Zeolite dan Pertanian Indonesia

Zeolite dan Pertanian

Fungsi utama mineral zeolite

Berbagai hasil penelitian yang dilaksanakan baik di laboratorium maupun di lapangan menunjukan bahwa mineral zeolite mempunyai empat fungsi utama,yaitu sebagai penukar ion (ion exchanger ),adsorpsi (adsorption),katalisator (catalysit) dan penyaring molekul berukuran halus (moliccular sieving) (Mumpton,1984b). Penukar ion.prinsip dari proses pertukaran ion pada mineral ini adalah terjadinya muatan listrik negative di seluruh struktur zeolite (bukan hanya pada di permukaan) sehingga untuk keseimbangan muatan listrik tersebut di perlukan kation yang mobile atau counter ion dalam jumlah yang sama (Semmens,1984).

Dengan demikian,proses pertukaran kation tersebut merupakan pergantian ion-ion alkali dan atau alkali tanah pada struktur pembangunan zeolite dengan ion-ion terlarut di dalam tanah lainnya.Selain itu,kation-kation yang terperangkap dalam struktur zeolite ternyata tidak terikat secara kuat sehingga sangatlah mudah untuk dipertukarkan. 

 Kapasitas Tukar Kation (KTK) adalah suatu ukuran dari jumlah kation yang dapat dipertukarkan per unit berat atau isi : dengan kata lain merupakan jumlah kation yang tersedia untuk dipertukarkan. Kristal-zeolite merupakan bahan yang sangat efektif untuk pertukaran kation dengan nilai KTK berkisar art 100-300 me/100g (Semmens, 1984). Berdasarkan hasil analisis,zeolite yang berasal dari deposit Bayah. Deposit Lampung mempunyai nilai KTK berkisar antara 150-200 me/100g yang berarti hampir dua kali lipat dari mineral mountunorilonity dan vermiculite (mineral tipe 2:1/double layer) yang umumnya ditemukan pada tanah-tanah tingkat produktivitas tinggi seperti tanah adosol (Prodmin Inter Nusa,1995),

Nilai KTK zeolite bayah tersebut hampir sama dengan KTK dari Humus. Adsorpsi zeolite dapat mengabsorpsi molekul apabila air yang dikandungnya telah di hilangkan melalui pemanasan dengan suhu tinggi,yaitu berkisar 350-400 ͦ C(Flanigen,1984). 

Pada dasarnya adsorpsi adalah penumpulan berbagai substansi terlarut dalam larutan antara 2 buah permukaan.Dalam hal ini,berbagai molekul adsobate yang berdiameter sama atau lebih kecil dari diameter celah rongga dari struktur zeolite dapat diapsorpsi,sedangkan molekul yang berdiameter lebih besar akan bertahan dan hanya melintas antara partikel zeolite (Prodmin Inter Nusa,1995).

Dengan demikian,zeolite disamping mempunyai struktur rigrid juga polaritas sangat tinggi.

Penyaringan molekul.

Proses penyaringan molekul oleh kristal zeolite terjadi melalui saringan antara partikel dan struktur rangka tiga dimensi yang porous(Flanigen,1984).

Dalam hal ini menyebabkan mineral zeolite lebih efektif sebagai penyaring, dibanding dengan penyaring konvensional lainnya. Katalis Zeolite telah banyak digunakan dalam berbagai industri kimia dan obat-obatan sebagai bahan perantara yang dapat mempercepat dan atau memperlambat suatu reaksi kimia tanpa menyebabkan perubahan struktur kimia di dalamnya. Pengaruh pemberian zeolite terhadap perbaikan produktivitas lahan terutama kapasitas tukar kation KTK tersebut ternyata meningkat dengan berkurangnya kandungan liat tanah (Mumpton,1981a)

