Dinamika Pelepasan Hara Fosfor pada Aplikasi Fosfat Alam Reaktif di Tanah Kering Masam Indonesia

Abstract

Keterbatasan budidaya lahan kering masam adalah pH tanah, kandungan hara C-organik dan P tanah yang rendah, serta aluminium yang dapat dipertukarkan tinggi, yang dapat meracuni tanaman. Bahan induk tanah ini miskin hara baik makro maupun mikro. Hara P yang dilepaskan ke dalam larutan tanah dengan cepat diikat oleh Al, Fe dan Mn menjadi bentuk yag tidak tersedia bagi tanaman. Upaya untuk mengatasi kendala di atas telah banyak diteliti, antara lain: penambahan/ameliorasi dengan dolomit dan bahan organik untuk meningkatkan pH, karbon organik, dan ketersediaan hara tanah. Perbaikan status hara P tanah dapat dilakukan dengan pemupukan P, baik pupuk P larut air seperti TSP, SP-36, NPK, ataupun sumber pupuk P lainnya yaitu fosfat alam (FA). Hasil dari penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa aplikasi langsung FA melepaskan P secara slow release dan memiliki efek yang hampir sama dengan pupuk larut air, membuatnya lebih ekonomis dan ramah lingkungan. FA berkualitas baik disebut FA reaktif (FAR). FA, dolomit, dan bahan organik memainkan peran yang sangat penting dalam meningkatkan produktivitas tanah kering masam. Pupuk kandang dengan dosis 10 t ha−1 relevan untuk diaplikasikan di lahah kering masam. Sebelumnya, FA dan dolomit diaplikasikan secara terpisah. FA diaplikasikan di tanah dengan pH tanah kurang dari 5,5. Disolusi FA berkurang dengan meningkatnya pH di atas 5,5 sehingga P yang dilepaskan ke larutan tanah akan berkurang. Adapun dolomit diperlukan untuk meningkatkan ketersediaan hara secara umum di tanah masam dengan meningkatnya pH tanah hingga netral (pH 6–7). Mengingat mekanisme yang berlawanan ini, pengapuran harus dilakukan secara hati-hati agar tidak menghambat proses disolusi FAR, yang dapat mengurangi ketersediaan P untuk tanaman. Berangkat dari latar belakang di atas, maka perlu diteliti bagaimana jika FA diberikan bersama dengan dolomit, pupuk kandang, dan asam organik. Penelitian ini bertujuan sebagai berikut: (1) mendapatkan jenis dan dosis terbaik asam organik yang diberikan bersama dengan FAR untuk tanaman jagung; (2) mendapatkan dosis dan waktu terbaik aplikasi dolomit yang diberikan bersama dengan aplikasi langsung FAR untuk tanaman jagung; (3) mendapatkan paket teknologi aplikasi langsung FAR untuk tanaman jagung, dan (4) mempelajari dinamika pelepasan hara P pada paket teknologi aplikasi langsung FAR untuk tanaman jagung. Penelitian ini merupakan penelitian pot yang dilaksanakan di rumah kaca dan laboratorium Balai Penelitian Tanah di Bogor. Media tanah yang digunakan merupakan tanah kering masam (Typic Plinthudults) yang diambil dari kawasan sentra jagung di Kecamatan Jati Agung, Kabupaten Lampung Selatan, Provinsi Lampung. Penelitian dilaksanakan mulai April 2021 sampai Juni 2022. Penelitian rumah kaca dilaksanakan melalui 2 tahap, yaitu tahap pertama melaksanakan 2 (dua) percobaan yaitu percobaan jenis dan takaran aplikasi asam organik bersama dengan FAR untuk tanaman jagung, dan percobaan takaran dan waktu aplikasi dolomit bersama dengan FAR untuk tanaman jagung. Hasil dari percobaan ke-1 dan ke-2 digunakan pada percobaan ke-3 untuk menyusun paket teknologi aplikasi langsung FAR yang terdiri atas komponen FAR, pupuk kandang, dolomit, dan asam