KETERSEDIAAN SILIKA (Si) PADA TANAH SAWAH DAN METODE ...

KETERSEDIAAN SILIKA (Si) PADA TANAH SAWAH
DAN METODE PENETAPAN Si TERSEDIA DI DALAM TANAH
SERTA PERBANDINGAN BEBERAPA METODE
EKSTRAKSINYA
Husnain
Balai Penelitian Tanah, Bogor
ABSTRAK
Rendahnya ketersediaan Silika (Si) pada tanah-tanah sawah di daerah
tropis merupakan salah satu penyebab penurunan produktivitas tanaman padi.
Meskipun kebutuhan Si tanaman padi jauh melebihi kebutuhannya terhadap
unsur hara N, tetapi Si belum mendapat perhatian dalam perananannya sebagai
unsur hara bagi tanaman. Namun demikian, telah dilaporkan gejala kekurangan
Si bagi tanaman padi dengan kandungan Si tersedia berstatus rendah hingga
defisien pada tanah-tanah sawah di Jawa. Terbatasnya informasi dan penelitian
tentang Si pada tanah-tanah di Indonesia juga menyebabkan terbatasnya
pengetahuan tentang metode analisis ketersediaan Si di dalam tanah. Tujuan
penelitian ini adalah untuk mengetahui keragaan Si tersedia di dalam tanah
sawah. Kegiatan penelitian dilakukan dengan mengambil sampel tanah pada 29
titik pengamatan dengan perbedaan posisi topografi yang dimulai dari puncak,
lereng dan bawah. Sampel tanah dianalisis kandungan Si total dengan XRF dan
kandungan Si tersedia diekstrak menggunakan empat metode ekstraksi yaitu: 1)
Inkubasi dengan acetic acid (Incu AA), 2) Inkubasi dengan distilled water (Incu
DW), 3) Inkubasi dengan acetate buffer (Ac Buffer), 4) Ekstraksi dengan citric
acid (Citric Acid), dan 5) Ekstraksi dengan distilled water (DW). Dalam makalah
ini dibahas ketersediaan Si pada beberapa tanah sawah di DAS Citarum, Jawa
Barat dan perbandingan metode ekstraksi penetapan Si tersedia. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa total kandungan Si tanah di lokasi penelitian bervariasi dari
43,72 sampai 79,84% wt. Sedangkan kandungan Si tersedia dari 203 hingga 982
mg/kg. Meskipun total kandungan Si di dalam tanah tinggi tetapi ketersediaannya
sangat rendah, terutama pada penggunaan lahan untuk sawah. Hasil pengukuran
kandungan Si tersedia menunjukkan bahwa nilai Si tertinggi diperoleh dengan
metode inkubasi dengan acetic acid diikuti oleh acetate buffer. Metode yang lain
tidak menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan. Penelitian ini merupakan
penelitian pendahuluan untuk melihat perbandingan metode penetapan Si
tersedia sehingga belum memperhitungkan kebutuhan Si tanaman.
155

156
Husnain
PENDAHULUAN
Perkembangan metode penetapan unsur hara di laboratorium umumnya
sejalan dengan perkembangan penelitian dan pengetahuan tentang unsur terkait.
Di Indonesia dan banyak negara berkembang lainnya perhatian masih
dititikberatkan pada unsur makro N, P, dan K sebagai unsur hara utama di dalam
pupuk. Namun demikian, pelandaian produktivitas tanaman pangan terutama
padi yang diiringi dengan degradasi sumberdaya lahan menyebabkan bukan
hanya unsur hara makro tersebut saja yang mempengaruhi produktivitas, tetapi
ada faktor-faktor lain yang juga memiliki peranan penting termasuk peranan unsur
mikro dan unsur hara lainnya seperti Si.
Unsur silika (Si) telah lama dilaporkan sebagai unsur hara penting bagi
beberapa tanaman pangan termasuk padi dan tebu (Epstein, 1999; Matichenkov
and Calvert, 2002). Silika (Si) dikenal sebagai beneficial element untuk tanaman
padi (Epstein, 1999). Meskipun syarat sebagai unsur hara esensial tidak
terpenuhi, unsur ini telah lama diketahui diserap tanaman dalam jumlah besar
terutama tanaman akumulator Si. Beberapa tanaman akumulator Si diantaranya
adalah famili Gramineae dan Cyperaceae (Ma dan Takahashi et al., 2002).
