Peremajaan Tanah Marginal Menggunakan Bahan Piroklastik Gunung Merapi, Yogyakarta

Abstract

Bahan piroklastik merupakan hasil letusan eksplosif gunung api yang berupa material lepas (klastik) seperti abu vulkanik, lapili, bom, dan blok. Material ini terbentuk dari fragmentasi magma dan batuan induk yang terlontar ke atmosfer kemudian mengalami pengendapan di permukaan bumi. Secara mineralogi, piroklastik didominasi oleh komponen silikat, mineral amorf, dan fragmen batuan yang memiliki reaktivitas tinggi terhadap pelapukan. Sifat fisik dan kimianya yang menjadikan bahan ini berpotensi besar dalam memperbaiki struktur tanah dan meningkatkan ketersediaan hara, sehingga relevan untuk pengelolaan tanah vulkanik dan rehabilitasi lahan marginal. Bahan piroklastik dapat meningkatkan kesuburan tanah karena mengandung berbagai mineral primer seperti feldspar, piroksen, dan olivin yang kaya akan unsur hara makro (Ca, K, dan Mg) maupun mikro (Fe, Mn, Cu, dan Zn). Kandungan mineral tersebut dapat menjadi sumber hara jangka panjang yang mendukung pertumbuhan tanaman, terutama pada lahan-lahan marginal yang miskin nutrisi. Namun, salah satu kendala utama dari pemanfaatan bahan piroklastik adalah proses pelapukannya yang berjalan lambat. Mineral-mineral kristalin dalam piroklastik umumnya bersifat sedikit tahan terhadap pelapukan, sehingga pelepasan unsur hara ke dalam bentuk yang dapat diserap tanaman memerlukan waktu yang lama. Kondisi ini dapat membatasi efektivitasnya dalam jangka pendek jika tidak didukung oleh agen pelarut atau bahan pembenah lain, seperti bahan organik aktif atau mikroorganisme pelarut mineral. Meskipun piroklastik memiliki potensi besar dalam meningkatkan kualitas tanah secara berkelanjutan, kecepatan pelapukannya yang rendah menjadi tantangan tersendiri. Oleh karena itu, dibutuhkan strategi terpadu, seperti integrasi bahan pembenah tanah berupa senyawa humat dan bakteri pelarut kalium (BPK), guna mengakselerasi proses pelapukan dan mempercepat ketersediaan hara bagi tanaman. Bahan humat, yang merupakan hasil dekomposisi lanjutan dari bahan organik, mengandung gugus fungsional aktif seperti karboksilat dan fenolik yang mampu meningkatkan kelarutan mineral melalui proses kompleksasi dan khelasi ion logam. Interaksi ini dapat mempercepat disolusi mineral dalam piroklastik sehingga unsur hara seperti K?, Ca²?, dan Mg²? lebih cepat tersedia bagi tanaman. Di sisi lain, bakteri pelarut kalium berperan dalam mempercepat pelapukan mineral silikat, terutama yang mengandung kalium, melalui mekanisme produksi asam organik, enzim, dan kelat yang melarutkan matriks mineral. Aktivitas mikroorganisme ini tidak hanya meningkatkan proses pelapukan tetapi juga memperbaiki struktur dan aktivitas biologis tanah secara keseluruhan. Kombinasi antara bahan humat dan bakteri pelarut kalium dengan bahan piroklastik diharapkan dapat menciptakan sistem peremajaan tanah yang lebih efektif, efisien, dan berkelanjutan. Penelitian ini terdiri dari 3 tujuan besar yang masing-masing tujuannya merupakan tahapan tersendiri dalam sub penelitian ini. Tujuan pertama mengidentifikasi sifat-sifat mineralogi dan kimia bahan piroklastik asal Gunung Merapi. Tujuan kedua menganalisis perubahan sifat-sifat kimia tanah akibat pemberian bahan piroklastik, bahan humat, dan bakteri pelarut kalium. Tujuan ketiga mengevaluasi pengaruh pemberian bahan piroklastik, bahan humat, dan bakteri pelarut kalium tehadap serapan hara pada tanaman jagung. Penelitian pertama terkait sifat-sifat mineralogi dan kimia bahan piroklastik asal Gunung Merapi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sifat-sifat mineralogi dari bahan piroklastis yang berasal dari Gunung Merapi. Metode penelitian diawali dengan pengambilan contoh bahan piroklastik dari letusan Gunung Merapi. Sampel ini kemudian dianalisis menggunakan mikroskop polarisasi, difraksi sinar-X (XRD), dan analisis X-ray Fluorescence (XRF). Hasil analisis ini memberikan informasi tentang komposisi mineral, jenis mineral klei, total unsur yang menyusun mineral-mineral yang terkandung dalam bahan piroklastik. Berdasarkan hasil analisis mikroskop polarisasi dan XRD, mineralmineral dominan yang dijumpai pada bahan piroklastik diantaranya Albit, Augit, plagioklas, hiperstein dan hornblende. Mineral-mineral ini memberikan petunjuk tentang kemampuannya dalam proses pelapukan yang termasuk dalam kategori mineral mudah lapuk. Hasil analisis XRF menunjukkan total unsur yang dominan adalah Si lebih dari 50%, Al 18%, Ca 8%, Fe 7%, Na 5%, Mg 3%, K 1%, dan unsur-unsur lainnya. Berdasarkan hasil identifikasi jenis mineral dan total unsur yang terkandung dalam bahan piroklastik menunjukkan bahwa bahan ini sangat berpotensi sebagai bahan amelioran bagi tanah-tanah yang miskin hara (tanah marginal). Penelitian tahap kedua terkait pelepasan unsur hara dan perubahan sifatsifat kimia tanah akibat pemberian bahan piroklastik, bahan humat, dan bakteri pelarut kalium. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur jumlah unsur hara yang dilepaskan dan perubahan yang terjadi pada sifat kimia tanah setelah pemberian bahan piroklastik, bahan humat dan bakteri pelarut kalium. Penelitian ini menggunakan metode pencucian unsur hara (perkolasi). Bahan piroklastik dibagi menjadi 2 ukuran halus (lolos ayakan 0,05 mm) dan ukuran kasar (lolos ayakan 2 mm), serta dosisnya terdiri dari 0, 9,375, 18,75, 37,5, 75, dan 150 (gram)/1,5 kg tabung pencucian. Sedangkan dosis bahan dasar bahan humat adalah 0,108 g/ sampel, dosis dasar bakteri pelarut kalium adalah 1,2 mL/sampel. Sampel tanah diambil dari Mamuju Sulawesi Barat, tanah dikeringudarakan, diayak dengan ayakan ukuran 2 mm, berat setiap sampel sama yaitu 1,5 kg setelah ditambahkan semua bahan (tanah, bahan piroklastik, bahan humat, dan BPK). Sampel tanah dimasukkan dalam tabung perkolasi dalam kondisi kapasitas lapang, kemudian diinkubasi selama 15 hari, setelah itu dimulai proses pencucian hara selama 5 bulan, dan setiap bulannya dilakukan pemanenan perkolat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran butir halus lebih cepat melepaskan unsur hara dibandingkan butir kasar, terutama kalsium (Ca), kalium (K), Magnesium (Mg), dan natrium (Na). Kombinasi bahan humat dan bakteri pelarut kalium meningkatkan proses pelepasan hara dari bahan piroklastik, sehingga lebih tersedia bagi tanaman. Dosis paling baik yaitu dengan pemberian 75 g bahan piroklastik, baik pada piroklastik ukuran halus maupun kasar. Urutan pelepasan hara makro adalah Ca>K>Mg dan urutan pelepasan hara mikro dan unsur benefisial adalah Si>Mn>Fe. Aplikasi bahan piroklastik yang dikombinasikan dengan bahan humat dan bakteri pelarut kalium (BPK) menyebabkan peningkatan nyata kadar unsur hara (Ca, K, Mg, dan Si) dalam tanah. Namun, terjadi penurunan kadar unsur mikro, terutama Fe, Cu, dan Zn, yang kemungkinan disebabkan oleh perubahan pH dan interaksi antar unsur hara yang mempengaruhi ketersediaannya. Penelitian ini menawarkan alternatif dalam pengelolaan tanah dengan meningkatkan efektivitas pelepasan nutrisi dari material vulkanik dan sekaligus meningkatkan kandungan kadar hara dalam tanah. Penelitian tahap ketiga pengaruh pemberian bahan piroklastik, bahan humat, dan bakteri pelarut kalium terhadap serapan hara pada tanaman jagung. Tujuan penelitian ini mengkaji interaksi antara bahan piroklastik, humat, dan bakteri pelarut kalium terhadap pertumbuhan dan serapan hara tanaman. Penelitian dilakukan di rumah kaca Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Institut Pertanian Bogor, yang diawali dengan proses inkubasi yang dilakukan selama 3 bulan, setelah itu baru melakukan penanaman. Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan 24 perlakuan yang diulang 3 kali, sehingga menghasilkan 72 satuan percobaan. Analisis data menggunakan uji Analysis of Variance dan uji lanjut Tukey Test. Bahan piroklastik yang digunakan pada tahap penelitian ini adalah yang berukuran halus saja dengan dosis (0, 28,125 g, 56,25 g, 112,5 g, 225 g, dan 450 g)/4,5 kg pot. Parameter yang diamati adalah tinggi tanaman, jumlah daun, diameter batang, serta serapan unsur hara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi piroklastik dosis tinggi (450 g+humat+BPK) memberikan pertumbuhan tanaman tertinggi dibandingkan perlakuan lainnya. Namun, tidak terdapat perbedaan signifikan dalam jumlah daun dan diameter batang. Analisis serapan hara menunjukkan bahwa perlakuan piroklastik, bahan humat, dan bakteri pelarut kalium terdapat perbedaan dengan perlakuan kontrol terhadap serapan kalsium, kalium, magnesium, besi, seng, dan silikon, sementara unsur natrium, mangan, dan tembaga tidak menunjukkan perbedaan signifikan. Hasil penelitian ini mengindikasikan bahwa kombinasi bahan piroklastik, humat, dan BPK dapat meningkatkan ketersediaan unsur hara dan mendukung pertumbuhan tanaman dan serapan unsur hara tanaman jagung