organik. Rancangan percobaan yang digunakan pada percobaan ke-1 adalah acak kelompok lengkap dengan 2 faktor. Sebagai faktor pertama adalah jenis asam organik, yaitu asam sitrat, asam humat, asam suksinat, dan asam oksalat dan sebagai faktor kedua adalah takaran asam organik, yaitu 0, 25, 50, 100, dan 200 ppm. Setiap perlakuan diulang 3 kali, sehingga terdapat 60 pot perlakuan. Rancangan percobaan yang digunakan pada percobaan ke-2 adalah acak kelompok lengkap dengan 2 faktor. Sebagai faktor pertama adalah waktu aplikasi dolomit, yaitu 7 hari sebelum FAR diaplikaskan (T-1), pada hari yang sama dengan FAR diaplikasikan (T0), 7 hari setelah FAR diaplikasikan (T+1), dan 14 hari setelah FAR diaplikasikan. Sebagai faktor kedua adalah takaran dolomit, yaitu setara 0 (D0); 0,5 (D1); 1,0 (D2); 2,0 (D3); dan 4,0 t ha−1 (D4). Setiap perlakuan diulang 3 kali, sehingga terdapat 60 pot perlakuan. Rancangan percobaan yang digunakan pada percobaan ke-3 adalah acak lengkap dengan 9 perlakuan. Perlakuan yang diuji adalah P0 (kontrol); P1 (FAR); P2 (FAR+dolomit); P3 (FAR+pupuk kandang); P4 (FAR+asam organik); P5 (FAR+dolomit+pupuk kandang); P6 (FAR+dolomit+asam organik); P7 (FAR+pupuk kandang+asam organik), dan P8 (FAR+dolomit+pupuk kandang+asam organik). Setiap perlakuan diulang 3 kali sehingga terdapat 27 pot perlakuan. FAR diaplikasikan ke tanah dengan takaran 1 t ha−1, pupuk kandang diaplikasikan bersama dengan FA dengan takaran 10 t ha−1. Asam organik yang diaplikasikan adalah dari hasil percobaan ke-1 yaitu asam okasalat dengan takaran 126,9 ppm. Dolomit diaplikasikan adalah hasil dari percobaan ke-2, yaitu takaran 0,75 x Aldd (1,04 t ha−1) Pengambilan contoh tanah untuk percobaan ke-1 dan ke-2 dilakukan sebanyak 4 kali, yaitu 7 hari setelah tanam (HST), 14 HST, 28 HST, dan 105 HST, sedangkan pada percobaan ke-3 dilakukan sebanyak 6 kali, yaitu 10 hari setelah aplikasi FAR (HSFA), 17 HSFA, 24 HSFA, 38 HSFA, 52 HSFA, dan 115 HSFA. Parameter yang diamati untuk percobaan ke-1 dan ke-2 adalah sifat kimia tanah yaitu pH, kemasam aktif (Al dapat dipertukarkan/Aldd dan Hdd), kandungan kation-kation, P-tersedia/P-Bray 1/P-Olsen, kapasitas tukar kation (KTK), fraksi P anorganik tanah (P-terlarut, Al-P, Fe-P, P-tereduksi, P-terselubung, dan Ca-P), dan berat kering (BK) biji jagung, sedangkan untuk percobaan ke-3 adalah sifat kimia tanah yaitu pH, kemasam aktif (Aldd dan Hdd), C-organik, P-tersedia (P-Bray 1), kandungan kation-kation, KTK, fraksi P tanah (P-terlarut, Al-P, Fe-P, P-tereduksi, P-terselubung, Ca-P, P-organik, dan P-total), serta berat kering (BK) biji jagung. Hasil percobaan ke-1 menunjukkan bahwa jenis asam organik tidak berpengaruh nyata terhadap semua parameter sifat kimia tanah dan BK jagung, tetapi takaran asam organik berpengaruh nyata pada taraf P<0,05 DMRT terhadap pH tanah, Aldd., Cadd., KTK, dan P-Bray 1, dan fraksi P tanah kecuali pada fraksi P-tereduksi dan terselubung, serta BK biji jagung. Peningkatan pH tanah sekitar 0,3 unit akibat aplikasi asam organik akan menurunkan ion Hdd (0,6–0,2 cmol (+) kg−1) dan Aldd (0,09–0,28 cmol (+) kg−1) yang pada gilirannya nyata meningkatkan ion Cadd (0,24–0,73 cmol (+) kg−1), KTK (0,19–0,65 cmol (+) kg−1), dan P-tersedia (0,37–2,49 ppm), serta fraksi P tanah kecuali fraksi P-tereduksi dan P-terselubung. Pengaruh perlakuan jenis asam organik tidak berpengaruh