3 TINJAUAN PUSTAKA Tanah Ultisol Tanah Ultisol adalah tanah yang memiliki horizon argilik atau kandik dengan kejenuhan basa < 35 % pada kedalaman 125 cm dibawah batas teratas dari horizon argilik (tapi tidak lebih dari 200 cm dibawah permukaan tanah mineral) atau 180 cm dibawah permukaan tanah mineral (Soil Survey Staff, 2014). Proses pembentukan tanah Ultisol diawali oleh pencucian yang ekstensif dengan suhu yang cukup panas, yang terjadi dalam waktu yang cukup lama, sehingga menyebabkan terjadinya pelapukan yang kuat terhadap mineral mineral mudah lapuk, dan terjadi pembentukan mineral liat sekunder dan oksida-oksida. Mineral yang terbentuk biasanya didominasi oleh kaolinit dan gibsit. Pencucian liat akan menghasilkan horizon albik dilapisan atas, dan horizon argilik dilapisan bawah. Bersamaan dengan proses pencucian liat terjadi pula proses podzolisasi, dimana besi akan dipindahkan dari horizon albik ke horizon argilik (Barchia, 2011) Tanah Ultisol memiliki solum dengan kedalaman kategori sedang, dengan karakteristik berwarna merah sampai kuning, chroma meningkat dengan bertambahnya kedalaman. Tekstur pada tanah Ultisol umumnya halus pada horison Bt (karena kandungan liat maksimal pada horison ini). Struktur tanah berbentuk gumpal pada horison Bt dengan kosistensi teguh, kutan liatt terjadi pathite banyak ditemukan konkresi besi. Permeabilitas lambat sampai baik dengan erodibilitas kategori tinggi (Munir, 1996).
4 Tanah Ultisol tersebar luas pada daerah-daerah beriklim humid. Penyebaran Ultisol di Indonesia hampir diseluruh tanah air kecuali beberapa pulau di Nusa Tenggara dan Maluku Selatan. Dari 51.000.000 ha Ultisol yang ada di Indonesia, sebagian besar diantaranya ditumbuhi oleh hutan tropika basah, semak belukar, dan hamparan padang alang-alang terlantar. Sebagian kecil saja atau sekitar 598.000 ha yang sudah dijadikan lahan-lahan produktif sebagai lahan tanaman padi lahan kering. Selebihnya dijadikan sasaran bukaan lahan transmigrasi dan perluasan tanaman perkebunan (Munir, 1996). Tanah Ultisol sering diidentikkan dengan tanah yang tidak subur. Pencucian dan pelapukan yang terjadi secara intensif menyebabkan tanah Utisol memiliki kandungan unsur hara yang rendah, kemasaman tanah yang tinggi, dan rendahnya kandungan bahan organik. Rendahnya kandungan bahan organik disertai dengan kemasaman tanah yang tinggi akan menyebabkan ketersedian P semakin rendah. Pada ph kurang dari 5,5 unsur P akan diikat oleh Fe dan Al. Ketersediaan P yang rendah akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman, karena unsur P merupakan unsur hara yang esensial bagi tanaman, yang berperan dalam proses fotosintesis, respirasi, transfer dan penyimpanan energi, pembelahan dan pembesaran sel serta proses-proses yang lainya (Sudaryono, 2009). Tanah Masam Tanah masam adalah tanah dengan nilai ph < 5,5. Nilai ph menunjukkan kosentrasi ion H + didalam tanah. Apabila kosentrasi ion H + dan OH - seimbang, maka reaksi tanah akan netral. Sedangkan apabila H + lebih besar dari ion OH - maka tanah akan bereaksi masam. Setiap perubahan satu unit nilai ph mencerminkan adanya perubahan kosentrasi ion H + atau OH - (Barchia, 2011).
