PakKumis: Implementasi Tom Barr Estimate Index

Creation date: 8/8/04

Intro...

Nutrisi sangat penting dalam kehidupan dan pertumbuhan tanaman. Secara garis besar pemberian nutrisi tambahan (pupuk) bagi tanaman darat dan tanaman air adalah sama.

Yang membuat berbeda adalah efek -bila salah mengaplikasikan-nya- yang dihasilkan, bila didarat timbul efek dengan suburnya gulma disekitar tanaman induk, maka ditanaman air efeknya adalah timbulnya Alga (lumut) dalam jumlah banyak.

Tom Barr Estimate index adalah pendekatan baru dalam pemberian nutrisi dalam tanaman air berdasarkan metode Tom Barr [ref 7]. Sebelum ini kita mengenal pendekatan PMDD (Poor Man Dupla/Dosis[?] Drop) versi Sears Conlin dalam pemberian nutrisi dalam tanaman air [ref 5]. Baik metode PMDD atau metode Tom Barr bertujuan untuk mengontrol keberadaan alga.

NOTE: Tom Barr adalah ilmuwan aquatic plant dengan bidang khusus alga dan gulma air

Tulisan berikut ini akan memandu aquarist bahwa sesungguh-nya pemupukan PMDD di aquascape tidaklah serumit yang dikira. Apalagi bahan-bahan yang dibutuhkan pada umumnya tersedia di toko pertanian atau toko kimia. Tidak terpaku harus memasukkan bahan-bahan tersebut langsung dari luar negeri. Dengan adanya contoh perhitungan dosis diharapkan aquascaper dapat memberikan dosis yang tepat dan tidak lagi membabi buta. Selain itu dengan mengerti cara menghitung dosis, aquascaper diharapkan lebih bijaksana dalam membeli produk-produk pupuk.
Akhir-nya, bila tanaman dapat hidup subur diharapkan masalah alga dapat dikontrol jauh lebih mudah. Tulisan ini sebetulnya hanyalah kesimpulan dari berbagai forum dan mailing list aquascape luar negeri, ditambah pengalaman dari kesalahan yang dialami oleh penulis.

Tulisan ini tidak mempunyai tendensi menyalahkan PMDD versi Sears-Conlin, bagaimanapun juga metode Sears-Conlin sudah memberikan ilham pada penelitian² pengunaan pupuk pada aquascape

Tom Barr Method...

Sebelum-nya, PMDD berdasarkan tulisan Sears-Conlin yang bertujuan untuk mengontrol alga. Pada dasarnya PMDD bertumpu pada hukum Liebig (Liebig's Law of Minimum) yang dimana isinya membatasi salah satu elemen penting untuk mengontrol alga. Dan elemen penting yang dibatasi adalah PO₄.
Semua nutrisi yang dipakai oleh tanaman harus tersedia dalam jumlah yang proposional dan dibatasi agar tidak ada tidak kelebihan unsur untuk mencegah kesempatan alga berkembang.
Oleh karena itu dalam formula PMDD biasanya dihindari pemberian unsur P karena diasumsikan bahwa unsur P sudah dipenuhi dari feses ikan, sisa makanan atau daun yang membusuk.
Dan aquascaper dihantui untuk mencari pupuk dengan kadar N dan P rendah (target NO₃ = 3~5 ppm).
Karena susahnya mencari pupuk dengan jenis/kondisi diatas, maka satu-satunya pilihan adalah memakai pupuk yang disediakan untuk aquascape atau mulai meracik sendiri ramuan PMDD.(FYI, campuran dalam PMDD (versi Sears Conlin) antara lain K₂SO₄, KNO₃, MgSO₄.7(H₂O) dan trace elemen)