nyata pada taraf p < 0,05 terhadap semua parameter fraksi inorganik P tanah kecuali fraksi Ca-P. Sebaliknya perlakuan takaran asam organik berpengaruh nyata terhadap semua fraksi inorganik P, kecuali fraksi P-tereduksi. Peningkatan konsentrasi asam organik nyata meningkatkan fraksi P-terlarut tanah (4,8 ppm atau 64,8%), fraksi Al-P (13 ppm atau 10,1%), fraksi Fe-P (16,8 ppm atau 27,7%), fraksi Ca-P (20 ppm atau 31,7%) dan nyata menurunkan fraksi P-terselubung (8 ppm atau 13,6%). Terdapat korelasi nyata dan positif antara pH dan fraksi P-inorganik tanah dengan hasil jagung kecuali untuk fraksi P-tereduksi dan P-terselubung. Diantara fraksi P menunjukkan korelasi yang nyata dengan hubungan hingga kuat, kecuali fraksi P-tereduksi dan P-terselubung sangat lemah. Walaupun tidak nyata jenis asam organik terbaik adalah asam oksalat dan asam sitrat dengan takaran terbaik adalah 126,9 ppm, dan setelah takaran ini, hasil jagung menurun. Pada percobaan ke-2, perlakuan waktu aplikasi dolomit bersama dengan FAR berpengaruh nyata pada taraf P< 0,05 DMR terhadap perubahan semua parameter sifat kimia tanah yang diamati. Perlakuan waktu dan takaran aplikasi dolomit bersama dengan FAR berpengaruh nyata pada taraf p < 0,05 uji DMR terhadap perubahan semua parameter sifat kimia tanah yang diamati. Perlakuan T+1 (aplikasi dolomit 7 hari setelah FAR) nyata lebih tinggi 70,7 dan 96% dibandingkan dengan perlakuan T-1 dan T-0 (aplikasi dolomit sebelum FAR), dan perlakuan takaran 1 t ha−1 nyata meningkatkan P-Olsen sebesar 9,6% dan 8,7% dibandingkan dengan perlakuan D3 (2 t ha−1) dan D4 (4 t ha−1). Peningkatan takaran dolomit juga nyata meningkatkan KTK dan pH tanah serta menurunkan Aldd tanah. Perlakuan waktu aplikasi dan takaran dolomit dengan FAR berpengaruh nyata terhadap peningkatan hasil jagung. Waktu dan takaran aplikasi dolomit terbaik diperoleh pada 7 hari setelah FAR dengan takaran 0,75 × Aldd atau pada kasus tanah ini setara 0,8 t ha−1. pH tanah berkorelasi nyata dengan perubahan fraksi anorganik tanah. Secara umum pelarutan FAR mencapai maksimum pada pH tanah antara 5,9 hingga 6.5. Fraksi P-terlarut mencapai maksimum pada pH tanah 5,9, fraksi Al-P pada pH 6,3, dan fraksi Ca-P pada 6,5, sedangkan fraksi Fe-P mencapai konsentrasi minimum pada pH 6,4. Pada percobaan ke-3, perlakuan paket teknologi aplikasi langsung FAR nyata meningkatkan sifat kimia tanah (pH P-Bray 1, P-HCl, C-organik, basa-basa, dan KTK) pada taraf 0,05 uji DMR, serta nyata menurunkan Aldd dan Hdd. Paket teknologi aplikasi langsung FAR berpengaruh nyata terhadap fraksi P-terlarut, Al-P, Fe-P, P-tereduksi, Ca-P, P-organik, dan P-total, kecuali terhadap fraksi P-terselubung. Paket teknologi kombinasi FAR dengan pupuk kandang (perlakuan P3) dan kombinasi FAR dengan dolomit dan pupuk kandang (perlakuan 5) merupakan 2 kombinasi paket teknologi terbaik untuk meningkatkan BK biji jagung dibandingkan dengan kombinasi perlakuan lainnya. Terdapat korelasi positif yang nyata antara pH dengan fraksi P-terlarut, Al-P, Fe-P, P-tereduksi, Ca-P, dan P-total. Diantara fraksi-fraksi, terdapat korelasi positif nyata antara fraksi P-total dengan seluruh fraksi P, antara P-terlarut dengan Al-P, Ca-P, dan P-organik, antara fraksi Fe-P dengan fraksi P-tereduksi dan Ca-P, antara fraksi P-tereduksi dengan P-terselubung dan Ca-P, antara fraksi P-terselubung dengan Ca-P.

