ristek nano vertilizer
DESCRIPTION
penelitian nano vertilizerTRANSCRIPT
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
1/33
PROPOSAL
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI NANO DENGAN
MEMANFAATKAN BAHAN BATUAN ALAMI DAN BAHAN
ORGANIK
PROGRAM INSENTIF RISET TERAPAN
Fokus Bidang Prioritas : Ketahanan Pangan
Kode Produk Target : 1.01
Kode Kegiatan : 1.01.01
Peneliti Utama : Ir. Ladiyani Retno Widowati, MSc.
BALAI PENELITIAN TANAH
BALAI BESAR PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN SUMBERDAYA LAHAN PERTANIAN
BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PERTANIAN
KEMENTERIAN PERTANIAN
2011
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
2/33
i
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Kegiatan : Pengembangan Teknologi Nano denganMenmanfaatkan Bahan Batuan Alami dan BahanOrganik
Fokus Bidang Prioritas : Ketahanan PanganKode Produk Target : 1.01
Kode Kegiatan : 1.01.01
Lokasi Penelitian : Jawa Barat, DKI
A. Keterangan Lembaga Pelaksana/Pengelola Penelitian
Nama Koordinator : Ir. Ladiyani Retno Widowati, MSc.
Nama Institusi : Balai Penelitian Tanah
Unit Organisasi : Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian
Alamat : Jl. Ir. H. Juanda 98, Bogor 16123
Telepon/Fax/Email : (0251) 8323012, (0251) 8321608
B. Lembaga Lain Yang Terlibat
Nama Lembaga :
Jangka Waktu Kegiatan : 1 (satu) tahun
Biaya Tahun 1 : Rp 179.072.727,-
Biaya Tahun 2 : Rp 133.636.368,-
Total biaya : Rp 312,709,095,-
Aktivitas Riset (baru/lanjutan) : Lanjutan
Rekapitulasi Biaya Tahun yang diusulkan:
No. Uraian Jumlah (Rp)
1. Belanja Uang Honor Rp. 55,870,000,-
2. Belanja Bahan Habis Pakai Rp. 30,000,000,-
3. Belanja Perjalanan Rp. 39,150,000,-
4. Belanja Lainnya Rp. 8,616,368,-
Total Biaya Rp. 133,636,368,-
Setuju Diusulkan:
Kepala Balai Besar Penelitian Penanggung Jawab Kegiatan
dan Pengembangan Sumberdaya
Lahan Pertanian
Dr. Muhrizal Sarwani Ir. Ladiyani R. Widowati, MSc.
NIP. 19600329 198403 1 001 NIP: 19690303 199403 2 001
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
3/33
ii
RINGKASAN
Peningkatan produksi pangan dalam rangka mendukung program ketahanan
pangan perlu di dukung oleh teknologi yang mampu meningkatkan efisiensi penggunaan
pupuk, ramah lingkungan dan mampu meningkatkan nilai produksi pangan. Penggunaan
pupuk yang tidak berimbang menyebabkan kekurangan hara bagi tanaman dan
sebaliknya menyebabkan keracunan dan polusi lingkungan bila digunakan berlebihan.
Teknologi nano disebut-sebut dapat memecahkan permasalahan pertanian di atas
dengan meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk dan air. Sehingga dengan teknologi
nano ini, memungkinkan pemberian pupuk yang sesuai dengan kebutuhan tanaman
(precision farming). Dengan demikian input sistem produksi pertanian dapat dikurangi
namun hasil produksi pangan dapat ditingkatkan jauh lebih baik. Namun demikian, di
Indonesia teknologi nano di bidang pertanian relatif belum dikenal. Untuk itu sebagai
lembaga penelitian yang menangani pupuk untuk pertanian, Balai Penelitian Tanah
memulai suatu penelitian tentang teknologi nano di Indonesia. Pada tahun pertama
(2010) dengan anggaran dari Proyek Kerjasama Penelitian SINTA telah dilakukan studi
literature (desk work) tentang teknologi nano dalam bidang pertanian di Indonesia
maupun dunia, mengikuti seminar dan pelatihan, serta melakukan formulasi awal pupuk
nano. Pada tahun kedua penelitian merupakan lanjutan untuk menghasilkan produk
pupuk nano yang berkualitas dan teruji. Adapun tujuan dari penelitian tahun kedua ini
adalah: 1) Memperbaiki proses produksi pupuk Nano, 2) Melakukan reformulasi dan
seleksi pupuk majemuk berteknologi nano, dan 3) Uji efektivitas formula pupuk majemuk
nano di lapangan.
Sampai dengan penyusunan laporan akhir tahapan pembuatan pupuk baru
mencapai 80 %, diantaranya penyusunan formula, persiapan bahan dan peralatanpenunjang. Pupuk yang dihasilkan terdiri dari pupuk Organofosfat dan pupuk majemuk
NPK P-nano. Formula pupuk NPK A dan NPK B masih perlu penyempurnaan dalam
granulasinya. Penelitian uji seleksi formula di Rumah Kaca dengan tanaman indikator
tanaman padi, jagung, dan tomat baru mencapai umur 10-18 HST. Hasil analisa contoh
untuk percobaan rumah kaca termasuk berkesuburan rendah untuk tanah Ultisols
Galuga, sedang untuk tanah Inceptisols Cibatok dan sedang untuk tanah Andisols
Megamendung. Walaupun tanaman baru berumur muda tetapi telah menunjukkan
respon pemupukan perlakuan secara signifikan terutama bila dibandingkan dengan
control. Pengaruh perlakuan terbaik Belem dapat disimpulkan pada penelitian ini.
Penelitian uji efektivitas di lapang sedang dilakukan di desa Cisauk-Cibatok (kesuburan
sedang) dan di desa Dukuh Galuga Kabupaten Bogor (kesuburan rendah). Tanaman
berumur 6 MST dan tumbuh dengan baik. Pengaruh perlakuan terbaik belum dapat
disimpulkan, tetapi semua perlakuan berpengaruh secara nyata terhadap parameter
tinggi tanaman bila dibandingkan dengan kontrol. Produk pupuk Organofosfat, NPK-A
(nano) dan NPK-B (Sub-mikron) mempunyai potensi dikembangkan lebih lanjut.
Kata kunci : teknologi nano, pupuk P, efisiensi
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
4/33
iii
SUMMARY
Improvement of food production for food security should be supported with
technology having capability to increase fertilizer efficiency, environmental friendly, and
to improve food value. Imbalance fertilization cause nutrient deficiency in the other hand
over fertilization cause pollution. Nano technology has possibility to solve those
problems which improve fertilizer efficiency. Thus, by using nano technology has a
chance to create a particular fertilizer for crop requirement (precision farming) and using
a certain sensor having nano size to support nutrient (smart system farming). From nano
technology idea, input of fertilizer can be reduced but the production equal even better
than present recommendation. As a research agency in Indonesia, Soil Research
Institute has task to follow up the research progress of nano technology in agricultural
sector, therefore nanotechnology for fertilizer should be considered. Study and research
on Nano technology by Soil Research Institute had been started from 2010 which is
funded by SINTA Project Research Kemeterian Riset dan Teknologi. The first year
activities (FY 2010) consists of literature study, following training and seminar on
nanotechnology, and preliminary research of formulation and selection on promising
composition. While for the second year research activities (2011) the aims of the
research activity are 1) to improve production process of nano fertilizer, 2) to reformulate
and to select promising nano fertilizer, 3) to test the effectiveness (efficacy) nano
fertilizer formula in the field.
Accomplishment up to Final Report of each research aims has not been
achieved entirely yet. Formulation and development of Organofosfat, NPK A (nano-P)
and NPK B (Submicron P) just have reached 90%, at the moment those fertilizers are
under effectiveness test in the green house and in the field. Formula of NPK A and NPK
B still needs improvement in granulation procedure, while for Organofosfat has almost
reached the formulation target and shape. Soils used for selection of formula are
categorized as low chemical fertility for Galuga Ultisols, and medium for Inceptisols
Cibatok and Andisols Megamendung. Although the crops are still young (10 to 18 DAP),
it response to treatment compare to control significantly. The selection of promising
formula in the greenhouse using three plant indicators namely rice, corn, and tomatoes.
Therefore the best treatment effect to growth parameter could not be summarized yet in
this study. Whereas the test on the effectiveness of developed fertilizer has been
conducted in the village Cisauk-Cibatok (medium fertility) and village Galuga (low
fertility) site. Plants age at current time just reach 6 WAT, therefore the best crop
response also can not be decided yet. All of the treatments affect to plant height
significantly when compared with control, thus for tentative conclusion the product
namely Organophosphates fertilizer, NPK-A (nano), and NPK-B (Sub-micron) have the
potential for further development.
