FOSFAT TANAH

FOSFAT TANAH

Problematik Fosfor

Jumlah sedikit yang

terdapat dalam tanah

Jumlah sedikit yang

terdapat dalam tanah

Ketidak-tersediaan

fosfor yg sdh ada dalam

tanah

Ketidak-tersediaan

fosfor yg sdh ada dalam

tanah

Adanya fiksasi fosfor

yang menyolok

Adanya fiksasi fosfor

yang menyolok

Senyawa P dalam tanah

Senyawa P an-organik1. Senyawa Kalsium2. Senyawa besi dan aluminium

Senyawa Rumus Kelarutan

Fluor-apatit 3 Ca3(PO4)2.CaFKarbonato-apatit 3 Ca3(PO4)2.CaCO3Hidroksi-apatit 3 Ca3(PO4)2.Ca(OH)2Oksi-apatit 3 Ca3(PO4)2.CaOTrikalsium-fosfat Ca3(PO4)2Dikalsium-fosfat CaHPO4 naikMonokalsium-fosfat Ca(H2PO4)2

Senyawa P-organik:1. Fitin dan derivatifnya2. Asam Nukleat3. Fosfolipida

Ketersediaan P anorganik dalam tanah

Kemasaman tanah (pH):Ketersediaan P bagi tanaman tgt pd bentuk anion fosfat, selanjutnya bentuk anion ini tgt pada pH

+ OH- +OH-

H2PO4- H2O + HPO4

= H2O + PO4---

larutan tanah larutan tanahsangat masam sangat alkalin

% kepekatan100

50 H3PO4 H2PO4- HPO4

= PO3-3

0 0 2 4 6 8 10 12 14

pH larutan

Paling tersedia bagi tanaman

Ketersediaan P-anorganik tanah masam

Pengendapan oleh kation Fe, Al, Mn

Al3+ + H2PO4- + H2O 2H+ + Al(OH)2H2PO4

larutlarut tdk larut tdk larut

Dlm tanah masam biasanya konsentrasi kation Fe, Al lebih besar dp anion fosfat, sehingga reaksi berlangsung ke arah kanan

Pengikatan oleh hidro-oksida: Fiksasi fosfat OH OH

Al OH + H2PO4- OH- + Al OH

OH larutlarut H2PO4 tdk larut tdk larutHidro-oksida Al

Pengikatan oleh liat silikat: Kaolinit, Montmorilonit, Illit1. Reaksi permukaan antara gugusan OH- yang tersembul di permukaan liat dengan anion fosfat2. Kation Fe dan Al dibebaskan dari pinggiran kristal silikat yg kemudian bereaksi dengan anion

fosfat menjadi fosfat-hidroksi

[Al] + H2PO4- + 2H2O 2H+ + Al(OH)2H2PO4 Dlm kristal silikat tidak larut

Ketersediaan P-anorganik pd pH tinggi

Pengendapan oleh kation Ca++ atau CaCO3

H2PO4- + 2 Ca++ Ca3(PO4)2 + 4H+

larut tidak larut

H2PO4- + 2 CaCO3

Ca3(PO4)2 + 2CO2 + 2H2O larut tidak larut

Ca3(PO4)2 yang terbentuk dalam reaksi di atas, masih dapat berubah menjadi bentuk-bentuk yang lebih sukar larut, seperti senyawa hidroksi-, oksi- , karbonat-, atau fluor-apatit.Reaksi-reaksi ini semua terjadi pada tanah-tanah masam yang dikapur dengan dosis tinggi (Pengapuran berat)

Daya ikat P dari Tanah

Fosfor yang sangat lambat tersedia

Apatit, Fe-, Mn- dan Al-fosfat tua, Fosfat organik yang mantap

Fosfat yang lambat tersedia

Ca3(PO4)2, Fe-, mn-, dan Al-fosfat yg baru terbentuk, dan fosfat organik baru (sedang) dimineralisasikan

Hasil-hasil penelitian:1. Tanah-tanah di jawa Barat: Rata-rata 18.2 kuintal TSP dg kadar 46% P2O5 diikat oleh tanah setiap hektar lapisan olah.2. Tanah Latosol mempunyai daya ikat setara dengan 7.8 ton superfosfat dg kadar 20% P2O5.