5 Sumber kemasaman tanah yang paling utama adalah aktivitas Al didalam tanah dan ion H + didalam larutan tanah. Hidrolisis Al akanmelepaskan H +, H + inilah yang kemudian akan mengasamkan ph tanah. Adapun rekasinya sebagai berikut : Al 3+ + H 2 O Al(OH) 2+ + H + Al(OH) 2+ + H 2 O Al(OH) + 2 + H + Al(OH) + 0 2 + H 2 O Al(OH) 3 + H + 0 - Al(OH) 3 + H 2 O Al(OH) 4 + H + (Havlin, dkk. 1999). Curah hujan dan respirasi merupakan salah satu faktor yang menyebabkan tanah menjadi masam. Air hujan murni sebenarnya adalah air destilasi, namun begitu turun melalui atmosfir dapat menjadi asam ber-ph 5,6 karena bereaksi dengan CO 2. Air hujan murni bereaksi secara keseimbangan dengan CO 2 atmosfir akan menghasilkan ion H +, akibatnya ph menjadi 5,6. Reaksinya : H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3-2H + + CO 3 Tanaman dan mikroorganisme juga menghasilkan CO 2 melalui proses respirasi. Selama periode pertumbuhan aktif akar tanamanan, organisme tanah menghasilkan CO 2 tanah dan terlarut sehingga ph tanah menjadi lebih asam (Mukhlis, dkk. 2011). Meningkatnya kemasaman tanah pada lahan pertanian juga dapat disebabkan oleh beberapa hal berikut, seperti penggunaan pupuk komersial, khususnya pupuk NH + 4 yang menghasilkan H + selama nitrifikasi. Setiap pupuk memiliki pengaruh yang berbeda terhadap ph tanah. Pupuk nitrat mengandung kation basa sehingga menyebabkan kemasaman tanah yang lebih rendah
6 dibanding pupuk amonium. Dibandingkan pupuk P, pupuk yang mengandung atau membentuk NH 4 + berpengaruh lebih besar terhadap ph tanah. (Damanik, dkk. 2011). Bahan organik juga dapat menjadi penyebab kemasaman tanah. Beberapa tanaman mengandung sejumlah asam organik. Begitu residunya terdekomposisi, asam organik secara alami mempengaruhi kemasaman tanah. Beberapa tanaman mengasamkan secara sederhana, karena rendahnya kosentrasi basa untuk mencukupi keperluan mikrobia, dekomposisi jaringan tanaman tidak hanya mengeluarkan karbon dioksida tetapi juga akan mengambil hara basa, seperti kalsium dan magnesium dari dalam tanah (Mukhlis, dkk. 2011). Permasalahan utama pada tanah masamadalah aktivitas Al yang dapat bersifat toksik bagi tanaman. Keberadaan Al didalam tanah akan menghambat pertumbuhan tanaman dan meningkatkan kemasaman. Ligon dan Pierre mendemontrasikan keracunan Al melalui pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan tanaman jagung menjadi berkurang saat kosentrasi Al didalam tanah lebih besar daripada 1 ppm. Akar halus tanaman sorgum mati ketika kosentrasi Al didalam tanah mencapai 1 ppm, dan pertumbuhan akar tanaman akan terhambat dan tumbuh abnormal saat kosentrasi Al mencapai 0,5 ppm (Kamprath, 1967). Selain masalah Al yang bersifat toksik pada tanaman, kemasaman tanah juga berpengaruh penting pada ketersedian unsur hara P di dalam tanah. Pada kisaran ph 4,0 6,0 kebanyakan P dalam larutan tanah dalam bentuk ion H 2 PO 4, dan pada ph 6,5 7,5, P dalam larutan tanah dalam bentuk H 2 PO - 4 dan HPO 2-4, dan pada tanah mineral masam kelarutan PO 4 - sulit terjadi, bahkan P dimungkinkan akan mengendap menjadi H 3 PO 4. Pada ph rendah, P akan banyak