Key words : nanotechnology, NPK compound fertilizer, effectiveness
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
5/33
iv
PRAKATA
Penelitian berjudul Pengembangan Teknologi Nano dengan Memanfaatkan
Bahan Batuan Alami dan Bahan Organik, merupakan salah satu kegiatan penelitian
Program Insentif Ristek Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian. Program ini
merupakan kerjasama antara Kementerian Pertanian dan Kementerian Ristek. Kegiatan
penelitian dilaksanakan selama 8 bulan, yakni dari bulan Maret sampai dengan Oktober
2011. Laporan ini merupakan laporan akhir yang telah dievaluasi oleh Tim Monitoring
dan Evaluasi Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian. Pernyempurnaan dan
pengembangan dari kegiatan penelitian ini perlu dilakukan agar dihasilkan produk yang
berkualitas. Semoga hasil penelitian ini bermanfaat dan memberikan dampak yang baik
dalam bidang pertanian, serta memberikan inspirasi kepada peneliti lainnya.
Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada Kementerian Ristek yang telah
memberikan kepercayaan kepada kami untuk melaksanakan kegiatan penelitian ini, juga
kepada seluruh anggota Tim untuk kerjasamanya, serta seluruh pihak yang telah
berperan untuk kelancaran pelaksanaan kegiatan penelitian ini.
Bogor, Oktober 2011
Kepala BBSDLP
Dr. Mufrizal Sarwani, MSc.NIP : 19600329 198403 1 001
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
6/33
v
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN .......................................................................... i
RINGKASAN .......................................................................................................................... iii
PRAKATA .............................................................................................................................. v
DAFTAR ISI ........................................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ viii
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................ 1
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................. 2
BAB III. TUJUAN DAN MANFAAT ........................................................................................ 5
BAB IV. METODOLOGI ......................................................................................................... 6
4.1. Lingkup Kegiatan ............................................................................................ 6
4.2. Metode Penelitian ........................................................................................... 6
BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................................... 12
5.1. Nalisis karakterisasi komponen formula pupuk ............................................... 12
5.2. Formulasi pupuk Organofosfat dan pupuk Majemuk NPK P-nano ................. 15
5.3. Percobaan seleksi formula di Rumah Kaca dan Uji Efektivitas di lapang ....... 18
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 24
6.1. KESIMPULAN ................................................................................................. 24
6.2. SARAN............................................................................................................ 24
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................... 25
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
7/33
vi
DAFTAR TABEL
No. Halaman
1. Perlakuan dan dosis pupuk pada percobaan efektivitas pupuk
organo fosfat dan majemuk nano untuk tanaman padi sawah,
jagung dan tomat di rumah kaca
10
2. Perlakuan dan dosis pupuk pada percobaan efektivitas pupuk
organo fosfat dan majemuk nano untuk tanaman padi sawah dan
jagung di lapang
10
3. Sifat kimia Guano-Wonosari, PA Ciamis, PA Maroko dan Zeolit 13
4. Karakteristik kimia bahan organik komponen pupuk organik 15
5. Hasil analisa tanah untuk lokasi penelitian lapang dan rumah
kaca ...................................................................................................
19
6. Respon tanaman terhadap perlakuan pupuk organofosfat A, B, dan
C di rumah kaca ................................................................................
20
7. Pertumbuhan tanaman padi dan jagung (6 MST) pada percobaan
lapang ..
22
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
8/33
vii
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Metoda pembuatan partikel nano 4
2. Pembuatan partikel nano secara bottom up .................................. 4
3. Keragaan dari bahan baku P-alam Maroko, P-alam Ciamis,
guano-Wonogiri, serta Zeolit ..........................................................
12
4. Keragaan dari bahan organik dari kiri ke kanan kompos Tithonia
dan pukan Ayam yang telah matang ..
14
5. Formulasi Organofosfat (Kiri) dan Produk Organofosfat dari RP-
Ciamis dan RP-Maroko (Kanan) ..
16
6. Produk Pupuk Organo-fosfat dengan perlakuan fermentasi pukan
ayam (Kode A-2, B-2, C-2) ............................................................
17
7. Proses pembuatan pupuk P-Nano dan P-Submikron .. 17
8. Pupuk P-nano hasil penelitian 2010 dan 2011 .. 17
9. Alat pembuat ukuran nano (kiri) dan alat granulator pupuk
(kanan) ...........................................................................................
18
10. Pertumbuhan tanaman jagung umur 10 HST 21
11. Petumbuhan tanaman padi 2 MST (Kiri) dan tanaman tomat 10
HST (Kanan) ..................................................................................
21
12. Pertumbuhan tanaman jagung pada tanah Inceptisols Cibatok
umur 6 MST ...................................................................................
23
13. Pertumbuhan tanaman padi pada tanah Ultisols Galuga Bogor
umur 6 MST ..................................................................................
23
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
9/33
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pemenuhan kebutuhan pangan merupakan target utama pemerintah di bidang
pertanian. Degradasi lahan seperti penurunan kesuburan tanah, pengelolaan lahan yang
tidak tepat seperti pemupukan tidak berimbang serta pencemaran sumberdaya tanah dan air
merupakan salah satu penyebab terjadinya leveling off produksi pangan terutama padi.
Permasalahan yang sama juga dialami oleh banyak negara berkembang. Dari persepsi
termodinamika, sistem pertanian saat ini dianggap sebagai sistem pertanian yang paling
tidak efisien dibandingkan sistem pertanian di masa lalu dilihat dari kalori yang dihasilkan
dibandingkan dengan jumlah kalori yang dibutuhkan untuk memproduksi pupuk sebagai
sarana produksinya (Anane-fenin, 2008).
Peningkatan ketahanan pangan membutuhkan suatu inovasi teknologi yang dapat
memecahkan persoalan dalam managemen pengelolaan lahan. Penggunaan input (pupuk
dan pestisida) yang berlebihan menyebabkan ketidakseimbangan sumberdaya alam seperti
keracunan tanaman, polusi tanah dan air serta pemborosan biaya saprodi. Dilain pihak
kekurangan unsur hara menyebabkan penurunan produktivitas lahan. Sehingga dibutuhkan
suatu teknologi ramah lingkungan yang mempertimbangkan keseimbangan antara
eksploitasi sumberdaya alam dengan lingkungan melalui pengurangan input bahan sintetik
seperti pupuk kimia dan pestisida. Namun demikian, meskipun secara kuantitatif jumlah
pupuk yang diaplikasikan sangat kecil, namun produksi diharapkan jauh melebihi produksi
rata-rata.
Teknologi nano relatif belum dikenal di Indonesia terutama di bidang pertanian. Apa
sebenarnya teknologi nano itu sendiri, bagaimana wujud dan pengaplikasian nyata dalam
bidang pertanian menjadi tanda tanya besar bagi banyak peneliti dan praktisi pertanian saat
ini. Sebagai lembaga penelitian yang berkompeten untuk memajukan teknologi pertanian
terutama dalam bidang pemupukan kita ditantang untuk mempelajari, menguji, merancang
dan mengaplikasikan teknologi nano untuk kemajuan pertanian. Arahan Kepala Badan
Litbang Pertanian agar pengembangan nanoteknologi untuk pangan dan pertanian tetap
mengacu pada 4 target sukses pembangunan pertanian, yaitu swasembada berkelanjutan,
diversifikasi pangan, peningkatan nilai tambah, daya saing dan ekspor, serta peningkatan
kesejahteraan petani (BB Pasca Panen, 2011). Sebagai tindak lanjutnya, dalam proposaltahun kedua (2011) ini sedang dilaksanakan penelitian pendahuluan untuk mempelajari
teknologi nano yang dapat digunakan untuk membuat formulasi pupuk nano dari bahan
batuan alami (rock phosphate) dan bahan organik. Hasil penelitian tahun pertama (2010)
telah dilakukan studi literature dan peningkatan pemahaman tentang nano teknologi,
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
10/33
2
infentarisasi bahan baku berpotensi, dan formulasi awal pupuk nano (Husnain et al., 2011).