Metode Tom Barr, malah sebaliknya, pada intinya tidak menghiraukan masalah lumut. Aquascaper diminta untuk fokus pada kebutuhan nutrisi tanaman. Bila kebutuhan unsur-unsur nutrisi bisa disediakan pada waktu dan kondisi yang tepat, maka tidak ada istilah kelebihan nutrisi. Secara teoritis (dan sudah terbukti) tanaman dapat menyerap kelebihan nutrisi yang tersedia bila kebutuhan akan nutrisi yang lain terpenuhi. Bila hal ini dipenuhi maka, yang didapat adalah tanaman semakin subur, dan algapun dapat lebih dikontrol (kesempatan alga untuk mendapatkan nutrisi dapat dibatasi).
Pendekatan ini pula yang bisa membebaskan aquascaper dari ketergantungan pada rutinitas alat² tester. Cukup melihat pada progress yang berlangsung.

Tom Barr juga menyarankan untuk menambahkan unsur P dalam pupuk, dimana hal ini merupakan hal yang tabu dalam PMDD, atau bahkan dalam pikiran aquascaper selama ini.
Penelitian menunjukkan bahwa dengan tersedianya unsur P (diwakili oleh DIP - PO₄) akan membantu meningkatkan pengambilan unsur N oleh tanaman. Bahkan aquascaper diluar negeri, memakainya untuk men-traetment green spot/shit alga (GSA) yang biasanya menempel dikaca, hasilnya GSA berkurang » hilang dengan penambahan unsur P, tentunya bukan unsur P sebagai anti alga yang menghilangkan-nya, tentu sudah dapat anda pikirkan bukan? :-)

Tanggapan Tom barr pada PMDD adalah;
"I think PMDD was a super idea, it raised the bar up nicely from where we at back then.

PMDD assumes a PO₄ limited tank is desirable and also at the same time a low Fe level is desirable. But a tank cannot have two limited nutrients at once. Nor does "excess" Fe and PO₄ cause algae in a well run tank."

NPK...

Sebelum menuangkan pupuk kedalam aquarium, sebelumnya perlu diketahui pendekatan dasar yang dipakai oleh Tom Barr.
Tom Barr menekankan untuk memulai dari seberapa besar intensitas cahaya yang dipakai. Semakin tinggi intensitas cahaya-nya, semakin sering frekwensi pemupukan yang dilakukan dalam minggu. Demikian pula sebaliknya.

Kunci (setelah intensitas cahaya) selanjutnya dari metode Tom Barr adalah urutan prioritas dalam kebutuhan tanaman.
Dimulai dari cahaya (watt/gallon) » CO₂ » N » gH » K » P » trace elemen (diwakili oleh Fe).

Mengapa cahaya menjadi kunci persoalan pemupukkan ??

Logikanya semakin tinggi intensitas cahaya yang didapat tanaman, semakin tinggi pula proses memasak (fotosintesis).Dari sini mulai dari SD kita sudah diajarkan bahwa untuk fotosintesis tanaman membutuhkan CO₂. Hal ini pula yang menyebabkan CO₂ berada pada urutan kedua setelah cahaya
Semakin tinggi aktifitas fotosintesis, semakin banyak nutrisi yang diambil dari air/tanah. Nutrisi yang dimaksud adalah Makro dan Mikro
Semakin tinggi nutrisi yang diambil dari lingkungan sekitarnya, nutrisi semakin cepat habis.
Karena-nya ketersediaan nutrisi menjadi sangat terbatas, maka kesempatan alga untuk hidup menjadi berkurang.

Sepintas lalu dibaca kata terbatas. Tapi terbatas disini berbeda dengan pendekatan PMDD sebelumnya, terbatas pada teori Sears Conlin di mulai dengan membatasi nutrisi sehingga tidak ada kelebihan nutrisi. Efek dari kondisi ini, memungkinkan tidak hanya alga yang kekurangan nutrisi, tetapi tanaman induk berada dalam kondisi yang genting pula (mudah jatuh pada kondisi kekurangan nutrisi). Padahal efek dari kekurangan nutrisi sama dengan tidak terjadi keseimbangan.
Maksudnya begini, misal untuk memproses protein dibutuhkan x gram N dan y gram P. Hal ini kita penuhi dengan kondisi dibatasi, tetapi karena kepadatan tanaman atau intensitas cahaya, maka dengan cepat salah satu unsur menjadi kurang. Akibatnya secara teoritis pemenuhan sudah dibatasi tetapi alga tetap juga muncul, hal ini sering dialami oleh aquascaper.

