## ANALISIS DIFUSI LARUTAN PUPUK MELALUI DINDING MORTAR ARANG SEKAM PADI

## DIFFUSION ANALYSIS OF NUTRIENT SOLUTION THROUGH RICE HUSK CHARCOAL MORTAR WALL
Dian Fajar Lestari 1 , Ahmad Tusi 2 , M. Zen Kadir 3
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung 2,3 Staf Pengajar Mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung email: ahmad.tusip@fp.unila.ac.id

## ABSTRACT
The aim of this reasearch is to determine difussion coefficient of nutrient solution through rice husk charcoal mortar walls. This research used completely randomized design (CR) with factorial arrangement which consisted of factors. The first factor, the material composition ratios of mortars (cement : sand : rice husk charcoal), consisted of two levels: P 1 (1:3:3) and P 2 (1:3:4). The second factor, the concentration of nutrient consisted of three levels, namely K 1 (3 mS/cm), K 2 (6 mS/cm), and K 3 (9 mS/cm). Data set was analyzed by using ANOVA, then followed by using LSD at 5% significant level. Anova showed that there was interaction between mortar material composition and nutrient concentration. The best diffusion coefficient was found in the treatment P 2 K 1 and P 2 K 2 (1:3:4 and the nutrient concentrations 3 mS/cm, 6 mS/cm). Nutrient solution in the treatments could pass through the walls of mortar very well, so that it could be used as a means of fertigation.
Keywords: Fertigation, Diffusion, Nutrient Solution, and Rice Husk Charcoal Mortar.

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai koefisien difusi larutan pupuk melalui dinding mortar arang sekam padi. Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (CR) yang disusun secara faktorial dan terdiri dari dua faktor. Faktor pertama, rasio komposisi bahan mortar (semen: pasir: arang sekam padi), terdiri dari dua taraf: P 1 (1:3:3) dan P 2 (1:3:4). Faktor kedua, konsentrasi pupuk terdiri dari tiga taraf, yaitu K 1 (3 mS/cm), K 2 (6 mS/cm), dan  K 3 (9 mS/cm). Data dianalisis dengan menggunakan ANOVA, kemudian dilanjutkan dengan menggunakan LSD pada tingkat signifikansi 5%. Anova menunjukkan bahwa terdapat interaksi antara komposisi material mortar dan konsentrasi pupuk. Koefisien difusi terbaik ditemukan pada perlakuan P 2 K 1 dan P 2 K 2 (1:3:4 dan konsentrasi pupuk 3 mS/cm, 6 mS/cm). Larutan pupuk dalam perlakuan dapat melewati dinding mortar sangat baik, sehingga dapat digunakan sebagai alat fertigasi.
Kata kunci : Fertigasi, Difusi, Larutan Pupuk, dan Mortar Arang Sekam Padi.

## I.  PENDAHULUAN
Usaha  untuk  meningkatkan  hasil  pertanian dilakukan tidak hanya dengan cara pemenuhan air irigasi yang cukup akan tetapi juga dengan cara  pemberian  pupuk  yang  tepat  sesuai kebutuhan  tanaman  melalui  pemupukan. Pemupukan umumnya diberikan dengan cara ditebarkan di permukaan tanah, dibenamkan di dalam  tanah,  disemprotkan  pada  daun,  atau melalui air irigasi yang disebut dengan fertigasi. Fertigasi diartikan sebagai proses pemupukan bagi tanaman melalui sistem irigasi dengan cara melarutkan pupuk ke dalam air irigasi (Landis,
pendorong  aplikasi  sistem  fertigasi  modern adalah  perkembangan  sistem  irigasi  mikro (irigasi tetes dan irigasi sprinkler ) . Selain telah diterapkan pada sistem irigasi mikro tersebut, sistem fertigasi juga telah dikembangkan pada sistem irigasi kendi.
Hasil pengukuran difusi larutan pupuk melalui dinding  kendi  dengan  konduktivitas  kendi sebesar 6.23 x 10 -7 sampai dengan 7.25 x 10 -7 cm/det  mampu  meloloskan  larutan  pupuk dengan permeabilitas sekitar 6.74 x 10 -7 cm/det. Dinding kendi mampu meloloskan larutan pupuk sehingga kendi dapat  digunakan  sebagai alat
Naskah ini diterima pada 03 Oktober 2016; revisi pada 15 Oktober 2016; disetujui untuk dipublikasikan pada 27 Oktober 2016
Analisis difusi lautan pupuk melalui ....(Dian F. L, Ahmad T. dan M. Zen K.)
Gambar 1.  Rangkaian pengukuran konduktivitas hidrolik
fertigasi (Hermantoro dkk, 2003). Selain kendi dari tanah liat, mortar arang sekam padi juga merupakan  alternatif  lain  yang  dapat dikembangkan sebagai alat fertigasi. Menurut Suwito  dkk  (2016),  rasio  komposisi  bahan mortar (semen:  pasir:  arang  sekam  padi) masing-masing 1:3:3 dan 1:3:4 memiliki nilai konduktivitas hidrolik jenuh sebesar   9.72 x 10 - 7 dan  4.36  x  10 -6 cm/det.  Penelitian  ini dimaksudkan untuk  mengetahui  kemampuan dinding mortar ASP meloloskan larutan pupuk dan untuk melihat pengaruh komposisi mortar ASP dengan konsentrasi larutan pupuk terhadap nilai koefisien difusi.