Tim peneliti Balittanah akan bekerjasama dengan beberapa instansi seperti LIPI, BPPT dan
BATAN untuk mempelajari teknologi nano dalam pembuatan bahan pupuk ini.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Berdasarkan asal katanya, nano itu sendiri berasal dari bahasa latin yang berarti
sesuatu yang sangat kecil (dwarf) atau satu milyar dari suatu benda (10 -9). Kalau selama ini
kita mengenal istilah micro scale sebagai ukuran terkecil, namun sekarang kemajuan ilmu
pengetahuan sudah membawa kita ke dunia nano scale. Sebagai gambaran, ukuran
sehelai rambut manusia adalah sekitar 80.000-100.000 nano dan sebuah virus rata-rata
berukuran 100 nano. Sehingga teknologi nano itu dapat di definisikan sebagai sebuah ilmu
yang berhubungan dengan benda-benda dengan ukuran 1 hingga 100 nm, memiliki sifat
yang berbeda dari bahan asalnya dan memiliki kemampuan untuk mengontrol atau
memanipulasi dalam skala atom (Kuzma and VerHage, 2006). Dalam bidang pertanian,
teknologi nano disebut-sebut dapat bermanfaat dalam banyak hal antara lain; meningkatkan
efisiensi penggunaan pupuk dan bahan alami dalam tanah, mempelajari mekanisme dan
dinamika hara di dalam tanah.
Perkembangan teknologi nano dewasa ini sudah sangat maju, termasuk dalam
bidang pemupukan tanaman. Dengan teknologi nano dihasilkan pupuk-pupuk berukuran
nano (nano fertilizer) baik dalam bentuk tepung (nano powder) maupun cair. Penggunaan
pupuk nano yang berukuran super kecil (1 nm = 10-9m) memiliki keunggulan lebih reaktif,
langsung mencapai sararan atau target karena ukurannya yang halus, serta hanya
dibutuhkan dalam jumlah kecil. Sehingga hasil pertanian optimal dapat dicapai dengan
hanya mengaplikasikan sejumlah kecil pupuk nano. Dengan demikian, penggunan pupuk
akan sangat efisien, efektif dan dapat menurunkan biaya produksi. Dengan keunggulan-
keunggulan tersebut maka pupuk nano diharapkan dapat menjadi terobosan teknologi
peningkatan produksi pertanian.
Pada dasarnya, prinsip penemuan teknologi nano ini adalah untuk memaksimalkan
output (produktivitas tanaman) dengan meminimumkan input pupuk, pestisida, insektisida,
dll) melalui monitoring kondisi tanah seperti perakaran tanah (rizosfir) dan
mengaplikasikannya langsung ke target. Sehingga teknologi ini mampu mengefisienkan
penggunaan pupuk, menurunkan penggunaan pestisida dan menghasilkan produk-produk
industri bio-nano. Salah satu contoh bahan alami yang dapat digunakan untuk teknologi
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
11/33
3
nano ini salah satunya adalah zeolit yang dapat ditumpangi unsur hara seperti Ca, N, P dan
K didalam struktur molekulnya sehingga dengan cara ini diharapkan unsur hara yang
dibutuhkan tanaman akan dilepas sesuai kebutuhan tanaman (slow/controlled release
fertilizer). Selain itu melapisi pupuk (fertilizer encapsules) dengan bahan-bahan alami dalam
skala nano juga merupakan salah satu alternatife slow release pupuk. Disamping
penggunaan bahan-bahan alami, penggunaan bahan sintetis yang dikombinasikan dengan
bahan alami untuk melapis (coating) pupuk juga merupakan suatu alternatif dalam teknologi
nano. Bahan-bahan alami lainnya seperti rock phosphate(batuan fosfat) dan bahan organik
kemungkinan juga dapat dijadikan sebagai bahan pupuk nano. Batuan fosfat alam ini
merupakan salah satu sumber pupuk P yang masih terbatas penggunaanya. Walaupun
Indonesia memiliki deposit rock phosphate tetapi kebutuhan pupuk P masih bergantung
pada impor bahan P sehingga harga pupuk P menjadi sangat mahal bagi petani.
Kauwenbergh (2001) menyatakan batuan fosfat alam secara global terdiri dari deposit fosfat
alam sedimen (80-90%) dan igneous fosfat (10-20%). Batuan fosfat alam memilki
keragaman yang tinggi baik dalam komposisi kimia maupun bentuk fisiknya. Aplikasi
langsung rock phosphate sebagai pupuk P masih sangat terbatas dan menjadi kendala.
Dengan teknologi nano, yang menjadikan batuan ini sebagai bahan pupuk berukuran nano
apakah dalam bentuk tepung atau cair sehingga kandungan hara P dan hara lainnya dapat
dengan mudah dimanfaatkan tanaman.
Aplikasi bahan organik seperti pupuk kandang, jerami, sisa pangkasan dan pupuk
organik dalam sistem produksi pertanian sangat dianjurkan. Namun demikian, rendahnya
tingkat dekomposisi bahan organik menyebabkan petani enggan menggunakannya dalamsistem pertanian. Apalagi dengan target produksi yang tinggi sehingga tidak cukup waktu
untuk penguraian bahan-bahan organik alami tersebut. Sudah umum diketahui, bahan
organik sangat bermanfaat bagi tanaman dan tanah dalam penyediaan unsur hara,
perbaikan sifat fisik tanah, peningkatan aktivitas biologi tanah serta mengandung bahan-
bahan kimia alami seperti enzim, asam-asam organik (Setyorini et al, 2006) dan lainnya
yang tidak dapat diperoleh dari bahan pupuk sintetis. Dengan teknologi nano memungkinkan
pemanfaatan bahan organik ini lebih efisien dan tepat sasaran.
Berdasarkan uraian di atas, terlihat bahwa teknologi nano ini akan sangat
bermanfaat dalam membantu mempercepat pertumbuhan produksi pangan di Indonesia dan
negara-negara berkembang lainnya. Dengan penggunaan sejumlah kecil atau beberapa
tetes pupuk nano bila berbentuk cairan dilaporkan dapat meningkatkan produksi pangan
dibandingkan dengan teknologi pertanian saat ini. Dalam beberapa tulisan ilmiah popular di
bidang pertanian, teknologi nano adalah sebuah revolusi kedua di bidang pertanian setelah
revolusi hijau (GR technology) yang mempelopori peningkatan produktifitas bahan pangan
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
12/33
4
terutama padi dengan pemupukan, perbaikan sistim pengairan, pengembangan varitas-
varitas produksi tinggi serta penggunaan pestisida/insektisida untuk pengendalian hama dan
penyakit tanaman.
Beberapa metoda pembuatan material berukuran nano adalah dengan top down
method (penghancuran secara mekanis) dan bottom up yang biasanya dilakukan secara
kimia. Pada Gambar 1 dan 2 dapat dilihat kedua metoda dengan berbagai cara yang lebih
detil.
Gambar 1. Metoda pembuatan partikel nano
Gambar 2. Pembuatan partikel nano secara bottom up
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
13/33
5
BAB III. TUJUAN DAN MANFAAT
Tujuan
Jangka Pendek
1. Memperbaiki proses produksi pupuk Nano,
2. Melakukan reformulasi dan seleksi pupuk majemuk berteknologi nano
3. Uji efektivitas formula pupuk majemuk nano di lapangan
Jangka Panjang
Menghasilkan pupuk nano yang berkualitas tinggi dan efektif serta dapat
meningkatkan produktivitas pertanian
Manfaat
Jangka Pendek
1. Informasi proses produksi pembuatan pupuk berteknologi nano
2. Formula pupuk majemuk nano yang terpilih untuk tanaman padi sawah, jagung dan
tomat
3. Informasi efektivitas pupuk majemuk nano pada tanaman padi sawah dan jagung
Jangka Panjang
1. Pupuk nano yang berkualitas tinggi dan efektif serta dapat meningkatkan
produktivitas pertanian2. Peningkatan pendapatan petani dengan mengurangi biaya pupuk, dan
meningkatkan efisiensi pupuk sehingga pencemaran lingkungan pertanian akibat
penggunaan pupuk yang berlebihan dapat dikurangi.
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
14/33
6
BAB IV. METODOLOGI
4.1. Lingkup Kegiatan
Kegiatan penelitian TA 2011 merupakan kegiatan lanjutan TA 2010 yang sedang
meliputi kegiatan di laboratorium, rumah kaca dan lapangan. Kegiatan diawali dengan
penyempurnaan metode pembuatan/proses produksi pupuk berteknologi nano dengan
menggunakan peralatan yang ada. Tahap selanjutnya adalah reformulasi dan seleksi pupuk
majemuk berteknologi nano yang disusun berdasarkan kebutuhan tanaman dan tingkat
kesuburan tanah. Tahap ketiga adalah uji efektivitas pupuk majemuk nano terpilih untuk
tanaman padi sawah, jagung dan tomat di lapang.