The constraints of dry land acid soil cultivation are low soil pH, C-organic and P nutrient content, and high exchangeability of aluminium, which can poison plants. The parent material of this soil is poor in both macro and micronutrients. P released into the soil solution is quickly bound by Al, Fe, and Mn into a form that is not available to plants. Efforts to overcome the above constraints have been widely studied, including adding amelioration with dolomite and organic matter to increase pH, organic carbon, and soil nutrient availability. Improvement of soil P nutrient status can be done by P fertilization, both water-soluble P fertilizers such as TSP, SP-36, NPK, or other sources of P fertilizers, namely phosphate rock (PR). The results of previous studies showed that direct application of PR will release P in a slow release and had almost the same effect as water soluble fertilizers, making it more economical and environmentally friendly. Good quality PR is called reactive PR (RPR). PR, dolomite, and organic matter play a very important role in increasing the productivity of dry land acid soils. Previously, PR and dolomite were applied separately. PR is applied in soil with a soil pH of less than 5.5. PR dissolution decreases with increasing pH up to 5.5 so that the P realesed into soil solution will alson decrease. Dolomite is needed to increase soil pH to neutral (pH 6–7) so that the availability of macro and micronutrients is maximum. Given these opposing mechanisms, liming must be done carefully so as not to inhibit the dissolution of RPR, which can reduce the availability of P to plants. Departing from the background above, it is necessary to examine what if PR is given together with dolomite, manure, and organic acids. This study aims as follows: (1) to obtain the best type and dosage of organic acids given together with RPR for maize plants; (2) to obtain the best dose and time of dolomite application given together with the direct application of RPR for maize; (3) to obtain the technology package for direct application of RPR for maize, and (4) to study the dynamics of nutrient P release in the technology package of direct application of RPR for maize. This research was a pot study carried out in a greenhouse and laboratory at the Soil Research Institute in Bogor. The soil medium used was dry land acid soil (Typic Plinthudults) taken from the maize center area in Jati Agung District, South Lampung Regency, Lampung Province. The research was carried out from April 2021 to June 2022. The greenhouse research was carried out in 2 stages, namely the first stage carried out 2 (two) experiments, namely an experiment on the type and dose of organic acid application together with RPR for maize plants, and an experiment for the dose and time of application of dolomite together with RPR for maize plants. The results from the 1st and 2nd experiments were used in the 3rd experiment to develop a direct application of the RPR technology package consisting of RPR components, manure, dolomite, and organic acids. The experimental design used in the first experiment was randomized complete block design (RCBD) with two factors. As the first factor is the type of organic acid, namely citric acid, humic acid, succinic acid, and oxalic acid and the second factor is the dose of organic acid, namely 0, 25, 50, 100, and 200 ppm. Each treatment was repeated 3 times, so there were 60 treatment pots. The experimental design used in the 2nd experiment was RCBD with two factors. The first factor was the dolomite application time, which were 7 days before RPR was applied (T-1), on the same day RPR was applied (T0), 7 days after RPR was applied (T+1), and 14 days after RPR was applied. As the 2nd factor was the dolomite dose, which were equivalent to 0 (D0); 0.5 (D1); 1.0 (D2); 2.0 (D3); and 4.0 t ha−1 (D4). Each treatment was repeated 3 times, so there were 60 treatment pots. The experimental design used in the 3rd experiment was randomized complete design (RCD) with 9 treatments and 3 replications. The treatments tested were P0 (control); P1 (RPR); P2 (RPR+dolomite); P3 (RPR+manure); P4 (RPR+organic acid); P5 (RPR+dolomite+manure); P6 (RPR+dolomite+organic acid); P7 (RPR+manure+organic acid), and P8 (RPR+dolomite+manure+organic acid). Each treatment was repeated 3 times so that there were 27 treatment pots. RPR was applied to the soil at a dose of 1 t ha–1, the manure was applied 10 t ha−1, and the Oxalic acid was applied at 126,9 ppm which was the result of the 1st experiment and dolomite applied at 0,75 x Alexch. (1,04 t ha−1) which was the result of the 2nd experiment. Soil sampling for the 1st and 2nd experiments was carried out 4 times, namely 7 days after planting (DAP), 14 DAP, 28 DAP, and 105 HST (harvested time), while in the 3rd experiment, it was carried out 