Pertanika 3(2), 87-91 (1980)

Jerapan Sulfat olehBeberapa Jenis Tanah Malaysia

"Sulphate Adsorption by Some Malaysian Soils"ZAHARAH A. RAHMAN dan SAMSIAH TAIB

Jabatan Sains Tanah, Fakulti Pertanian, Universiti Pertanian Malaysia, Serdang, Selangor, Malaysia.

Key words: Penjerapan sulfat, isoterm Langmuir, pemotongan, jerapan maxima, tenaga pengikat,angkali korilasi, meterturbid.

RINGKASAN

Satu kajian untuk menilai keupayaan beberapa tanah Malaysia untuk menjerap unsur sulfat telahdijalankan. Empat jenis tanah dari susunan Oxisol dan Ultisol telah digunakan. Sepuluh gram tanahtelah diseimbangkan dengan larutan 0.1 M CaCl2 yang mengandungi beberapa paras sulfat selama 24 jam.Banyaknya sulfat yang hilang dari larutan telah dikirakan sebagai sulfat terjerap. Data-data penjerapantelah dinilaikan dengan menggunakan persamaan isoterm Langmuir. Keupayaan jerapan sulfat bagi ke~empat-empat siri tanah ini telah didapati berlainan dan bertambah mengikut susunan Munchong>Bungor>Melaka>Padang Besar. Kadar maxima penjerapan sulfat adalah 200.40 jxg S g~l tanah bagi siri Mun-chong, 115.61 fig S g~l tanah bagi siri Bungor, 107.99 ̂ g S g~x tanah bagi siri Melaka dan 56.82 pg Sg~l

tanah bagi siri Padang Besar.

SUMMARY

An experiment to evaluate the capacity of some Malaysian soils to absorb sulphate ions was conducted.Four representative soils, two from the Order Oxisols and two from Ultisols were used. Ten grants of thesoils were equilibrated with 0.1 M CaCl2f containing various amounts of sulphate ions, for 24 hours. Thesulphate disappearing from the solution was taken as the amount adsorbed. The sorption data were evaluatedusing the Langmuir isoterm equation. It was found that the four soils used differed in their capacity to adsorbsulphate ions, and it increased in the order of Munchong> Bungor >Melaka> Padang Besar. The maximumamounts of adsorbed sulphate were 200.40, 115.61, 107.99 and 56.82 ^g S g~l soil for the Munchong, Bungor,Melaka and Padang Besar series respectively.

PENDAHULUAN

Tanah-tanah tropika yang kebanyakannyaberasid telah diketahui mempunyai muatan pen-jerapan anion yang tinggi kerana beberapa faktortertentu. Walaupun begitu, anion-anion inidijerap pada kadar kuantiti yang berbeza olehtanah yang sama.

Unsur-unsur pemakanan yang diambil olehtumbuhan dalam bentuk anion adalah fosfat(H2PO4-, HPO4=), sulfat (SO42-) nitrat (NO3")dan klorid (Cl~), dimana anion-anion ini biasanyadijerap dipermukaan mineral tanah.

Sejauh ini kajian mengenai jerapan danreaksi fosfat oleh tanah Malaysia telah dijalankanoleh Owen (1947), Mansur (1978) dan Zaharah(1979). Walaubagaimanapun, kajian yang serupa

mengenai sulfat belum pernah dilakukan lagi.Ini telah mendorongkan penyelidikan ini di-jalankan, untuk mengkaji fenomena jerapananion sulfat oleh tanah-tanah Malaysia.

BAHAN DAN KAEDAH

Sebanyak empat siri tanah telah dipilihdalam kajian ini. Dua dari susunan Oxisol iaitusiri Munchong (Tropeptic Haplorthox) dan siriMelaka (Tropeptic Haplorthox), manakala dualagi dari susunan Ultisol iaitu siri Bungor (TypicTropudult) dan siri Padang Besar (PetroferricTropudult). Tanah-tanah ini setelah dikering-udara, dikisar dan diayak dengan saiz 0.5 mm,digunakan dalam semua analisa makmal. Analisa-analisa yang dijalankan ialah pH(H2O), pH(KCl),jumlah nitrogen (Jackson, 1958), Muatan tukar-

Key to Authors' names: R. Zaharah and T. Samsiah.