Fosfat segera / mudah tersedia

Larut air : NH4-fosfat, Ca(H2PO4)2

Tidak larut: CaHPO4 dan Ca3(PO4)2

Kemampuan tanah menjerap (Daya Jerap) P

Tanah Mineral Liat Perlakuan pH Daya Jerap P (*)

Latosol - Tanpa kapur 5.7 30.110Purwokerto Haloisit Dengan kapur 5.9 26.600

Latosol- Kaolinit Tanpa kapur 5.2 45.520Cibodas Dengan kapur 5.6 40.920

Podsolik- Smektit Tanpa kapur 4.8 36.950Gajrug Dengan kapur 5.3 33.180

Podsolik- Smektit Tanpa kapur 4.6 29.280Samarinda Kaolinit Dengan kapur 5.2 16.370

Grumusol- Smektit, Kaolinit Tanpa kapur 6.7 14.960Yogjakarta Haloisit

Andosol Bogor Alofan, Haloisit Tanpa kapur 4.6 33.360

Keterangan: (*) setara dengan kg superfosfat 20% P2O5 setiap HLOPengapuran setara dengan 0.5 SMPSumber: Djokosudardjo (1982)

Pengelolaan P - Tanah

Pengendalian P-tersedia dalam tanah: 1. Pengapuran 3. Pengendalian fiksasi P-tanah2. Penempatan pupuk

P-tanah Tersedia

Limbah tanaman Pupuk kandang

Pupuk buatan Mineral tanah

BOT

Tanaman Pencucian FiksasiErosi

1. No direct practical importance2. Sering dipakai sbg “Indeks Pelapukan”3. P-total topsoil menurun dengan intensitas pelapukan4. Tanah-tanah tropis mengandung sekitar 200 ppm5. Ultisol & Alfisol : < 200 ppm P6. Andepts umumnya 1000 - 3000 ppm P7. Vertisol umumnya 20 - 90 ppm P8. Entisol & Inceptisols: beragam p-totalnya9. Oxisols umumnya < 200 ppm P10. …..

1. P-organik = 20-50 % total P-tanah2. Oxisols, Ultisols, Alfisols: P-organik = 60-80% P-total3. C:P rasio dalam tanah = 240:1 -- 110:14. N:P rasio dlm tanah = 20:1 -- 9:15. Mineralisasi P-organik sukar diukur, karena ion H2PO4-

yg dilepaskan ke tanah dengan cepat difiksasi menjadi bentuk-bentuk P-anorganik

6. Pemupukan N dan P mempercepat mineralisasi P-organik

7. P-organik dlm tanah menjadi sumber P yg penting bagi tanaman kalau tidak ada pemupukan P.

1. P - ANORGANIK: Fraksi aktif & Fraksi tidak aktif2. Fraksi aktif : Ca-P, Al-P dan Fe-P3. Fraksi tdak-aktif : Occluded-P dan Reductant-soluble P4. Occluded-P : senyawa Fe-P dan Al-P yang dibungkus oleh

selubung inert.5. Rs-P : Senyawa P yg dibungkus oleh selubung dari bahan

yang dpt larut pd kondisi anaerobik6. Transformasi bentuk-bentuk P-tanah dikendalikan pH7. Ca-P lebih mudah larut dp Fe-P dan Al-P8. Rezim air sgt berpengaruh thd transformasi P-tanah 9. Kondisi AQUIK ---- Akumulasi Al-P10. Kondisi USTIK ------ Akumulasi Fe-P

Faktor Retensi P

dalam tanah

TIPE LIAT Tanah-tanah liat lebih banyak meretensi & memfiksasi p-pupuk daripada tanah berpasirLiat silikat tipe 1:1 mempunyai kemampuan lebih besar me-”retensi” P dibanding liat tipe 2:1Tanah yang kaya liat kaolinitik akan “mengikat” lebih banyak P -pupuk daripada tanah yang kaya liat tipe 2:1Adanya liat oksida hidrous dari Fe dan Al juga terlibat dalam retensi P-pupuk

TIME OF REACTIONSemakin lama P-pupuk kontak langsung dengan tanah akan semakin besar jumlah retensi & fiksasi PHal ini dapat terjadi karena adanya proses dehidrasi dan reorientasi-kristal yg melibatkan hasil fiksasi P

Implikasi penting adalah waktu pemupukan P dan penempatan pupuk P dalam tanah.

Bgm pd tanah yg mempunyai kapasitas fiksasi P tinggi ? …………..Bgm pd tanah yg mempunyai kapasitas fiksasi P rendah? …………

Faktor Retensi P

dalam tanah

pH TANAH Kisaran pH tanah yg optimum bagi ketersediaan p-tanah adalah 5.5 - 7.0Pd tanah dg pH rendah, retensi terjadi karena adanya reaksi fosfat dengan Fe, Al dan oksida hidratnya.Pd tanah dg pH tinggi, retensi fosfat terjadi karena reaksi fosfat dengan Ca dan Mg dan karbonatnya

TEMPERATURTanah di daerah iklim panas (warmer) memfiksasi fosfat lebih banyak dp tanah-tanah di daerah iklim sedang (temperate). Tanah di daerah iklim panas ini mengandung lebih banyak oksida-oksida hidrat dari Fe dan Al.

