TINJAUAN PUSTAKA Sifat dan Ciri Tanah Sawah Tanah sawah adalah tanah yang digunakan untuk bertanam padi sawah, baik terus-menerus sepanjang tahun maupun bergiliran dengan tanaman palawija. Istilah tanah sawah bukan merupakan istilah taksonomi, melainkan istilah umum seperti halnya tanah hutan, tanah perkebunan, tanah pertanian dan sebagainya. Segala macam jenis tanah dapat disawahkan asalkan air cukup tersedia. Padi sawah juga ditemukan pada berbagai macam iklim yang jauh lebih beragam dibandingkan dengan jenis tanaman lain. Karena itu tidak mengherankan bila sifat tanah sawah sangat beragam sesuai dengan sifat tanah asalnya (Hardjowigeno et al., 2004). Tanah tergenang mempunyai sifat yang berbeda dibandingkan dengan tanah yang tidak tergenang. Oksigen pada lapisan olah tanah yang tergenang dalam jangka panjang relatif terbatas. Hal ini erat hubungannya dengan perubahan kimia maupun elektrokimia yang terjadi dalam suasana kurang oksigen. Serangkaian perubahan yang terjadi dalam suasana oksigen terbatas akibat adanya penggantian ruang pori tanah menyebabkan gas CO 2, asam organik, gas methana, dan molekul hidrogen meningkat (Yoshida, 1981). Akibat genangan tanah sawah terbagi atas dua lapisan. Lapisan pertama terbentuk dari tanah lumpur setebal beberapa milimeter yang berbatasan langsung dengan air yang menggenanginya disebut lapisan oksidatif. Lapisan ini masih mengandung oksigen yang berasal dari udara yang menembus lapisan air dan berasal dari asimilasi ganggang-ganggang dalam air. Dalam lapisan oksidatif tersebut hidup jasad renik aerob. Selain itu, terdapat pula hasil-hasil oksidasi
seperti nitrat, sulfat, dan ferri. Oksigen tidak dapat menembus lebih dalam lagi sehingga lapisan tanah lumpur di bawah lapisan oksidatif ini miskin oksigen dan disebut lapisan reduktif yang berwarna lebih kelam terkait dengan warna hasilhasil reduksi kimiawi. Potensial oksidasi-reduksi (Eh) di lapisan ini rendah dan jasad renik yang bersifat anaerob (Abdulrachman et al., 2009). Apabila tanah digenangi air, maka potensial redoks atau Eh akan menurun dengan cepat hingga umumnya mencapai minimum dalam beberapa hari, kemudian naik lagi, lalu turun lagi secara perlahan lahan hingga mendekati keseimbangan. Eh sangat dipengaruhi oleh sifat tanah. Kandungan bahan organik yang tinggi, NO 3, MnO 2 yang rendah dan temperatur (Hardjowigeno dan Rayes, 2005). Naiknya ph tanah masam yang digenangi disebabkan oleh reduksi Fe ketika terjadi pembebasan OH - dan konsumsi H + atau konsumsi elektron. sedangkan pada tanah alkali disebabkan oleh asam karbonat. Perubahan ph pada tanah tergenang mempengaruhi konsentrasi hara dan unsur hara melalui proses (a) 3+ keseimbangan kimia, (b) jerapan dan pelepasan, (c) penguapan (volatilisasi) NH 3 dan (d) proses mikrobiologis melepaskan unsur hara tanaman yang menghasilkan bahan beracun (Hardjowigeno dan Rayes, 2005). Hara Fosfat (P) di Tanah Sawah Pada awal penggenangan konsentrasi P dalam larutan tanah meningkat kemudian menurun untuk semua jenis tanah, tetapi nilai tertinggi dan waktu terjadinya bervariasi tergantung sifat tanah (Yoshida, 1981). Peningkatan ketersediaan P akibat penggenangan disebabkan oleh pelepasan P yang dihasilkan selama proses reduksi.