## II.  BAHAN DAN METODA
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  bulan  Juli– September 2016 di Laboratorium Daya dan Alat Mesin  Pertanian  Jurusan  Teknik  Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung. Bahan- bahan  yang  digunakan  yaitu  larutan  pupuk hidroponik , arang sekam padi, mortar dengan rasio  komposisi  bahan  (semen:  pasir: arang sekam padi), terdiri dari dua taraf: P 1 (1:3:3) dan P 2 (1:3:4),  dan  air . Peralatan  yang  digunakan yaitu tabung monometer, EC meter, pH meter, stopwatch, mistar, gelas ukur, bak air (ember), ayakan, cetok, timbangan, dop paralon, isolasi dan paralon.
Prosedur pengukuran  konduktivitas  hidrolik jenuh mortar dengan metode falling head adalah:
1.  Mortar ASP rasio komposisi bahan (semen: pasir: arang sekam padi), terdiri dari dua taraf: P 1 (1:3:3) dan P 2 (1:3:4) dicetak menggunakan paralon  4 inchi dan  2.5 inchi dengan  ukuran diameter luar 10.96 cm dan diameter dalam 7.6 cm, tinggi 24 cm dan tebal dinding 1.5 cm.
2.    Mortar ASP  diisi  air  hingga  penuh  dan direndam ke dalam bak air selama tiga hari untuk penjenuhan.
3. Setelah mortar ASP direndam, mortar yang telah dipasang tabung monometer dimasukkan ke  dalam  ember  20  liter  dengan  tujuan pengukuran konduktivitas hidrolik jenuh. 4. Tinggi air di ember dipertahankan konstan setinggi 19 cm dengan cara overflow . 5.  Setelah  air  keluar  dari  lubang overflow , pengukuran  tinggi  air  di  tabung monometer dilakukan pada waktu t.
6. Persamaan falling head untuk perhitungan Ks menurut  Stein  (1990)  dalam  Abu-Zreig  dan Attom  (2004)  dihitung  menggunakan Persamaan 1:
……………………………(1)
Keterangan: h 0 = tinggi awal air di tabung manometer (cm), h = tinggi air di tabung manometer pada waktu t (cm),
Prosedur  pengukuran  difusi  larutan  melalui dinding mortar dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1.    Mortar direndam  dalam air  selama 2  hari hingga jenuh.
2.  Mortar diisi  larutan  sampai setinggi  badan mortar . 3. Mortar dimasukkan dalam wadah yang telah diisi air .
4. Ketinggian air di dalam wadah tersebut dibuat sama tinggi dengan larutan pupuk dalam mortar.
5. Air yang dimasukkan pada ember sebanyak 11 liter air agar ketinggian sama.
6. Nilai EC, pH, dan suhu larutan pupuk di luar dan  di  dalam mortar diukur  dengan  waktu pengambilan data sehari dua kali yaitu pukul 8.00 dan 13.00 WIB.
Gambar 2.  Rangkaian pengukuran difusi larutan pupuk pada dinding mortar ASP
Rancangan  percobaan  dan  analisis  data  yang dilakukan pada penelitian ini yaitu:
1.Rancangan percobaan konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP menggunakan rancangan acak lengkap (CR) terdiri dari satu faktor yaitu rasio komposisi bahan mortar (semen: pasir: arang sekam padi) yang terdiri dari dua taraf yaitu P 1 (1:3:3)  dan  P 2 (1:3:4).  Masing-masing  taraf memiliki 9 ulangan. Data konduktivitas hidrolik jenuh  18 mortar diuji  kesamaan  ragamnya dengan  menggunakan  uji  F  dan  hasilnya ditampilkan dalam bentuk tabel.
A =  luas  area  permukaan  dinding mortar (cm 2 ), a =  luas  penampang  tabung manometer
(cm 2 ), L = ketebalan  rata-rata dinding dari mortar (cm),
Ks = konduktivitas hidrolik jenuh (cm/jam), t = waktu kumulatif (jam).
7. Diagram  skematik falling  head yang digunakan  untuk  mengukur  konduktivitas hidrolik  jenuh  dari mortar ditunjukkan  pada Gambar 1.
7. Difusi larutan dalam media porus mengikuti hukum  Fick  (Hillel,  1971)  dapat  dihitung menggunakan Persamaan 2: D=
……………………………(2)
Keterangan:
: perubahan konsentrasi di luar mortar (mS/cm)
V : volume larutan luar mortar (cm 3 ) A : luas penampang dinding mortar (cm 2 ) : interval waktu pengukuran (hari)
: perbedaan konsentrasi dalam dan luar mortar (mS/cm)
: jarak atau tebal dinding (cm)
8. Rangkaian analisis difusi larutan pupuk pada dinding mortar arang sekam padi terlihat pada Gambar 2.
Tabel 1.  Analisis ragam konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP
2.Rancangan  percobaan  nilai  koefisien  difusi mortar ASP  menggunakan  rancangan  acak lengkap (CR) yang disusun secara faktorial dan terdiri  dari  dua faktor. Faktor  pertama,  rasio komposisi bahan mortar (semen: pasir: arang sekam padi), terdiri dari dua taraf: P 1 (1:3:3) dan P 2 (1:3:4).  Faktor  kedua,  konsentrasi  pupuk terdiri dari tiga taraf, yaitu K 1 (3 mS/cm), K 2 (6 mS/cm), dan K 3 (9 mS/cm). Data koefisien difusi yang diperoleh diuji kesamaan ragamnya dengan menggunakan uji F, dan apabila nyata dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil (BNT) pada taraf 5%.