BAHAN ORGANIKDekomposisi bahan organik menghasilkan CO2; gas ini bersenyawa dg air menjadi asam karbonat; asam ini mampu men-dekomposisi mineral primer yang mengandung fosfat.Ekstrak humus dari tanah mampu meningkatkan kelarutan fosfat, krn:1. Pembentukan kompleks phosphohumic yg lebih mudah diambil tanaman2. Penggantian anion fosfat oleh humat3. Penyelimutan partikel sesquioksida oleh humus, membentuk selimut protektif sehingga mereduksi kapasitas fiksasi fosfat…………………………..

Faktor Retensi P

dalam tanah

BAHAN ORGANIK Lanjutan ……. Dekomposisi bahan organik menghasilkan anion-anion yang mampu membentuk senyawa kompleks dengan Fe dan Al, sehingga kation-kation ini tidak bereaksi dengan fosfatAnion-anion organik ini juga mampu melepaskan fosfat yang difiksasi oleh Fe dan AlAnion-anion yang efektif menggantikan fosfat tsb adalah sitrat, oksalat, tartrat, malat, dan malonat.

STATUS FOSFOR dalam TANAHTingkat kejenuhan fosfat dalam tanah atau jumlah fosfat yg telah difiksasi oleh tanah sangat menentukan besarnya fiksasi fosfat dari pupuk P.Rasio R2O3 : P2O5 mrp ukuran jumlah fosfat yg ada dalam tanah terhadap jumlah oksida Fe dan Al.

Nilai Rasio yang besar, berarti tanah miskin fosfat atau nilai kejenuhan fosfat rendah; sehingga fiksasi fosfat dari pupuk P sangat besarOleh karenanya tanah-tanah yag dipupuk fosfat dosis tinggi selama bertahun-tahun kemungkinan akan:1. Mereduksi dosis pupuk P saat ini2. Menggunakan lebih banyak fosfat yg ada dalam tanah3. Kombinasi keduanya

…………………..

Fiksasi P-pupuk , % 100

80

60

40

20

Pasio R2O3 : P2O5

1. Proses yg mengubah ketersediaan P-tanah yg diukur dengan pertumbuhan tanaman

2. Transformasi monokalsium fosfat (superfosfat) yg soluble menjadi Ca-P, Fe-P dan Al-P yg kurang soluble

3. Pada tanah alkalis: Ca-P dan Mg-P yg insoluble4. Pd tnh masam: Fe-P dan Al-P yg insoluble5. Al+++ + mono-kalsium fosfat ------ Al(OH)2H2PO4 (liming with phosphorus)6. Kapasitas fiksasi P = F(oksida Fe dan Al; Aldd)7. Intensitas Fiksasi P: Oksida > Oksida > Liat 1:1 > Liat 2:1 amorf kristalin

Tanah Liat dominan % Liat Fixed P (ppm) Adsorpsi Max. Pd 0.2 ppm P lrt tnh

Inceptisol Montmorilonit 27 106 83Ultisol Kaolinit 38 480 360Oxisol Kaolinit 36 531 395Andept Alofan 11 1050 670

Sumber: NCSU, 1973

1. H2PO4- dlm larutan tanah < 10 ppm, dlm tanaman 2000 ppm

2. Konsentrasi optimum unt jagung dan buncis:0.07 ppm pd tnh berliat Ultisol , Oxisol0.2 ppm pd tnh berpasir

3. Konsentrasi keseimbangan P dlm larutan tnh akibat aplikasi pupuk fosfat sgt penting ….. “P-fixation isotherm”: mengevaluasi derajat fiksasi dan pelepasan P pd suatu saat

4. Mineralogi liat tanah sgt menentukan kapasitas fiksasi P5. Liat oksida & Alofan > Kaolinit > Montmorilonit6. Uji tanah untuk P : mengekstraks sejumlah P-tersedia dlm

tanah yg berkorelasi dg respon tanmn thd pemupukan P7. Tingkat kritis hasil uji tanah sekitar 0.07 - 0.2 ppm P dlm

larutan tanah

REAKSI P tanah

ALKALINE

PRESIPITASI DIKALSIUM FOSFAT Pada kondisi Ph tanah yang tinggi dan kaya kalsium, terjadi pengendapan senyawa-senyawa:1. Kalsium fosfat: Ca3(PO4)2; CaHPO42. Hidroksi-apatit3. Karbonat-apatit

PRESIPITASI PERMUKAAN PADATAN KALSIUM KARBONAT

Ion-ion fosfat yang kontak dengan permukaan padatan kalsium karbonat akan diendapkan pd permukaan partikel ini. Hasil akhir dari reaksi ini adalah garam-garam tidak larut dari kalsium, fosfat, dan mungkin CO3= atau OH-

Reaksi retensi fosfat oleh liat-liat yang jenuh kalsium: Liat-Ca-H2PO4

Tiga faktor penting:1. Aktivitas Ca++2. Jumlah dan ukuran partikel CaCO3 bebas3. Jumlah liat yang ada dlm tanah

…………………..