Bila salah satu dari kebutuhan nutrisi tidak terpenuhi maka, alga mempunyai kesempatan untuk mengambil nutrisi yang tidak bisa dipakai oleh tanaman. (bayangkan bila alga adalah semut, dan tanaman adalah gajah, mana yang bisa bertahan hidup lebih lama pada kondisi yang terbatas ?)
Untuk tanaman air -dengan biomassa-nya yang besar- untuk mengolah sekian gram nutrisi menjadi protein membutuhkan sekian gram CO₂. Bila CO₂ berkurang, maka proses pembentukkan juga berkurang. Berbeda dengan alga, karena bio-massanya yang kecil, maka bila untuk tanaman hal tersebut sudah pada tahap berkurang, maka pada alga masih bisa disebut berkelebihan.
Demikian pula hal ini juga berlaku bila intensitas cahaya tinggi sedangkan unsur pendukung kurang, juga akan menyebabkan alga. Jadi bukan intensitas cahaya-nya berlebihan, tapi bisa jadi CO₂ kurang banyak atau makro/mikro nutrient-nya kurang, sehingga menghambat proses pengambilan unsur² berikutnya

Pada metode Tom Barr, munculnya alga bukan didasarkan dari kelebihan nutrisi pada saat pemupukkan, tetapi lebih disebabkan kekurangan satu unsur, sehingga menggangu proses pengambilan unsur yang lainnya.

NO₃
Pada PMDD dan metode Tom Barr diberikan tambahan unsur N. Hal ini mungkin menjadi pertanyaan bagi aquascaper di Indonesia dan juga diluar, bukankan unsur N juga memberi kesempatan munculnya Alga ?. Mungkin ini saat-nya untuk merubah persepsi.
Tanaman dan alga sama-sama membutuhkan unsur N untuk tumbuh. Baik tanaman dan alga mampu mengambil N dalam formasi NH₄⁺ (ammonium) dan NO₃^- (nitrat) [ref 3]. Untuk informasi, pupuk tanaman darat lebih banyak memakai formasi NH₄ untuk unsur N.
Dari tulisan Diana Walstad diketahui bahwa tanaman (dan juga alga) lebih cendrung mengambil NH₄ dari pada NO₃ [ref 2]. Hal ini disebabkan proses pengambilan NH₄ membutuhkan energi yang lebih sedikit dari pada NO₃. Untuk memproses NO₃ menjadi NH₄ (sebelum dapat digunakan) akan membutuhkan energi sebesar 84 kcal/mol. Bila pada aquascape hanya terdapat NO₃ sebagai sumber unsur N. Maka aquascaper sudah selangkah maju dalam mengontrol alga. Tanaman dan alga yang memakai NO₃ sebagai sumber N dapat berkembang tumbuh besar (lhooo ???). Hanya saja khusus untuk alga, karena adanya proses energi untuk mengubah nitrat menjadi ammonium, maka kesempatan alga untuk membentuk spora baru dapat dihambat. Alga akan merasa bahwa kondisi lingkungan-nya belum mendukung untuk membentuk spora baru. Bila alga sudah dapat dikontrol maka tinggal membuang daun/gravel yang terinfeksi dan alga squat eater membereskan sisanya.
Hal ini juga yang menjelaskan kenapa aquascape dengan bio-load yang tinggi atau pemakaian pupuk tanaman darat (umumnya), akan menyebabkan penyebaran alga-nya sangat cepat, semenjak terintroduksi spora alga.