## III.     HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1.  Spesifikasi Tabung Monometer dan Mortar ASP
Nilai  konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP diukur menggunakan peralatan berupa tabung monometer . Tingkat air di ember dipertahankan konstan dengan cara meluapkan air ( overflow ). Tabung monometer terbuat  dari  pipa  bening berukuran  0.5 inchi dengan  panjang  50  cm. Dimensi  tabung monometer dan mortar ASP dapat dilihat pada Gambar 3.
3.2.   Konduktivitas  Hidrolik Jenuh Mortar ASP
Perbandingan  komposisi  bahan mortar ASP yang di uji yaitu P 1 dan P 2 dengan perbandingan semen:pasir:arang sekam padi masing-masing (1:3:3  dan  1:3:4).    Suwito  dkk  (2016) melaporkan  hasil  pengukuran  konduktivitas hidrolik mortar ASP P 1 dan P 2 masing-masing sebesar 0.0035 dan 0.0157 cm/jam. Rata-rata nilai  konduktivitas  P 1 dan  P 2 yang  diperoleh masing-masing sebesar 0.00741 dan 0.01628 cm/jam.  Nilai  konduktivitas  hirolik  jenuh  P 2 tidak jauh berbeda dari yang diperoleh Suwito dkk  (2016),  sedangkan  konduktivitas  pada hirolik jenuh P 1 sedikit berbeda diduga karena menggunakan jenis pasir yang berbeda. Analisis ragam konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 menunjukkan bahwa komposisi mortar ASP  berpengaruh  nyata  terhadap  nilai konduktivitas hidrolik jenuh. Uji lanjut pada taraf 5  %  (Gambar  4)  menunjukkan  bahwa  nilai konduktivitas  hidrolik mortar ASP  P 1 dan  P 2 berbeda  nyata.  Kandungan  arang  sekam berpengaruh  nyata  terhadap  konduktivitas
Gambar 3. Dimensi tabung monometer dan mortar ASP Sumber Keragaman db JK KT F Hit P Value Komposisi Mortar ASP 1 0.0003467 0.0003467 48.89 <.0001 Galat 16 0.0001135 0.00000709 Total 17 0.0004600
Tabel 2.  Analisis ragam difusi larutan pupuk pada dinding mortar ASP
Tabel 3. Uji beda nyata terkecil interaksi faktor komposisi mortar ASP dengan konsentrasi pupuk
Rata-rata dengan huruf yang sama tidak berbeda nyata.
Pengelompokan t Rata-rata Ulangan (N) Perlakuan A 0.44672 3 P 2 K 1 A 0.37423 3 P 2 K 2 B 0.17323 3 P 2 K 3 B 0.17067 3 P 1 K 1 B 0.15834 3 P 1 K 2 B 0.12981 3 P 1 K 3
hidrolik  jenuh  (K s ).  Semakin  besar  nilai konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP tingkat porositas  semakin  besar,  dengan  demikian mortar ASP P 2 lebih  porus bila  dibandingkan dengan P 1 . Hal ini menunjukkan bahwa bahan campuran arang sekam mempengaruhi tingkat porositas mortar . Konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP P 1 dan P 2 dapat dilihat pada Gambar 4.