Kebutuhan unsur hara Si tanaman padi jauh melebihi kebutuhan unsur hara
makro N, P, maupun K. Untuk setiap 5 t/ha hasil padi, dibutuhkan sebanyak 230-
470 kg Si/ha, sedangkan N, P, dan K berturut-turut hanya berkisar 75-120 kg N/
ha, 20-25 kg P/ha, dan 23-257 kg K/ha (Casman et al., 1997; Dobermann et al.,
1996a,b; Yoshida, 1981). Tidak seperti unsur hara N, P, dan K, peranan Si
sebagai unsur hara belum mendapat perhatian. Padahal menurut Savant et al.
(1997a,b), rendahnya ketersediaan Si pada tanah-tanah sawah di daerah tropis
merupakan salah satu penyebab penurunan produktivitas tanaman padi.
Tanaman akumulator Si seperti padi, tebu, dan banyak tanaman lainnya,
apabila kekurangan Si tersedia pada tanah dapat mempengaruhi pertumbuhan
dan perkembangan tanaman tersebut. Peranan Si itu sendiri bagi tanaman
terutama adalah untuk meningkatkan produktivitas dan memperkuat
pertumbuhan tanaman sehingga tahan terhadap serangan hama. Telah banyak
dilaporkan defisiensi Si dapat menyebabkan meningkatnya serangan penyakit
blast pada padi (Su-Jein, 2002; Ishizuka and Hayakawa, 1951).
Pemahaman dan penelitian tentang Si sebagai nutrisi tanaman masih
sangat terbatas di Indonesia, bahkan dapat dikatakan hampir tidak ada. Belum
ada sejarah pemupukan tanah sawah dengan Si. Dengan demikian metode
penetapan yang digunakan juga belum berkembang. Di Jepang dan Rusia,
penelitian kebutuhan Si pada tanaman pangan sudah dimulai sejak tahun 1955

Ketersediaan Silika (Si) pada Tanah Sawah dan Metode Penetapan Si Tersedia
yang menghasilkan rekomendasi pemupukan Si pada tanah-tanah sawah di
Jepang dan tebu di Rusia. Baru-baru ini, Darmawan et al. (2006) melaporkan
penurunan Si tersedia sekitar 20% dalam rentang waktu tiga dekade terakhir.
Hasil survei di tanah-tanah sawah di Jawa Barat dan Jawa Tengah menunjukkan
bahwa Si tersedia tergolong rendah hingga defisit bagi tanaman padi (Husnain et
al., 2008). Selama ini dipahami bahwa ketersediaan Si sangat tinggi apabila total
Si di dalam tanah juga tinggi. Namun kenyataannya tidaklah demikian, tingginya
total kandungan Si tidak berkorelasi positif dengan ketersediaannya bagi
tanaman (Husnain, 2009; Kyuma, 2004).
Mengingat pentingnya unsur Si bagi tanaman padi maka diperlukan
metode penetapan Si yang sesuai dengan kondisi tanah di Indonesia. Dalam
makalah ini dibahas ketersediaan Si pada tanah sawah di Indonesia dan
perbandingan beberapa metode ekstraksi yang dapat digunakan untuk
penetapan ketersediaan Si. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui
ketersediaan unsur hara Si pada tanah di Indonesia dan perbandingan metode
ekstraksi penetapan Si. Beberapa metode ekstraksi yang dibandingkan adalah
metode acetate buffer pH 4 (Imaizumi and Yoshida 1958), metode inkubasi
dengan distilled water (DW) (suhu 40 o C, rasio tanah:air adalah 1:6) (Nonaka et
al., 1988), phosphate buffer method (pH 6,2) (Kato 1998), dan phosphate buffer
dengan pH 6,95 (Shigezumi et al., 2002). Selain itu, beberapa metode ekstraksi
yang lain yaitu dengan DW, citric acid, dan acetic acid (IITA, 1979).