PO₄
Unsur berikutnya yang (mungkin) menjadi pertanyaan bagi aquascaper adalah unsur P. Ya, kenapa pada metode Tom barr ditambahkan unsur P?.
Sebelumnya, tanaman dan alga dapat mengambil unsur P dalam formasi PO₄^3- atau H₂PO₄^-.
Sears dan Conlin benar bahwa kecukupan unsur P sudah didapatkan dari internal aquascape. Lagipula kebutuhan unsur P adalah yang paling sedikit dibandingkan N dan K (rasio bio-massa N:P:K sekitar 10:1:10).
Tetapi penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa unsur P yang tersedia untuk tanaman terbagi atas 2 bagian [ref 6]:

Dissolved Organic Phosphorus (DOP): P yang berasal dari bahan organik, feses ikan, daun busuk dan lain-lain
Dissolved Inorganic Phosphorus (DIP): P yang berasal dari bahan buatan misal pupuk

DOP dengan bantuan bakteri akan diurai menjadi DIP. Dan tanaman hanya mempergunakan formasi DIP sebagai sumber P. Celakanya alga -dengan enzym khusus- sudah bisa mempergunakan DOP sebagai sumber P. Alga dan bakteri akan bersaing dalam mengolah DOP. Oleh karena-nya diperlukan unsur P tambahan untuk memenuhi kebutuhan.
Selain daripada itu, keberadaan unsur P dalam air juga akan mempercepat tanaman dalam mengambil unsur NO₃ (dengan syarat: cahaya, CO₂ dan K terpenuhi). Oleh karena itu pemberian unsur P -pada aquascape- dapat dijadikan alternatif untuk membantu mengurangi kadar NO₃ yang tinggi, dari pada harus membeli bahan kimia untuk menghilangkan nitrat (nitrate remover).

K⁺
Kalium atau lebih dikenal sebagai potasium adalah unsur yang juga berpengaruh dalam pertumbuhan tanaman. Tanaman membutuhkan konsentrasi K yang cukup tinggi untuk mengimbangi pengambilan unsur N dan P. Kekurangan K akan memperlambat proses lain pada kondisi high light.
Sebaliknya, kelebihan unsur K tidak diidentifikasikan sebagai penyebab terjadinya alga blom. Sayangnya ketersedia-an unsur K sangat terbatas. Unsur K yang didapat dari sisa makanan ikan atau feses ikan tidak mencukupi kebutuhan tanaman. Biasanya aquascaper menambahkan unsur K bersama-sama dengan unsur lain dalam bentuk pupuk cair khusus aquascape.
Sayangnya konsentrasi K dari pupuk cair -biasanya- juga belum memenuhi kebutuhan.
Misal konsentrasi K dalam pupuk cair TMG adalah sebesar 0.79% (betul ?)
Untuk merubah dari % ke ppm bisa di hitung dengan panduan dosing-nya the krib [ref 4].

konsentrasi yang dituliskan dalam persen cukup dikalikan dengan 1000g/liter. didapat :
0.79% × 1000 = 7.9g/liter = 7.9 mg/ml
10 ml TMG akan memberikan 79mg K,
bila dicampurkan dengan 100 liter maka didapat :
79mg / 100 liter = 0.79 ppm.

Sangat jauh dari target 20~30 ppm. Oleh karenanya penambahan dari pupuk cair belum mencukupi dan harus di tambah lagi dari K₂SO₄ dan/atau KCl.

Ini bukan berarti pupuk cair aquascape tidak bagus/perlu. Pupuk cair tetap perlu dalam kapabilitas pemenuhan unsur-unsur mikro

Estimasi...