87

R. ZAHARAH AND T. SAMSIAH

ganti kation dan ketepuan bes (Lim, 1975),analisa mekanis, "extractable" S, (Juo, 1978)dan bahan amorfos (Bierman and Baert, 1977).

Kaedah keseimbangan dijalankan denganmenggunakan 10.0 g tanah keringudara (0.5 mm)diseimbangkan dalam 100 ml larutan 0.1 MCaCl2 yang mengandungi beberapa kepekatansulfat iaitu 5, 10, 20, 40, 80 dan 120^ g S ml"1.Campuran ini digoncangkan dengan mengguna-kan penggoncang atomatik jenis 'ControlledEnvironment Incubator Shaker', selama 24 jam.Kemudian dituraskan menggunakan kertas turasWhatman No. 42, Kepekatan S dalam larutanditentukan dengan cara meterturbid (Juo, 1978).

Banyaknya S yang dijerap dikirakan daripersamaan ini:

S dijerap = (S diberi pada tanah) — (Stinggal dalam hasil turasan)

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGANSifat-rifat tanah

Jadual 1 menunjukkan sebahagian dari sifat-sifat kimia dan fizik tanah yang digunakan. Dari

sini dapat diperhatikan bahawa terdapat per-bezaan dalam komponen-kompenen tanah yangutama seperti kandungan Hat dan bahan-bahanamorfos Al dan Fe, walaupun tanah-tanah itutergulong dalam susunan yang sama.

Jerapan sulfatKuantiti jerapan sulfat oleh keempat-empat

siri tanah pada beberapa perlakuan kepekatan Sditunjukkan dalam Jadual 2. Kuantiti S dijerapdidapati bertambah dengan bertambahnya ke-pekatan S dalam larutan, tetapi peratus jerapanberkurangan.

Perkaitan diantara S dijerap dengan ke-pekatan S dalam keseimbangan dapat dilihat darilengkuk isoterm jerapan S (Rajah, 1). Kesemuatanah memberikan isoterm jerapan yang ber-lainan dan ini bermakna keupayaan penjerapan-nya juga berbeza. Tanah siri Munchong mem-punyai keupayaan penjerapan S yang tertinggisekali, diikuti oleh siri Bungor dan siri Melaka.Manakala tanah siri Padang Besar mempunyaikeupayaan menjerap S yang terendah, padamana-mana kepekatan S diberi.

JADUAL 1Sifat-sifat Fizik dan Kimia bagi empat siri tanah

Stfat-sifiit

% Hat

% seselut

% pasir (halus)

% pasir (kasar)

pH (H2O)

pH (KC1)

CEC m.e. 100g-i

(NH4Ac pH 7.0)

% karban organan

Jumlah P (mgP 100g-l)

'Extractable' S

(mgS 100g-l)

Ultisol Oxisol

Bungor

56.69

14.35

14.31

14.65

4.92

4.77

Padang Besar

34.54

24.72

23.34

17.40

4.46

3.68

8.90

3.66

35.29

1.86

9.95

1.78

20.01

1.95

Melaka

54.18

14.86

12.12

18.84

4.60

3.90

7.10

2.81

31.87

2.54

Munchong

62.43

8.62

15.08

13.87

4.86

4.02

5.50

2.47

27.13

4.10

Bahan Amarfos

% Amarfos Fe

% ,, Al

% „ Si

% jumlah bahan Amarfos

0.38

0.40

0.03

0.81

1.22

0.46

0.06

1.74

1.41

0.48

0.05

1.89

0.98

1.13

0.16

2.27

88

JERAPAN SULFAT OLEH BEBERAPA JENIS TANAH MALAYSIA

JADUAL 2

Penjerapan S oleh tanah pada beberapa perlakuan kepekatan S yang diberi

Perlakuanfig S g-i tanah

50

100

200

400

800

1200

Bungor/tgS dijerap

30.68

38.07

62.30

68.18

89.39

110.60

O '

