TINJAUAN PUSTAKA Tanah Ultisol Ultisol merupakan salah satu jenis tanah di Indonesia yang mempunyai sebaran yang luas. Ultisol dapat berkembang dari berbagai bahan induk, dari yang bersifat masam hingga basa. Namun sebagian besar bahan induk tanah ini adalah batuan sedimen masam. Ultisol dicirikan oleh adanya akumulasi liat pada horizon bawah permukaan sehingga mengurangi daya resap air dan meningkatkan aliran permukaan dan erosi tanah. Bila lapisan ini tererosi maka tanah menjadi miskin bahan organik dan hara (Prasetyo dan Suridikarta, 2006). Permasalahan utama pada Ultisol disamping kondisi perharaannya yang tergolong miskin juga sifat fisiknya yang kurang menguntungkan. Salah satu sifat fisiknya yang menonjol yaitu tekstur tanah yang dicirikan oleh kandungan liat yang tinggi dan debu rendah. Kondisi tekstur ini mendasari banyaknya masalah lain pada Ultisol diantaranya masalah retensi dan transmisi air, pemadatan tanah, dan penetrasi akar. Distribusi pori yang kurang seimbang karena didominasi oleh pori mikro, menyebabkan aerasi kurang baik, laju infiltrasi rendah, dan peka erosi. Selanjutnya, kemantapan agregat dan permeabilitas tanah juga rendah karena kandungan bahan organik yang rendah (Yulnafatmawita, 2009). Pengaruh pemberian bahan organik terhadap sifat biologi tanah adalah meningkatkan aktivitas mikroorganisme, sehingga kegiatan mikroorganisme dalam menguraikan bahan organik juga meningkat, dengan demikian unsur hara yang terdapat di dalam tanah menjadi tersedia bagi tanaman. Tersedianya bahan organik dalam tanah mempengaruhi populasi dan jenis mikroflora (bakteri, jamur dan aktinomycetes) di dalam tanah (Prasetyo dan Suridikarta, 2006).
Ultisol merupakan jenis tanah mineral yang berada pada daerah temperate sampai tropika, mempunyai horison argilik atau kandik atau fragipan dengan lapisan liat tebal. Dalam Legend of Soil yang disusun oleh FAO, Ultisol mencakup sebagian tanah laterik serta sebagian besar tanah podsolik, terutama tanah podsolik merah kuning. Ultisol mengalami tingkat pelapukan yang lebih cepat pada daerah-daerah beriklim humid dengan suhu dan curah hujan tinggi. Proses pencucian intensif menyebabkan kejenuhan basa rendah. Karena itu Ultisol miskin secara kimia dan secara fisika dengan adanya horison B argilik membatasi pertumbuhan dan penetrasi akar tanaman (Munir, 1996). Untuk uji tanah dengan analisis kimia di laboratorium dilakukan untuk menduga ketersediaan hara dalam tanah. Sehingga dapat diketahui proses-proses yang terjadi di dalam tanah guna mengetahui keadaan hara yang dapat diberikan tanah bagi tanaman. Dalam arti yang luas, uji tanah menyangkut aspek-aspek interpretasi, evaluasi dan penyusunan rekomendasi pupuk dari hasil uji tanah serta pengambilan contoh tanah (Melsted and Peck, 1972 dalam Setyorini et al., 2003). Bahan Mineral 1. Abu Vulkanik Gunung Sinabung merupakan salah satu gunung di Dataran Tinggi Kabupaten Karo, Sumatera Utara, Indonesia. Tanah-tanah yang berada di sekitar kawasan Gunung Sinabung akhir-akhir ini memiliki kesuburan yang lebih tinggi sehingga tanaman yang tumbuh di atasnya dapat tumbuh subur. Hal ini disebabkan oleh material-material yang dikeluarkan dari gunung tersebut pada letusan sebelumnya mengandung hara yang baik bagi tanah setelah melapuk. Debu dan pasir vulkanik yang disemburkan ke langit mulai dari berukuran besar
