inovasi teknologi pembenah tanah zeolit untuk memperbaiki lahan ...

INOVASI TEKNOLOGI PEMBENAH TANAH ZEOLIT UNTUK
MEMPERBAIKI LAHAN PERTANIAN TERDEGRADASI
M. Al-Jabri
Balai Penelitian Tanah
ABSTRAK
Pakar pertanian di Indonesia telah menyadari bahwa setelah empat
dekade seiiring dengan revolusi hijau yang menggunakan pupuk anorganik dan
insektisida terbukti telah merusak tanah dan mencemari lingkungan. Kerusakan
tanah yang dimaksud adalah kerusakan sifat fisika, kimia, dan biologi tanah.
Kerusakan sifat-sifat tanah tersebut satu sama lain saling berkaitan, dimana
bermula dengan penurunan kandungan C-organik tanah yang mengakibatkan
kerusakan struktur tanah seperti penurunan permeabelitas tanah, berkurangnya
populasi mikrobiologi tanah yang bermanfaat bagi tanaman, akhirnya berdampak
terhadap timbulnya fenomena levelling off. Pemerintah sampai saat ini masih
menunggu inovasi teknologi yang dapat memperbaiki lahan pertanian
terdegradasi. Pembenah tanah zeolit sebagai salah satu inovasi teknologi yang
terbukti secara teknis dapat memperbaiki kerusakan tanah dan pencemaran
lingkungan. Inovasi teknologi pembenah tanah zeolit sampai saat ini belum
diimplementasikan dalam kaitannya pemerintah untuk memutuskannya sebagai
suatu kebijakan. Fakta teknis membuktikan bahwa pembenah tanah zeolit dapat
meningkatkan hasil tanaman, bahkan takaran pupuk anorganik dapat dikurangi.
PENDAHULUAN
Inovasi pembenah tanah alami yang belum dijadikan kebijakan oleh
pemerintah salah satu diantaranya adalah zeolit. Sampai saat ini belum banyak
informasi data yang menjelaskan secara terperinci tentang jenis, dosis, manfaat,
kendalanya. Zeolit sebagai pembenah tanah adalah mineral dari senyawa
aluminosilikat terhidrasi dengan struktur berongga dan mengandung kation-kation
alkali yang dapat dipertukarkan. Zeolit sebagai pembenah yang diberikan ke
dalam tanah dengan jumlah yang cukup banyak dapat memperbaiki sifat-sifat
fisik, kimia, dan biologi tanah sehingga produksi pertanian dapat ditingkatkan
(Pond dan Mumpton, 1984; Torii et al., 1979; Townsend, 1979; Suwardi, 2007).
Pengembangan penggunaan zeolit sebagai pembenah tanah kurang didukung
petani, sebab beberapa zeolit yang beredar di pasar tidak memenuhi standar
mutu karena KTK-nya ≤ 80 me/100 g. Disamping itu, karena zeolit diinformasikan
sebagai pupuk, sehingga petani tidak memberikan pupuk apalagi harganya
185

186
M. Al-Jabri
sangat mahal. Pmemberian zeolit dapat meningkatkan efisiensi serapan hara
pupuk dapat mengantisipasi kerusakan tanah akibat penggunaan pupuk yang
tidak rasional, dimana takaran pupuk yang diberikan tanpa berpedoman pada
pemupukan berimbang berdasarkan konsep uji tanah (Sanchez, 1976;
Westerman, 1990; Al-Jabri, 2006).
Berdasarkan Peraturan Menteri Pertanian Nomor: 02/Pert/HK.060/2/2006
yang dimaksud dengan pembenah tanah adalah bahan-bahan sintetis atau alami,
organik atau mineral yang berbentuk padat atau cair yang mampu memperbaiki
sifat-sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Di kalangan ahli tanah pembenah tanah
dikenal sebagai soil conditioner seperti zeolit dan secara bersamaan diberi juga
bahan organik diyakini mampu memperbaiki struktur tanah, dapat merubah
kapasitas tanah menahan dan melalukan air, serta dapat memperbaiki kemampuan
tanah memegang unsur hara, sehingga hara tidak mudah hilang, dan tanaman
masih mampu memanfaatkannya sehingga produksi tanaman dapat tingkatkan.