Lebih jauh di simpulkan bahwa berkurangnya KTK karena pemberian zeolite mampu bertahan selama beberapa tahun pada lahan yang mempunyai kandungan liat tinggi. Peningkatan Efisiensi Pempukan Anorganik Zeolite dengan sifat utama, memiliki kapasitas tukar kation (KTK) dan selektifitas terhadap Ammonium dan Kalium yang tinggi, dapat digunakan sebagai bahan untuk meningkatkan efisiensi pemupukan anorganik seperti Urea (N),SP-36 (P), dan KCl (K). Kapasitas tukar kation untuk Zeolite yang ditemukan di Indonesia berkisar 150-200 me/100 g ( Prodmin Inter Nusa, 1995 ), sedangkan efektifitas kation berdasarkan berbagai hasil penelitian adalah berturut-turut (Cs-Rb,NH4,Ba Sr K Ca, Fe, Al, Mg, Li ( Ames, 1960 dalam Mumpton, 1984b). 

Selain itu Zeolite mempunyai sifat sebagai penukar ion terutama logam Alkali atau Alkali tanah seperti Na, K, Ca,Ba, dan Mg, dan penyaring molekul yang baik sehingga diharapkan  hanya yang diberikan melalui pemupukan ataupun pelapukan pupuk dengan pelepasan hara secara lambat (slow release fertilizer) ( Lewis et.a1.1984; Flanigen 1984 ). 

Mineral Zeolite bersifat basa sehingga dapat menetralkan tanah yang bersifat asam, mengurangi daya fiksasi P oleh koloid tanah (Sarief,1987), dan meningkatkan KTK serta aktifitas mikroorganisme dalam tanah ( Semmens,1984). Pemberian Zeolite yang dicampur dengan pupuk N seperti urea atau ammonium sulfat dapat meningkatkan efisiensi melalui :

1. Pengurangan kehilangan NO3N karena pencucian dan perkolasi,
2. Meningkatkan ketersediaan ammonium teruta pada tanah dengan kandungan liat rendah (relative kurang subur) melalui penekanan proses nitrikasi dan volatilisasi NH4, 
3. Meningkatkan penyerapan N oleh tanaman dan, 
4. Mengurangi keracunan perakaran tanaman karena ammonia dan nitrat yang berlebihan ( Lewis et.a1 1980; Barbarick and Pirrelli, 1984 ). 

Dalam hal ini, ammonium yang dipertukarkan oleh Zeolite dilepaskan secara lambat sehingga berperan sebagai slow realease fertilizer, sedangkan mineral zeolitenya sendiri berperan sebagai penyangga (reservoir) ammonium yang berasal dari penguraian urea yang pada akhirnya akan menekan toksisitas ammonium dan nitrat melalui penekanan aktifitas bakteri dalam proses nitrifikasi. 

Barbarick dan Pirrelli (1984) melaporkan bahwa pemberian Zeolite pada lahan sawah dapat meningkatkan ketersediaan N dalam tanah sebesar 63% karena terhambatnya koversi ammonium (NH4) menjadi Nitrat ( NO3 ) melalui proses nitrifikasi. Sehingga kehilangan Nitrat karena denitrifikasi juga menjadi berkurang. Berkurangnya proses nitrifikasi memberikan pengaruh positif terhadap ketersediaan fosfat karena berkurangnya fiksasi oleh kation-kation Al dan Fe. Pemberian Zeolite pada tanah berstektur pasir berlempung dan liat lempung berdebu dapat menghambat konversi NH4 menjadi NO3 sebesar 30-40% (Mc Know, 1978 dalam Sunarto, 1995 ). 

Sedangkan Astiana ( 1995 ) melaporkan bahwa penggunaan Zeolite 0,5-1,0% yang dicampur pupuk urea 100-299 kg /ha mampu menekan kehilangan N melalui pencucian sebesar 19-20% dan volatilisasi sebesar 19=22%. 