0

61.40

38.10

31.20

17.10

11.20

9.20

Padang Besarft g S dijerap

17.44

24.83

20.13

40.73

43.01

54.75

0

34.49

24.83

15.10

10.20

5.40

4.60

Melakaft% S dijerap

19.14

22.26

37.89

59.76

75.39

91.01

0

38.30

22.30

18.90

14.90

9.40

7.60

Munchongfi g S dijerap

31.36

38.75

53.52

66.02

133.63

171.41

o, 0

62.72

38.80

26.80

16.50

16.70

14.30

Kecmpat-empat siri tanah ini mempunyaiperbezaan yang sangat bermakna untuk men-jerap S pada semua perlakuan yang diberi(P<0.01). Perbezaan dalam keupayaan pen-jerapan S ini mungkin disebabkan oleh perbezaansifat-sifat dan komponen yang terdapat dalamtanah itu sendiri.

Rajah 1: Isoterm bagi jerapan sulfat oleh empatsiri tanah

Mineral liat telah diketahui merupakansalah satu komponen yang bertanggungjawabdalam peroses jerapan S (Chao et. ah, 1962;Black, et al., 1979). Oleh kerana tanah siriMunchong mempunyai kandungan liat yangtertinggi (62.43%) berbanding dengan siri-siritanah yang lain (Jadual 1) ini menyebabkankuantiti S dijerap adalah tinggi. Begitu juga

bagi tanah siri Padang Besar, kerendahan ke-upayaan jerapan S adalah disebabkan olehkandungan liatnya yang rendah (34.54%). Tanahsiri Bungor dan Melaka mempunyai kandunganliat yang agak sama (±55%), tetapi terdapatperbezaan yang bermakna dalam keupayaanmenjerap S. Ini munkin disebabkan olehkandungan bahan organan yang tinggi dalamsiri Bungor.

Komponen tanah yang lain seperti kandung-an oksid atau hidroksid Al dan Fe juga mem-punyai peranan penting dalam peroses jerapan S(Ensminger, 1954). Kenyataan ini adalah benarbagi tanah siri Munchong kerana kuantiti Sdiserap adalah tinggi berikutan dengan kandunganbahan amorfos Al (1.13%) dan Fe (0.98%,) yanglebih tinggi dari siri-siri tanah yang lain (Jadual 3).Walaubagaimanapun perkaitan antara keupayaanpenjerapan dengan kandungan bahan amorfosini tidak ditunjukkan oleh tanah siri Melaka dansiri Padang Besar, sungguhpun kedua-duanyamempunyai kandungan bahan amorfos yangtinggi. Keputusan kajian juga menunjukkantanah siri Bungor berupaya menjerap S denganbanyaknya walaupun kandungan-kandunganbahan amorfos Al dan Fe adalah rendah. Inimungkin disebabkan oleh kandungan bahan

Purata jerapan

Siri Tanah

Munchong

Bungor

Melaka

Padang Besar

JADUAL

sulfat oleh

3

empat siri

Purata jerapan S ( #

82.45A

66.54B

50.91c

35.15D

tanah

g Sg-i)

Huruf yang sama dalam satu ruang menunjukkantidak bermakna pada aras 5°0.

R. ZAHARAH AND. T. SAMSIAH

organannya yang lebeh tinggi jika dibandingkandengan tanah-tanah lain yang digunakan. Bahanorganan juga mungkin mempengaruhi keupayaanmenjerap S.