Sebelum dilakukan rehabilitasi lahan kritis maka faktor-faktor yang
mengakibatkan penggunaan pupuk menjadi tidak efisien harus diperbaiki lebih
dulu, antara lain kandungan bahan organik yang rendah. Kandungan bahan
organik dalam tanah yang rendah dengan C-organik < 1% mengakibatkan strukur
tanah menjadi rusak karena stabilitas agregat tanah yang tidak mantap.
Pemberian zeolit harus disinergiskan dengan bahan organik secara proporsional
dapat mengurangi takaran pupuk anorganik sampai 50% dari dosis anjuran.
Mengingat dalam pengembangan pembenah tanah zeolit di lapangan sering
dihadapkan permasalahan beredarnya zeolit, sehingga petani ragu-ragu untuk
membelinya lagi, oleh karena itu pemerintah seyogyanya secara berkelanjutan
mengawasi perdagangan pembenah tanah zeolit secara berkelanjutan. Makalah
ini mereview hasil penelitian tentang inovasi teknologi pembenah tanah zeolit
yang terbukti dapat meningkatkan hasil tanaman dan tidak perlu diragukan lagi
selama zeolit yang diberikan adalah zeolit asli.
Pengaruh zeolit klinoptilolit terhadap hasil beberapa komoditas pertanian
Zeolit klinoptilolit yang dicampur pada tanah berpengaruh terhadap hasil
beberapa komoditas pertanian. Penambahan 1 ton Zeolit klinoptilolit/10 are (10
are = 0,10 ha) atau 10 ton Zeolit klinoptilolit/ha dapat meningkatkan hasil
tanaman eggplant atau terung sampai 55%, dan untuk wortel sampai 63%.
Penambahan 0,5 ton Zeolit klinoptilolit/10 are atau 5 ton Zeolit klinoptilolit/ha

Inovasi Teknologi Pembenah Tanah Zeolit
dapat meningkatkan hasil tanaman padi berkisar 3 sampai 6% (Tabel 1).
Peningkatan produksi tersebut karena zeolit dapat memperbaiki sifat fisika tanah
seperti aerasi tanah menjadi lebih baik, memperbaiki sifat kimia tanah (KTK
meningkat), dan mampu menyerap air.
Tabel 1. Pengaruh zeolit klinoptilolit terrhadap hasil beberapa komoditas
pertanian
Crop Year
Wheat 1962
Paddy 1964
Eggplant 1964
Apple 1964
Amount of zeolite
used
Ratio of yield
index
tons/10 are*) %) **
1
2
0.5
1
1
2
1
2
113
115
106
103
155
119
113
128
Paddy 1965
0.5
1
102
117
Carrot 1965 1 163
1
114
Apple 1965
2
110
Sumber : Yamagata. 1967. * 10 ares = 0.25 acre dan 1 ha = 100 are ; ** = Compared
with control plots.
Pengaruh zeolit klinoptilolit yang diberikan pada tanah terhadap hasil
beberapa komoditas pertanian di Indonesia sejak tahun 1990-an (Tabel 2).
Peningkatan hasil jagung 6-11%, kedelai 19%, kacang tanah 18%, dan tomat
35% membuktikan bahwa zeolit dapat memperbaiki sifat fisika, kimia, dan biologi
+
tanah. Disamping itu, zeolit mampu menyerap air dan mengadsorpsi ion NH4 ,
yang sewaktu-waktu dapat dilepas secara perlahan saat tanaman memerlukan,
+
sehingga ion NH4 tidak hilang tercuci dan akibatnya efisiensi penggunaan pupuk
N meningkat. Akumulasi N dari pupuk N dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan
dengan kontrol jika zeolit diberikan 3 dan 6 ton/ha, hal ini disebabkan karena
+ -
zeolit dapat menghambat konversi NH4 menjadi NO3 sebanyak 30-40%.