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan di daerah aliran sungai (DAS) Citarum, Jawa
Barat. Contoh tanah diambil dari 29 titik yang dimulai dari puncak, tengah dan
bawah berdasarkan perbedaan posisi topografi di areal DAS Citarum. Kegiatan
ini dilakukan pada bulan Desember 2006 sampai Desember 2008. Sampel tanah
diambil dari beberapa penggunaan lahan (landuse) yang berbeda seperti sayuran
dataran tinggi, perkebunan dan sawah. Sampel tanah di kering-anginkan untuk
persiapan analisis di laboratorium.
Total kandungan Si dalam tanah diukur dengan XRF. Sedangkan Si
tersedia diukur dengan beberapa metode ekstraksi. Masing-masing contoh tanah
di ekstrak dengan lima metode ekstraksi yaitu: 1) Inkubasi dengan acetic acid
(Incu AA), 2) Inkubasi dengan distilled water (Incu DW), 3) Inkubasi dengan
acetate buffer (Ac Buffer), 4) Ekstraksi dengan citric acid (Citric Acid), dan 5)
Ekstraksi dengan distilled water (DW). Pada metode inkubasi No. 1-2, sampel
tanah diinkubasikan selama lima jam dengan larutan acetic acid 1 N , pH 4 atau
157

158
Husnain
distilled water dengan rasio tanah dan pelarut 1:6 selama lima jam. Pada metode
inkubasi No. 3 perbandingan tanah dan larutan adalah 1:10 dengan masa
inkubasi yang sama (lima jam). Metode ekstraksi dilakukan dengan cara
melarutkan 2 g sampel tanah dengan 100 ml citric acid 1% atau DW dan dikocok
selama dua jam, dibiarkan semalaman dan dikocok kembali satu jam sebelum
pengukuran.
Selain sampel tanah juga diambil sampel tanaman padi pada beberapa
lokasi di sekitar DAS Citarum. Kandungan total Si di dalam tanaman padi
ditetapkan dengan metode destruksi dengan HNO3 1 N. Inkubasi dan ekstraksi
tanah untuk penetapan Si tersedia pada tanah dan tanaman padi dilakukan di
laboratorium Soil and Ecological Engineering, Shimane University, Jepang.
Kandungan Si pada tanah dan tanaman di dalam tanah diukur dengan ICPS-
2000, Shimadzu.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kandungan Si total dan tersedia
Ketersediaan Si pada tanah sawah di DAS Citarum tergolong rendah,
bahkan di beberapa lokasi sudah defisit untuk tanaman padi (Husnain et al.
2008). Pada Table 1 dapat dilihat distribusi kandungan Si total dan tersedia di
dalam tanah pada penggunaan lahan yang berbeda. Total kandungan Si pada
tanah bervariasi dari 43,72 sampai 79,84% wt. Sedangkan kandungan Si tersedia
dari 203 hingga 982 mg/kg. Meskipun total kandungan Si di dalam tanah tinggi
tetapi ketersediaannya sangat rendah, terutama pada penggunaan lahan untuk
sawah. Untuk tanah-tanah sawah, berdasarkan kriteria status Si tersedia, nilai di
bawah 600 mg/kg tergolong rendah sedangkan nilai di bawah 300 sudah
tergolong defisit bagi tanaman (Bollich and Matichenkov, 2002; Sumida, 1992).
Pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa terdapat dua lokasi dengan nilai di bawah 300
mg/kg yang tergolong defisit bagi tanaman, sedangkan enam lokasi berstatus
rendah.
Secara umum terlihat adanya kenaikan total kandungan Si pada tanah
sawah namun sebaliknya terjadi penurunan ketersediaannya (Tabel 1). Kyuma
juga mengemukakan hasil yang sama dimana tingginya total kandungan Si tanah
sawah ternyata menunjukkan nilai Si tersedia yang rendah (Kyuma, 2004). Di
lokasi penelitian, peningkatan total Si pada tanah-tanah sawah kemungkinan
karena terbentuknya biogenik Si karena tingginya intensitas penanaman padi.
