TINJAUAN PUSTAKA Sludge Biogas Sludge biogas adalah sisa hasil pengolahan kotoran ternak pada biogas yang telah hilang gasnya. Bahan dari sisa proses pembuatan biogas bentuknya berupa cairan kental yang telah mengalami fermentasi anaerob sehingga dapat dijadikan pupuk organik dan secara langsung digunakan untuk memupuk tanaman (Hessami et al.,1996). Sludge sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Penelitian yang dilakukanoleh Suzuki et al, (2001) di Vietnam serta Kongkaew et al., (2004) di Thailand menunjukkan bahwa sludge biogas kaya akan unsur makro yaitu N, P dan K serta unsur mikro seperti Ca, Mg, Fe, Mn, Cu dan Zn. Kotoran ternak segar dari seluruh populasi ternak di Indonesia tahun 2009 sebanyak 88.714.888.170 juta ton/tahun, apabila diproses menjadi gas bio (asumsi secara keseluruhan) akan menghasilkan gas bio yang setara dengan minyak tanah sebanyak 4.331 juta liter/tahun dan menghasilkan pupuk organik kering sebanyak 34,6 juta ton/tahun (Direktorat Budidaya Ternak Ruminansia, 2010). Pemanfaatan lumpur keluaran biogas ini sebagai pupuk dapat memberikan keuntungan yang hampir sama dengan penggunaan kompos. Ayub (2004) menyatakan bahwa kualitas lumpur sisa proses pembuatan biogas lebih baik daripada kotoran ternak yang langsung dari kandang. Hal ini disebabkan proses fermentasi di dalam biodigester terjadi perombakan anaerobik bahan organik menjadi biogas dan asam organik yang mempunyai berat molekul rendah sepeti asam asetat, asam butirat dan asam laktat. Peningkatan asam organik akan
meningkatkan konsentrasi unsur N, P dan K. Dengan keadaan seperti ini, sludge biogas sudah menjadi pupuk organik padat dan pupuk organik cair. Urin Ternak Satu ekor kelinci yang berusia dua bulan lebih, atau yang beratnya sudah mencapai 1 kg akan menghasilkan 28,0 g kotoran lunak per hari dan mengandung 3 g protein serta 0,35 g nitrogen dari bakteri atau setara 1,3 g protein. Urin kelinci memiliki kandungan zat asam amino esensial, urin juga mengandung 8 unsur mikro lain, seperti Ca, Mg,, Na, Cu, Zn, Mn, dan Fe. Hasil penelitian dari Balai Penelitian Ternak Bogor (2005) menyimpulkan bahwa pupuk kandang dari kotoran kelinci berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan maupun produksi rumput P.maximum dan leguminosa S.hamata setelah 6 kali panen (umur 258 hari). Sedangkan dengan penambahan probiotik pada pupuk kelinci interaksinya telah memberikan pengaruh nyata pada tanaman pakan dan meningkatkan produksi hijauan sebesar 34,8-38,0% (Rahardjo, 2008). Tabel 1. Kandungan zat hara beberapa kotoran ternak padat dan cair Nama Ternak Bentuk Kotorannya Nitrogen (%) Fosfor (%) Kalium (%) Air (%) Kuda Padat 0.55 0.30 0.40 75 Cair 1.40 0.02 1.60 90 Kerbau Padat 0.60 0.30 0.34 85 Cair 1.00 0.15 1.50 52 Sapi Padat 0.40 0.20 0.10 85 Cair 1.00 0.50 1.50 92 Kambing Padat 0.60 0.30 0.17 60 Cair 1.50 0.13 1.80 85 Domba Padat 0.75 0.50 0.45 60 Cair 1.35 0.05 2.10 85 Babi Padat 0.95 0.35 0.40 80 Cair 0.40 0.10 0.45 87 Ayam Padat dan Cair 1.00 0.80 0.40 55 Kelinci Padat dan Cair 2.72 1.10 0.50 55.3 Sumber: Kartadisastra, 2001
Telah banyak diketahui bahwa bahan organik seperti limbah tanaman, pupuk hijau dan kotoran ternak dalam sistem tanah-tanaman dapat memperbaiki struktur tanah dan membantu perkembangan mikroorganisme tanah. Kondisi ini sebagai awal proses transformasi N secara biologis dalam tanah dan, menghasilkan konversi bentuk N organik menjadi bentuk anorganik yang tersedia bagi tanaman. Pupuk kandang (termasuk urin) biasanya terdiri atas campuran 0,5% N; 0,25% P2O5 dan 0,5% K2O (Tisdale and Nelson, 1965). Produksi urin kambing-domba dari beberapa pengamatan kecernaan bahan pakan memberikan kisaran antara 600 sampai 2500 ml/hari dengan kandungan nitrogen yang bervariasi (0,51-0,71)%. Variasi kandungan nitrogen urin tersebut bergantung pada pakan yang dikonsumsi, tingkat kelarutan protein kasar