7 terfiksasi oleh kation kation Al, Fe, Mn. Sedangkan apabila ketersediaan kationkation basa yang sangat rendah pada kemasaman yang tinggi dan tinggi kelarutan kation-kation asam di atas menyebabkan P lebih banyak terfiksasi oleh kationkation asam tersebut, serta aktivitas kation basa pada larutan tanah dan daerah perakaran tanaman akan berkompetisi dengan kation-kation asam dalam memanfaatkan tapak pertukaran (Barchia, 2011). Kemasaman tanah juga menyebabkan masalah pada ketersedian hara seperti hara penting seperti Mg. Pada studi di Carolina Utara ditemukan bahwa defesiensi Mg ditemukan pada saat ph bernilai 5 atau lebih rendah pada tanah berpasir. Pada ph 5 atau lebih rendah akan terjadi pertukaran kation Mg oleh Al. Pada ph lebih rendah dari 4,8, Al akan bersifat antagonis pada penyerapan unsur hara Mg (Kamprath, 1967). Kemasaman tanah juga berpengaruh pada ketersedian ion-ion basa. Tanah masam yang didominasi ion H + dan Al 3+ memiliki kekuatan affinitas yang sama kuat yang mampu menggantikan kation-kation basa seperti K +, Ca 2+, Mg 2+, Na + dan NH 4 + yang teradsorpsi dipermukaan koloid tanah. Kation-kation basa selanjutnya bebas di larutan tanah dan mudah tercuci dan hilang oleh air irigasi atau curah hujan (Mukhlis, 2011) Pengelolaan Tanah Ultisol Bila ditinjau dari berbagai masalah yang terjadi pada tanah Ultisol, tanah Ultisol perlu ditangani dan dikelola secara tepat, dengan mempertimbangkan keefektifan bahan yang digunakan, baik dari segi finansial maupun ekonomi. Selama ini pengapuran diketahui sebagai salah satu cara untuk mengatasi masalah tanah masam yang efektif dan efesien. Namun, selama ini diketahui bahwa
8 pemberian kapur belum mampu memberikan bahan organik ke tanah, sedangkan tanah Ultisol merupakan tanah yang memiliki kandungan bahan organik yang rendah. Oleh sebab, pemberian bahan organik berupa pupuk kandang ayam atau pupuk hijau bisa menjadi bahan alternatif untuk melihat apakah pemberian bahan organik mampu mengatasi permasalahan yang terjadi pada tanah Ultisol. Kapur CaCO 3 Tanah di Indonesia merupakan tanah beriklim basah berkembang dengan kondisi curah hujan tinggi sepanjang tahun. Hal ini menyebabkan terjadi penurunan kadar kation kation basah tanah (seperti Ca, Mg dan K) dan meningkatkan kemasaman tanah. Kemasaman tanah yang tinggi menyebabkan rendahnya status hara fosfor dan tingginya potensial keracunan alumunium (Damanik, dkk. 2011). Tanah-tanah mineral masam pada ph kurang dari 5 umumnya mengandung Al dan Mn dalam jumlah cukup banyak di larutan tanah, yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman. Pemberian kapur pada tanah masam dapat menghilangkan pengaruh keracunan unsur Al, H, dan Mn. Pengaruh kapur terhadap retensi kation adalah dengan menggantikan dan mengendapkan Al, kemudian Al akan diikat menjadi bentuk yang tidak aktif (Kamprath & Foy, 1985). Selain itu pemberian kapur juga dapat mereduksi kemasaman, menurunkan kejenuhan Al hingga < 20%, dan dapat menaikan kadar Ca dan Mg (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Bahan kapur yang digunakan untuk mengatasi kemasaman cukup beragam, seperti CaCO 3, CaO, Ca(OH) 2, dan CaMg(CO 3 ) 2. Kapur yang umum digunakan petani adalah kalsium karbonat, CaCO 3. Kapur kalsium karbonat