Hasil penelitian pada pertanaman padi sawah dengan jenis tanah alluvial di Karawang dan Subang serta grumosol di Sumedang menunjukan bahwa pemberian Zeolite yang dikombinasikan pemupukan Urea (200kg/ha), SP 36 (100kg/ha), dan KCl (100kg/ha) menyebabkan peningkatan hasil gabah kering tergantung pada takarannya . 

Dalam hal ini Zeolite mampu meningkatkan ketersediaan N,P,dan K serta unsur lainnya sehingga pertumbuhan tanaman (yang ditunjukan oleh peningkatan tinggi tanaman dan jumlah anakan per rumpun) lebih baik yang pada akhirnya komponen hasil juga meningkat ( Bachrein et.a1., 1998). 

Dari hasil analisis ekonomi ternyata keuntungan yang tertinggi diperoleh dari penggunaan Zeolite dengan takaran 200 kg/ha, yaitu sebesar RP.2.376.800/ha, untuk Subang, RP. 2,316.000./ha untuk Karawang dan RP. 1.912.00./ha untuk Sumedang. Pemberian Zeolite dengan takaran 200kg/ha tersebut dapat meningkatkan pendapatan bersih dibandingkan tanpa Zeolite berkisar RP.2.315-RP.3.455 untuk setiap kg Zeolite. 

Hasil gabah kering , keuntungan bersih, dan tingkat efisiensi pemberian Zeolite pada penanaman Padi IR 64 di Subang, Karawang,dan Sumedang MT 1996/1997. 

Takaran               Subang                                 Karawang                              Sumedang
           Hasil  Keuntungan  Efisien   Hasil  Keuntungan   Efisien   Hasil  Keuntungan  Efisien
Kg/ha   t/ha        (Rp)           (%)         t/ha         (Rp)            (%)       t/ha        (Rp)             (%)        
 0          6,2       1.812,0        100          5,4       1.675,0         100        4,8       1.223,0          100
100       7,2       2.214,0        122          6,7       1.985,0         119        6,1       1.786,0          146
200      7,6       2.376,8        131          7,5       2.138,0         138        6,4        1.912,0          156
300      7,1       2.121,0        117          7,2       2.122,0         127        5,7        1.578,0          129
400      7,1       2.132,0        118          7,1       2.064,0         123        5,4        1.612,0          132 

Hasil analisis regresi menunjukan bahwa pola hubungan antara takaran Zeolite dengan hasil gabah kering bersifat kuadratik dari persamaan tersebut , takaran maksimum pemberian Zeolite pada tanah Alluvial di Karawang dan Subang serta tanah Grumosol di Sumedang masing-masing 150, 200 dan 250 kg/ha, Takaran maksimum tersebut diperoleh dengan mencari turunan pertama dari setiap per samaan regresi : dy/dx = 0 ( Gomez and Gomez, 1984). 

Model persamaan regresi antara hasil gabah kurang (y) dan takaran Zeolite (x) di Subang, Karawang dan Sumedang MH 1996/1997. 

 Lokasi            Persamaan Regresi                           R2         Takaran Zeolite Maksimum
Subang        Y = 6,32 + 0.01 - 0.000002 X2         0,332                      150 Kg
Karawang   Y = 5,92 + 0.01 - 0.000002 X2          0,622                     200 Kg
Sumedang   Y = 4,91 + 0.01 - 0.000002 X2         0,632                      250 Kg

Berbeda nyata dengan taraf uji 5% , berbeda nyata pada taraf uji 1 %. Sumber Bachrein,et.a1 (1998).

Pengembangan usaha pertanian di masa mendatang selain bertujuan meningkatkan produksi per satuan luas juga harus disertai upaya mempertahankan atau memperbaiki produktifitas tanah dan meningkatkan efisiensi pemupukan anorganik terutama N,P dan K, beberapa cara untuk mencapai tujuan diatas adalah dengan menerapkan cara tanam LEGOWO dan pengendalian tikus dengan PBh, serta pemberian Zeolite. 