sampai berukuran yang lebih halus. Debu dan pasir vulkanik ini merupakan salah satu batuan induk tanah yang nantinya akan melapuk menjadi bahan induk tanah dan selanjutnya akan mempengaruhi sifat dan ciri tanah yang terbentuk (Barasa, 2013). Daerah di sekitar lereng merapi merupakan daerah pertanian yang subur, hal tersebut banyak dipengaruhi oleh kandungan unsur bermanfaat yang terdapat pada material vulkanik yang dikeluarkan merapi ketika erupsi (Herawati et al., 2011). Kurangnya pengetahuan mengenai kandungan dan kadar unsur yang terdapat pada material vulkanik menyebabkan masyarakat tidak terlalu memanfaatkannya secara lebih optimal. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terkait dengan hal tersebut. Salah satunya adalah penentuan kandungan dan kadar unsur pada abu vulkanik sebagai salah satu material vulkanik yang dikeluarkan merapi. Bagi pakar tanah, letusan gunung yang mempunyai arti khusus dan merupakan kajian yang sangat menarik untuk menambah wawasan ilmu tanah. Material letusan gunung berapi merupakan bahan yang kaya akan unsur pupuk (P, K, Ca dan Mg) sehingga akan meningkatkan kesuburan tanah pertanian di kemudian hari. Disamping itu sumberdaya tanah menjadi terbarui, sehingga kemampuan tanah dalam menunjang pertumbuhan tanaman menjadi lebih lama/umur tanah menjadi lebih lama (Munir, 1996). 2. Semen Portland Semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan, yang
digiling bersama-sama bahan utamanya. Bahan utama penyusun semen adalah kapur (CaO), silica (SiO 3 ), dan alumina (Al 2 O 3 )(ASTM C-150). Fungsi utama semen pada beton adalah mengikat butir-butir agregat sehingga membentuk suatu massa padat. Selain itu juga untuk mengisi rongga-rongga udara diantara butirbutir agregat (Setyarini, 2005). Semen adalah suatu bahan yang memiliki sifat adhesive dan kohesif yang memungkinkan melekatnya fragmen-fragmen mineral menjadi suatu massa yang padat (Yusnita, 2011) sehingga semen dapat mengikat bahan-bahan mineral yang terdapat di dalam tanah. Semen dapat membantu meningkatkan kekuatan tanah dengan bertambahnya waktu pemeraman/inkubasi. Tanah berbutir dan tanah lempung dengan plastisitas rendah lebih tepat dengan semen. Pengalaman menunjukkan bahwa kalsium pada tanah lempung lebih mudah distabilisasi dengan semen, sebaliknya sodiurn dan hidrogen yang terdapat pada ekspansif lebih tepat distabilisasi dengan kapur (Budiman, 2006). Semen Portland adalah hasil industri dari perpaduan bahan baku batu kapur/ gamping sebagai bahan utama lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk. Batu kapur / gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa Calsium Oksida (CaO), sedangkan lempung/ tanah liat adalah bahan alam yang mengandung : Silika Oksida (SiO 2 ), Alumunium Oksida (Al 2 O 3 ), Besi Oksida (Fe 2 O 3 ), dan Magnesium Oksida (MgO). Pada semen biasanya reaksi yang terjadi berlangsung pada proses pengerasan yakni hidrasi dan hidrolisis (Faqih, 2010).
Bahan Organik 1. Kompos Sampah Pasar Kompos alam yang ada di alam adalah humus, humus adalah bahan organik yang tersimpan bertumpuk-tumpuk di permukaan tanah selama bertahuntahun secara liar tanpa ada campur tangan manusia. Humus pada struktur tanah mempunyai ketebalan antara 20-30 m pada bagian top soil, persentase dari dari total seluruh tanah sangat sedikit yaitu antara 3-5%. Proses pengomposan yang terjadi untuk membentuk humus relatif tidak terkendali hal ini yang menyebabkan jangka waktu pembentukan humus relatif lama. Peran humus penting bagi pertumbuhan tanaman. Ketersedian humus di alam yang relative sedikit di alam mendorong manusia untuk perlu mempelajari proses pembentukan humus dan cara mempercepat proses pembentukannya (Perwitasari, 2006). Pada prinsipnya semua bahan yang berasal dari mahluk hidup atau bahan organik dapat dikomposkan. Serasah, daun-daunan, pangkasan rumput, ranting, dan sisa kayu dapat dikomposkan. Kotoran ternak, binatang, bahkan kotoran manusia bisa dikomposkan. Kompos dari kotoran ternak lebih dikenal dengan istilah pupuk kandang. Sisa makanan dan bangkai binatang bisa juga menjadi kompos. Ada bahan yang mudah dikomposkan, ada bahan yang agak mudah, dan ada yang sulit dikomposkan. Sebagian besar bahan organik mudah dikomposkan. Bahan yang agak mudah alias agak sulit dikomposkan antara lain: kayu keras, batang, dan bambu. Bahan yang sulit dikomposkan antara lain adalah kayu-kayu yang sangat keras, tulang, rambut, tanduk, dan bulu binatang (Dinas Pertanian, 2010).