Seterusnya apabila kepekatan S dalamlarutan ditambah, bentuk lengkuk isoterm agakmendatar dan hampir mencapai maksima. Inimenunjukkan tindakbalas kimia telah berlakudalam peroses jerapan tersebut. Keputusan inimenyamai keputusan yang didapati oleh Kam-prath, et al. (1956). Ini adalah kerana padaperingkat permulaan (Kepekatan S yang rendah)masih terdapat banyak tempat-tempat penjerapandipermukaan partikel-partikel tanah dan lamakelamaan akan mencapai satu takat dimana ke-semua tempat-tempat tersebut akan dipenuhioleh ion-ion sulfat. Oleh sebab itulah, partikel-partikel tanah tadi tidak dapat menjerap lebihbanyak ion-ion walaupun ditambahkan kepekatanion S dalam larutan keseimbangan.

Penilaian data penjerapan dengan PersamaanLangmuir

Persamaan Langmuir digunakan untuk me-nilai data-data penjerapan S, Persamaan iniditulis sebagai:

CA =*K,K 2CE/(1 + K 1 C E ) (1)

dimana: CA = kuantiti jerapan S gtanah)

CE = kepekatan keseimbangan S(Mg S ml"')

Kt = angkatap berkaitan dengantenaga pengikat

K2 = jerapan maksima S (^g S g"1

tanah)Persamaan (1) telah diatur semula oleh

Syers, et. al. (1973) kebentuk:

CE/CA - CE /K2 (2)

Lakaran geraf CE /CA melawan CE memberikansatu garisan lurus dimana nilai-nilai Kx (ke-cerunan/pemotongan) dan K2 (kecerunan"1) dapatdikirakan.

Apabila data-data jerapan S dilakarkanberdasarkan kepada persamaan ini, perhubunganyang terus diperolehi bagi semua kepekatan Syang diberi (Rajah. 2). Perkaitan ini mempunyaikorelasi yang tinggi dan sangat bermakna bagikeempat-empat siri tanah yang digunakan. Se-terusnya, nilaian jerapan maksima, K2, danangkatap berkaitan dengan tenaga pengikat, Ku

2.217 • 0 . 0 1 7 6 K

2.372 « O.00926x

1.133 + O.OO865x

1.617 + O.(XM99x

Rajah 2: Isoterm bagi sulfat dijerap oleh tanahdengan menggunakan persamaan Lang-muir.

dapat ditentukan secara analisa regrasi (Jadual 4).Nilaian jerapan maksima telah digunakan olehBarrow (1970) dalam membandingkan keupayaanbeberapa tanah Australia untuk menjerap fosfat,sulfat dan molybdat.

Rumusan dari Jadual 4 menunjukkan tanahsiri Munchong mempunyai nilai jerapan maximayang paling tinggi (200.40 jmg S g"1 tanah), dengantenaga pengikatan yang rendah (0.003 ml /ig"1).Inidiikuti pula oleh siri Bungor (115.61 ^gSg"1),siri Melaka (107.99 jug Sg"1), dan siri PadangBesar (56.82 ^g Sg"1) dengan tenaga pengikatanmasing-masing 0.0076, 0.0039 dan 0.0079 ml fig~K

Dari analisa regrasi jerapan S dapat di-perhatikan bahawa susunan nilai jerapan maksimaion sulfat oleh tanah adalah mengikut susunanMunchong>Bungor>Melaka> Padang Besar, ia-itu menyamai susunan keupayaan penjerapan S.Ini menunjukkan nilai jerapan maksima dapatdigunakan untuk membandingkan kebolehan se-suatu tanah menjerap anion.

KESIMPULAN

Kajian ini telah menunjukkan yang kadarjerapan sulfat bertambah dengan bertambahnyakepekatan ion ini dalam larutan keseimbangan.Sungguhpun begitu, peratus jerapnya adalah

90

JERAPAN SULFAT OLEH BEBERAPA JENIS TANAH MALAYSIA

JADUAL 4

Ciri-ciri garisan regrasi Langmuir bagi jerapan sulfat oleh empat siri tanah

Ciri-ciri

Cerun

Pemotongan

Jerapan maksimaK2 ( Mg Sg-i)

Tenaga pengikatKl (ml ̂ g-1)

Angkali korelasi

Bungor

0.00865

1.133

115.61

0.0076

0.9895**

Padang Besar

0.0176

2.217

56.82

0.0079

0.9877**

Melaka

0.00926

2.312

107.99

0.0039

0.9878**

Munchong

0.00499

1.617

200.40

0.0031

0.9133**

**Bermakna pada aras 1%

berkurangan. Keupayaan jerapan bagi keempat-empat siri tanah adalah berlainan dan bertambahmengikut susunan Munchong>Bungor> Melaka> Padang Besar.