4.2. Metode Penelit ian
4.2.1. Perbaikan proses produksi/metoda pembuatan pupuk berteknologi nano
Hasil kegiatan tahun pertama untuk proses produksi atau metoda pembuatan pupuk
berteknologi nano masih perlu disempurnakan agar dapat diproduksi dalam jumlah banyak.
Akan dicoba beberapa cara diantaranya adalah secara fisik menghaluskan sampai
berukuran nano (nano powder), ataupun diekstraksi dengan senyawa kimia tertentu
misalnya: monocase vinyl alcohol, sodium fatty alcohol ether sulfate (AES) (yang umumnya
digunakan untuk bahan alami) serta ethyl acetate solution, sodium benzene sulfonate (SBS)
untuk bahan sintetis.
4.2.2. Reformulasi dan seleksi pupuk majemuk berteknologi nano untuk tanaman
padi, tomat dan jagungKegiatan ini terdiri dari dua sub kegiatan, yaitu: (1) formulasi pupuk majemuk
berteknologi nano, dan (2) seleksi formula pupuk majemuk. Kegiatan pertama merupakan
kegiatan laboratorium sedangkan kegiatan kedua dilaksanakan di rumah kaca Balai
Penelitian Tanah.
a. Formulasi pupuk majemuk berteknologi nano untuk tanaman padi, sayuran dan
palawija
Sebagai langkah awal, jumlah masing-masing unsur hara yang dibutuhkan tanaman
akan didekati dari hasil/produksi tanaman yang dipanen (diangkut) keluar lahan dan kadar
unsur-unsur hara yang ada di dalamnya. Dosis pupuk yang dihasilkan dengan perhitungan
ini adalah jumlah unsur hara (dalam pupuk) yang perlu ditambahkan untuk menggantikan
unsur-unsur hara yang terangkut ke luar dengan panen, dan belum memperhitungkan
efektivitas pupuk atau kehilangan pupuk karena pencucian, penguapan dan pengikatan
(fiksasi) pupuk oleh tanah. Dosis pupuk yang aktual akan memperhitungan faktor-faktor
tersebut, sehingga formula dan dosisnya menjadi sangat spesifik dan tergantung pada
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
15/33
7
antara lain: jenis tanah, status hara tanah, pengelolaan lahan dan iklim. Di samping itu, ada
dua tahapan dalam mengelola kesuburan tanah, yaitu tahap peningkatan (establishment)
dan tahap pemeliharaan (maintenance) kesuburan tanah.
Sesuai dengan variasi sifat-sifat tanah pertanian yang ada di Indonesia, formula
pupuk majemuk berteknologi nano akan dirumuskan dalam dua kelompok besar, yaitu: (A)
pupuk majemuk untuk tanah mineral masam, dan (B) pupuk majemuk untuk tanah mineral
tidak masam. Selanjutnya untuk kelompok tanaman palawija dan sayuran, masing-masing
akan dirumuskan beberapa formula. Dalam tahap penelitian formula pupuk ini untuk setiap
macam pupuk akan dipelajari sebanyak lima (5) formula, untuk mengakomodasi berbagai
kombinasi atau ratio unsur-unsur hara, perbedaan sumber hara, dan kemungkinan membuat
pupuk yang dengan dan tanpa diberi pelapisan (coated) dan sebagainya.
b. Seleksi formula pupuk majemuk berteknologi nano untuk tanaman padi, sayurandan palawija
Berbagai formula pupuk majemuk berteknologi nano yang disusun pada kegiatan
pertama akan diseleksi melalui percobaan pot di rumah kaca dengan tanaman indikator
tomat dan jagung. Diharapkan untuk masing-masing jenis tanaman akan dapat dipilih 2 3
formula pupuk yang unggul dan kemudian akan diuji efektivitasnya di lapangan. Seleksi
formula pupuk majemuk dilaksanakan di rumah kaca menggunakan 2 contoh tanah berasal
dari lokasi percobaan lapang.
Padi. Contoh tanah dari lapang dikeringanginkan, ditumbuk/dihaluskan, kemudian
diayak dengan saringan berdiameter 2 mm. Contoh tanah seberat 7,5 kg dimasukkan ke
dalam pot, digenangi dengan air bebas ion kemudian dilumpurkan hingga merata dan
didiamkan 1 minggu sebelum ditanami untuk padi sawah. Bibit padi berumur sekitar 15-21
hari ditanam 3 tanaman per pot. Pemupukan diberikan sesuai perlakuan sebelum tanam.
Pemeliharaan tanaman meliputi pencegahan hama dan penyakit, penyiangan, serta
penyiraman dilakukan secara berkala. Pertumbuhan tinggi tanaman dan jumlah anakan
dilakukan setiap 2 minggu hingga pertumbuhan vegetatif maksimum (menjelang malai
keluar).
Jagung. Contoh tanah dari lapang dikeringanginkan, ditumbuk/dihaluskan, kemudian
diayak dengan saringan berdiameter 2 mm. Contoh tanah seberat 7,5 kg dimasukkan ke
dalam pot. Setelah pupuk dasar dan perlakuan diberikan dengan cara diaduk merata ke
dalam tanah kemudian tanah diairi hingga kapasitas lapang. Benih jagung ditanam dalam
pot masing-masing 2butir/lubang. Pemeliharaan tanaman meliputi pencegahan hama dan
penyakit, penyiangan, serta penyiraman dilakukan secara berkala. Pertumbuhan tinggi
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
16/33
8
tanaman jagung dilakukan setiap 2 minggu hingga menjelang bunga betina muncul
(pertumbuhan vegetatif maksimum).
Tomat. Contoh tanah dikeringanginkan kemudian digiling dan diayak menggunakan
ayakan 2 mm. Contoh tanah lalu ditimbang masing-masing 5 kg per pot. Pemupukan dasar
dan pupuk majemuk berteknologi nano diberikan sesuai perlakuan sebelum tanam dengan
cara diaduk merata dengan tanah. Bibit tomat yang telah berumur 2-3 minggu dipindahkan
ke dalam pot yang sudah diisi dengan tanah. Pemeliharaan tanaman meliputi pencegahan
hama dan penyakit, penyiangan, serta penyiraman dilakukan secara berkala. Pengamatan
tinggi tanaman diamati setiap 2 minggu hingga tanaman memasuki fase pembungaan.
Seleksi formula pupuk dilaksanakan hingga fase vegetatif menjelang generatif.
Idealnya bila waktu memungkinkan, formula pupuk yang memberikan respon positif
terhadap pertumbuhan tanaman selanjutnya akan diuji efektivitasnya di lapangan. Formula
pupuk majemuk terbaik diseleksi berdasarkan data pertumbuhan dan serapan hara tanamansaat pertumbuhan maksimum.
4.2.3. Uji Efektivitas formula pupuk majemuk berteknologi nano untuk tanaman padidan jagung
Efektivitas pupuk majemuk berteknologi nano untuk tanaman padi sawah sedang
dipelajari pada lahan dengan tingkat kesuburan/status hara P dan K bervariasi dari rendah
hingga tinggi di Sumatera dan Jawa. Sebagai pupuk standar akan digunakan pupuk tunggal
yang berasal dari pupuk urea, SP-36 dan KCl dengan dosis uji tanah dan dosis rekomendasisetempat. Untuk menentukan dosis optimum pupuk majemuk nano sedang dicoba beberapa
dosis pupuk sesuai formula hasil penelitian kegiatan 4.2.2
Rancangan percobaan yang digunakan Rancangan Acak Kelompok (Randomized
Complete Block Design) dengan 3 ulangan. Perlakuan yang diuji adalah 2-3 jenis formula
pupuk majemuk terpilih (hasil dari kegiatan 2.2). Takaran pupuk majemuk nano yang diuji
disesuaikan dengan formula terpilih, semisal adalah 400, 300, 200 kg/ha. Ditambah
perlakuan pupuk NPK yang diberikan dua kali, pupuk NPK sebagai pupuk awal dan NK
sebagai pupuk susulan. Rencana perlakuan dan takaran pupuk disajikan pada Tabel 2.
Pupuk dasar dan pupuk majemuk berteknologi nano yang diuji untuk padi sawah
diberikan dengan cara disebar merata di atas permukaan kemudian dibenam sebelum
tanam sedangkan untuk jagung ditugal disebelah barisan tanaman. Pupuk tunggal Urea dan
KCl diberikan 2 kali yaitu satu minggu setelah tanam dan menjelang fase primordia. Pada
perlakuan pemberian di-split dua kali, separuh bagian pupuk majemuk nano diberikan saat
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
17/33
9
tanam dan sisanya pada saat fase primordia. Petak percobaan dibuat berukuran sekitar 4 m
x 5 m. Tanaman indikator yang dicoba sesuai rekomendasi setempat.
