29 TINJAUAN PUSTAKA Sumber-Sumber K Tanah Sumber hara kalium di dalam tanah adalah berasal dari kerak bumi. Kadar kalium dari kerak bumi diperkirakan lebih dari 3,11% K 2 O, sedangkan air laut mengandung kalium sekitar 0,04 K 2 O. Rerata kadar kalium pada lapisan olah tanah pertanian adalah sekitar 0,83% yang mana kadar ini lima kali lebih besar dari nitrogen dan 12 kali lebih besar dari fosfor. Mineral-mineral primer sebagai sumber utama kalium adalah mineral biotit (H,K) 2 (Mg,Fe) 2 Al 2 (SiO 4 ) 3, muskovit H 2 Kal(SiO 4 ) 3, dan felspart KalSi 3 O 8. Tingkat ketersediaan kalium dari mineral-mineral tersebut adalah biotit > muskovit > felspart. Kalium dapat bertambah kedalam tanah melalui berbagai sumber sisa tanaman, hewan, pupuk kandang dan pelapukan mineral kalium. Pertambahan kalium dari sisa tanaman dan hewan merupakan sumber yang penting dalam menjaga keseimbangan kadar kalium di dalam tanah (Damanik, dkk., 2011). Pupuk kalium yang banyak digunakan adalah pupuk KCl dan pupuk K 2 SO 4. Bila pupuk ini dimasukkan ke dalam tanah maka pupuk ini akan mengalami ionisasi setelah bereaksi dengan air dengan reaksi sebagai berikut: KCl K + + Cl - K 2 SO 4 2 K + 2_ + SO 4 Hasil ionisasi pupuk ini menyebabkan meningkatnya konsentrasi kalium di dalam larutan tanah dan bersama-sama dengan ion K yang dijerap merupakan kalium yang mudah diserap oleh tanaman. Penambahan pupuk KCl ke dalam tanah
30 diketahui dapat menurunkan ph tanah, meskipun besarnya penurunan bervariasi dari satu jenis tanah dengan jenis tanah lainnya (Hasibuan, 2006). Perilaku K Dalam Tanah Ada tiga bentuk kalium dalam tanah yaitu: (1) kalium dalam bentuk mineral primer yakni bentuk relatif tidak tersedia, (2) kaliun yang terfiksasi oleh mineral sekunder yakni bentuk kalium lambat tersedia, (3) kalium dapat dipertukarkan dan kalium di dalam larutan tanah. Ketiga kalium tersebut berada dalam keseimbangan seperti disajikan pada gambar 1. K relatif tidak tersedia (felspart, mika, biotit, dan lain-lain 90%-98% dari K total) K lambat tersedia K tidak dapat dipertukarkan 1-10% dari K total K segera tersedia K dapat dipertukarkan dan K dalam larutan tanah 1-2% dari K total K tidak dapat dipertukarkan K dapat dipertukarkan K dalam larutan tanah Gambar 1. Diagram keseimbangan tiga bentuk kalium dalam tanah (Damanik, dkk., 2011). Sumber kalium yang terdapat dalam tanah berasal dari pelapukan mineral yang mengandung K. Mineral tersebut bila lapuk melepaskan K kelarutan tanah atau terjerapan tanah dalam bentuk tertukar. Letak kalium dalam lempung umumnya dalam permukaan dakhil (internal surface) yang sering diduduki oleh ion Mg 2+, Fe 3+, Al 4+ dan molekul H 2 O. Perubahan mineral karena pelepasan K dari mika menjadi montmorilonit sebagai berikut: Mika Hidratmik Illit Mineral Transisi Vermikulit/Montmorilonit (Rosmarkam dan Yuwono, 2002).
