DASAR-DASAR ILMU TANAH
53
I. PENDAHULUAN Ilmu Tanah adalah ilmu yang mempelajari tentang
seluk beluk tanah terutama yang berkaitan dengan tanaman.
Tanah (soil) adalah massa bagian atas kulit bumi (lithosfir)
yang telah mengalami pelapukan terdiri fraksi pasir, debu dan liat
dan atau tanpa bahan organik. ( satuanya bobot (berat) :
gram/kg/ton). Tanah berasal dan pelapukan batuan/mineral + bahan
organik. Batuan/mineral + bahan organik/ikutan lain : melapuk (
bahan induk : melapuk (Tanah (Pedogenesis : ilmu yang mempelajari
proses-proses pembentukan tanah mulai dari batuan menjadi tanah ).
Dalam bidang pertanian tanah adalah media tempat tumbuhnya tanaman
darat.
Lahan (land) adalah areal permukaan bumi yang mencakup
faktor-faktor pembentuk tanah seperti batuan (rock)/bahan induk,
tanah, vegetasi dan mikroorganisme serta atmosfirnya (satuannya :
luas ( m2/ ha/ acre )
Media tumbuh tanaman dapat berupa : tanah dan air
(hydrophonic).
Pedologi adalah ilmu yang mempelajari proses pembentukan tanah
beserta faktor pembentuknya yang meliputi kegiatan survey tanah,
cara pengamatan di lapang dan klasifikasinya. Edaphologi adalah
ilmu yang mempelajari hubungan tanah dengan tanaman yang mencakup
mempelajari sifat-sifat (fisika, kimia, biologi )tanah dan cara
mengelolanya agar berpengaruh positif bagi tanaman..Rehabilitasi :
memperbaiki lahan yang rusak sehingga menjadi suatu ekosistem
mendekati asal/ aslinya. Misal: penghijauan pada lahan kritis
Kurikulum Ilmu Tanah meliputi :
1. Pedogenesis : mempelajari proses pembentukan tanah
2. Klasifikasi Tanah: pengelompokan jenis tanah berdasarkan
kesamaan horizon penciri, sifat kimia dan fisika tanah, iklim,
dll.
3. Fisika Tanah : mempelajari penyusun (fraksi )tanah, tekstur
(perbandingan pasir, debu dan liat), struktur (susunan agregat),
berat jenis, kandungan air dan udara, air tersedia, drainase, dll.
(Agar tanaman cukup air, udara (02), penetrasi akar)
4. Kimia Tanah : mempelajari reaksi ( asam-basa ) larutan,
dinamika unsur kimia, ketersediaan unsur hara, Kapasitas Tukar
Kation, Kejenuhan Basa, kation asam dan basa, unsur hara esensial
dan non esensial, bentuk unsur hara yang diabsorpsi
tanaman,dll.(unsur hara tersedia dapat diabsorbsi berimbang dan
tidak toksik)
5. Biologi Tanah : mempelajari flora dan fauna tanah yang
membantu perbaikan sifat fisika dan kimia tanah, pelapukan bahan
organik,bakteri bermanfaat ( Rhizobium sp.), Jamur ( Mikorhiza,
Cacing tanah, dll.)
6. Pengelolaan Tanah : mengelola sifat fisika, kimia, biologi
tanah agar tanaman berproduksi optimal, secara ekonomis
menguntungkan (sustainable ) dan secara ekologis dapat
dipertanggung jawabkan.
Istilah-istilah dalam pengelolaan tanah :
Konservasi : mencegah agar lahan tidak rusak/degradasi sebelum
dan selama penggunaan lahan. Misal : usaha pencegahan erosi,
penggunaan lahan sesuai dengan peruntukannya.
Reklamasi : mengelola tanah/lahan yang rusak/kritis sehingga
ekosistemnya berubah, berbeda dengan aslinya. Misal : rawa-rawa
direklamasi menjadi sawah, perkotaan, perumahan, kawasan industri,
dll.
Restorasi : memperbaiki lahan yang rusak sehingga ekosistemnya
sama dengan asal/aslinya. Misal mereboisasi lahan kritis ( pasca
tambang, bekas kebakaran ).Rehabilitasi : memperbaiki lahan yang
rusak/kritis agar ekosistemnya mendekati asli/asal. Lahan pasca
tambang ditanami sengon ( non indigenous).II.GENESIS TANAH (
PEDOGENESIS )Proses pembentukan tanah meliputi:
1 Pelapukan batuan/mineral primer dan pembentukan mineral
sekunder (liat).2 Pelapukan dan penimbunan bahan organik.3
Pertukaran dan pengendapan ion - ion.4 Pergerakan dan pencucian
koloid anorganik dan organik.5 Pengendapan garam (kapur, gypsum dan
garam larut).6 Pencampuran mekanik atau hayati dan bahan tanah.
Profil tanah :adalah penampang vertikal sehingga tampak horizon
-horizon.
Penampang tanah sedalam 1,5 meter.
Horison tanah adalah setiap lapisan tanah yang mempunyai sifat
fisik dan kimia berbeda misalnya warna, tekstur, struktur,
konsistensi, KTK, K.B., kandungan liat.