Takaran Zeolit yang diberikan bergantung pada tingkat degradasi lahan dari
ringan sampai berat sebanyak 5-20 ton/ha yaitu untuk berat tanah 2 x 10 6 kg/ha,
sehingga analisis ekonomi jangka pendek dipastikan tidak untung. Oleh karena
187

188
M. Al-Jabri
itu, masalah ini diantisipasi dengan cara menempatkan zeolit di daerah perakaran,
sehingga penggunaannya akan lebih efisien dan lebih praktis.
Tabel 2. Pengaruh zeolit klinoptilolit yang diberikan pada tanah terhadap hasil
beberapa komoditas pertanian di Indonesia
Tanaman Dosis zeolit Peningkatan hasil
ton/ha %
Jagung
Jagung
Kedelai
Kacang tanah
Tomat
Sumber : Suwardi (2007)
Penambahan 3 ton zeolit/ha dicampur dengan pupuk 1 ton ZA (200 kg
N/ha) nisbah 15:1 memberikan peningkatan hasil kedelai sebanyak 46%;
Pemberian 3 ton zeolit/ha dicampur dengan 1 ton ZA /ha memberikan
peningkatan bobot kering rimpang jahe sebanyak 72%; Pemberian 500 kg
zeolit/ha dengan 100 kg N/ha memberikan peningkatan hasil padi sebanyak 11%
dibandingkan tanpa zeolit; Pemberian 900 kg zeolit/ha dengan 300 kg N/ha
memberikan peningkatan hasil padi sebanyak 16% dibandingkan tanpa zeolit
(Tabel 3). Pada tanaman yang sama, Suwardi dan Goto (1996) melaporkan
peningkatan produksi padi sawah sebanyak 28% pada campuran 3.5 ton zeolit/ha
dengan 50 kg N/ha (nisbah Zeolit:N = 70:1) dibandingkan tanpa zeolit.
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Tabel 3. Pengaruh zeolit sebagai bahan campuran pupuk terhadap hasil
tanaman
Tanaman Nisbah zeolit : pupuk Dosis pupuk Peningkatan hasil
kg N/ha %
Kedelai 15:1 200 46
Jahe 15:1 200 72
Padi sawah 3:1 300 16
Padi sawah 5:1 100 11
Padi sawah 70:1 50 28
Sumber : Suwardi dan Goto (1996)
6
11
19
18
35

Inovasi Teknologi Pembenah Tanah Zeolit
+
Inovasi zeolit untuk melepaskan NH4 - urea
secara lambat sebagai teknologi nano
Tidak sebagaimana halnya dengan pemberian pupuk anorganik yang
menambahkan unsur hara dalam jumlah sedikit, sebaliknya bahan pembenah
tanah seperti zeolit diberikan dalam jumlah sangat banyak untuk memperbaiki
sifat-sifat tanah seperti memperbanyak pori-pori tanah, meningkatkan KTK media
tumbuh (campuran tanah mineral dan zeolit) di daerah perakaran, sehingga
pertumbuhan tanaman menjadi lebih baik. Inovasi teknologi dikemudian hari yang
harus dicari adalah pembenah tanah zeolit yang diberikan dalam jumlah sedikit
dengan teknik blanding, dimana zeolit dicampur dengan pupuk N-Urea yang
+
didasarkan pada sifat zeolit yang dapat menyerap N dalam bentuk ion NH4 .
Unsur N-Urea merupakan unsur yang paling mudah hilang melalui proses
leaching dan volatilization. Inovasi teknologi yang perlu dikembangkan lagi adalah
perbandingan antara zeolit dan pupuk N-Urea secara proporsional, sehingga
dampak pemberiannya dapat merehabilitasi lahan terdegradasi dan meningkatkan
produksi pertanian secara nyata dan ramah lingkungan.