Dosis yang disarankan :

CO₂ dengan kisaran 20~30 ppm
NO₃ dengan kisaran 5~10 ppm
K⁺ dengan kisaran 20~30 ppm
PO₄ dengan kisaran 0.4~1.0 ppm
Fe dengan kisaran 0.5 ppm atau lebih tinggi (?)

dengan nilai toleransi masing² unsur :
± 5 ppm CO₂
± 1 ppm NO₃
± 2 ppm K⁺
± 0.2 ppm PO₄
± 0.1 ppm Fe

CO₂ sebaiknya menggunakan sistem tabung karena dapat dijaga outputnya stabil. Bila mempergunakan sistem DIY, anda tidak boleh lalai dengan rutinitas mengganti bila CO₂ sudah habis. CO₂ penting untuk selalu dijaga pada kisaran diatas 20 ppm (untuk semua intensitas cahaya low~high pada saat photo-period), bila sampai dibawah 20 ppm, kemungkinan-nya mengganggu proses pengambilan/pengolahan makro dan/atau mikro
NO₃ didapat dari KNO₃ (potasium nitrat). Saya dapat pupuk ini seharga Rp 23.000 untuk ½ kg. Lucunya dapatnya bukan di toko pertanian melainkan di supermarket dibagian pertanian. Mungkin bila dibeli dari toko pertanian bisa lebih murah.
PO₄ di dapat dari senyawa KH₂PO₄ (Monobasic Potassium Phosphate), 1 kg-nya berharga Rp 17.000
K⁺ didapat dari KNO₃ , KH₂PO₄ , K₂SO₄ , serta KCl, harga 1 kg K₂SO₄ Rp 18.000, sedangkan harga KCl perkilo Rp. 20.000

Penerapan...

Asumsikan Aquarium mempunyai volume air-saja 100 liter.
Dengan bantuan Chuck Gadd Calculator dosis nutrisi bisa diperkirakan sesuai yang diperlukan.
didapat hasil :

Unsur	NO₃	K⁺	PO₄
¼ sendok teh KNO₃	8.23	5.42	0.00
0.1 gram KH₂PO₄	0.00	~0.00	0.70
¼ sendok teh K₂SO₄	0.00	7.86	0.00
Total	8.23	13.28	0.70

Dari ke 3 unsur makro diatas yang sulit untuk diaplikasikan adalah unsur PO₄. Sangat susah untuk menimbang 1 gram (kecuali punya timbangan emas), apalagi untuk menimbang 0.1 gram.
Untungnya hal ini bisa diakali dengan membuatkan larutan KH₂PO₄. Siapkan bahan kimia KH₂PO₄ 1 sendok teh dan air suling (murni) sebanyak 250 ml. Campurkan dan aduk hingga rata bahan-bahan tersebut.
Hasilnya setiap tetes dari senyawa ini (untuk 100 liter air) akan memberikan kenaikan PO₄ sebesar 0.15 ppm.
Jadi untuk mencapai ±1 ppm dapat diberikan 5~6 tetes. ( 6 × 0.15 = 0.9 )

Bila diperhatikan terlihat masih ada kekurangan dari masing-masing total NPK. Hal ini dapat dipenuhi dari feses ikan, sisa makanan atau juga daun yang membusuk dan/atau bila menggunakan pupuk cair. Dalam hal ini yang berperan adalah nilai toleransi yang diberikan. Bila dirasa unsur K⁺ masih kurang, anda bisa saja menambahkan dengan ¼ sendok teh KCl (silakan hitung dan jumlahkan berapa total nilai K sekarang)

Satu hal yang perlu diperhatikan adalah unsur P dan trace elemen (Fe) akan sangat sulit diproses/olah bila unsur yang lain belum terpenuhi (CO₂, NO₃ dan K⁺) dalam jumlah yang cukup.

Dosis...

Patokan utama dalam frekwensi pemberian dosis adalah intensitas cahaya.
Dibawah 2 watt / pergalon (sekitar 0.53 watt/liter atau 1 watt untuk 1.88 liter) dimasukkan kategori low light
Diatas 4 watt/gallon (sekitar 1.06 watt/liter atau 1 watt untuk 0.94 liter) masuk kategori high light.
Antara 2~4 watt/gallon masuk dalam medium light

Sebelum mulai, sebaiknya tahu karakteristik/parameter air yang dipakai. Cukup sekali saja. Ini akan membantu menghindari kesalahan dosis.