pakan, kemampuan ternak untuk memanfaatkan nitrogen asal pakan clan lain sebagainya (Mathius, 1994) Fermentasi urin yang telah dilakukan adalah fermentasi terhadap urin sapi. Fermentasi urin sapi mempunyai sifat menolak hama atau penyakit pada tanaman. Hama atau penyakit bisa saja datang, tetapi langsung pergi, bukan musnah tetapi hanya meyingkir dari tanaman. (Phrimantoro, 2002). Kualitas Pupuk Cair Menurut Harada et al. (1993), kualitas yang harus dipenuhi dalam penggunaan pupuk organik limbah peternakan terdiri dari tiga aspek, yaitu (a) kenyamanan dalam penanganan, yang meliputi; kelembaban isinya memadai, baunya tidak menjijikan dan aman bagi kesehatan, (b) keamanan bagi tumbuhan dan tanah, yang meliputi: bahan organik mudah terdekomposisi, tidak mengandung elemen berbahaya dan tidak mengandung tumbuhan patogen, (c)
keefektifan dalam menumbuhkan tanaman, meliputi : kandungan nutrien yang tinggi, efektif dalam memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah serta meningkatkan aktivitas biologi dalam tanah. Kualitas pupuk organik harus memenuhi standar mutu atau persyaratan teknis minimal pupuk organik. Tabel 2.PersyaratanTeknis Minimal PupukOrganik No. Parameter Satuan Kandungan Padat Cair 1 C-organik % >12 4,5 2 C/N ratio % 12-25 - 3 ph 4 8 4 8 4 P 2 O 5 % <5 <5 5 K 2 O % <5 <5 Sumber : SNI Nomor 19 0428-1989 Pupuk organik cair memberikan beberapa keuntungan, misalnya pupuk ini dapat digunakan dengan cara menyiramkannya ke akar ataupun di semprotkan ke tanaman dan menghemat tenaga. Sehingga proses penyiraman dapat menjaga kelembaban tanah. Pupuk organik cair dalam pemupukan jelas lebih merata, tidak akan terjadi penumpukan konsentrasi pupuk di satu tempat, hal ini disebabkan pupuk organik cair 100 persen larut. Sehingga secara cepat mengatasi defesiensi hara dan tidak bermasalah dalam pencucian hara juga mampu menyediakan hara secara cepat (Musnamar, 2005). Nilai ph tanah yang terlalu tinggi diatas 9,0 atau ph tanah yang terlalu rendah dibawah 4,0 sudah merupakan racun bagi akar tanaman. Keasamaan tanah menentukan hara-hara tanah menjadi mudah tidaknya larut dalam air untuk dapat digunakan bagi pertumbuhan tanaman ( Priangga.,et al, 2013) Kandungan unsur hara dalam limbah hasil pembuatan biogas terbilang lengkap tetapi jumlahnya sedikit sehingga perlu ditingkatkan kualitasnya dengan
penambahan bahan lain yang mengandung unsur hara makro dan penambahan mikroorganisme yang menguntungkan seperti mikroba penambat nitrogen (Jatmiko dan Arieyanti, 2011) Fermentasi Urin Ternak Fermentasi adalah segala macam proses metabolis dengan bantuan dari enzim mikrobia (jasad renik) untuk melakukan oksidasi, reduksi, hidrolisa dan reaksi kimia lainnya, sehingga terjadi perubahan kimia pada suatu substrat organik dengan menghasilkan produk tertentu. Fermentasi merupakan proses biokimia yang dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat dari pemecahan kandungan bahan tersebut (Winarno et al.,1990). Selama proses fermentasi terjadi, bermacam-macam perubahan komposisi kimia. Kandungan asam amino, karbohidrat, ph, kelembaban, aroma serta perubahan nilai gizi yang mencakup terjadinya peningkatan protein dan penurunan serat kasar. Semuanya mengalami perubahan akibat aktivitas dan perkembangbiakan mikroorganisme selama fermentasi. Melalui fermentasi terjadi pemecahan substrat oleh enzim enzim tertentu terhadap bahan yang tidak dapat dicerna, misalnya selulosa dan hemiselulosa menjadi gula sederhana (Sembiring, 2006). Fermentasi urin yang telah dilakukan adalah fermentasi terhadap urin sapi. Fermentasi urin sapi mempunyai sifat menolak hama atau penyakit pada tanaman. Hama atau penyakit bisa saja datang, tetapi langsung pergi, bukan musnah tetapi hanya meyingkir dari tanaman. Pemupukan dengan menggunakan urin sapi yang telah difermentasikan ± 1 bulan dapat meningkatkan produksi tanaman (Phrimantoro, 2002).