Mekanismenya sebagai berikut: 1. Fosfor hanya dilepaskan apabila ferifosfat (Fe 3+ ) tereduksi menjadi ferofosfat (Fe 3+ ) yang lebih mudah larut. Reduksi feri oksida merupakan sumber yang dominan bagi pelepasan P selama penggenangan, walaupun sejumlah P yang dilepaskan akan dierap kembali. 2. Pelepasan occluded P akibat reduksi ferioksida yang menyeliputi P menjadi ferooksida yang lebih larut selama penggenangan. Penyelimutan P oleh feri oksida berada dalam liat membentuk occluded P (Sanchez, 1993). 3. Adanya hidrolisis sejumlah P terikat besi dan aluminium dalam tanah masam, yang menyebabkan dibebaskannya P terjerap pada ph tanah yang lebih tinggi (Kyuma, 2004). Peningkatan ph tanah masam akibat penggenangan telah meningkatkan kelarutan strengit dan variscit dan selanjutnya terjadi peningkatan ketersediaan P. Sebaliknya ketika ph pada tanah alkalin menurun dengan adanya penggenangan, stabilitas mineral kalsium P akan menurun, akibatnya senyawa kalsium P larut 4. Asam organik yang dilepaskan selama dekomposisi anaerob dari bahan organik pada kondisi tanah tergenang dapat meningkatkan kelarutan dari senyawa Ca-P maupun Fe-P dan Al-P melalui proses khelasi ketiga kation tersebut (Ca, Fe, Al). 5. Difusi yang lebih besar dari ion H 2 PO 4- ke larutan tanah melalui pertukaran dengan anion organik (Sanchez, 1993). Pada kondisi tanah sawah, ketersediaan P meningkat disebabkan oleh penggenangan sehingga P dapat diserap tanaman karena ferric phosphate [Fe 2
(H 2 PO 4 ) 3 ] direduksi menjadi ferrous phosphate [Fe(H 2 PO 4 ) 4 ]. Hal itu berarti padi yang ditanam pada kondisi tergenang kurang respons terhadap pupuk P selama status P awal yang ditentukan dengan HCl 25% (P potensial) pada nilai batas kritisnya lebih besar 20 mg P 2 O 5 /100 g tanah (Al Jabri, 2007). Hara Zn di Tanah Sawah Ketersediaan Zn sangat dipengaruhi oleh ph tanah, ph tanah meningkat, ketersediaan Zn menurun, begitu sebaliknya. Dalam satu studi, Zn yang diekstrak menurun tajam pada tanah berph 4,3-5,0. Ketersediaan Zn untuk tanaman lebih rendah pada tanah organik, dan di tanah mineral dengan signifikan jumlah bahan organik (Hodges, 2011). Reduksi akan mengakibatkan ketersediaan Zn dan Cu dalam larutan tanah menurun. Penurunan kadar Zn dalam larutan tanah dapat disebabkan oleh berbagai faktor, antara lain (1) terbentuknya Zn (OH) 2 sebagai akibat meningkatnya ph setelah penggenangan (2) terbentuknya endapan ZnCO 3 karena adanya akumulasi CO 2 hasil dekomposisi bahan organik; dan (3) terjadinya endapan ZnS karena adanya H 2 S sebagai akibat reduksi berlebihan atau adanya endapan Zn 3 (PO 4 ) 2 karena adanya P berlebihan. Oleh sebab itu kekahatan Zn pada tanah sawah tidak dapat diukur melalui kelarutan Zn namun perlu mempertimbangkan faktor-faktor lain yang mempengaruhinya (Yoshida, 1981). Bentuk unsur hara mikro Zn yang diserap tanaman adalah bentuk kation Zn 2+ sebagai hasil pelapukan bahan-bahan mineralnya. Kation dalam larutan hara berada dalam kesetimbangan dengan kation dd pada situs pertukaran koloid tanah. Kation ini membentuk senyawa khelat dengan senyawa organik, sehingga ketersediaannya menurun dengan meningkatnya kadar bahan organik tanah.
Defisiensi Zn juga dijumpai pada tanah organik. Pada tanah berkapur, defisiensi terjadi akibat tingginya ph sehingga terjadi presipitasi Zn oleh ion-ion hidroksil. Pada kasus lain, defisiensi Zn juga terjadi akibat pemupukan P takaran tinggi yang menyebabkan Zn diikat oleh senyawa P terlarut (Hanafiah, 2005). Pemupukan P dan Zn di Tanah Sawah Tingginya kadar fosfor dalam tanah dapat meningkatkan defisiensi Zn di sejumlah tanaman. Aplikasi pupuk P secara berulang di tanah sawah dapat menyebabkan Zn kekurangan dan mengurangi hasil padi. Untuk memperjelas masalah ini, Nammuang dan Suphakumnerd (1984 dalam Osotsapar et, al., 2001) melakukan percobaan pot untuk mempelajari pengaruh aplikasi Zn pada padi yang ditanam di lempung berpasir dan lempung liat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian Zn tidak berpengaruh pada pertumbuhan dan hasil padi namun meningkatkan serapan Zn (0-3,5 mg Zn kg -1 tanah) dan cenderung menurunkan kadar P dalam tajuk, khelat pada tingkat 3,5 dan 2,7 mg Zn kg -1 serta cenderung meningkatkan berat gabah, mengurangi persentase bijibijian, dan mengurangi rasio jerami untuk gabah isi. Aplikasi pupuk P (200 mg P 2 O 5 /kg tanah) dikombinasikan dengan 10 mg Zn/kg tanah (dalam bentuk ZnSO 4 atau Zn EDTA) meningkat gabah dan jerami hasil pada tanah lempung berpasir dan juga penurunan persentase gabah terisi. Kedua jenis pupuk Zn memiliki efek yang berbeda pada serapan P padi. Zn sulfat mengurangi serapan P dan isi P dari tunas padi. Pengaruh pemupukan Zn pada beberapa tingkat pupuk P bersifat sangat spesifik lokasi, berjarak 1 3 km, pada tiap jenis tanah sehingga takaran Zn tidak mungkin berlaku umum di semua tempat. Pemupukan 56 kg/ha ZnSO 4 + 100 kg