Akumulasi sisa-sisa tanaman di dalam tanah merupakan salah satu sumber

Ketersediaan Silika (Si) pada Tanah Sawah dan Metode Penetapan Si Tersedia
biogenik Si. Sementara itu, biogenik Si yang terakumulasi pada tanah-tanah
sawah tidak cepat tersedia bagi tanaman (Bollich and Matichenkov, 2002). Di sisi
lain, penurunan ketersediaan Si pada tanah-tanah sawah disebabkan oleh
pengurasan Si terus menerus tanpa usaha pengembaliannya ke dalam tanah.
Apalagi satu-satunya sumber bahan organik yang mengandung Si tinggi dan
paling mudah diakses petani yaitu jerami biasanya dibakar oleh petani, yang
menyebabkan hilangnya sebagian Si.
Tabel 1. Kandungan Si total dan tersedia di dalam tanah pada beberapa
landuse di DAS Citarum, Jawa Barat
No. Penggunaan lahan Si total Si tersedia
SiO2%wt mg SiO2/kg
1. Sayuran dataran tinggi 59,83 711 ± 295
2. Sayuran dataran tinggi 57,87 722 ± 10
3. Perkebunan teh 49,73 370 ± 62
4. Perkebunan teh 43,72 565 ± 285
5. Jagung 46,34 423 ± 20
6. Jagung 47,55 982 ± 215
7. Sawah 51,22 575 ± 142
8. Sawah 50,60 666 ± 157
9. Sawah 51,06 575 ± 142
10. Sawah 63,89 337 ± 174
11. Sawah 52,30 623 ± 52
12. Sawah 70,93 632 ± 34
13. Sawah 55,49 609 ± 32
14. Sawah 55,19 598 ± 272
15. Sawah 64,33 417 ± 20
16. Sawah 55,95 203 ± 19
17. Sawah 79,84 341 ± 50
18. Sawah 70,76 291 ± 95
Metode penetapan Si tersedia dalam tanah
Untuk mengetahui metode ekstraksi penetapan Si yang sesuai maka
dicobakan lima metode ekstraksi. Hasil pengamatan kandungan Si tanah dapat
dilihat pada Gambar 1. Hasil penelitian menunjukkan perbedaan yang cukup
bervariasi untuk setiap metode ekstraksi Si. Secara umum dapat dilihat trend
ketersediaan Si dari kelima metode, cukup jelas dan memiliki pola yang sama
pada tanah sawah dibandingkan dengan lahan kering. Hal ini mungkin
disebabkan metode ekstraksi yang ada saat ini terutama ditujukan untuk tanah
sawah.
159

160
Husnain
Gambar 1. Kandungan Si di dalam tanah yang diekstrak dengan lima metode
ekstraksi
Kandungan Si terekstrak di dalam tanah tertinggi diperoleh dengan metode
inkubasi dengan acetic acid diikuti oleh acetate buffer. Metode yang lain tidak
menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan. Hingga saat ini metode
penetapan Si pada tanah memang terbatas pada tanah sawah, belum ada
metode baku yang direkomendasikan untuk penetapan Si pada tanah-tanah
selain tanah sawah. Beberapa hasil penelitian menunjukkan acetic acid terlalu
kuat untuk mencerminkan Si tersedia bagi tanaman (Barbosa-Filho et al., 2001).
Sementara metode inkubasi maupun esktraksi dengan DW menunjukkan nilai Si
tersedia yang terlalu rendah, demikian juga dengan metode ekstraksi dengan
citric acid. Hasil perbandingan nilai Si tersedia yang diperoleh dari berbagai
ekstraktan yang digunakan memang belum dapat menunjukkan korelasinya
dengan ketersediaan Si bagi tanaman, dimana diperlukan data kandungan Si
tanaman pada lokasi sampling tanah secara detil dan dalam jumlah sampel yang
representatif. Meskipun data-data tersebut belum dapat ditampilkan saat ini
setidaknya keragaan hasil penetapan Si dengan berbagai metode dapat menjadi
gambaran kecendrungan Si tersedia dalam tanah. Sebagai referensi, penetapan
Si yang dikenal luas dan umum digunakan adalah metode acetate buffer
(Imaizumi and Yoshida, 1958). Metode ini direkomendasikan untuk tanah-tanah
yang belum pernah dipupuk Si. Sehingga metode ini dapat digunakan untuk
penetapan Si tersedia pada tanah sawah di Indonesia yang belum memiliki
sejarah pemupukan Si di masa lalu maupun saat ini.