6 times, namely 10 days after RPR applications (DAPR), 17 DAPR, 24 DAPR, 38 DAPR, 52 DAPR, and 115 DAPR. The parameters observed for the 1st and 2nd experiments were the chemical properties of the soil, namely pH, active acidity (Alexch. and Hexch.), cations content, available P/P-Bray 1/P-Olsen, cation exchange capacity (CEC), soil inorganic P fraction (dissolved P, Al-P, Fe-P, reductant-P, occluded-P, and Ca-P), and dry weight (DW) of maize kernels, while for the 3rd experiment were soil chemical properties namely pH, active acidity (Alexch and Hexch), C-organic, available P, the content of cations, CEC, fraction of soil P (saloid-P, Al-P, Fe-P, reductant-P, occluded-P, Ca-P, P-organic, and P-total), as well as dry weight (DM) of maize kernels The results of the 1st experiment showed that the type of organic acid did not significantly affect all parameters of soil chemical properties and DW of maize, but the dose of organic acid had a significant effect at the level of P <0.05 DMRT on soil pH, Alexch, Caexch, CEC, and available P (P-Bray 1), and soil P fraction except for reductant-P and occluded-P fractions, as well as DW of maize seeds. An increase in soil pH of about 0.3 units due to the application of organic acids will reduce Hexch ions (0.6–0.2 cmol (+) kg−1) and Alexch (0.09–0.28 cmol (+) kg−1) which in turn markedly increased Caexch ions (0.24–0.73 cmol (+) kg−1), CEC (0.19–0,65 cmol (+) kg−1), and available P (0.37–2.49 ppm), as well as the soil P fraction except for reductant-P and occluded-P fractions. The effect of type of organic acid treatment had no significant effect at the level p < 0.05 on all parameters of the soil inorganic P fraction except for the Ca-P fraction. On the other hand, the organic acid dose treatment had a significant effect on all inorganic P fractions, except for the reductant-P fraction. Increasing the concentration of organic acids markedly increased the occluded-P fraction of the soil (4.8 ppm or 64.8%), the Al-P fraction (13 ppm or 10.1%), the Fe-P fraction (16.8 ppm or 27.7 %), Ca-P fraction (20 ppm or 31.7%) and a significantly decreased occluded-P fraction (8 ppm or 13.6%). There was a significant and positive correlation between pH and soil inorganic P-fraction and maize yield except for reductant--P and occluded-P fractions. Among the P fractions showed a significant correlation with a strong finite relationship, except for the reductant-P and occluded-P fractions which were weak. Although it was not significant that the best types of organic acids are oxalic acid and citric acid with the best organic acid dose of 126.9 ppm, after this dose, the yield of maize decreased. In the 2nd experiment, the dolomite application time together with RPR significantly affected the P level <0.05 DMR on changes in all observed soil chemical properties parameters. T+1 treatment (application of dolomite 7 days after FAR) was significantly higher 70.7 and 96% compared to treatments T-1 and T-0 (application of dolomite before FAR), and treatment with a dose of 1 t ha−1 significantly increased P-Olsen by 9.6% and 8.7% compared to treatments D3 (2 t ha−1) and D4 (4 t ha−1). Increasing the dose of dolomite also significantly increased CEC and soil pH and decreased soil Al-exch. Treatment of application time and dose of dolomite with FAR had a significant effect on increasing maize yields. The best dolomite application time and rate was obtained 7 days after FAR with a dose of 0.75 × Al-exch. or in this soil case the equivalent of 0.8 t ha−1. Soil pH was significantly correlated with changes in soil inorganic fractions. In general, FAR dissolution reached a maximum at soil pH between 5.9 to 6.5. The saloid-P fraction reached a maximum at soil pH 5.9, the Al-P fraction at pH 6.3, and the Ca-P fraction at 6.5, while the Fe-P fraction reached a minimum concentration at pH 6.4. In the 3rd experiment, the direct application of RPR technology package treatment significantly increased the chemical properties of the soil (pH P-Bray 1, P-HCl, C-organic, base cations, and CEC), and significantly decreased Alexch and Hexch. The technology package of RPR direct application significantly affected the saloid-P, Al-P, Fe-P, reductant-P, Ca-P, organic P, and total P fractions, except for the occluded-P fraction. The technology package combination of RPR with manure (T3 treatment) and the combination of RPR with dolomite and manure (treatment 5) were the best two combination technology packages to increase the DW of maize seeds compared to other treatment combinations. There was a significant positive correlation between pH and saloid-P, Al-P, Fe-P, reductant-P, Ca-P, and total P fractions. Among the fractions, there was a significant positive correlation between the P fraction and all P fractions except with reductant-P and occluded-P fraction.