Info Teknologi » Peran Biomassa Tanaman Aneka Kacang sebagai Bioremediasi untuk Meningkatkan Kesuburan Kimiawi Ultisol

andyLahan pertanian di luar Jawa sebagian besar merupakan tanah yang berkembang dari bahan induk tua, mempunyai pH kurang dari 5,5 (masam) dan aluminium (Al) yang dapat dipertukarkan dalam tanah cukup besar, kahat unsur P, K, Ca dan Mg. Pertumbuhan tanaman pada tanah tersebut terkendala oleh pH tanah yang rendah dan Al tinggi. Keracunan Al menyebabkan perkembangan akar terhambat, mengganggu pembelahan sel, dinding sel, reduksi membran sel, dan sintesis DNA (Rosolem et al. 1999). Kemasaman tanah dapat diatasi dengan pengapuran, namun demikian pengapuran yang berlebih dapat menyebabkan kekahatan beberapa unsur mikro sebagai akibat peningkatan pH tanah (Schuch et al. 2010). Cara lain untuk mengatasi keracunan Al adalah dengan pemberian bahan organik.

1. Pengaruh Aluminium terhadap Pertumbuhan Tanaman

Pertumbuhan tanaman yang tidak subur pada tanah masam langsung dapat dihubungkan dengan konsentrasi Al. Keracunan Al menyebabkan kerusakan langsung pada sistem akarnya (Schuch et al. 2010). Banyak hasil penelitian yang mengemukakan bahwa Al berpengaruh terhadap perpanjangan akar, sehingga seringkali laju perkembangan akar digunakan untuk membedakan tanaman yang peka dan toleran terhadap Al (Silva et al. 2010). Pada konsentrasi Al yang tinggi, perkembangan akar terhambat dan akar menjadi tebal, pendek kaku, dan memperlihatkan bagian-bagian yang mati (Timothy dan Copeland 1999), menghalangi pembelahan sel di bagian meristem, menghentikan perpanjangan akar dan menyebabkan penetrasi akar menjadi lemah (Care 1995), serta mengganggu proses respirasi perakaran (Pavlovkin et al. 2009). Aluminium yang diserap tanaman cenderung berakumulasi di akar tanaman dan sulit ditranslokasikan pada bagian atas tanaman sehingga banyak Al yang ditahan pada dinding sel. Hal ini dapat menyebabkan penurunan permeabilitas akar tanaman terhadap ion dan air, yang menyebabkan tanaman kekurangan unsur hara, akibatnya pertumbuhan tanaman menjadi terganggu.

Gambar 1. Pengaruh Al terhadap total panjang akar kedelai varietas Zhechun 2 (Z.2) dan Zhechun 3 (Yu et al. 2010)

Gambar 1. Pengaruh Al terhadap total panjang akar kedelai varietas Zhechun 2 (Z.2) dan Zhechun 3 (Yu et al. 2010)

2. Peranan Bahan Organik Asal Tanaman Aneka Kacang dalam Detoksifikasi Aluminium

Biomassa tanaman aneka kacang umumnya mempunyai nisbah C:N rendah. Pada biomassa yang mempunyai nisbah C:N rendah, proses dekomposisi berlangsung cepat yang menyebabkan pelepasan unsur hara dan asam-asam organik juga berlangsung cepat. Keberadaan asam-asam organik dalam tanah sangat berperanan dalam proses pengurangan keracunan Al. Hue et al. (1996) menyatakan bahwa dalam mengurangi daya racun Al, asam-asam organik dibagi menjadi tiga bagian: (1) Asam-asam organik yang mempunyai kemampuan kuat dalam mengurangi daya racun Al, seperti asam sitrat, asam oksalat dan asam tartrat, (2) Asam-asam organik yang mempunyai kemampuan sedang dalam mengurangi keracunan Al, seperti asam Malat, asam Malonat dan asam Salisilat, dan (3) Asam-asam organik yang mempunyai kemampuan lemah dalam mengurangi daya racun Al, seperti asam Asetat, asam Formiat, dan asam Laktat.

Peranan asam organik dan bahan humat terhadap penurunan konsentrasi Al dalam tanah digambarkan dengan jelas oleh Haynes dan Mokolobate (2001). Mekanismenya adalah melalui peningkatan pH dan pembentukan komplek bahan humat, asam organik dengan Al (Gambar 2).

Gambar 2. Model yang terjadi dalam proses penurunan Al pada saat bahan organik diaplikasikan (Haynes dan Mokolobate 2001).

Gambar 2. Model yang terjadi dalam proses penurunan Al pada saat bahan organik diaplikasikan (Haynes dan Mokolobate 2001).

Kemampuan pembentukan kompleks oleh bahan organik tanaman aneka kacang sangat tergantung pada komposisi dan konsentrasi asam-asam organik yang tergantung pada varietas dan lokasi tanaman ditanam. Tanaman kedelai mempunyai konsentrasi asam oksalat dan asam sitrat yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman jagung, sedangkan konsentrasi asam malat dan suksinat pada kedelai lebih rendah dibanding tanaman jagung (Tabel 1 dan Tabel 2) (Nursyamsi 2002). Asam sitrat dan asam oksalat merupakan asam-asam organik yang mempunyai kemampuan mengikat Al dengan kuat.

Tabel 1. Konsentrasi asam-asam organik pada tanaman kedelai.
Varietas Oksalat Sitrat Malat Suksinat Fumanat
nmol/g berat kering akar
Wilis 2566 149
Kerinci 3345 2719 519
Kitamusume 3088 1820 932 1041 202
Sumber: Nursyamsi (2002).

 

Tabel 2. Konsentrasi asam-asam organik pada berbagai jenis varietas jagung (non kacang-kacangan).
Varietas Oksalat Sitrat Malat Suksinat Fumanat
nmol/g berat kering akar
Arjuna  1350  1776 5936  293 2625
Antasena  1049  1460  3016  706  2141
SA3  929  4828 293  1966
Sumber: Nursyamsi (2002).

3. Peranan Bahan Organik Kacang-kacangan terhadap Kesuburan Tanah

Peranan bahan organik dari tanaman aneka kacang terhadap kesuburan tanah berhubungan dengan kemampuannya dalam memfiksasi N. Tanaman aneka kacang dapat menyumbangkan sekitar 30% N, hasil dari proses fiksasi N kepada tanaman lainnya dalam sistem tumpangsari maupun rotasi. Di samping itu juga ada tambahan dari residu akar tanaman aneka kacang sekitar 5‒15 kg N/ha (Nnadi dan Haque 2008). Tanaman aneka kacang juga mampu menyediakan basa-basa dalam tanah. Tanaman aneka kacang yang diinkubasi pada tanah Ultisol mampu meningkatkan basa-basa dalam tanah berkisar antara 116‒135% dibanding tanah tanpa tanaman aneka kacang (Tabel 3) (Mao et al. 2010). Sumbangan hara K, pada brangkasan tanaman kedelai yang dikembalikan ke dalam tanah bisa mencapai 12,8 kg K/ha. Akan tetapi tanaman aneka kacang kurang berperan terhadap kesuburan fisika tanah.

Tabel 3. Basa-basa dalam tanah setelah tanah Ultisol diinkubasi dengan tanaman aneka kacang
Perlakuan Basa-basa (cmol.kg-1) Total
Ca Mg K Na
Kontrol 1,73 0,40 0,44  0,47 3,04
CMV 2,68 0,89 2,32  1,07  7,14
Pea straw 2,84 0,80 1,83 1,11  6,58
Sumber: Mao et al. 2010.

Andy Wijanarko