Tabel 3. Komposisi kimia fermentasi sluge biogas dengan berbagai urin ternak parameter Jenis Pupuk Cair C-Organik N-Total C/N (%) (%) Sludge 0,42 0,08 5,00 Fermentasi sludge tanpa urin 0,29 0,05 5,80 Fermentasi sludge urin kambing 0,29 0,05 5,80 Fermentasi sludge urin sapi 0,33 0,05 6,60 Fermentasi sludge urin kelinci 0,35 0,04 8,75 Sumber: Laboratorium Riset dan Teknologi Fakiltas Pertanian USU Starter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter antara lain: 1. Starter alami, yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air comberan atau cairan septi tank, timbunan kotoran, dan timbunan sampah organik 2. Starter semi buatan, yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif. 3. Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media buatan. Hijauan Pakan Ternak Makanan hijauan adalah semua bahan makanan yang berasal dari tanaman dalam bentuk daun-daunan. Termasuk kelompok makanan hijauan ini ialah bangsa rumput (gramineae), leguminosa dan hijauan dari tumbuh-tumbuhan lain seperti daun nangka, aur, daun waru, dan lain sebagainya. Kelompok makanan hijauan ini biasanya disebut makanan kasar. Hijauan sebagai bahan makanan ternak bisa diberikan dalam dua bentuk, yakni hijauan segar dan hijauan kering. - Hijauan segar ialah makanan yang berasal dari hijauan yang diberikan dalam bentuk segar. Termasuk hijauan segar ialah rumput segar, leguminosa segar dan silase.
- Hijauan kering ialah makanan yang berasal dari hijauan yang sengaja dikeringkan (hay) ataupun jerami kering. Sebagai makanan ternak, hijauan memegang peran penting, sebab hijauan: - Mengandung hampir semua zat yang diperlukan hewan - Khususnya di Indonesia, bahan makanan hijauan memegang peranan istimewa, karena bahan tersebut diberikan dalam jumlah besar (AAK, 1983). Deskripsi Tanaman Rumput dan Legum Brachiaria ruziziensis Brachiaria ruziziensis merupakan tanaman berumpun, tahunan merambat dengan rizoma yang pendek. Batang berongga tumbuh dari pucuk buku-buku merambat dengan rizoma pendek. Daun panjang sampai 25 cm dan lebar 15 mm. Bunga terdiri dari 3-9 tandan yang relatif panjang (4-10 cm). Rumput ini memerlukan tanah ringan dengan kesuburan sedang dan tidak tahan kondisi tanah yang sangat asam. Rumput ruzi ini adalah rumput untuk dataran rendah sampai ketinggian 2000 m pada daerah tropis yang basah, dengan rata-rata curah hujan minimum 1200 mm. Dapat bertahan musim kering selama 4 bulan tetapi akan mati pada kekeringan yang panjang. Tidak tahan terhadap genangan dan tumbuh subur pada tanah berpengairan baik. Tabel 4. Kandungan nutrisi Brachiaria ruziziensis Spesies PK % N% Ca% P% Mg% K% Na% KCB% Brachiaria 11,6 1,86 0,31 0,16 0,20 1,80 0,02 60,7 ruziziensis Centro Internacional Agriculture Tropical (1983)