Ketersediaan Silika (Si) pada Tanah Sawah dan Metode Penetapan Si Tersedia
Hasil pengamatan kandungan total Si tanaman padi yang dibandingkan
dengan ketersediaan Si di dalam tanah ditunjukkan dalam Tabel 2. Pada Tabel 2
terlihat penurunan ketersediaan Si dalam tanah juga menyebabkan penurunan
kandungan Si tanaman padi, sehingga pada tanah-tanah dengan kandungan Si
tersedia rendah umumnya ditemukan kandungan Si tanaman padi yang juga
rendah.
Tabel 2. Kandungan Si di dalam daun bendera tanaman padi dan
ketersediaan Si pada beberapa tanah sawah di DAS Citarum
Varietas Kandungan Si dalam padi Si tersedia dalam tanah
g SiO2/kg mg SiO2/kg
Ciasem 135,19 524 ± 415
IR 64 170,45 666 ± 157
IR 64 101,13 575 ± 142
IR 64 84,71 609 ± 32
Ciherang 57,28 341 ± 50
Memberamo 58,49 314 ± 99
Dalam penelitian ini masih diperlukan banyak detil pengamatan seperti
keragaman jenis tanah dan ketersediaan Si, serapan Si tanaman padi dan
tanaman lain serta korelasi antara kebutuhan tanaman dengan ketersediaan Si
dalam tanah. Namun demikian diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan
gambaran tentang ketersediaan Si pada tanah sawah dan metode penetapan Si
tersedia yang dapat digunakan pada tanah-tanah sawah di Indonesia.
KESIMPULAN
Penurunan kandungan Si tersedia di dalam tanah akibat pengurasan unsur
hara Si terutama pada tanaman padi sudah menunjukkan kecenderungan
defisiensi Si pada tanah-tanah sawah di lokasi pengamatan. Pengembalian unsur
hara Si terutama dari jerami pada lahan sawah intensifikasi sangat diperlukan
untuk menjaga sustainabilitas produksi tanaman padi. Mengingat sangat
terbatasnya informasi metode penetapan Si tersedia dalam tanah di Indonesia,
maka perlu dilakukan penelitian komprehensif sehingga metode yang ditetapkan
sesuai dengan kondisi tanah di Indonesia. Untuk saat ini dengan pertimbangan
bahwa tanah-tanah di Indonesia belum pernah dipupuk Si maka metode esktraksi
dengan acetate buffer lebih sesuai.
161

162
Husnain
DAFTAR PUSTAKA
Barbosa-Filho, M.P., G.H. Snyder, C.L. Elliot, and L.E. Datnoff. 2001. Evaluation
of soil test procedures for determining rice-available silicon. Commun. Soil
Sci. Plant Anal. 32(11-12):1779-1779.
Bollich, P.K. and V.V. Matichenkov. 2002. Silicon status of selected Louisiana rice
and sugarcane soils. Pp 50-53. In Proceedings of the Second Silicon in
Agriculture Coference, 22-26 August 2002, Tsuruoka, Yamagata, Japan.
Casman, K.G., S. Peng, and A. Dobermann. 1997. Nutritional physiology of the
rice plants and productivity declined of irrigated rice systems in the
tropics. Soil Sci Plant Nutr. 43:1101-1106.
Darmawan, K. Kyuma, A. Saleh, H. Subagjo, T. Masunaga, and T. Wakatsuki.
2006. Effect of long-term intensive rice cultivation on the available silica
content of sawah soils: Java Island, Indonesia. Soil Sci Plant Nutr. 52:
745-753.