Komposisi kompos mengandung mikroorganisme yang menguntungkan bagi tanaman, jika ditambahkan ke tanah maka kompos menambah mikroorganisme dalam tanah. Kompos dalam tanah akan menyebabkan suhu dalam tanah lebih sejuk sehingga mikroorganisme dan makhluk dalam tanah seperti cacing tanah akan hidup (Perwitasari, 2006). 2. Kompos Tajuk Ubi Jalar Kompos ibarat multivitamin untuk tanah pertanian. Kompos akan meningkatkan kesuburan tanah, merangsang perakaran yang sehat, memperbaiki struktur tanah dengan meningkatkan kandungan bahan organik tanah dan meningkatkan kemampuan tanah untuk mempertahankan kandungan air tanah. Aktivitas mikroba tanah yang bermanfaat bagi tanaman akan meningkat dengan penambahan kompos. Aktivitas mikroba ini membantu tanaman untuk menyerap unsur hara dari tanah dan menghasilkan senyawa yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Aktivitas mikroba tanah juga diketahui dapat membantu tanaman menghadapi serangan penyakit (Isroi, 2008). Potensi produksi daun ubi jalar di Indonesia cukup besar. Produksi daun ubi jalar pada tahun 2009 cukup tinggi yaitu 348.008 ton bahan kering (BPS, 2009 dalam Sirait dan Simanihuruk, 2010). Dengan jumlah produksi daun yang cukup tinggi ini, maka sangat baik jika dapat digunakan untuk keperluan di bidang pertanian yaitu dengan cara mengomposkan daun ubi jalar agar dapat menjadi bahan organik yang ditambahkan ke tanah. Tidak hanya dibidang pertanian, daun ubi jalar juga bermanfaat di dunia kesehatan. Rachmani et al., (2012) menelititi tentang daun ubi jalar ungu dan menyatakan bahwa di pengujian secara in vitro menunjukkan bahwa daun ubi
jalar ungu yang muda mengandung kadar fenolik dan aktivitas antioksidan paling tinggi. Bagian daun ubi jalar secara signifikan mempunyai kadar fenolik dan aktivitas antioksidan lebih tinggi dibandingkan dengan bagian akar. Daun ubi jalar ungu mengandung vitamin A dan vitamin C yang kita ketahui juga memiliki efek sebagai antioksidan. Daun ubi jalar ungu juga mengandung mikronutrien berupa beberapa mineral seperti kasium, magnesium, besi, seng, kalium, mangan, fosfor, tembaga dan natrium. Daun muda ubi jalar mempunyai kandungan nutrisi yang lebih baik dibandingkan dengan umbinya. Dalam 100 g daun ubi jalar mengandung β- karoten, riboflavin, ascorbicacid, Ca, Fe, Cu, dan oxalat masing-masing sebesar 3,0; 1-7; 0,35; 55 (20-136); 183; 3,0; 0,5; dan 0,37 mg. Dengan kelebihan yang dimiliki oleh daun ubi jalar ini, maka diharaapkan dengan pengomposan daun ubi jalar dapat memberikan bahan organik yang dibutuhkan oleh tanah dan tanaman (Zuraida dan Suprapti, 2001). 3. Kompos Kulit Durian Durian merupakan salah satu buah khas yang berasal dari Sumatera Utara dan digemari oleh semua kalangan masyarakat. Menurut data Dinas Pertanian Tanaman Pangan tahun (1998) dalam Lahuddin (1999) produksi buah durian di daerah Sumatera sebesar 48.892 ton dan cenderung meningkat sepanjang tahun. Dari buah durian ini diperoleh kulit durian sebesar 62,4% atau sekitar 30.508 ton dan inilah yang akan menjadi limbah kota apabila tidak dimanfaatkan. Padahal, kulit durian memiliki kandungan yang baik jika diolah dengan baik. Pemberian kompos/bahan organik berupa kulit buah-buahan pada tanah masam dengan takaran 20 ton/ha, cukup efisien untuk menetralkan sebagian efek
keracunan Al dalam larutan tanah dan juga meningkatkan KTK tanah, meningkatkan konsentrasi N-total, P-tersedia, Mg dan Ca tertukar dalam tanah dengan aras peningkatan yang bervariasi tergantung jenis bahan yang digunakan (Anas, 2000). Pemberian pupuk organik merupakan salah satu cara untuk meningkatkan kandungan bahan organik tanah. Bahan organik yang berupa pupuk organik dapat berfungsi sebagai buffer (penyangga) dan penahan lengas tanah. Kualitas pupuk organik ditentukan oleh komposisi bahan mentahnya dan tingkat dekomposisinya Penambahan bahan organik ke tanah diharapkan dapat memperbaiki kualitas fisika tanah, meningkatkan ketersediaan hara dalam tanah, meningkatkan kemampuan tanah menahan air tersedia dan mampu memperbaiki pertumbuhan tanaman (Zulkarnain et al., 2013). 4. Kompos Ampas Tebu Pemberian bahan organik pada tanah dapat berpengaruh terhadap sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Beberapa sifat fisik tanah yang dapat diperbaiki antara lain : struktur tanah menjadi lebih baik karena stabilitas agrerat bertambah mantap, kapasitas memegang air menjadi lebih besar, konsistensi menjadi lebih gembur, partikel density menjadi lebih baik dan dapat menurunkan tingkat erosi (Meizal, 2008). Pemanfaatan ampas tebu sebagai bahan organik dapat berpotensi untuk menjadi pupuk kompos yang dapat menggantikan pupuk organik dan bermanfaat bagi pertumbuhan tanaman. Proses pengomposan bahan organik dalam jumlah yang banyak harus didekomposisikan sehingga melapuk dengan tingkat C/N yang rendah yakni 10 12 (Hasibuan,2004).