31 Jika didalam tanah terdapat mineral tipe 2:1 seperti montmorillonit ataupun vermikulit, maka kalium yang berasal dari pupuk kalium yang ditambahkan ke tanah akan diikat (fiksasi) masuk ke dalam kisi-kisi mineral tersebut sehingga menjadi kurang tersedia bagi tanaman. Kalium dalam bentuk demikian, tidak dapat digantikan dengan cara pertukaran hara akibatnya kalium ini lambat tersedia bagi tanaman. Kalium yang terikat lambat laun dapat diubah kembali menjadi bentuk tersedia dengan demikian ia tetap merupakan cadangan kalium bagi tanaman (Damanik, dkk., 2011). Tanaman menyerap ion K + hasil pelapukan, pelepasan dari situs pertukaran kation tanah dan dekomposisi bahan organik yang terlarut dalam larutan tanah. Kadar K-tukar tanah biasanya sekitar 0,5 0,6% dari total K tanah. K-larutan tanah ditambah K-tukar merupakan K yang tersedia dalam tanah. Ketersediaan K terkait dengan reaksi tanah dan status kejenuhan basa (KB). Pada ph dan kejenuhan basa yang rendah berarti ketersediaan K juga rendah. Nilai kritis K adalah 0,10 me/100 gr tanah (setara 3,9 mg/100 gr) atau sekitar 2-3% jumlah basa tertukar (Hanafiah, 2005). Dalam kesuburan tanah, keseimbangan K dengan unsur lain penting untuk diperhatikan karen sifat fisiologis tanaman yang sering memerlukan K yang berimbang dengan unsur lain. Selain itu, K mempunyai sifat antagonis dengan unsur lain. Ketidakseimbangan antara unsur K dan unsur lain menyebabkan adanya gejala kekahatan pada salah satu unsur (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Kehilangan kalium dalam tanah dapat terjadi dengan beberapa cara seperti terangkut tanaman bersama pemanenan, tercuci, tererosi, dan terfiksasi. Kehilangan kalium yang diangkut tanaman disebakan oleh sifat kalium yang dapat
32 diserap tanaman secara berlebihan melebihi kebutuhan yang sebenarnya. Serapan yang berlebihan ini tidak lagi meningkatkan produksi tanaman, sehingga menimbulkan pemborosan penggunaan kalium tanah. Kehilangan kalium akibat tercuci merupakan kehilangan yang paling besar. Jumlah kalium yang hilang bersama air atau tercuci dapat mencapai 25 kg/ha/tahun, tetapi dapat juga lebih besar. Besarnya kalium akibat tercuci tergantung pada faktor tanah seperti tekstur tanah, kapasitas tukar kation, ph tanah, dan jenis tanah (Damanik, dkk., 2011). Pengaruh K Terhadap Tanaman Kedelai (Glycine max (L.) Merrill.) Kalium (K) merupakan hara utama ketiga setelah N dan P. Kalium mempunyai valensi satu dan diserap dalam bentuk ion K +. K yang tergolong unsur yang mobil dalam tanaman baik dalam sel, dalam jaringan tanaman, maupun xylem dan floem. Kalium banyak terdapat dalam sitoplasma dan garam kalium berperan dalam tekanan osmosis sel (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Kebutuhan tanaman akan kalium cukup tinggi dan pengaruhnya banyak berhubungan dengan pertumbuhan tanaman yang jagur dan sehat. Kalium berperan meningkatkan resistensi terhadap penyakit tertentu dan meningkatkan pertumbuhan perakaran. Kalium cenderung menghalangi kerebahan tanaman, melawan efek buruk akibat pemberian nitrogen yang berlebihan, dan berpengaruh mencegah kematangan yang dipercepat oleh hara fosfor. Secara umum kalium berfungsi menjaga keseimbangan baik pada nitrogen maupun pada fosfor (Damanik, dkk., 2011). Kedelai memerlukan K dalam jumlah yang relatif besar. Selama pertumbuhan vegetatif K diserap dalam jumlah yang relatif besar, kemudian agak menurun setelah biji mulai terbentuk dan akhirnya penyerapan hampir tidak