## 3.3.  Nilai Koefisien Difusi Dinding Mortar

## ASP
Kemampuan  dinding mortar ASP meloloskan larutan pupuk dinyatakan sebagai difusi larutan
pupuk . Analisis  difusi  terdiri  dari  dua faktor, faktor  pertama  yaitu  rasio  komposisi  bahan mortar (semen: pasir: arang sekam padi), terdiri dari  dua  taraf:  P 1 (1:3:3)  dan  P 2 (1:3:4). Sedangkan  faktor  kedua  yaitu  konsentrasi pupuk yang terdiri dari tiga taraf masing-masing K 1 (3 mS/cm), K 2 (6 mS/cm) dan K 3 (9 mS/cm). Analisis ragam difusi larutan pupuk pada dinding mortar ASP dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 menunjukkan adanya interaksi antara faktor komposisi mortar ASP dan konsentrasi pupuk dengan nilai P value sebesar 0.0110 (nyata pada taraf 5%). Sedangkan P value baik untuk faktor  komposisi mortar ASP  dan  faktor
Gambar 4.  Konduktivitas hidrolik jenuh mortar ASP P 1 dan P 2 Sumber Keragaman db JK KT F Hit P Value Komposisi Mortar ASP (P) 1 0.143307 0.1433307 44.08 <0.0001 Konsetrasi Pupuk (K) 2 0.079348 0.0396742 12.20 0.0013 Komposisi Mortar ASP * Konsetrasi Pupuk (P*K) 2 0.043741 0.0021871 6.73 0.0110 Galat 12 0.0390153 0.003251 Total 17 0.3054125
Analisis difusi lautan pupuk melalui ....(Dian F. L, Ahmad T. dan M. Zen K.)
Gambar 5.  Perbedaan nilai difusi mortar ASP P 1 dan P 2
Gambar 6.  Pengaruh interaksi komposisi mortar ASP (P) dan konsentrasi pupuk (K) terhadap nilai koefisien difusi
konsentrasi pupuk kurang dari 0.01 (nyata pada taraf 1%). Hal ini menunjukkan bahwa masing- masing  faktor  memberikan  pengaruh  yang berbeda secara sangat nyata. Uji lanjut beda nyata tekecil interaksi faktor komposisi mortar ASP dengan  konsentrasi  pupuk dapat dilihat pada Tabel 3.
Uji  lanjut  beda  nyata  terkecil  (Tabel  3) menunjukkan bahwa P 2 K 1 berbeda nyata dengan semua  perlakuan  kecuali  dengan  P 2 K 2 .  Nilai koefisien difusi mortar ASP perlakuan P 2 K 1 dan
P 2 K 2 berbeda nyata dengan perlakuan P 1 K 1 dan P 1 K 2 , sedangkan perlakuan P 2 K 3 tidak berbeda nyata dengan perlakuan P 1 K 3 . Dengan demikian semakin pekat konsentrasi pupuk, nilai koefisien difusi  P 1 dan  P 2 tidak  signifikan.  Grafik konsentrasi 3  dan  6  mS/cm  lebih  curam  bila dibandingkan grafik konsentrasi 9 mS/cm yang terlihat  landai. Grafik  perbedaan  nilai  difusi mortar ASP P 1 dan P 2 terlihat pada Gambar 5.
Nilai  koefisien  difusi  P 2 tertinggi  pada konsentrasi 3 mS/cm yaitu sebesar 0.4467 dan P 1 sebesar  0.1707  cm 2 /hari.  Sedangkan
Gambar 7.  Penurunan nilai koefisien difusi
Gambar 8.  Lama kesetimbangan larutan pupuk
koefisien difusi P 2 terendah pada konsentrasi 9 mS/cm  yaitu sebesar  0.1732  dan  P 1 sebesar 0.1298 cm 2 /hari.   Nilai  koefisien  difusi dapat dilihat pada Gambar 6.
Nilai  koefisien  difusi mortar ASP  P 1 tidak berbeda nyata dengan P 2 pada konsentrasi tinggi (9 mS/cm), dan sebaliknya nilai koefisien difusi semakin berbeda nyata pada konsentrasi rendah (3  dan  6  mS/cm).  Dengan  demikian  nilai koefisien difusi P 1 dan P 2 tidak signifikan seiring bertambahnya konsentrasi larutan pupuk. Naik dkk  (2008)  melaporkan  nilai  difusi menurun seiring meningkatnya salinitas air irigasi yang dapat  dikaitkan  dengan  meningkatnya  nilai viskositas. Penurunan nilai koefisien difusi dapat dilihat pada Gambar 7.
Konsentrasi 3 mS/cm mencapai kesetimbangan pada hari ke-42 dengan perbandingan volume dalam dan luar  sebesar  1:11.  Kesetimbangan larutan  pupuk  terjadi  pada  saat  konsentrasi larutan di dalam dan di luar mortar memiliki nilai EC yang sama. Lama kesetimbangan dipengaruhi tingkat konsentrasi larutan pupuk (Gambar 8), semakin tinggi konsentrasi maka kesetimbangan akan tercapai lebih lama.