Penggunaan mineral Zeolite karena berbagai pertimbangan antara lain . Batuan deposit yang mengandung mineral Zeolite banyak terdapat di Indonesia dan hingga saat ini belum banyak dimanfaatkan untuk bidang pertanian Mineral Zeolit dengan Kapasitas Tukar Kation (KTK) dan daya retensi air yang tinggi mempunyai tiga sifat Utama yang mendukung dalam peningkatan produktivitas tanah dan efisiensi pemupukan anorganik, yaitu penukar ion, adsorbsi dan penyaring molekul. Biaya murah (harga zeolit sebesar RP. 950.00/kg) dan transportasi lebih mudah dibandingkan dengan pupuk organik lainnya seperti pupuk kandang, pupuk hijau dan kompos.

Mineral Zeolite dapat digunakan dalam usaha pertanian khususnya tanaman pangan dan holtikultura sebagai bahan untuk : Reklamasi (perbaikan ) tanah karena terbukti dari beberapa hasil penelitian bahwa pemberian Zeolite dengan takaran 1 hingga 4 t/ha mampu meningkatkan produktivitas tanah yang ditunjukan antara lain :

• Peningkatan pH, KTK dan kandungan N,P, Ca, Mg dan Kl. 
• Menurunkan aluminium (Al) yang dapat dipertukarkan. 
• Penurunan toksisitas Al terhadap perakaran tanaman dan 
• Peningkatan produktivitas baik tanaman pangan maupun holtikultura. 

Pemberian Zeolite yang dikombinasikan dengan pemupukan urea (N), SP 36 (P) dan KCl (K) dengantakaran sesuai rekomendasi ternyata dapat :

1. Meningkatkan ketersediaan N karena proses nitrifikasi, 
2. Meningkatkan ketersediaan P melalui pelepasan P yang terikat oleh koloid tanah, 
3. Meningkatkan ketersediaan K melalui pertukaran ion K dari struktur Zeolite dengan kation lain dari dalam tanah dan 
4. Ketiga unsur tersebut dilepas secara lambat sehingga dapat dimanfaatkan secara langsung oleh perakaran tanaman. 

Secara garis besar,mineral Zeolite yang mempunyai kapasitas tukar kation (KTK) dan daya retensiair yang tinggi dapat digunakan dalam usaha pertanian untuk dua tujuan yaitu 

1. Reklamasi tanah yang bermasalah seperti pH rendah, kelarutan N dan Fe yang tinggi, serta fiksasi fosfat oleh mineral tanah yang tinggi ( Mumpton, 1981 a ) dan 
2. Meningkatkan efisiensi pemupukan anorganik yang sekaligus penyedia unsur hara seperti N, P dan K serta lain-lain dengan pelepasan secara lambat (slow realease fertilizer) sehingga dapat dimanfaatkan oleh perakaran tanaman secara lebih efisien ( Lewis et,Al. 1984 ). 

Reklamasi Tanah Pemanfaatan Zeolit terutama spies ( Tinoptile dan Modernite) untuk memperbaiki produktivitas tanah dengan takaran berkisar 4-15 t/ha telah banyak dilaksanakan pada tanah berpasir ( sandy soil ) dan liat ( Clay soil ) dengan kesuburan tanah rendah di Jepang, Taiwan, Amerika dan beberapa Negara lainnya ( Mumpton, 1981a ). 