9 diproduksi dari kulit kerang, tiram dan sejenisnya, sehingga harganya relatif murah dan sering dipakai untuk mengapuri tanah pertanian. Baik buruknya suatu bahan kapur untuk mengatasi tanah masam sangat dipengaruhi oleh kemampuan kapur dalam menetralisasi tingkat kemasaman (Mukhlis, dkk. 2011). Pemberian bahan kapurcaco 3 setara 1x Al -dd berpengaruh nyata dalam menurunkan Al -dd di dalam tanah. Pengapuran akan mengurangi daya larut Al, Fe, Mn dan Zn. Adapun reaksinya sebagai berikut : CaCO 3 Ca 2+ 2- + CO 3 CO 2-3 + 2H 2 O H 2 CO 3 + 2OH - X-Al + 3OH - X 3- + Al(OH) 3 (Wahjudin, 2006). Menurut Havlin,dkk (1999), Reaksi kapur dimulai dengan netralisasi H+ di larutan tanah oleh OH - dan HCO - 3. Adapun reaksinya sebagai beriut : CaCO 3 + H 2 O Ca 2+ + HCO - 3 + OH - Selanjutnya H + akan hilang dari larutan tanah dan diubah menjadi bentuk Al(OH) 3, sehingga tidak memasamkan tanah. Al 3+ K + Ca 2+ Ca 2+ Mg 2+ + 3CaCO 3 + 3H 2 O Ca 2+ + 2Al(OH) 3 + 3CO 2 K + Mg 2+ Al 3+ Ca 2+ Ca 2+ Pengapuran yang berlebihan (over liming) dapat menyebabkan banyaknya P-larut diikat oleh Ca. Pengapuran pada tanah masam belum bisa menyelesaikan masalah ketersediaan P untuk tanaman, sehingga harus diikuti dengan penambahan pupuk P. Berbeda dengan pemberian CaCO 3 yang dikombinasikandengan senyawa humik, selain meningkatkan ph juga dapat
10 meningkatkan P-larut mulai dari 3 hingga 10 kali dibandingkan dengan kontrol (Winarso dkk, 2009) Bahan Organik Bahan organik adalah bahan yang tersusun dari senyawa organik yang berasal dari organisme hidup. Bahan organik dapat diperoleh dari beberapa sumber diantaranya kompos, pupuk hijau, pupuk kandang, sisa panen (jerami, tongkol jagung, bagas tebu, dan sabut kelapa), limbah ternak, limbah industri yang menggunakan bahan pertanian, dan limbah kota. Bahan organik sangat bermanfaat bagi peningkatan produksi pertanian baik kualitasmaupun kuantitas, mengurangi pencemaran lingkungan, dan meningkatkan kualitas lahan secara berkelanjutan (Suriadikarta dan Simanungkalit, 2006). Bahan organik memiliki peranan penting dalam tanah. Pemberian bahan organik ke tanah masam akan menghasilkan senyawa-senyawa organik berupa asam-asam humat dan fulvat yang berperan penting dalam meningkatkan kesuburan tanah. Sejumlah senyawa-senyawa organik berupa asam-asam humat dan fulvat akan membentuk kompleks dengan ion-ion logam yang akan menyebabkan terjadinya proses pengkelatan. Proses pengkelatan berperan penting dalammeningkatkan mobilitas dan ketersediaan kation. Selain itu, pembentukan senyawa organik berupa persenyawaan humik berperan dalam mengikat unsurunsur mikro seperti Fe, Cu, Zn, dan Mn. Unsur-unsur mikro yang diikat atau dikhelat pada saat tertentu akan dilepaskan kembali kedalam larutan tanah sehingga dapat diserap akar (Tan, 1991). Stevenson (1982) menyatakan bahwa pemberian bahan organik akan meningkatkan ketersediaan P melalui dekomposisi bahan organik. Unsur P yang