Sifat khas dari zeolit sebagai natural mineral berstruktur tiga demensi
bermuatan negatif dan memiliki pori-pori yang terisi ion-ion K, Na, Ca, Mg dan
molekul H2O, sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran ion dan pelepasan
air secara bolak-balik. Pupuk Urea dan KCl yang diberikan ke tanah yang
+ +
sebelumnya sudah diberi zeolit, maka kation NH4 -Urea dan kation K -KCl dapat
terperangkap sementara dalam pori-pori zeolit yang sewaktu-waktu dilepaskan
secara perlahan-lahan untuk diserap tanaman. Zeolit mempunyai kerangka
terbuka dengan jaringan pori-pori yang mempunyai permukaan bermuatan negatif
+ +
dapat mencegah pencucian unsur hara NH4 -Urea dan kation K -KCl keluar dari
daerah perakaran. Zeolit berperanan untuk menahan sementara unsur hara di
daerah perakaran, sehingga pupuk Urea dan KCl yang diberikan lebih efisien.
Jika takaran pupuk yang diberikan sesuai anjuran maka residu pupuk berakhir
lebih lama dengan peningkatan hasil yang lebih tinggi.
Aplikasi zeolit tidak sama dengan pembenah tanah lainnya (kapur
pertanian dan gypsum), sebab zeolit tidak mengalami break down dan jumlahnya
masih tetap dalam tanah untuk meretensi unsur hara. Aplikasi zeolit berikutnya
akan lebih memperbaiki kemampuan tanah untuk menahan unsur hara dan
memperbaiki hasil. Zeolit tidak asam dan penggunaannya dengan pupuk dapat
menyangga pH tanah, sehingga dapat mengurangi takaran kapur. Pemberian
zeolit tidak hanya digunakan sebagai carriers hara tanaman, tetapi juga sebagai
189

190
M. Al-Jabri
perangkap logam berat (Cu, Cd, Pb, Zn) sehingga uptake kedalam rantai
makanan atau food chain dicegah atau berkuran (Fuji, 1974).
Hasil penelitian lain membuktikan bahwa nitrogen yang diserap tanaman
padi di rumah kaca tertinggi pada perlakuan 125 kg ZKK/ha, dan semakin tinggi
takaran dari 250-8.000 kg ZKK/ha, maka N yang diserap tanaman semakin turun,
hal ini menunjukkan semakin banyak N memasuki pori-pori zeolit, kemudian
secara lambat akan dilepaskan lagi untuk diserap tanaman (Tabel 4). Konsentrasi
N pada perlakuan NPK-petani di rumah kaca < 2% dan pada perlakuan ZKK+
NPK-uji tanah > 2% (Al-Jabri, 2010).
Tabel 4. Pengaruh ZKK terhadap N diserap tanaman padi varietas Ciherang
umur 6 MST menggunakan tanah Grumusol, Jawa Timur dari percobaan
pot
No. Perlakuan
Bobot kering
tanaman
Konsentrasi
N
N diserap
tanaman
gram/pot % mg/pot
1. Kontrol lengkap 4,66 1,40 65
2. NPK-petani 16,05 1,41 226
3. NPK-uji tanah 22,50 2,05 461
4. 125 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 22,56 2,76 623
5. 250 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 21,28 2,62 558
6. 500 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 20,24 2,69 544
7. 1.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 19,78 2,96 585
8. 2.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 20,25 2,66 539
9. 4.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 20,18 2,43 490
10. 8.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 23,00 2,42 557
Formulasi pupuk anorganik dengan pembenah tanah organik dan zeolit
Formulasi pupuk anorganik dengan pembenah panah organik dan zeolit
perlu dikembangkan terus, sehingga dapat diciptakan formulasi yang semakin
baik. Pengaruh tingkat Formulasi Zeo Nano (FZN) masing-masing 1/8, ¼, ½, ¾,
1, 1 ½, 2 x FZN berbeda nyata terhadap bobot gabah kering giling (GKG) di
rumah kaca. FZN terdiri dari campuran zeolit, urea, ZA, P alam, Cu, Zn, B, dan
kompos jerami yang dibuat dalam bentu pelet (Gambar 1).