Di Indonesia, pemberian Zeolite ( Tinoptilotile) dengan takaran 4-5 t/ha pada lahan kering Podsolik merah kuning Sitiung, Sumatra Barat dapat meningkatkan produktivitas tanah yang ditunjukan antara lain ;

1. Peningkatan pH, KTK, N, P, Ca, Mg dan K serta menurunkan Al yang dapat ditukar ( Aled ) yang semakin tinggi sesuai dengan takarannya, 
2. Penurunan pengaruh tosisitas Al terhadap perakaran tanaman baik secara langsung atau tidak langsung dan 
3. Peningkatan produksi beberapa komoditas tanaman pangan seperti padi gogo, kedelai, jagung (Prodmin Inter Nusa, 1995), 

Pemberian Zeolite (0,2 - 1,2 t/ha) yang dikombinasikan dengan pupuk anorganik (N, P dan K) dengan takaran yang sesuai rekomendasi menyebabkan peningkatan produktifitas tanah dalam jangka panjang dan produktifitas komoditas pertanian seperti gandum, terong, apel dan wortel masing-masing kisaran 13-55%, 19-55%, 13-38% dan 46-63% sesuai dengan takarannya. Pada tanah sawah,

Minato (1968) melaporkan bahwa pemberian Zeolite sebanyak 5 t/ha yang dikombinasikan dengan pupuk anorganik (takaran rekombinasi) dapat meningkatkan ketersediaan N (NH4) sebesar 63% daripada kontrol tanpa Zeolite pada saat 4 minggu setelah aplikasi.

DAFTAR PUSTAKA

1.  Adiningsih, I.S. dan M. Soepartini. 1995. Pengelolaan Pupuk pada Sistem Usaha Tani Lahan Sawah. Makalah disampaikan dalam Apresiasi Metodologi Pengkajian Sistem Usaha Tani Berbasis Padi dengan Wawasan Agribisnis. Bogor 7-9 September 1995. Pusat Penelitian Ekonomi Pertanian, Bogor. 
2. Astiana, S. 1995. Pemanfaatan Zeolit Alam dalam Peningkatan Produksi. Institut Pertanian Bogor, Bogor. 
3. Bachrein S, N.S. Dimyati dan A. Dimyati 1998. Pengkajian Mineral Zeolit Zeo Agro G super pada tanaman padi sawah tadah Hujan dan Berpengairan. Makalah disajikan pada Seminar Sehari Bimas, Departemen Pertanian, Jakarta, 8 Juli 1998. Bimas. Jakarta. 
4. Barbarick, K.A, and H.J. Pirella. 1984. Agronomic and Hoticultural Uses of Zeolite Allah Review, In. W.G. Pond and F.A. ivlumpton (eds). Use of Natural Zeolite in Agricultural and Aquaculture. Westview Press. Boulder, Colorado,p. 3-27. 
5. Dimyati, A.S. Bachrein, M. Roehjat dan D. Soediono, 1996. Potensi Masalah dan Kendala Pengembangan Tanaman Padi di Jawa Barat Pros. Seminar Apresiasi Hasil Penelitian Balai Penelitian tanaman Padi. Sukamandi 21-23 Agustus 1995. Balitpa Sukamandi. 
6. Flanigen, E.M. 1984. Adsorption Properties of Molecular Sieve / Zeolities Pond W.G. and FA Mumpton (eds). Use of Natural Zeolite in Agriculture and Aquaculture. Westview Press. Boulder, Colorado,p.55-68. JICA, 1993, The Study for Foremulation of arrogation development program inthe Republic of Indonesia. JICA Tokyo Japan. 
7. Lewis, M.D, F.D. Moore and K.L. Goldberg, 1984. Ammonium exchange clinoptilotile with ureas as nitrogen fertilizer. Pond, W.G. and F.A. Mumpton (eds). Use of natural Zeolite in Agriculture and Aquaculture Westview Press, Boulder, Colorado. P. 105-111. 
8. Manwan, I, 1994. Strategi dan langkah operasional penelitian tanaman pangan berwawasan lingkungan kinerja penelitian pangan Buku I, Kebijaksanaan dan Hasil Utama Penelitian Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor. 
9. Minato, H. 1968. Characteristics and use Natural Zeolities. Koatsugasu 5.536-537. Mumpton, F.A. 1984a. The role of natural Zeolites in agriculture and

Read More