11 diikat oleh Ca, Fe, dan Al akan dilepaskan menjadi bentuk yang tersedia untuk tanaman melalui aksi asam organik dan khelat organik yang dihasilkan selama proses dekomposisi. Adapun reaksinya sebagai berikut : 2- CaOH.3Ca(PO 4 ) 2 + Khelat PO 4 (tersedia) + Ca Khelat Kompleks 2- Al(Fe)(H 2 O) 3 (OH) 2 H 2 PO 4 + Khelat PO 4 (tersedia) + Al(Fe)-Khelat Kompleks Bahan organik berupa pupuk kandang saat ini banyak digunakan oleh petani untuk meningkatkan kesuburan tanah dan meningkatkan produksi tanaman. Bahan organik berupa pupuk kandang merupakan bahan yang mudah diperoleh. Bahan organik berupa pupuk kandang dapat diperoleh dari semua produk buangan dari binatang peliharaan,baik itu kotoran ayam, sapi, kerbau, kambing atau hewan ternak lainya. Selain mudah diperoleh, pupuk kandang juga mengandung hara yang cukup lengkap untuk pertumbuhan tanaman (Hartatik dan Widowati, 2006). Tabel 1. Kandungan hara dari pukan padat/segar Sumber Pukan Kadar Air Bahan Organik N P 2 O 5 K 2 O CaO % Rasio C/N Sapi 81,3 16,7 0.5 0.2 0.15 0.2 20-25 Kambing 64,8 30,7 0.9 0.4 0.25 0.4 20-25 Ayam 64,8 30,7 1.5 1.3 0.8 4 9-11 Babi 77,6 17 0.5 0.4 0.4 0.07 19-20 Kuda 68,8 22 0.5 0.25 0.3 0.2 24 Sumber : Hartatik dan Widowati (2006).
12 Putra dkk (2015) menyatakan bahwa pemberian pupuk kandang pada tanah dapat menaikan ph, menurunkan Al -dd tanah dan meningkatkan bobot kering akar dan tajuk tanaman. Pemberian pupuk kandang akan menghasilkan asam organik yang berfungsi mengikat Al didalam tanah, sehingga Al menjadi bentuk yang tidak aktif, danph akan meningkat. Selain berpengaruh terhadap ph dan Al -dd, pepemberian pupuk kandang juga mempengaruhi bobot kering akar dan bobot kering tajuk semangkin meningkat. Bahan organik dari pupuk kandang akan memperbaiki aerasi tanah, sehingga kosentrasi oksigen semakin tinggi didalam tanah, dan perkembangan akar akan semakin baik didalam tanah. Bahan organik dari pupuk kandang juga dapat memberikan unsur hara N pada tanaman. Unsur N akan terakumulasi dengan sejumlah zat hasil fotosintesis yang dapat merangsang terbentuknya tunas daun sehingga dapat mempengaruhi bobot kering tanaman. Hasil penelitian Tufaila, dkk (2014) menunjukan bahwa aplikasi pupuk kandang ayam pada tanah masam mampu memberikan peningkatan kandungan C-organik tanah. Pada pengamatan pada parameter C-organik tanah sebelum perlakuan yaitu sebesar 0,83% (sangat rendah) dan setelah perlakuan nilai C-organik bervariasi berkisar antara 1,30-2,26% (sedang). Selain itu pemberian pupuk kompos kotoran ayam pada perlakuan 15 ton/ha berpegaruh sangat nyata terhadap total prodeksi buah tanaman mentimun. Hal ini dikarenakan pada perlakuan 15 ton/ha kompos kotoran ayam sudah mampu menyuplai unsur hara tersedia yang cukup dan seimbang yang sangat dibutuhkan tanaman mentimun untuk tumbuh dan menghasilkan produksi yang tinggi.