Cara perlakuan dosis dalam rutinitas mingguan per 80 liter akuarium:

Potong bagian tanaman yang sudah mati atau terinfeksi oleh alga.
Sebaiknya bersihkan juga filter, untuk membersihkan spora alga yang mungkin menempel dipipa/dalam filter
Ganti air sebanyak 50% dari total volume aquarium
Mulai memberikan tambahan nutrisi
- ¼ sendok teh KNO₃
- ¼ sendok teh K₂SO₄
- 0.1 gram KH₂PO₄
- 5~10 ml trace elemen dari pupuk cair
- pemberian dosis diulangi beberapa kali dalam seminggu tergantung intensitas cahaya

Bila aquascape termasuk dalam kelas high light, maka perlakuan pemberian dosis dapat diulangi seminggu 2~3 kali.
Bila aquascape termasuk dalam kelas low light, perlakuan dosis dikurangi minimal 1 minggu sekali, sedangkan ukuran dosis tetap.
Demikian juga untuk aquascape dengan densitas tanaman yang tidak padat diperlakukan sama seperti low light.

Bila ikan dalam aquascape cukup banyak atau diberi makan cukup (tidak dibatasi) mungkin penambahan KNO₃ bisa dikurangi atau diabaikan. Agar tidak terjadi kelebihan NO₃ yang menjadi racun untuk ikan.

Fungsi mengganti air setiap minggu

untuk mereset kembali nilai nutrisi ke nilai awal,
mencegah efek bila terjadi kesalahan dosis
serta juga untuk menghidari terjadinya penimbunan salah satu nutrisi

Jadi wajib mengganti 50% air setiap minggu.

Hasil dari proses PMDD ini akan mulai tampak sekitar minggu ketiga setelah perlakuan rutin. Hal ini dikarenakan tumbuhan membutuhkan waktu untuk beradaptasi dengan kondisi kimiawi air yang baru.
Implementasi dikatakan berhasil bila tanaman sudah tampak lebih subur, alga berkembang tapi tidak tumbuh pada tempat baru (tidak menyebar/tidak ada spora baru), serta tanaman akan mulai mengeluarkan gelembung udara pada saat proses fotosintesis (tapi hal ini terkait dengan suhu, dan bio-load yang mempergunakan O₂ diaquascape).

Update dosing...[ref 8]

Ada perkembangan baru dalam pemberian dosis. Hal ini dikarena sulitnya aquascaper (luar negeri) mendapatkan K₂SO₄.
Tom barr dan Steve mengadakan riset tanpa memakai suplement K₂SO₄. Dan hasil dari riset menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan atau tidak dengan K₂SO₄. Unsur K⁺ untuk tanaman sudah cukup terpenuhi dari KNO₃. Jadi aquascaper pada prakteknya bisa meng-eleminasi K⁺ dari bahan yang lain.

Kondisi diatas hanya berlaku untuk aquascape dengan bio-load kecil, sehingga N masih disupply dari KNO₃. Untuk aquascape dengan supply N sebagian besar dari bio-load maka kebutuhan K⁺ dari penambahan KNO₃ tidak bisa dilakukan, maka K₂SO₄ atau KCl dipilih sebagai alternatif.

Referensi...

1. Chuck Gadd
2. Diana Walstad: Tanaman dan Biologikal Filter versi indonesia
Plant and Biological filtration English version
3. Hydroponic & Plan Care Pte Ltd: http://www.singaporehydroponics.com/images/NutritionTable.doc
4. The Krib: Dosing
5. The Krib: Practical PMDD Information (Sources and Doses)
6. The Krib: Phosphorus
7. Thomas Barr: The Estimative Index
8. Thomas Barr: No need to dose K2SO4/KCl unless...
9. Thomas Barr: http://www.barrreport.com/articles/42-ei-light-those-less-techy-folks.html

Untuk pertanyaan lebih lanjut dapat join ke mailing list aquascape indonesia di

Perhatian : Anda sedang bermain-main dengan bahan kimia berbahaya