Brachiaria decumbens Brachiaria decumbens tumbuh baik pada daerah subhumid tropis dan dapat tumbuh pada musim kering kurang dari 6 bulan. Tumbuh baik pada jenis tanah apapun termasuk tanah berpasir atau tanah asam, seperti dilaporkan oleh Mannetje dan Jones (1992) yang melaporkan bahwa Brachiaria decumbens sangat toleran terhadap tanah-tanah yang asam dan respon terhadap pemupukan yang mengandung unsur N, P, K walaupun tidak tahan terhadap tanah berdrainase rendah. Tahan terhadap injakan dan renggutan. Tinggi tempat yang cocok untuk tanaman ini sampai 3000m dpl dengan suhu optimal tumbuh adalah 30-35 0 C (AAK, 1983). Tabel5. Kandungan Nutrisi Brachiaria decumbens Spesies PK% N% Ca P(%) Mg(%) K(%) Na(%) KCB (%) Brachiaria 10,6 1,69 0,3 0,15 0,19 1,35 0,02 59,8 decumbens Cento Internacional Agriculture Tropical (1983) Stylosanthes guyanensis Stylosanthes guyanensis termasuk jenis tanaman leguminosa berumur panjang yang tumbuh membenruk semak dengan ketinggian sekitar 50 cm. Mempunyai perakaran yang kuat dan dalam, batangnya kasar dan berbulu, setiap tangkai berdaun tiga. Bunganya terdiri dari sekumpulan bunga individual yang berkelompok menjadi satu dan berwarna kuning. Stylo mempunyai buah polong dan berisi satu biji yang berwarna coklat kekuningan. Produksinya bervariasi antara 5-6 ton bahan kering/ha/tahun (Departemen Pertanian, 1988). Menurut Mannetje dan Jones (1992), Stylosanthes guyanensis memiliki konsentrasi nitrogen 1,5-3,0 %. Stylo dapat tumbuh pada keasaman tanah berkisar 4,0-8,3 dan toleran terhadap kandungan Al dan Mn yang tinggi namun tidak pada salinitas
yang tinggi. Stylo dapat memanfaatkan P pada tanah dengan kandungan P yang rendah, namun dapat dengan baik merespon pemberian P, K, S, Ca dan Cu pada taraf yang rendah (FAO, 2009). Tabel 6. Kandungan zat-zat makanan pada stylo (Stylosanthes guyanensis) Jenis Legum Kandungan Zat Makanan (%) Protein Serat Lemak Abu BETN Kasar Stylo (Stylosanthes 16,62 36,42 1,59 7,06 38,28 guyanensis) Sumber : Departemen Pertanian (1988), Kalimantan Timur Interaksi Campuran Rumput Leguminosa Pertanaman campuran merupakan sistem penanaman dua atau lebih jenis tanaman dalam sebidang lahan pada musim tanam yang sama. Dengan demikian penanaman secara campuran memungkinkan terjadi persaingan atau saling mempengaruhi antara komponen pertanaman yang berlangsung selama periode pertumbuhan tanaman yang mampu mempengaruhi hasil kedua atau lebih tanaman tersebut ( Sembiring, 2014). Peranan legum pada pertanaman campuran legum-rumput adalah untuk memberikan tambahan nitrogen kepada rumput dan memperbaiki kandungan hara secara menyeluruh pada padang penggembalaan terutama protein, phospor, dan kalsium (Sanchez, 1993). Lingga (1991), menyatakan bahwa unsur N dapat berfungsi memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman dan merupakan unsur utama pabrik protein, merangsang pertumbuhan vegetatif tanaman dan merupakan bahan penyusun klorofil daun, protein, dan lemak. Pertanaman campuran dengan menggunakan jenis leguminosa akan sangat bagus mutunya. Lebih-lebih penggunaan leguminosa dan rumput penggembalaan
akan sangat menguntungkan bila dibandingkan degan sistem tanaman tunggal. Sebab leguminosa dapat menyuplai N pada tanaman rumput, sehingga produksi bisa lebih baik dan menghemat pemupukan. Hal ini kiranya bisa dimengerti karena famili leguminosa pada umumnya bisa mengikat nitrogen bebas dari udara dengan bantuan bakteri (AAK, 2001). Umur rumput dan leguminosa mempengaruhi nilai hijauan pastura yang tersedia. Tanaman tunggal rumput nilainya berbeda dengan nilai tanaman campuran rumput dan legum (Dirjen Peternakan, 