Adapun sifat kimia yang mengalami perubahan setelah di rotasi dengan tanaman tebu yaitu kandungan bahan organik yang semakin menurun, kandungan N-total yang cenderung konstan, kandungan P tersedia meningkat dan kandungan Kalium selalu mobil dan sulit untuk mencapai keseimbangan (Erwin, 1997). Ampas tebu yang dihasilkan pada pabrik gula cukup besar dapat mencapai 30% - 40% dari bobot tebu yang diolah. Ampas tebu tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan organik atau pupuk kompos. Dari hasil analisis yang dilakukan ampas tebu mengandung 22,4% C, ratio C/N 33,6., kadar air 5,3%, kadar N 0,25 0,60%, kadar fosfat 0,15 0,22%, dan 0,2 0,38% K2O (Erwin, 1997). Sifat Kimia Tanah Nitrogen adalah salah satu unsur hara makro yang sangat penting dan dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang banyak dan diserap tanaman dalam bentuk ion NH + 4 (amonium) dan ion NO - 3 (nitrat). Ditinjau dari berbagai hara nitrogen merupakan yang paling banyak mendapat perhatian. Hal ini karena jumlah nitogen yang terdapat didalam tanah sedikit sedangkan yang diangkut tanaman dalam bentuk panenan setiap musim cukup banyak. Disamping itu senyawa anorganik nitrogen sangat larut dan mudah hilang dalam air drainase, tercuci dan menguap ke atmosfir (Damanik et al., 2010). Pupuk nitrogen termasuk pupuk kima tunggal, urea merupakan pupuk dasar utama yang diberikan pada pertanaman. Nitrogen yang dikandungnya dilepas dalam bentuk amonia dan sebagian bereaksi dengan tanah membentuk nitrat. Keuntungan menggunakan pupuk urea adalah mudah diserap tanaman. Kandungan N yang tinggi pada urea sangat dibutuhkan pertumbuhan awal tanaman (Marsono dan Sigit, 2000).
Peranan utama nitrogen (N) bagi tanaman adalah untuk merangsang pertumbuhan secara keseluruhan, khususnya batang cabang dan daun. Selain itu, nitrogen pun berperan penting dalam pembentukan hijau daun yang sangat berguna dalam proses fotosintesis. Fungsi lainnya ialah membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik lainnya (Lingga dan Marsono, 1994). Fosfor merupakan komponen penyusun beberapa enzim, protein, ATP, RNA, dan DNA. ATP penting untuk proses transfer energi, sedangkan RNA dan DNA menentukan sifat genetik tanaman. Unsur P juga berperan pada pertumbuhan benih, akar, batang. bunga, dan buah. Dengan membaiknya struktur perakaran sehingga daya serap nutrisi pun lebih baik (Marsono dan Sigit, 2000). Unsur fosfor (P) bagi tanaman berguna untuk merangsang pertumbuhan akar, khususnya akar benih dari tanaman muda. Selain itu fosfor juga berfungsi sebagai bahan mentah untuk pembentukan sejumlah protein tertentu, membantu asimilasi dan pernapasan serta mempercepat pembungaan, pemasakan biji dan buah. Tanaman menyerap fosfor dalam bentuk ion ortofosfat primer (H 2 PO - 4 ) dan ion ortofosfat sekunder (HPO 2-4 ) (Lingga dan Marsono, 1994). Efektivitas pupuk fosfat yang diberikan ke dalam tanah dipengaruhi oleh dua faktor yakni ukuran butiran pupuk dan cara pemberian pupuk. Makin halus ukuran butir efentivitasnya makin tinggi. Artinya pupuk yang di berikan akan akan cepat larut dan membentuk H 2 PO 4 di dalam larutan tanah sehingga dapat mempercepat tanaman menyerap unsur tersebut (Foth, 1994). Sifat kimia pada Ultisol yang berperan dalam menentukan sifat, ciri dan kesuburan tanah yakni kemasaman kurang dari 5.5, kandungan bahan organik rendah sampai sedang, kejenuhan basa kurang dari 35%, serta Kapasitas Tukar