Pengamatan akan dilakukan terhadap pertumbuhan tinggi tanaman dan jumlah
anakan, berat jerami basah dan kering, berat gabah kering panen dan kering giling (padi
sawah). Untuk jagung diamati pertumbuhan tinggi tanaman, berat kering tanaman dan
tongkol jagung. Contoh tanah akan diambil sebelum diberi perlakuan dan setelah panen.
Contoh tanaman saat panen akan dianalisis untuk mengetahui serapan hara tanaman.
Contoh tanah awal sedang dianalisis: tekstur, pH H2O dan KCl 1N, C-organik, N-total, P
terekstrak HCl 25 %, Bray 1 dan Olsen, K terekstrak HCl 25%, Basa-basa dapat ditukar Ca,
Mg, K, Na dan KTK terekstrak NH4OAc 1 N pH 7, KB, unsur mikro. Contoh tanah setelah
panen akan dianalisis hara N, P, dan NTK. Contoh tanaman setelah panen dianalisis kadar
N, P, dan K total tanaman.
4.3. Bahan dan Alat
Bahan yang dipergunakan dalam pelaksanaan kegiatan penelitian ini diantaranya
adalah ATK, penunjang komputer, bahan kimia (misal HCl, asam sulfat, asam nitrat, NaOH,
Asam Askorbin), berbagai jenis P-alam dan bahan organik. Sedangkan peralatan yang
dipergunakan meliputi peralatan laboratorium untuk analisa kimia, peralatan analisa enzim,
ZPT, asam-asam organik, REE, serta peralatan untuk membuat pupuk nano dan peralatan
untuk mengamati ukuran nano.
4.4. Lokasi dan Waktu
Kegiatan penelitian sedang dilaksanakan di Laboratorium Penelitian dan Uji Tanah,
laboratorium penunjang di bawah Litbang Pertanian, laboratorium Batan/LIPI; Rumah Kaca
Balai Penelitian Tanah-Bogor serta lahan sawah/kering milik petani. Penelitian dimulai dari
bulan Maret sampai dengan November 2011.
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
18/33
10
Tabel 1. Perlakuan dan dosis pupuk pada percobaan efektivitas pupuk organo fosfat danmajemuk nano untuk tanaman padi sawah, jagung dan tomat di rumah kaca
Kodeperlakuan
Perlakuan Urea SP-36 KCl NPK**
. kg/ha .
T1. Kontrol lengkap 0 0 0 0T2. NPK rekomendasi v v v
T3. P-alam Ciamis+Kohe+Tithonia (A-padat) v v v
T4. P-alam Ciamis+Kohe+Tithonia (B-ferm) v v v
T5. Guano+Kohe+ Tithonia (A-padat) v v v
T6. Guano+Kohe+Tithonia (B-ferm) v v v
T7. P-alam Maroko+Kohe+Tithonia (A-padat) v v v
T8. P-alam Maroko+Kohe+Tithonia (B-ferm) v v v
T9. P-alam Nano (NPK-A) 0 0 0 400
T10. P-alam sub-mikron (NPK-B) 0 0 0 400
T11. NPK dosis petani setempat v v -
Keterangan :* Pupuk diberikan 2 kali, saat tanam dan primordia;** Pupuk majemuk nano, takaran tergantung pada jenis tanamanv Ditentukan berdasar hasil analisis tanah
Takaran petani
Tabel 2. Perlakuan dan dosis pupuk pada percobaan efektivitas pupuk organo fosfat danmajemuk nano untuk tanaman padi sawah dan jagung di lapang
KodePerlakuan Urea SP-36 KCl NPK**
. kg/ha .T1. Kontrol lengkap 0 0 0 0
T2. NPK rekomendasi v v v
T3. P-alam Ciamis+Kohe+Tithonia (A-padat) v v v
T4. Guano+Kohe+ Tithonia (A-padat) v v v
T5. P-alam Maroko+Kohe+Tithonia (A-padat) v v v
T6. P-alam Nano (NPK-A) 0 0 0 1x
T7. P-alam Nano (NPK-A) 0 0 0 3/4x
T8. P-alam sub-mikron (NPK-B) 0 0 0 1x
T9. P-alam sub-mikron (NPK-B) 0 0 0 3/4x
T10. NPK dosis petani setempat v v -
Keterangan :* Pupuk diberikan 2 kali, saat tanam dan primordia;** Pupuk majemuk nanov Ditentukan berdasar hasil analisis tanah
Takaran petani
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
19/33
11
4.5. Rancangan Penelit ian
4.1. Kegiatan 1. Pemilihan metoda tidak menggunakan rancangan penelitian, tetapi dengan
prinsip metoda-metoda tersebut yang dapat diadopsi dengan menggunakan peralatan
yang tidak terlalu rumit.
4.2. Kegiatan 2. Kegiatan kedua ini berupa reformulasi dari pupuk yang telah dihasilkan
pada penelitian TA 2010. Selanjutnya beberapa calon pupuk nano tersebut diseleksi
kekonsistensian responnya terhadap tanaman indicator padi sawah, jagung dan tomat
di rumah kaca. Rancangan percobaan yang dipergunakan adalah rancangan acak
kelompok.
4.3. Kegiatan 3. Kegiatan ketiga merupakan uji efektivitas beberapa formula pupuk majemuk
nano terpilih di lapangan dengan tanaman indicator padi, jagung dan tomat. Formuka
pupuk yang memberikan respon pertumbuhan dan peningkatan hasil terbaik merupakan
pupuk terpilih. Rancangan percobaan yang dipergunakan adalah rancangan acak
kelompok.
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
20/33
12
BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Analisis karakterisasi komponen formula pupuk
a. Fosfat alam
Hasil survey batuan fosfat alam di Jabar dan Jateng pada tahun anggara 2010
menunjukkan keragaman yang cukup tinggi terutama kandungan P2O5 dari setiap jenis
fosfat alam. Namun demikian, dua jenis fosfat alam dengan kandungan P2O5 tertinggi telah
di pilih yaitu Guano Wonosari dan PA Ciamis (Tabel3). Di sini terlihat bahwa P alam
mengandung unsur hara yang cukup lengkap yang dapat bermanfaat bagi tanaman.
Dengan demikian penggunaan P alam selain menyediakan P bagi tanaman juga merupakan
sumber Ca, Fe dan Si dan unsur lainnya dalam jumlah kecil.
Hasil analisis ekstrak P alam yang digunakan sebagai bahan dasar pupuk
mengandung P2O522.84% untuk Guano Wonosari dan P2O5 16% untuk PA Ciamis. Nilai P
alam Wonosari tergolong cukup tinggi dibanding jenis-jenis P alam lainnya dari berbagai
daerah di Indonesia (Gambar 3). Selain itu juga digunakan RP Maroko dan Tunisia sebagai
sumber pupuk Nano karena mengandung P2O5yang cukup tinggi antara 26-30%. Perlakuan
perubahan ukuran dari 100 mesh menjadi partikel Nano meningkatkan kelarutannya dalam
asam Sitrat dari 10.5 menjadi 14.6 mg/kg. Peningkatan kelarutan pupuk ini memberikan
peluang terhadap peningkatan ketersediaan bagi tanaman. Peningkatan ketersediaan P dari
P-alam biasanya selalu menggunakan asam kuat untuk melepaskan P dari ikatan dengan
bahan mineral lainnya.
Gambar 3. Keragaan dari bahan baku P-alam Maroko, P-alam Ciamis, guano-Wonogiri,serta Zeolit
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
21/33
13
Tabel 3. Sifat kimia Guano-Wonosari, PA Ciamis, PA Maroko dan Zeolit
Parameter Guano-
Wonosari
PA Ciamis PA Maroko
(Ukuran)
Zeolit
100 mesh Sub-mikron
(0.1-1 m)
Nano
(10-9
cm)
KA (%) 15.97 8.48 - - 12.67
C organik (%) 0.29 0.26 - - -
N organik (%) - 0.09 - - -
C/N - 3 - - -
Total P2O5(%) 22.84 16.22 26 - 27 - -
P2O5 larut asam sitrat (%) 5.77 5.47 10.5 14.6 -
KTK (NH4OAc 1 N pH 7) - - - - 70.15
Total K (g 100g-
) 0.15 0.15 - - -
Total Ca (g 100g-
) 6.18 6.72 - - -
Total Mg (g 100g-1) 0.72 0.10 - - -
Total Fe (g 100g-1
) 21.196 18.286 - - -
Total Mn (mg kg-1
) 435 2.679 - - -
Total Cu (mg kg-1
) 146 203 - - -
Total Zn (mg kg-1
) 195 432 - - -
Total Pb (mg kg-1
) 14.43 22.1 - - -
Total Cd (mg kg-1
) - 2.14 - - -
b. Zeolit
Bahan pembenah tanah Zeolit berpotensi untuk digunakan sebagai bahan pupuk
untuk memegang sementara agar terjadi slow release sehingga Zeolit banyak digunakan
sebagai filer dalam pembuatan pupuk (Gambar 3). Zeolit dikenal memiliki struktur yang
unik dengan pori-pori berukuran nano dan memiliki lorong-lorong tempat penyimpanan
atau gudang sementara unsur hara atau partikel-partikel mengandung unsur hara (Ikatan
Zeolit Indonesia, 2009). Sifat ini yang dimanfaatkan untuk formulasi pupuk slow release.