TSP/ha merupakan perlakuan terbaik untuk tanah Regosol. Padi yang ditanam pada tanah Grumusol dan Aluvial kurang respons terhadap Zn pada perlakuan 100 dan 200 kg TSP/ha karena Zn langsung diikat P, sedangkan bila tanpa perlakuan P, Zn langsung diserap akar tanaman meskipun ketersediaan Zn tanah melebihi nilai batas kritisnya (Al Jabri, 2007). Ada 4 kemungkinan mekanisme P dalam mengurangi absorbsi Zn dari tanah: 1. Infeksi Arbuscular mycorrhizae (AM) akar dapat menekan konsentrasi P yang tinggi. 2. Penambahan kation dengan garam P dapat menghambat absorbsi Zn di larutan. 3. Ion H + dari garam P dapat menghambat absorbsi Zn di larutan. 4. Fosfor meningkatkan adsorpsi Zn ke konstituen tanah. (Alloway, 2008) Pengayaan benih dengan menerapkan 20 kg Zn ha -1 di pembibitan memberikan kenaikan panen yang lebih besar tanaman padi dan Zn kekurangan tanah dibandingkan dengan kisaran 10 kg Zn ha -1 pada seluruh bidang dalam tanah yang berbeda dalam status Zn. Percobaan di India menunjukkan bahwa pupuk Zn dapat dimanfaatkan secara lebih efektif di mana padi ditumbuhkan setelah penggenangan. Di Amerika Serikat pada tahun 2000, ada peningkatan pesat dalam menabur benih padi Zn diperlakukan pad ph tinggi lumpur dan tanah lempung berpasir di Arkansas, yang menempati sekitar 25% dari area sawah. Rekomendasi di Arkansas untuk perlakuan benih dengan antara 2,2 dan 4,4 kg
Zn/ton benih (0,25-0,5 Zn/biji) atau Zn granular (11 kg ha -1 ) di pra-tanam (Alloway, 2008) Peranan P dan Zn di Tanah Sawah Batas kritis P-HCl 25% untuk tanaman padi gogo adalah 27 mg P 2 O 5 /100 g di rumah kaca pada kondisi tanah kering, lebih tinggi dibandingkan dengan batas kritis pada tanah sawah yaitu 20 P 2 O 5 /100 g. Batas kritis P di rumah kaca berbeda dengan batas kritis P pada kondisi lapang, sehingga batas kritis pada kondisi di rumah kaca tidak dapat diekstrapolasi ke lapang. Batas kritis P HCl 25% untuk tanah sawah adalah 20 mg P 2 O 5 /100 g (Al-Jabri, 2007). Ketidakseimbangan hara dalam hubungannya dengan tanaman padi yang kahat Zn diduga antara lain karena status P tanah sangat tinggi, sehingga Zn diikat oleh P dalam bentuk senyawa ZnP, atau status Zn- DTPA tanah lebih kecil dari batas kritis (1 ppm Zn), sehingga Zn menjadi faktor pembatas pertumbuhan tanaman. Sangat dimungkinkan nilai Zn-DTPA lebih besar dari batas kritis, tetapi Zn yang diserap tanaman sangat sedikit karena aktivitas Zn ditentukan oleh ph tanah redoks tanah (Eh), dan residu P tanah tinggi (Al Jabri, 2013). Unsur Zn (Zn) berperanan : a. Membantu pembentukan klorofil dan penting dalam perbaikan tanah akali. b. Sebagai kofaktor berbagai enzim. c. Kekurangan unsur Zn menyebabkan pertumbuhan secara drastis terganggu, daun mengecil dan pucuk membentuk roset serta timbul warna-warna tidak normal pada tanaman (Sudarmi, 2013). Mousavi (2011) menjelaskan bahwa terdapat beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya defisiensi Zn, antara lain : 1) Keasaman tanah yang
tinggi akibat pencucian yang intensif; 2) Kadar hara P yang terlalu tinggi dalam tanah; dan 3) Terhalangnya penyerapan Zn karena adanya kation-kation logam seperti Cu 2+ dan Fe 2+. Rehm and Schmitt (1997) menyatakan bahwa aplikasi pupuk P berlebihan telah menyebabkan defisiensi hara Zn dan penurunan produksi pada tanaman jagung. Sedangkan menurut Hanafiah (2005), serapan P yang tinggi pada tanaman dapat menghambat metabolisme dan penyerapan Zn oleh akar. Sementara itu Sofyan et al.,(2004) menyatakan bahwa pemberian pupuk hara makro terus-menerus seperti urea, amonium sulfat, TSP/SP-36 dan KCl pada lahan sawah intensifikasi dapat mengakibatkan terkurasnya unsur hara mikro di antaranya Zn. Kahat Zn dapat terjadi karena terbentuknya persenyawaan Zn-P, ZnCO 3, Zn(OH) 2.