Kation kurang dari 24 me per 100 gram liat. Tingkat pelapukan dan pembentukan Ultisol berjalan lebih cepat pada daerah-daerah yang beriklim humid dengan suhu tinggi dan curah hujan tinggi (seperti halnya di Indonesia), ini berarti Ultisol merupakan tanah yang telah mengalami proses pencucian sangat intensif, hal ini yang menyebabkan Ultisol mempunyai kejenuhan basa rendah. Selain itu Ultisol juga memiliki kandungan Al-dd tinggi (Munir, 1996). Reaksi tanah Ultisol pada umumnya masam hingga sangat masam (ph 3.10-5), kecuali tanah Ultisol dari batu gamping yang mempunyai reaksi netral hingga agak masam (ph 6.50 6.80). Kapasitas tukar kation pada tanah Ultisol dari granit, sedimen, dan tufa tergolong rendah masing-masing berkisar antara 2.90 7.50 cmol/kg, 6.11 13.68 cmol/kg, dan 6,10 6,80 cmol/kg, sedangkan yang dari bahan volkan andesitik dan batu gamping tergolong tinggi (>17 cmol/kg). Hasil penelitian menunjukkan bahwa beberapa tanah Ultisol dari bahan volkan, tufa berkapur, dan batu gamping mempunyai kapasitas tukar kation yang tinggi (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Beberapa kendala yang umum pada tanah Ultisol adalah kemasaman tanah tinggi, ph rata-rata < 4,50, kejenuhan Al tinggi, miskin kandungan hara makro terutama P, K, Ca dan Mg, dan kandungan bahan organik rendah. Untuk mengatasi kendala tersebutdapat diterapkan teknologi pengapuran, pemupukan P dan K, dan pemberian bahan organik (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Tanaman Sawi Menurut Steenis (1978) kedudukan tanaman sawi (Brassica juncea L.) dalamtaksonomi adalah: Kingdom Plantae, Divisi Spermatophyta, Famili Brassicaceae, Genus Brassica dan Spesies Brassica juncea L.
Sawi merupakan tanaman berakar tunggang dengan warna putih kotor. Memiliki batang yang pendek dan beruas-ruas. Daun sawi berbentuk lonjong, halus, tidak berbulu, tidak berkrop dan berwarna hijau. Stuktur bunga sawi tersusun dalam tangkai bunga (inflorescentia) yang tumbuh memanjang (tinggi) dan bercabang banyak. Tiap kuntum bunga sawi terdiri atas empat helai daun kelopak, empat helai daun mahkota bunga berwarna kuning cerah, empat helai benang sari dan satu buah putik yang berongga dua. Dalam budidaya tanaman sawi, unsur hara (nutrisi) di dalam tanah dan kondisi iklim mikro merupakan hal yang sangat mempengaruhi pertumbuhannya. Unsur hara yang tersedia cukup di tanah akan mudah diserap oleh tanaman untuk pertumbuhannya, sedangkan iklim berkaitan dengan faktor di luar tanaman dalam mendukung pertumbuhannya. Untuk sifat tanaman terkait dengan iklim yang sesuai dengan pertumbuhannya. Tanaman sawi dapat tumbuh di tempat yang berudara panas maupun berudara dingin sehingga dapat dibudidayakan di daerah dataran tinggi maupun dataran rendah. Meskipun begitu tanaman sawi akan lebih baik jika ditanam di dataran tinggi dengan intensitas sinar matahari yang cukup, karena selama pertumbuhannya tanaman sawi memerlukan suhu yang rendah hingga hangat (22-33 C), kelembaban lingkungan ±75 % dan kelengasan tanah yang tinggi (60-88 %). Tanah yang cocok untuk ditanami sawi adalah tanah yang subur, gembur dan banyak mengandung bahan organik (humus), tidak menggenang (becek), tata aerasi dalam tanah berjalan dengan baik. Derajat kemasaman (ph) tanah yang optimum untuk pertumbuhannya adalah antara ph 6 sampai ph 7 (Haryanto et al, 2006).