Kapasitas tukar kation dari Zeolit yang dipergunakan pada formulai ini sebesar 70.15
me/100g.
c. Bahan organik (pukan ayam dan Tithonia)
Bahan organik yang tersedia insitu merupakan bahan yang sangat baik untuk
dipergunakan selain sebagai sumber c-organik tanah, sumber energi bagi mikroba tanah,
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
22/33
14
juga berfungsi mengikat sementara pupuk P dari P-alam. Bahan komponen pupuk organik
yang digunakan untuk menbuat pupuk organo fosfat adalah pukan ayam dan Tithonia
(Gambar 4). Kandungan hara dan sifat kimia bahan-bahan tersebut dapat dilihat dalam
Tabel 4. Pukan ayam dipilih karena mengandung unsur hara makro dan mikro cukup tinggi.
Pukan ayam mengandung N, P dan K jauh lebih tinggi dibandingkan dengan pukan sapi.
Demikian juga kandungan unsur mikro seperti Fe, Mn, Cu dan Zn yang terdapat dalam
pukan ayam lebih tinggi dibandingkan dengan pukan sapi. Tithonia terlihat memiliki
kandungan unsur hara K yang paling tinggi dibandingkan dengan pukan ayam.
Bahan-bahan organik tersebut dikomposkan sampai matang sebelum digunakan.
Setelah menjadi kompos, setengah bagian dari bahan organik tersebut difermentasi
dengan cara diberi air dengan rasio 1:1 selama 7 hari. Fermentasi bertujuan untuk lebih
mengaktifkan kompos tersebut agar mempunyai manfaat yang lebih bila dibandingkan
dengan dalam bentuk padat. Keefektifan proses fermentasi akan terukur pada hasil
penelitian rumah kaca.
Gambar 4. Keragaan dari bahan organik dari kiri ke kanan kompos Tithonia dan pukanAyam yang telah matang
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
23/33
15
Tabel 4. Karakteristik kimia bahan organik komponen pupuk organik
5.2. Formulasi pupuk Organofosfat dan pupuk Majemuk NPK P-nano
Berdasarkan rencana perlakuan Tabel 1 dan 2 terdapat tiga kelompok jenis formulapupuk yakni pupuk Organo Fosfat yang berisi kombinasi bahan organic dan P-alam/guano,
pupuk Majemuk NPK - A dengan bahan P dibuat berukuran nano terlebih dahulu, serta
Majemuk NPK B dengan bahan P di buat berukuran sub-mikron.
Pupuk Organofosfat. Pupuk Organofosfat dibuat dengan tujuan untuk
meningkatkan daya guna pupuk P-alam dan guano dan memanfaatkan bahan organic yang
tersedia yang kemudian di formulasi menjadi pupuk mudah tersedia (Gambar 5 dan 6). Pada
pupuk Organo Fosfat diharapkan terjadi proses pelepasan P dari P-alam/guano karena
suasana asam oleh komponen organic kemudian P tersebut diikat sementara oleh bahan
organik. Bentuk terikat bahan organic tersebut adalah bentuk yang sangat mudah diserap
oleh tanaman. Penggunaan pupuk Organofosfat akan efektif untuk tanah masam dan basa.
Pupuk Organofosfat dibuat bahan utama P-alam, pukan ayam, dan tithonia, serta bahan
pendukung adalah zoelit, gypsum, dan molase.
Pupuk NPK A dan B . Pupuk Majemuk NPK P-nano dibuat dengan cara kombinasi
kemikal dan fisikal blending dengan hasil akhir berupa pupuk majemuk (Gambar 6 dan 7).
Parameter Pukan ayam Pukan sapi Tithonia
KA (%) 21.98 48.36 9.59
C organik (%) 20.48 26.66 36.71
N organik (%) 2.58 1.52 2.60
C/N 7.94 17.52 14.11
Total P2O5(%) 9.06 0.75 1.34
P2O5 larut asam sitrat (%) 4.14 0.08 0.70
Total K (g 100g-1
) 5.24 2.80 7.06
Total Ca (g 100g-1
) 5.15 2.47 2.71
Total Mg (g 100g-1
) 1.26 0.53 0.63
Total Fe (g 100g-1
) 16.938 7.335 4.210
Total Mn (mg kg-1
) 782 493 86
Total Cu (mg kg-1
) 121 29 32
Total Zn (mg kg-1
) 412 110 145
Total Pb (mg kg-1
) 31.13 23.48 22.38
Total Cd (mg kg-1
) 0.52 0.78 0.90
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
24/33
16
Saat ini sumber N berasal dari Urea, bahan P berasal dari P-alam dan guano yang dibuat
ukuran nano dengan menggunakan alat seperti yang terdapat pada Gambar 9. P-alam yang
dipergunakan berasal dari dalam negeri (Ciamis, Wonogiri) dan luar negeri (Moroko).
Penggunaan sumber P-alam dalam negeri dalam upaya untuk meningkatkan efisiensi juga
memanfaat sumber bahan terdekat untuk menekan biaya pengadaan. Sedangkan
penggunaan P-alam Maroko karena berkadar P yang tinggi serta kualitas terjamin,
sedangkan penekanan biaya pengadaan dapat ditekan dengan meningkatkan efisiensi
serapan tanaman juga memotong proses pengasaman P-alam yang sangat kuat di pabrik
yang berpotensi limbahnya mencemari lingkungan.
Tahapan pekerjaan formulasi dimulai dengan inventarisasi bahan, analisa kadar hara
bahan, data kebutuhan tanaman, dan data efisiensi pupuk oleh tanaman. Selanjutnya
dilakukan pembuatan pupuk berdasarkan rencana formula yang disajikan pada Tabel 1 dan
2. Kode fermented adalah fermentasi bahan pupuk kandang ayam dengan tithonia yang
diberi air kemudian diinkubasi selama 1 minggu dengan tujuan untuk meningkatkan
kematangan bahan organik bila nantinya dicampur dengan P-alam. Untuk pupuk
organofosfat dalam pembuatan granul telah menggunakan alat granulator (Gambar 9),
sedangkan untuk NPK-A dan B masih menggunakan manual karena bahan nano dan sub-
mikron dibuat dalam jumlah sedikit (Gambar 7). Hasil analisa kimia mutu pupuk sedang
dilakukan di Laboratorium Penelitian dan Uji Tanah.
Gambar 5. Formulasi Organofosfat (Kiri) dan Produk Organofosfat dari RP-Ciamis dan
RP-Maroko (Kanan)
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
25/33
17
Gambar 6. Produk Pupuk Organo-fosfat dengan perlakuan fermentasi pukan ayam
(Kode A-2, B-2, C-2)
Bahan P-Nano
Bahan P-Submikron
Proses formulasi denganZeolit
Penghalusan ulang setelahpenjerapan P-nano dan P-
submikron oleh Zeolit
Gambar 7. Proses pembuatan pupuk P-Nano dan P-Submikron
Hasil Penelit ian 2010Hasil Penelit ian 2011
Gambar 8. Pupuk P-nano hasil penelitian 2010 dan 2011
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
26/33
18
Dalam pelaksanaan formulasi pupuk terdapat kendala teknis dalam pembuatan P-
alam menjadi ukuran Nano dan sub-mikron, terutama berkaitan dengan peralatan. Bahan P-
alam ketika dibuat ukuran sangat kecil tersebut mengalami pemadatan dimana bahan
menggumpal pada waktu penggilingan berjalan 15-30 menit, sehingga alat harus
diberhentikan untuk menguraikan bahan kembali. Kendala tersebut dapat diatasi akan tetapi
terdapat konsekuensi waktu penyelesaian pembuatan pupuk agak mundur dari jadwal yang
direncanakan.