Bobot GKG tertinggi 40 gram/pot pada level 2 x FZN (Perlakuan No.8)
nyata berbeda terhadap semua perlakuan. Meskipun penggunaan 2 X FZN dalam
waktu jangka pendek belum menguntungkan, tetapi pemberian 1/4 x Zeo-Nano)

Inovasi Teknologi Pembenah Tanah Zeolit
secara berkelanjutan setiap musim tanam, tidak diragukan bahwa pengaruhnya
tidak hanya hasil GKG dapat ditingkatkan, tetapi juga sifat fisika, kimia, dan
biologi tanah dapat diperbaikimenuju pencapain pertanian berkelanjutan (Al-Jabri,
2010). Pemberian pembenah tanah zeolit ZKK berpengaruh terhadap GKG
dengan hasil tertinggi (65,20 kwintal/ha) pada pemberian 2.000 kg ZKK/ha (Tabel
5).
Rice dry yield (gram/pot)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1 2 3 4 5 6 7 8
No.1= Complete control; No.2=1/8xZeo-
Nano;No.3=1/4xZeo-Nano;No.4=1/2xZeo-
Nano;No.5=3/4xXeo-Nano;No.6=1xZeo-
Nano;No.7=1 1/2xZeo-Nano;No.8=2xZeo-Nano
Gambar 1. Pengaruh tingkat formulasi zeo nano (FZN) masing-masing 1/8, ¼,
½, ¾, 1, 1 ½, 2 x FZN berbeda nyata terhadap bobot GKG
Tabel 5. Pengaruh ZKK terhadap tinggi, jumlah anakan tanaman padi varietas
Ciherang umur 6 dan 9 MST, serta bobot gabah pada tanah Grumusol di
Ngawi (Jawa Timur)
No. Perlakuan
Tinggi tanaman
9 HST
Pertumbuhan tanaman padi
Jumlah anakan
9 HST
Bobot gabah
kering giling
cm kw/ha
1. NPK-petani 110,92 a 24,26 a 50,72 e
2. NPK-uji tanah 107,44 b 23,22 a 55,44 d
3. 250 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 109,18 ab 24,76 a 59,00 bc
4. 500 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 107,56 b 24,46 a 59,74 bc
5. 1.000 kg ZKK/ha + NPK uji tanah 109,98 ab 24,30 a 61,40 b
6. 2.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 107,98 ab 23,98 a 65,20 a
7. 4.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 109,58 ab 23,80 a 59,56 bc
8. 8.000 kg ZKK/ha + NPK-uji tanah 106,80 b 23,42 a 59,38 bc
9. Campuran 70% Urea+30 zeolit* 108,54 ab 25,92 a 57,58 cd
Keterangan : * = Campuran 70% Urea+30 zeolit* dibuat oleh Dr. Suwardi (Jurusan
Tanah, Fakultas Pertanian, IPB)
191

192
M. Al-Jabri
Pemberian ZKK di atas 2.000 kg ZKK/ha, hasil GKG cenderung menurun,
tetapi relatif masih signifikan dibandingkan dengan perlakuan NPK-petani dan
NPK-uji tanah (Al-Jabri, 2010). Dengan semakin tinggi level ZKK, maka semakin
+
banyak NH4 dari pupuk urea yang disimpan yang dalam ruang pori zeolit. Residu
+
zeolit dalam tanah yang masih mengandung NH4 akan dilepaskan lagi pada
musim tanam berikutnya. Residu zeolit dalam tanah masih bertahan dalam waktu
yang cukup lama, sebab zeolit tidak mengalami break down sehingga jumlahnya
masih tetap dalam tanah. Sebaliknya kapur dalam tanah akan mengalami break
down, sehingga residunya sangat cepat habis. Meskipun pemberian pembenah
tanah zeolit ZKK tidak berpengaruh terhadap tinggi dan jumlah tanaman, tetapi
tanpa pemberian ZKK kemungkinan tingkat kehampaan gabah relatif tinggi.
KESIMPULAN
1. Peningkatan produksi tersebut karena zeolit dapat memperbaiki sifat fisika
tanah seperti aerasi tanah menjadi lebih baik, memperbaiki sifat kimia tanah
(KTK meningkat), dan mampu menyerap air.