1978). Pemupukan Pemupukan merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan kapasitas produksi tanah. Pemupukan tersebut dapat berupa pupuk organik, pupuk anorganik, ataupun campuran keduanya. Menurut Sutejo (1995), penggunaan pupuk organik biasanya ditujukan untuk memperbaiki sifat fisik, dan biologi tanah.walaupun kandungan unsur hara dalam pupuk organik relatif lebih kecil di banding pupuk anorganik namun bila sifat fisik menjadi baik maka sifat kimia tanah pun akan berubah. Pupuk organik dapat menambah kandungan bahan organik tanah dan memperbaiki sifat fisik maupun biologi tanah. Terhadap tanah, bahan organik dapat meningkatkan kemantapan agregat, infiltrasi, daya menahan air, meningkatkan jumlah pori makro dan mikro serta merupakan sumber energy bagi kegiatan biologis tanah (Sarief, 1986). Lebih lanjut pengaruh pupuk tersebut akan lebih berhasil guna bagi tanaman apabila memperhatikan dosis, macam dan waktu pemberian.
Direktorat Bina Produksi Ternak (1992) menyatakan bahwa untuk mencapai pertumbuhan dan produksi yang tinggi pada tanaman rumput membutuhkan ph tanah 5,0 sampai 7,0. Pada kondisi ini perkembangan akar akan normal dan kehidupan mikroorganisme tanah berada dalam aktivitas yang baik sehingga proses perombakan bahan organik atau dekomposisi berjalan normal (Whiteman et al., 1974) Tiap jenis tanaman mempunyai kebutuhan unsur hara yang berbeda. Tanaman keras (tahunan) lebih banyak mengambil unsur hara yang berbeda. Tanaman keras (tahunan) lebih banyak mengambil unsur hara dibanding tanaman semusim (legum maupun rerumputan). Tanaman legum dapat memfiksasi N melalui simbiosis dengan bakteri Rhizobium sedangkan rerumputan menyerap N dari tanah. Unsur utama yang dibutuhkan tanaman adalah N, P, dan K. Unsur N diserap tanaman dalam bentuk ion positif (NH + 4 ) dan negatif (NO - 3 ). Kekurangan Nitrogen di dalam tanah dapat ditambah dengan pupuk urea CO(NH 2 ) 2 dengan kandungan N 45 %. Unsur P diserap tanaman dalam bentuk ion negatif (PO 3-4, 2- HPO 4 ;H 2 PO - 4 ). Sedangkan unsur K diserap tanaman dalam bentuk ion positif (K + ; K 2+ ). Kekurangan unsur K dapat ditambahkan pupuk KCl, dengan kandungan K 2 O 60%. Tanaman yang kekurangan ke-3 unsur ini akan mengalami gejala defisiensi yang terlihat pada organ tanaman (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Pemupukan dengan pupuk organik hendaknya dilakukan bersamaan pada saat pengolahan tanah itu dikerjakan, yakni satu minggu sebelum tanaman ditanam. Pupuk organis sangan bermanfaat dalam perbaikan tekstur tanah, dan memperbaiki kemampuan dalam menahan air (water holding capasity). Pada
umumnya leguminosa memerlukan unsur P, sedang rumput tropis lebih peka terhadap pemupukan unsur N. Untuk bisa memperoleh pemupukan yang optimal perlu diketahui : unsur hara dalam tanah, keasaman, tekstur tanah, sifat tanah (AAK, 1992). Unsur Nitrogen dapat menyehatkan pertumbuhan daun, daun tanaman lebar dengan warna yang hijau seperti yang dinyatakan oleh Sutedjo (1995). Pernyataan tersebut didukung oleh pernyataan Gardner et al ( 1991) yang menyatakan bahwa unsur Nitrogen mempunyai pengaruh yang nyata terhadap perluasan daun, terutama pada lebar dan luas daun.