Gambar 9. Alat pembuat ukuran nano (kiri) dan alat granulator pupuk (kanan)
5.3. Percobaan seleksi formula di Rumah Kaca dan Uji Efektivitas di Lapang
5.3.1. Percobaan seleksi formu la di Rumah Kaca
Percobaan seleksi formula di rumah kaca menggunakan contoh tanah dari Dukuh
Galuga Ciampea (Ultisols) dengan tanaman indikator padi, tanah dari Panyaungan
Cigudeg (Inceptisols) dengan tanaman indikator jagung dan dari Sukagalih Megamendung
(Andisols) dengan tanaman indikator padi. Perlakuan yang diujikan disajikan pada Tabel 1.
Berkaitan dengan kendala pembuatan pupuk berukuran nano dan sub-mikron maka
percobaan rumah kaca dilakukan dengan mendahulukan perlakuan yang terdia pupuknya.
Untuk mempermudah dalam pembedaan perlakuan maka telah dilakukan perubahan nama
perlakuan berdasarkan pada bahan utamanya. Untuk nomor perlakuan 9 dan 10 tentang
pupuk NPK A dan NPK B saat ini sedang dalam persiapan pemupukan berhubung
pembuatan partikel nano dari P-alam mengalami keterlambatan sebagai akibat dari masalahteknis (alat rusak).
Hasil analisa tanah kedua lokasi disajikan pada Tabel 5. Ketiga tanah bereaksi tanah
masam, berbahan organik rendah dan sedang, berkadar P-tersedia sedang, K tersedia
rendah dan tinggi. Kapasitas tukar kation dan kejenuhan basa tanah ini tergolong sedang
dan tinggi. Berdasarkan sifat kimianya dapat disimpulkan masing-masing tanah mempunyai
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
27/33
19
tingkat kesuburan yang sedang untuk tanah dari Desa Galuga Ciampea, rendah untuk
tanah Panyaungan Cigudeg dan sedang untuk tanah dari Megamendung - Cisarua.
Tabel 5. Hasil analisa tanah untuk lokasi penelitian Lapang dan Rumah Kaca
Saat penyusunan laporan ini dibuat umur tanaman percobaan di rumah kaca baru
mencapai 2 MST bagi padi, 8 HST bagi jagung, dan 7 HST bagi tomat. Hasil pengamatan
tinggi tanaman dan jumlah daun/jumlah anakan sebagai respon terhadap perlakuan
disajikan pada Tabel 6. Tanaman padi varitas Ciherang tumbuh dengan baik, rata-rata telah
mempunyai 3 anakan (Gambar 6). Terdapat perbedaan tinggi tanaman secara nyata bila
dibandingkan dengan kontrol. Tanaman tertinggi terdapat pada perlakuan 7. Organofosfat
C-2 lalu diikuti oleh perlakuan 8. Organofosfat C-1. Selanjutnya disusul oleh perlakuan
Organofosfat A dan B. Pembeda dari perlakuan Organofosfat A, B dan C adalah sumber P-
alamnya yakni berturut-turut P-alam Ciamis, Guano, dan P-alam Maroko. P-alam Maroko
adalah yang mempunyai kadar tertinggi serta mempunyai tingkat kelarutan asam sitrat yang
tertinggi pula, sehingga wajar bila tanaman pada perlakuan ini memberikan respon yang
lebih. Aplikasi Organofosfat juga memberikan pengaruh yang baik terhadap tinggi tanaman
bila dibandingkan dengan perlakuan 2. NPK-Rekomendasi. Adanya bahan organic dalam
Parameter Cisauk-Cibatok
(Jagung)
Dukuh-Galuga
(Padi Lapang-RK)
Panyaungan-Cigudeg
(RK Jagung)
Sukagalih-Megamendung
(RK-Tomat)
pH H2O (1:5) 4.85 4.36 4.41 5.80
pH KCl (1:5) 4.16 3.63 3.92 5.38
Tekstur Pasir (%)
Debu (%)
Liat (%)
C organik (%) 1,48 2,43 2,07 2,22
N organik (%) 0.17 0.26 0.26 0.38
C/N 9 9 8 6
P-tersedia (Bray II) (mg/kg) 40,45 27,68 27,12 8,23
P-potensial (HCl 25%) (mg/kg) 1.475 626 382 1284
K2O HCl 25% (mg/kg) 109 92 52 409
K-dd (cmolc(+)/kg) 0,12 0,14 0,04 0,71
Ca-dd (cmolc(+)/kg) 6,30 5,91 7,75 14,02
Mg-dd (cmolc(+)/kg) 1,94 1,32 1,44 1,60
Na-dd (cmolc(+)/kg) 0,04 0,25 0,02 0,04
KTK (cmolc(+)/kg) 13,96 17,33 19,64 25,24
KB (%) 60 44 47 65
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
28/33
20
pupuk Organofosfat meningkatkan efisiensi serapan hara anorganic oleh tanaman.
Diharapkan respon tanaman yang lebih jelas berkaitan dengan umur sehingga dapat diambil
kesimpulan lebih akurat.
Tabel 6. Respon tanaman terhadap perlakuan pupuk organofosfat A, B dan C di rumah kaca
No Perlakuan Padi (2 MST) Jagung (8 HST) Tomat (7 HST)
Tinggi (cm) Anakan Tinggi (cm) Daun Tinggi (cm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Kontrol Lengkap
P-Rekomendasi
Organofosfat A-1
Organofosfat A-2
Organofosfat B-1
Organofosfat B-2
Organofosfat C-1
Organofosfat C-2
P-Dosis Petani
26.60 c
31.37 ab
34.93 ab
34.67 ab
34.73 ab
35.00 ab
35.17 a
36.43 a
31.60 ab
3
3
3
3
3
3
3
3
3
26.5 e
31.90 bcd
37.23 ab
36.10 abc
34.60 a-d
35.83 a-d
34.27 a-d
38.67 a
34.87 a-d
4.2 c
4.8 a
4.8 a
4.4 bc
4.8 a
4.8 a
4.8 a
4.4 bc
4.5 b
19.13 b
24.50 a
24.30 a
24.00 a
24.00 a
24.50 a
23.77 a
24.13 a
24.60 a
cv % 8.7 3.5 5.7 3.2 5.7
Pertumbuhan tanaman jagung varitas P-21 di rumah kaca termasuk baik, dimana
tanaman tumbuh rata, seiring dengan bertambahnya umur respon tanaman mulai terlihat.
Pada umur 8 HST telah terlihat respon tanaman terhadap perlakuan yang diberikan
(Gambar 10). Seluruh perlakuan lebih tinggi dari Kontrol secara signifikan (Tabel 6). Tinggi
tanaman tertinggi teramati pada perlakuan 8. Organofosfat C-2 yang diikuti oleh perlakuan 4.
Organofosfat A-2. Pertubuhan tanaman pada Perlakuan 2. P-rekomendasi telah terlewati
oleh perlakuan Organofosfat. Demikian pula hasil pengamatan terhadap jumlah daun,
tanaman jagung respon terhadap pemupukan yang ditunjukkan dengan peningkatan dalam
jumlah. Jumlah daun tertinggi terdapat pada perlakuan 2, 3, 5, 6, 7 secara nyata dengan
kontrol.
Pertumbuhan tanaman tomat varitas Arthaloka sangat baik (Gambar 11). Walaupun
umur tanaman baru mencapai 7 HST, tetapi telah menunjukkan respon terhadap perlakuan.
Seluruh perlakuan yang diuji berbeda nyata dengan kontrol (Tabel 6), tetapi belum berbeda
antar perlakuan. Dengan bertambahnya umur tanaman diharapkan pengaruh perlakuan
akan lebih jelas. Tanaman tomat sangat membutuhkan hara P untuk pembungaan dan
pembentukan buah, sehingga bila ketersediaannya terbatas maka akan mengalami
pembungaan yang lebih cepat tetapi menghasilkan produk yang kecil-kecil dan mudah
rontok.