33 terjadi kira-kira 2-3 minggu sebelum biji masak penuh. Namun demikian biji kedelai mengandung K yang besar berkisar 60% dari jumlah K yang terdapat dalam tanaman (Suprapto, 2001). Limbah Panen Padi Menurut Kim dan Dale potensi jerami padi kurang lebih 1,4 kali dari hasil padi. Rata-rata produktivitas padi Sumatera Utara adalah 50,17 ku/ha, sehingga jumlah jerami yang dihasilkan kurang lebih 77,24 ku/ha. Produksi padi Sumatera Utara tahun 2013 sebesar 3,73 juta ton (BPS, 2013) dengan demikian produksi jerami Sumatera Utara diperkirakan mencapai 5,22 juta ton. Jerami padi dapat digunakan sebagai sumber K, karena sekitar 80 % K yang diserap tanaman berada dalam jerami. Oleh karena itu, jerami padi berpotensi sebagai pengganti pupuk K anorganik, baik diberikan dalam bentuk segar, dikomposkan, maupun dibakar. Jerami selain dapat menggantikan pupuk K pada takaran tertentu, juga berperan dalam memperbaiki produktivitas tanah sawah yang dapat meningkatkan efisiensi pupuk dan menjamin kemantapan produksi (Wihardjaka, 2002 dalam Purba, 2005). Berdasarkan status K tanah, pemupukan KCl hanya dianjurkan untuk lahan sawah dengan status K yang rendah yang mengandung K ekstrak HCl 25 % lebih kecil 10 mg K 2 O/100g tanah dengan takaran 50 kg KCl/ha/musim dengan ketentuan mengembalikan jerami sisa panen ke dalam tanah. Dilaporkan juga bahwa untuk lahan sawah dengan status K sedang dan tinggi tidak perlu dipupuk KCl karena tanaman padi dapat dipenuhi dari pengembalian jerami dan air pengairan (BPTP, 2002).
34 Pengembalian jerami setiap musim dapat mensubtitusi keperluan pupuk K, memperbaiki lingkungan tumbuh tanaman termasuk struktur tanah, memperbaiki kesuburan tanah, meningkatkan efisiensi serapan hara dan pupuk, serta menjamin kemantapan produksi. Keadaan tersebut memungkinkan karena pembenaman jerami pada tanah anaerob akan meningkatkan produksi CH 4, meningkatkan kandungan C-organik, memperlambat pola pelepasan N dan meningkatkan total N tanah. Bila dibandingkan dengan kotoran hewan, jerami merupakan keunggulan dalam hal kandungan bahan organik, P 2 O 5 dan K 2 O yang relatif tinggi (Abdurachman dan Supriyadi, 2000 dalam Purba, 2005). Sekam padi merupakan produk samping yang melimpah dari hasil penggilingan padi, dan selama ini hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran batu merah, pembakaran untuk memasak atau dibuang begitu saja. Penanganan sekam padi yang kurang tepat akan menimbulkan pencemaran lingkungan. Dari hasil penelitian sebelumnya telah dilaporkan bahwa sekitar 20 % dari berat padi adalah sekam padi, dan bervariasi dari 13 sampai 29 % dari komposisi sekam adalah abu sekam yang selalu dihasilkan setiap kali sekam dibakar (Hara, 1986; Krishnarao, dkk., 2000 dalam Putro dan Prasetyoko, 2007). Kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 25-30% lignin, dan 15-20% silika. Sekam padi sebagai bahan baku untuk menghasilkan abu sekam padi dari pembakaran sekam padi pada suhu 400-500 C akan menjadi silika amorphous dan pada suhu lebih besar dari 1.000 C akan menjadi silica kristalin. Bahan aktif yang dikandung abu sekam padi adalah silika, sewaktu sekam padi dibakar menjadi abu (Bakri, 2008).
35 Pemberian arang (biochar) ke tanah berpotensi meningkatkan kadar C-tanah, retensi air dan unsur hara di dalam tanah. Gani (2009) menyatakan bahwa keuntungan lain dari biochar adalah bahwa karbon pada biochar bersifat stabil dan dapat tersimpan selama ribuan tahun di dalam tanah. Hasil penelitian Nisa (2010) menunjukkan bahwa tanah yang diberi perlakuan biochar 10 ton/ha dapat menaikkan ph tanah dari 6,78 menjadi 7,40 atau naik 9,14%. Berdasarkan hasil penelitian Mawardiana, dkk. (2013) menytakan bahwa pemberian NPK dan residu biochar dapat merubah sifat kimia tanah dengan meningkatnya kadar K-tersedia, KTK dan ph tanah terutama pada kombinasi perlakuan residu biochar 10 ton/ha dan urea 135 kg/ha.