P-aded (ppm) 1200

1000

800

600

400

200

0.001 0.01 0.05 0.1 0.2 1.0 P dlm larutan tanah, ppm

Oxisol, 45% liat

Andept

Ultisol , 38% liat

Tnh Montmorilonit, 40% liat

Sumber: Fox, 1974

Tanaman Hasil, t/ha P-removal, kg/ha

1. Jagung Biji : 1.0 6Jerami : 1.5 3Biji : 7.0 20Jerami : 7.0 14

2. Padi Biji : 1.5 7Jerami : 1.5 1Biji : 8.0 32Jerami : 8.0 5

3. Nanas Buah : 12.5 2.3

4. Tebu 2 th Above ground: 100 20300 35

Sumber: Sanchez, 1976.

Hasil relatif (%) 100

80

60

40

20

0.003 0.006 0.050 0.100 0.200 0.400 1.600 P- larutan tanah, ppm

Ubijalar: toleran tanah miskin P

Jagung: intermediate

Lettuce: In-tolerant

Tanaman P-larutan tnh yg menghasilkan 95% hasil maks., ppm

1. Lettuce 0.402. Tomat 0.253. Cucumber 0.204. Kedelai (vegetable) 0.205. Ubijalar 0.106. Jagung 0.607. Sorghum 0.508. Kubis 0.04

Sumber: Fox et al. (1974)

Tanaman Internal P Requirement, %P

1. Stylosanthes humilis 0.172. Centrosema pubescens 0.163. Desmodium intortum 0.224. Digitaria decumbens 0.165. Panicum maximum 0.196. Pennisetum clandestinum 0.227. Paspalum dilatatum 0.258.

Sumber: Andrew & Robins (1969, 1971)

TEKNOLOGI PEMUPUKAN FOSFAT :

1. Respon pupuk P sgt tinggi pada Oxisol, Ultisol, andepts, Vertisols2. Dosis pupuk P = F (jenis tanaman, tanah, cara aplikasi, musim)3. Dosis Rekomendasi Jagung, kedelai, Tebu: 100 - 150 kg P2O5/ha4. Kapasistas fiksasi P tanah menentukan cara aplikasi pupuk P:

Disebar, ditugal, digarit, pd lubang tanam, dll5. Pada tanah yg memfiksasi P ada dua strategi:

1. Dosis medium, digarit, setiap musim tanam2. Dosis tinggi unt menjenuhi kapasitas fiksasi P-tanah, dan

efek residunya berlangsung beberapa tahun6. Pupuk P yg baik harus mengandung 40-50 % P dlm bentuk larut air ,

untuk memenuhi kenbutuhan awal pertumbuhan tanaman7. Aplikasi kapur & silikat mampu menurunkan fiksasi P dlm tanah8. Pengapuran hingga pH 5.5 - 6.0 umumnya meningkatkan ketersediaan

P dalam tanah, mengurangi fiksasi P

Hasil biomasa , % 100

80

60

40

20

0 115 230 460 Pemupukan P (ppm P)

Sumber: Mendez-Lay (1974), Tnh Oxisol.

Tingkat kritis

Tdk dipakur pH= 4.8

Dikapur hingga pH = 5.5

Kapasitas fiksasi P tanah sngt tinggi, alternatif pengelolaan:

1. Kombinasi cara aplikasi pupuk P: ditugal/digarit dg sebar2. Batuan-fosfat larut sitrat3. Aplikasi kapur atau Ca-silikat unt ngurangi fiksasi P4. Kultivar tanaman yg toleran thd larutan tanah yg miskin

fosfat5. Pertimbangan biaya pupuk & pemupukan.

PERILAKU PUPUK P

dalam TANAH

AMMONIUM FOSFAT Dalam tanah, senyawa ammonium fosfat akan bergerak ke luar dari granula pupuk;

PRESIPITASI PERMUKAAN PADATAN KALSIUM KARBONAT

Ion-ion fosfat yang kontak dengan permukaan padatan kalsium karbonat akan diendapkan pd permukaan partikel ini. Hasil akhir dari reaksi ini adalah garam-garam tidak larut dari kalsium, fosfat, dan mungkin CO3= atau OH-

Reaksi retensi fosfat oleh liat-liat yang jenuh kalsium: Liat-Ca-H2PO4

Tiga faktor penting:1. Aktivitas Ca++2. Jumlah dan ukuran partikel CaCO3 bebas3. Jumlah liat yang ada dlm tanah

…………………..

FOSFAT TANAH

TERIMAKASIH TERIMAKASIH