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
29/33
21
Gambar 10. Pertumbuhan tanaman jagung umur 10 HST
Gambar 11. Petumbuhan tanaman padi 2 MST (Kiri) dan tanaman tomat 10 HST (Kanan)
5.3.2. Percobaan Uji Efektiv itas di Lapang
Penelitian percobaan lapang dilakukan pada tanah Inceptisol Cibatok dan Ultisols
Galuga. Hasil analisa tanah awal disajikan pada Tabel 5. Hasil analisa contoh tanah dapat
uraikan secara ringkas sebagai berikut: tanah bereaksi sangat masam sampai sangat
masam, berbahan organik rendah sampai sedang, P- tersedia Bray tinggi, K tersedai rendah,
KTK rendah sampai sedang, dan berkejenuhan basa sedang. Pemilihan lokasi
berkesuburan rendah untuk tanah Cisauk-Cibatok dan sedang untuk tanah Galuga -
Ciampea berkaitan dengan tujuan uji efektivitas agar respon tanaman terhadap perlakuan
lebih jelas, berdasarkan parameter pengamatan yang telah ditetapkan.Pertumbuhan tanaman saat ini mencapai umur 6 MST. Padi dan jagung tumbuh
dengan baik (Gambar 12 dan 13). Dari hasil pengatatan tinggi tanaman padi terdapat tiga
perlakuan yang nyata lebih tinggi dari perlakukan lain yaitu NPK Rekomendasi, Pupuk
organo-fosfat B, dan NPK-Submikron B 3/4x terutama dengan Control (Tabel 7). Akan tetapi
bila diamati terhadap jumlah anakan, terdapat kecenderungan peningkatan jumlah anakan
pada perlakuan NPK Rekomendasi, Organofosfat B, Organofosfat C, dan NPK Nano A 1x.
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
30/33
22
Hasil pengamatan terhadap tinggi tanaman jagung hanya perlakuan NPK-Nano B
3/4x yang cenderung paling tinggi. Pada perlakuan kontrol walaupun tidak dipupuk samapi
umur pengamatan 6 MST masih menunjukkan pertumbuhan yang baik dari pengamatan
tinggi, tetapi tanaman sudah menunjukkan perubahan warna daun menjadi lebih kuning
dengan tertumbuhan batang yang agak lebih kecil. Untuk membedakan pengaruh perlakuan
akan lebih jelas teramati dari hasil panen sehingga dapat dihitung B/C rasionya, karena
tanaman padi dan jagung sangat respon terhadap pupuk P berkaitan dengan produksi.
Tabel 7. Pertumbuhan tanaman padi dan jagung (6 MST) pada percobaan lapang
No. Perlakuan Padi Jagung
Tinggi (cm)Tinggi (cm) Anakan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Kontrol Lengkap
NPK Rekomendasi
Organo Fosfat A
Organo Fosfat B
Organo Fosfat C
NPK Nano A 1x
NPK Nano B 3/4x
NPK Sub-Mikron B 1x
NPK Sub-Mikron B 3/4x
NPK Dosis Petani
60.63 b
67.61 a
63.13 ab
68.58 a
65.11 ab
64.01 ab
64.58 ab
60.34 b
67.88 a
63.79 ab
14.43
15.53
15.13
15.60
15.57
15.60
14.33
14.80
15.07
14.27
187.13
187.50
187.58
186.63
187.88
183.23
193.97
180.27
178.63
184.69
cv 4.8% 7.6% 4.8%
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
31/33
23
Gambar 12. Pertumbuhan tanaman jagung pada tanah Inceptisols Cibatok umur 6 MST
Gambar 13. Pertumbuhan tanaman padi pada tanah Ultisols Galuga Bogor umur 6 MST
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
32/33
24
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. KESIMPULAN
- Tahapan pembuatan pupuk mencapai 80 %, diantaranya penyusunan formula, persiapan
bahan dan peralatan penunjang. Pupuk yang akan dihasilkan terdiri dari pupuk
Organofosfat dan pupuk majemuk NPK P-nano. Formula pupuk NPK A dan NPK B masih
perlu penyempurnaan dalam granulasinya.
- Penelitian uji seleksi formula di rumah kaca dengan tanaman indikator tanaman padi,
jagung, dan tomat baru mencapai umur 10-18 HST. Hasil analisa contoh untuk
percobaan rumah kaca termasuk berkesuburan rendah untuk tanah Ultisols Galuga,
sedang untuk tanah Inceptisols Cibatok dan tanah Andisols Megamendung. Walaupun
tanaman baru berumur muda tetapi telah menunjukkan respon pemupukan perlakuan
terutama bila dibandingkan dengan kontrol. Pengaruh perlakuan terbaik belum dapat
disimpulkan pada penelitian ini.
- Penelitian uji efektivitas di lapang telah diletakkan di desa Cisauk-Cibatok (kesuburan
sedang) dan di desa Dukuh Galuga Kabupaten Bogor (kesuburan rendah). Tanaman
telah mencapai umur 6 MST dan tumbuh dengan baik. Pengaruh perlakuan terbaik belum
dapat disimpulkan, tetapi semua perlakuan berpengaruh terhadap parameter tinggi
tanaman bila dibandingkan dengan kontrol. Produk pupuk Organofosfat, NPK-A (nano)
dan NPK-B (Sub-mikron) mempunyai potensi dikembangkan.
6.2. SARAN
Keterbatasan waktu efektif dalam pelaksanaan penelitian ini sedikit membatasi
dalam perencanaan pelaksanaan kegiatan. Waktu efektif untuk hasil yang optimum adalah 8
bulan penuh sehingga antara perencanaan dan pelaksanaan masih ada tenggang waktu
kalaupun terjadi permasalah teknis.
Pelaksanaan penelitian lapang pada musim kemarau Juli - Agustus September
termasuk sangat riskan berkaitan dengan ketersediaan air dan serangan hama penyakit,
sehingga pemilihan lokasi penelitian harus dekat dengan sumber air tetapi bukan daerah
endemic hama penyakit. Bila menunggu musim hujan (MH) akan sangat terlambat,
mengingat keterbatasan waktu.
-
5/27/2018 Ristek Nano Vertilizer
33/33
25
DAFTAR PUSTAKA
Arryanto Y., Siti Amini, M.F. Rasyid, Arif Rahman, Pedy Artsanti. 2007. IPTEK Nano diIndonesia : Terobosan, Peluang dan Strategi. Deputi Perkembangan RIPTEK,Kementerian Negara Riset dan Teknologi. 206 Hal.
Anane-Fenin K. 2008. Nanotechnology in Agricultural Development in the ACP Region.
Joseph T. and M. Morrison. 2006. Nanotechnology in Agriculture and Food. A Nanoforumreport. European Nanotechnology Gateway. 13 p.
Kuzma J and VerHage P. 2006. Nanotechnology in Agriculture and Food Production,Anicipated Application. Project on Emerging Nanotecnologies. Washington.Woodrow Wilson International Center for Scholars.
Husnain, Ladiyani R. Widowati, dan Linca Anggria. 2010. Laporan Penelitian Ristek :Penelitian dan Pengembangan Teknologi Nano Berbahan Baku Batuan Alami danBahan Organik untuk Meningkatkan Efisiensi Pemupukan >35%. Balai PenelitianTanah, Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian.
Ikatan Zeolit Indonesia. 2009. Terobosan Aplikasi Teknologi Mikro-Nano Material Zeolit
dalam Bidang Industri, Pertanian, dan Lingkungan. HIBAH SIMPOSIUM NASIONALHIMPUNAN PROFESI IKATAN ZEOLIT INDONESIA (IZI). Direktorat JenderalPendidikan Tinggi, Depdiknas. www.kimiawan.org/docs/hibah/proposal_izi.doc
Rochman N. T. 2009. Nano di Alam : Lebih Dekat dengan Nanoteknologi. Balai InkubatorTeknologi BPPT. Kementerian Negara Riset dan Teknologi. 53 Hal.
Rochman N. T. 2007. Opini : Prospek Nanoteknologi di Tanah Air.www.kimiawan.org/docs/hibah/proposal_izi.doc
Van Kauwenbergh SJ. 2001. Overview of World Phosphate Rock Production. Proceedingsof an International Meeting: Direct Application of Phosphate Rock and RelatedAppropriate Technology-Latest Developments and Practical Experiences. 16-20 Juli2001. An International Center for Soil Fertility and Agricultural Development (IFDC).
Kuala lumpur, Malaysia.Setyorini D, R. Saraswati, EK Anwar. 2006. Kompos. Dalam Pupuk Organik dan Pupuk
Hayati. Balai Besar Penelitian dan Sumberdaya Lahan Pertanian, Badan LitbangPertanian.
BB Pasca Panen. 2011. Badan Litbang Pertanian Menuju Nano Teknologi: Semakin Kecil,Semakin Dahsyat.http://pascapanen.litbang.deptan.go.id/index.php/id/berita/121
Widowati, L.R., 2010. The rule of organic fertilizer on fertilizer efficiency and requirementrate for vegetable crop on Inceptisols Ciherang, Bogor. Journal of Tropical Soils,Vol 14, No. 3.