2. Nitrogen yang diserap tanaman padi di rumah kaca tertinggi pada perlakuan
125 kg ZKK/ha, dan semakin tinggi takaran dari 250-8.000 kg ZKK/ha, maka N
yang diserap tanaman semakin turun, hal ini menunjukkan semakin banyak N
memasuki pori-pori zeolit, kemudian secara lambat akan dilepaskan lagi untuk
diserap tanaman.
3. Konsentrasi N pada perlakuan NPK-petani di rumah kaca < 2% dan pada
perlakuan ZKK+ NPK-uji tanah > 2%.
4. Bobot GKG tertinggi 40 gram/pot pada level 2 x FZN nyata berbeda terhadap
semua perlakuan; Meskipun penggunaan 2 x FZN dalam waktu jangka
pendek belum menguntungkan, tetapi pemberian 1/4 x Zeo-Nano) secara
berkelanjutan setiap musim tanam, tidak diragukan bahwa pengaruhnya tidak
hanya hasil GKG dapat ditingkatkan, tetapi juga sifat fisika, kimia, dan biologi
tanah dapat diperbaiki menuju pencapain pertanian berkelanjutan.
5. Pemberian ZKK di atas 2.000 kg ZKK/ha, hasil GKG cenderung menurun,
tetapi relatif masih signifikan dibandingkan dengan perlakuan NPK-petani dan
NPK-uji tanah.

Inovasi Teknologi Pembenah Tanah Zeolit
DAFTAR PUSTAKA
Al-Jabri, M. 2006. Penetapan rekomendasi pemupukan berimbang berdasarkan
analisis tanah untuk padi sawah. Jurnal Sumberdaya Lahan. Vol. 1, No.
2. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan
Pertanian. Badan Litbang Pertanian. Departemen Pertanian.
+
Al-Jabri, M. 2010. Teknologi Pelepasan NH4 - Urea Secara Lambat dengan zeolit
pada tanah sawah Vertisols di Ngawi. Seminar Nasional di BB Padi
Sukamandi, 24 November 2010.
Pond, W. G., and F. A. Mumpton (Ed). 1984. Zeo-agriculture: Use natural zeolites
in agriculture and aquaculture. International Committee on Natural
Zeolite, Westview Press, Boulder, CO.
Sanchez, P. A. 1976. Properties and Management of Soils in the Tropics. John
Wiley and Sons, New York. London. Sydney. Toronto. 618 p.
Suwardi and Goto, I. 1996. Utilization of Indonesian Natural Zeolite in Agriculture.
Proceedings of the International Seminar on Development of
Agribusiness and Its Impact on Agricultural Production in South East Asia
(DABIA), November 11-16, 1996 at Tokyo.
Suwardi. 1997. Studies on agricultural utilization of natural zeolites in Indonesia.
Ph. D. Dissertation. Tokyo University of Agriculture.
Suwardi. 2007. Pemanfaatan zeolit untuk Perbaikan Sifat-sifat Tanah dan
Peningkatan Produksi Pertanian. Disampaikan pada Semiloka Pembenah
Tanah Menghemat Pupuk Mendukung Peningkatan Produksi Beras, di
Departemen Pertanian, Jakarta 5 April 2007. (Tidak dipublikasikan).
Torii, K. M., M. Hotta, and M. Asaka. 1979. Quantitative Estimation of Mordenite
and Clinoptilolite In Sedimentary Rock (II). Journal Japan Association
Mineral Economic Geology 74 (8).
Townsend, R. P. 1979. The properties and application of zeolites. The
Proceeding of A Conference Organized Jointly by the Inorganic
Cehemicals Group of the Chemical Society and the Chemical Industry.
The City University, London, April 18 th – 20 th .
Westerman, R. L. 1990. Soil Testing and Plant Analysis. Third Edition. Soil
Science Society of America, Inc. Madison, Wisconsin, USA. 784 p.
Yamagata. 1967. Effect of zeolite as soil conditioners: Internal Report of
Agricultural Improvement Section, Yamagata Prefectural Government.
193