Dobermann, A., K.G. Casman, P.C. Sta Cruz, M.A. Advianto, and M.F.
Pampolino. 1996b. Fertilizer inputs, nutrient balance and soil nutrientsupplying
power in intensive, irrigated rice system. II. Phosphorus. Nutr.
Cycl. Agroecosys. 46:111-125.
Dobermann, A., P.C. Sta Cruz, and K.G. Casman. 1996a. Fertilizer inputs,
nutrient balance and soil nutrient-supplying power in intensive, irrigated
rice system. I. Potassium uptake and K balance. Nutr. Cycl. Agroecosys.
46:1-10.
Epstein, E. 1999. Silicon in plants: Facts vs concepts. Pp 1-5. In Datnoff et al.
(Eds.). Silicon in Agriculture, Elsevier Science, Amsterdam.
Husnain. 2009. Nutrient Dynamics in Watersheds and Lowland Sawah in Java
Island in Relation to the Sustainability of Sawah Farming Systems in
Indonesia. PhD Dissertation of the United Graduate School of Agricultural
Sciences, Tottori University. Japan.
Husnain, T. Wakatsuki, D. Setyorini, Hermansah, K. Sato, and T. Masunaga.
2008. Silica availability in soils and river water in two watersheds on Java
Island, Indonesia. Soil Sci. Plant Nutr. 54:916-927.
IITA. 1979. Selection Methods for Soil and Plant Analyses, Manual Series No. 1,
Ibadan, Nigeria.
Imaizumi, K. and S. Yoshida. 1958. Edaphological studies on silicon supplying
power of paddy field. Bull, Natl Inst Agric. Sci. B8:261-304.
Ishizuka, Y. and Y. Hayakawa. 1961. Resistance of rice plant to the Imochi
disease (rice blast disease) in relation to its silica and magnesia contents.
Jpn. J. Soil. Sci. Plant. Nutr. 21:253-260.

Ketersediaan Silika (Si) pada Tanah Sawah dan Metode Penetapan Si Tersedia
Kato, N. 1998. Evaluation of silicon availability in paddy soils by an extraction
using a phosphate buffer solution. In summaries of 16 th World Congress
of Soil Science, Montpellier, France.
Kyuma, K. 2004. Paddy Soil Science. Kyoto University Press and Trans Pacific
Press. Melbourne.
Ma, J.F. and E. Takahashi. 2002. Soil, Fertilizer, and Plant Silicon Research in
Japan. Elsevier, Amsterdam.
Matichenkov, V.V. and D.V. Calvert. 2002. Silicon as a beneficial element for
sugarcane. J. Am. Soc. Sugarcane Tech. 22:21-30.
Nonaka, K. and Takahashi. 1988. A method of measuring available silicates in
paddy soil. Jpn.agirc Res. Q2:91-95.
Savant, N.K., L.E. Datnoff, and G.H. Snyder. 1997a. Depletion of plant available
silicon in soils: a possible cause of declining rice yields. Commun. Soil
Sci. Plant Anal. 28:1245-1252.
Savant, N.K., G.H. Snyder, and L.E. Datnoff. 1997b. Silicon management and
sustainable rice production. Pp 151-199. In Advances in Agronomy. Ed.
D.L. Sparks. Academic Press, San Diego.
Shigezumi M, Kitta Y, Kubo S, Mizuochi T. 2002. The evaluation of the available
silica in paddy soil by phosphate buffer extraction method. Jpn. J. Soil Sci.
Plant Nutr.
Sumida, H.Y. 1992. Silicon supplying capacity of paddy soils and characteristics
of silicon uptake by rice plants in cool regions in Japan. Bull. Tohoku,
Agric. Exp. Stn. 855:1-46.
Su-Jein, C. 2002. Effect of silicon nutrient on bacterial blight resistance of rice
(Oryza sativa L.). Pp 31-33. In Proceedings of the Second Silicon in
Agriculture Coference, 22-26 August 2002, Tsuruoka, Yamagata, Japan.
Yoshida, S. 1981. Fundamentals of rice crop science. International Rice Research
Institute, IRRI, Los Banos.
163