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1  Kesimpulan
1. Hasil pengukuran konduktivitas hidrolik jenuh (K s ) mortar ASP dengan komposisi semen : pasir : arang sekam padi masing-masing 1:3:3 (P 1 ) dan
Analisis difusi lautan pupuk melalui ....(Dian F. L, Ahmad T. dan M. Zen K.)
1:3:4 (P 2 ) sebesar 0.00741 dan 0.01628 cm/jam. Kandungan  arang  sekam  berpengaruh  nyata terhadap konduktivitas hidrolik jenuh (K s ).
2. Hasil analisis ragam menggunakan taraf 5% terdapat  interaksi  antara  faktor  komposisi mortar ASP  dan  konsentrasi  larutan  pupuk. Perlakuan P 2 K 1 dan P 2 K 2 (kombinasi perlakuan mortar ASP dengan komposisi arang sekam padi : pasir : semen 1:3:4  (P 2 ) dengan  konsentrasi pupuk 3 mS/cm (K 1 ) dan 6 mS/cm (K 2 ) adalah yang optimum pada penelitian ini. Nilai koefisien difusi mortar ASP P 1 dan P 2 untuk konsentrasi pupuk 3 dan 6 mS/cm berbeda nyata, sedangkan untuk konsentrasi 9 mS/cm tidak berbeda nyata. Nilai  koefisien  difusi mortar ASP  P 2 pada konsentrasi 3, 6, dan 9 mS/cm masing-masing sebesar 0.4467, 0.3739, dan 0.1732 cm 2 /hari, sedangkan nilai rata-rata koefisien difusi mortar ASP  P 1 pada  konsentrasi  3,  6,  dan  9  mS/cm masing-masing  sebesar  0.1707,  0.1583,  dan 0.1298 cm 2 /hari.

## 4.2.  Saran
1. Diperlukan mortar ASP yang lebih porus lagi untuk  budidaya  tanaman  dengan  sistem hidroponik atau perlu diperbesar ukuran luas penampang  sehingga  EC  setimbang  sesuai dengan kebutuhan tanaman;
2.  Perlu  adanya  penelitian  lanjutan  mengenai pengaruh suhu terhadap nilai koefisien difusi.

## V.  DAFTAR PUSTAKA
Abu-Zreig, M.M. and M.F. Atoum. 2004. Hydraulic Characteristics and Seepage Modelling of Clay Pitchers  Produced  in  Jordan. Canadian Biosystem  Engeenering. Vol. 46:1-15.
Hermantoro. B. I. Setiawan., S. Hardjoamidjojo., dan M.H. Bintoro. 2003.   Efektifitas  Sistem Fertigasi Kendi  pada Tanaman Ladu Perdu (Piper    nigrum  Linn) . Buletin  Keteknikan Pertanian  Institut  Pertanian  Bogor .  Vol. 17(1): 1-7.
Hillel, D. 1971. Soil and Water physical principles and Processes. Academic  Press.  New  York. San Francisco. London.  288 halaman.
Landis T.D.,  J. R. Pinto., and A. S. Davis.  2010. Fertigation - Injecting soluble fertilizers into the irrigation system: Part 2. Forest Nursery Note.
Naik,  B.S.,  R.K.  Panda.,  S.C.  Nayak.,  and  S.D. Sharma. 2008. Hydraulics and salinity proûle of pitcher irrigation in saline water condition . Agricultural  Water  Management .  Vol. 95:1129–1134
Suwito,  M.,  A.  Tusi.,  dan  A.  Haryanto.  2016. Pengaruh Penambahan Arang  Sekam Padi Terhadap Sifat Konduktivitas Hidrolik Pipa Mortar. Jurnal Teknik  Pertanian  Lampung . Vol.5(1): 43-48