PENGHARGAAN

Ucapan terima kasih ditujukan kepada EncikSharifuddin bin Hj. Abdul Hamid, Ketua JabatanSains Tanah dan semua kakitangan MakmalRadiokimia di Jabatan Sains Tanah yang telahmemberikan pertolongan disepanjang kerja inidijalankan.

RUJUKAN

ALYMORE, L.A.G., KARIM, M., and QUIRK J.P. (1967):Adsorption and desorption of sulphate ions bysoil constituents. Soil Sci. 103: 10-15.

BARROW, N.J. (1969): Effect of adsorption of sulphateby soils on the amount of sulphate present and itsavailability to plants. Soil Set. 108: 193-201.

BARROW, N.J. (1970): Comparison of the adsorptionof molybdate, sulphate and phosphate by soils.Soil Sci. 109: 282-88.

BARROW, N.J., and SHAW, T .C (1977): The slow-reactions between soil and anions: 7. Effect oftime and temperature of contact between anadsorbing soil and sulfate. Soil Sci. 124: 347-54.

BIE^MANS, V. and BAERT, L. (1977): Selective extrac-tions of amorphous Al, Fe and Si oxides usingan alkaline Tiron solution. Clay Miner. 12: 127-135.

BLACK, A.S. and WARING, S-A. (1979): Adsorptionof nitrate, chloride and sulphate by some highlyweathered soils from Southeast Queensland.Aust. J. of Soil Res. 17: 271-80.

CHAO, T.T. (1964): Anionic effects on sulfate adsorp-tion by soils. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 28: 581-83.

CHAO, T.T., HARWARD, M.E., and FANG, S.C (1962):Soil constituents and properties in the adsorptionof sulfate ions. Soil Sci. 94: 276-83.

ENSMINGER, L.E. (1954): Some factors affecting theadsorption of sulfate by Alabama soils. Soil Sci.Soc. Amer. Proc. 18: 259-84.

JACKSON, MX. (1958): Soil Chemical Analysis.Engelwood Cliffs. New Jersey. Prentice HallInc.

Juo, A.S.R. (1978): Turbidimetric determination ofsulfur in plant digest, soil extract and water.Selected methods for soil and plant analysis.Manual series No. 1. Inter. Inst. of Tropical Agric.Ibadan, Nigeria.

KAMPRATH, E.J., NELSON, W.D., and FITTS, J.W.(1956): The effects of pH, sulfate and phosphateconcentration and the adsorption of sulfate bysoils. Soil Sci Soc. Amer. Proc. 201: 463-66.

LIM, H.K. (1975): Working manual for soil analysis.Soil analytical series. Manual No. 6. Min. ofAgric. Malaysia.

MANSUR, A.R. (1978): Retensi fosfat dalam beberapajenis tanah Malaysia. Kertas projek JST, FakultiPertanian, Universiti Pertanian Malaysia, Serdang,Selangor.

OWEN, S.J. (1947): Retention of phosphate in Malayansoils. The nature of phosphate retention indifferent soil types. J. Rubb. Res. Ins. 12: 1-29.

SYERS, J.K., BROWNWAN, M.G., SMILLIE, G.W., andCOREY, R.B. (1973): Phosphate sorption by soilsevaluated by the Langmuir Adsorption Equation.Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 37: 358-63.

ZAHARAH, R. (1979): Phosphate adsorption by someMalaysian soils. Pertanika. 2(2): 78-83.

(Received 10 March 1980)

91