13 Hasil penelitian Sarno (2009) menunjukan bahwa pemberian pupuk kandang ayam dapat menurukan jerapan P tanah. Asam humik dan asam fulvik yang terkandung pada pupuk kandang berfungsi dalam mengikat Fe dan Al, sehingga Al dan Fe menjadi bentuk yang tidak aktif, sehingga ketersediaan P tersedia ditanah semakin meningkat. Selain itu, pemberian pupuk kandang juga berpengaruh nyata dalam meningkatkan bobot akar pada tanaman Caisim. Peningkatan bobot akar pada tanaman ini disebabkan karena pemberian pupuk kandang dapat memperbaiki sifat fisik tanah. Selain pupuk kandang, pupuk hijau juga berpotensial untuk digunakan sebagai salah satu sumber bahan organik yang dapat digunakan untuk meningkatkan kesuburan tanah. Pemberian pupuk hijau berfungsi meningkatkan kandungan bahan organik dan unsur hara dalam tanah, sehingga terjadi perbaikan sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Pupuk hijau dapat diperoleh dari tanaman/tumbuhan atau sisa panen yang dibenamkan pada waktu masih hijau atau setelah dikomposkan. Jenis tanaman/tumbuhan yang dijadikan sumber pupuk hijau diutamakan dari jenis legum, karena tanaman ini mempunyai kandungan hara (utamanya nitrogen) yang relatif tinggi dibanding jenis tanaman lainnya. Namun demikian, sesungguhnya dari jenis nonlegum pun misalnya sisa tanaman jagung, ubi-ubian, jerami padi, dan lain-lain, dapat juga dimanfaatkan sebagai sumber pupuk hijau, karena meskipun kandungan nitrogennya relatif rendah, namun beberapa unsur lainnya seperti kalium relatif tinggi (Rachman, dkk. 2006).
14 Tabel 2. Total hara yang terkandung dalam sisa panen (kecuali akar) Total hara dalam sisa tanaman kecuali akar Tanaman N P K Ca Mg S kg/ha Kacang Kacangan Kacang Tunggak 25 2 21 17 8 6 Kacang Tanah 70 5 59 60 17 16 Kacang Hijau 35 3 54 18 9 7 Kedelai 15 2 13 1 2 6 Kacang Panjang 65 6 33 23 16 8 Biji - Bijian Jagung Hibrida 45 7 58 7 12 6 Jagung lokal 25 4 32 4 7 4 Padi unggul 30 2 93 10 6 1 Padi lokal 15 2 49 5 3 1 Umbi - umbian Singkong 61 5 41 42 11 6 Kentang 39 8 46 9 4 5 Ubi jalar 30 5 29 4 2 3 Sumber : Rachman, et al (2006). Penggunaan pupuk hijau dapat memperbaiki aerasi udara dalam tanah secara tidak langsung dan dapat menyuburkan tanah. Penggunaan pupuk hijau umumnya dibenamkan kedalam tanah atau dicampurkan saat pengolahan tanah. Pupuk hijau yang umum digunakan adalah dari tanaman legum (kacang kacangan), karena disamping sebagai sumber bahan organik juga dapat menyumbangkan unsur hara Nitrogen didalam tanah (Rover, 2009). Penelitian Junedi (2014) menunjukan bahwa semakin banyak pupuk hijau yang diberikan didalam tanah, maka total ruang tanah akan semakin meningkat, sehingga struktur tanah menjadi gembur, sehingga baik untuk pertumbuhan tanaman. Pemanfaatan pupuk hijau selain dapat memperbaiki aerasi tanah, pupuk hijau juga dapat digunakan untuk meningkatkan kandungan C organik tanah. Penelitian Magdalena, dkk (2013) menyatakan bahwa pemberian pupuk anorganik
15 tidak dapat meningkatkan kandungan C organik tanah. Kandungan C organik tanah tegalan di Indonesia umumnya < 0,03 %, sedangkan kandungan yang dianggap baik adalah >1%, serta ideal 2,5-4%. Peningkatan C organik akan berpengaruh pada peningkatan kandungan bahan organik tanah. Buckman dan Brady (1974) menyatakan bahwa pemberian pupuk hijau berupa kacang-kacangan akan meningkatkan nitrogen didalam tanah. Pemberian pupuk hijau dengan cara dibenamkan ke tanah akan mengembalikan nitrogen yang semula ada didalam tanah menjadi bentuk N-organik (mobilisasi). Kenaikan nitrogen akibat pemberian kacang-kacangan setara dengan nitrogen yang diikat secara simbiotik oleh tanaman. Kenaikkan nitrogen organik dalam tanah akan berperan penting dalam meningkatkan kesuburan tanah.