara 300 kg/ha dan KCl setara 150 kg/ha sebagai pupuk dasar, benih padi varietas IR 64 dan Air Tenggulang sebagai tanaman uji serta bahan-bahan kimia yang digunakan untuk analisis tanah dan tanaman di laboratorium. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pot plastik sebagai wadah media tanam, plastik, meteran, penggaris, hand sprayer, timbangan, kain

36 16 kassa, bambu, dan beberapa peralatan untuk analisis tanah dan tanaman di laboratorium yaitu labu kjeldahl digestion, destilator dan labunya, spectrophotometer, flamephotometer, atomic absorption spectrophotometer (AAS) serta alat-alat analisis lainnya. 2.3 Metode Penelitian Percobaan inkubasi dan percobaan rumah kaca merupakan percobaan faktor tunggal dengan 18 perlakuan dan tiga ulangan sehingga diperoleh 54 satuan percobaan. Perlakuan yang diberikan tertera pada Tabel 2. Rancangan yang dipakai adalah rancangan acak lengkap (RAL). Adapun model matematika rancangan percobaan ini adalah sebagai berikut: Y ijk = µ + αi + є ij dimana : Y ijk = Respon tanaman yang diamati µ = Nilai tengah umum α i = Pengaruh perlakuan ke-i є ij = Pengaruh galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke -j 2.4 Pelaksanaan Penelitian 1. Percobaan Inkubasi Bahan tanah yang diambil dihomogenkan dengan cara dicampur merata lalu ditimbang dengan melakukan terlebih dahulu penetapan kadar air tanah gambut didasarkan metode gravimetri. Penetapan kadar air dilakukan pada suhu 105 C selama 24 jam. Kadar air (KA) gambut dihitung sebagai berikut: kadar Air (% KA ) = x 100% = % setelah kadar air diketahui, maka ditentukan bobot tanah yang harus dimasukkan ke dalam pot berdasarkan bobot kering mutlak (BKM) tanah sebesar 100 g/pot, sehingga bobot tanah dihitung sebagai berikut: bobot tanah = (KA x BKM) + BKM = g

37 17 selanjutnya diaplikasikan bahan amelioran sesuai dosis masing-masing (Tabel 2). Diaduk merata setiap perlakuan bersama tanah, digenangi dengan tinggi genangan 2.5 cm, lalu diinkubasi selama tiga bulan (Lampiran 1). Setelah inkubasi satu bulan, diambil contoh tanah tiap perlakuan untuk dianalisis sifat kimianya yang meliputi: N total, P-tersedia, basa-basa dapat ditukar (Ca, Mg, Na, K), Si, Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Cr tersedia. Peubah ph tanah diukur setiap tiga hari sekali selama dua minggu, lalu sekali seminggu sampai akhir inkubasi dengan langsung menggunakan ph meter setelah dikalibrasi ph 4 dan ph 7 terlebih dahulu. Tabel 2 Taraf Perlakuan pada Percobaan Inkubasi dan Percobaan Rumah Kaca Perlakuan Dosis (g/kg) Kontrol 0 EF slag 2%* 20 EF slag 4% 40 EF slag 6% 60 EF slag 8% 80 BF slag 2%* 20 BF slag 4% 40 BF slag 6% 60 BF slag 8% 80 Dolomit setara EFS 2%** Dolomit setara EFS 4% Dolomit setara EFS 6% Dolomit setara EFS 8% Silica gel setara EFS 2%*** 2.54 Silica gel setara EFS 4% 5.08 Silica gel setara EFS 6% 7.62 Silica gel setara EFS 8% Unsur Mikro 0.05 Keterangan : *) = % dari bobot kering mutlak (BKM) tanah **) = dosis berdasarkan penyetaraan DN EFS (66.1%) terhadap DN dolomit (107.1%) dari setiap dosis EFS ***) = dosis berdasarkan penyetaraan % SiO 2 EFS (12.7 %) terhadap % SiO 2 silica gel (100%) dari setiap dosis EFS.