Horison A dan horizon B disebut solum tanah. Selanjutnya horison
A disebut horison Eluviasi (hor. pencucian )
Horison B disebut horison Iluviasi (hor.penimbunan) sehingga
lebih banyak kandungan liat dibandingkan horison
diatas/dibawahnya.
Gambar 1 : Profil tanah O1 : Seresah O2 :Seresah sudah melapuk
Al : Horison eluviasi tanah atas A2 : Horison eluviasi tanah
bawah
A3 : Horison peralihan A ke B
B1 Horison iluviasi peralihan ke B
B2 : Horison iluviasi
C : Bahan induk
R : Batuan indukFaktor - faktor pembentukan tanah 1. batuan
induk (bi) : plutonik, vulkanik, batu pasir, gambut 2. topografi
(t) : datar, lereng , curam, cekungan, dsb 3. organisme (o):
vegetasi hutan, rumput, semak, 4. iklim (i) : kering, basah,
tropis, subtropis. 5. waktu (w) : muda, sedang, lanjut.Tanah =
(fungsi ) bi, t, o, i, w, m, ... Interaksi faktor-faktor tersebut
akan menghasilkan berbagai jenis tanah.Proses pembentukan tanah
dari batuan sampai menjadi solum tanah
Batuan IndukDesintegrasiBadan Tubuh
BatuanPembentukan tanah berkembang dengan berjalannya waktu
Tanah MudaTanah SedangTanah Lanjut
(ENTISOL)Berkembang(ULTISOL)
(INCEPTISOL)
III.KLASIFIKASI TANAH
Klasifikasi tanah adalah pengelompokan tanah berdasarkan sifat
dan ciri tanah yang mencerminkan keadaan dimana tanah ini
berkembang.
Sistem kelasifikasi ( taksonomi) tanah (oleh USDA) menggolongkan
individu -individu tanah kedalam kelompok yaitu enam tingkat
generalisasi, yaitu:
order ( golongan).
sub order (kumpulan).
great group (jenis tanah).
subgroup (macam tanah).
family (rupa tanah).
series (seri tanah).2.1 SISTEM KLASIFIKASI USDA
Sebagai dasar dalam klasifikasi sistem USDA, sifat yang paling
penting ialah ada atau tidaknya horison tertentu. Karena horison
sangat penting membantu dalam menentukan tempat tanah dalam sistem
klasifikasi.2.1.1 Horison Tanah
Horison tanah ialah lapisan di dalam tanah yang lebih sejajar
dengan permukaan tanah dan mempunyai sifat-sifat akibat
proses-proses pembentukan tanah yang berbeda-beda antara lapisan
yang satu dengan lapisan yang lainnya.
Horison ini umumnya dapat dibedakan setidak-tidaknya dari
karakteristik yang dapat dilihat dan di ukur di lapangan seperti :
warna, struktur, tekstur, konsistensi, dan ada atau tidaknya
karbonat.
Menurut kriteria yang kita gunakan, horison diidentifikasikan
sebagian dengan morfologi dan sebagian lagi dengan sifat-sifat yang
menutupi dan membawahi horison.
Jadi mengidentifikasikan horison, pengukuran-pengukuran atau
analisis di laboraturium kadang diperlukan untuk melengkapi
pengamatan lapangan.2.1.2 Macam-macam horison dan lapisannya.
1. Horison Organik.
O:Horison organik dari mineral tanah.
a. Terbentuknya dan pembentukannya pada bagian permukaan dan
tanah-tanah mineral dan di atas dari bagian mineral.
b. Didominasi oleh bagian organik segar atau melapuk
sebagian.
c. - Mengandung > 30% bahan organik bila fraksi mineral
>5% liat.
Mengandung > 20% bahan organik bila fraksi mineral tidak
mengandung liat.
O1:Horison organik yang terdiri dari bentuk asli bahan organik
penyusunan dapat dilihat dengan mata biasa.
O2:Horison organik yang bentuk asli dari tanaman atau hewan
(bahan organik) tidak dapat dikenal dengan mata biasa.
Catatan:Horison organik di dalam tanah organik belum
didefinisikan.
2. Horison mineral dan lapisan-lapisannya.
A:Horison mineral terdiri dari :
1. Horison-horison dan akumulasi dari bahan organik yang
dibentuk atau pembentukannya pada atau dekat dengan permukaan
tanah.
2. Horison yang mengalami pencucian liat atau aluminium sehingga
mengakibatkan akumulasi dari quartz atau mineral-mineral resisten
lainnya dalam bentuk pasir atau debu.
3. Horison yang mendekati 1 atau 2 di atas tapi transisi ke B
atau C di bawahnya.
A1:Horison mineral, dibentuk atau pembentukannya pada atau dekat
dengan permukaan yang bentuknya ditekankan pada akumulasi dari
humus bahan organik yang sangat erat kaitannya dengan reaksi
mineral.
A2:Horison mineral yang kehilangan liat, besi atau aluminium
yang akibatnya terjadi penimbunan dari quartz atau mineral resisten
lainnya dalam bentuk ukuran pasir atau debu.
A3:Horison transisi antara A dan B yang dipengaruhi oleh sifat
karakteristik dari A1 atau A2 tetapi mempunyai beberapa sifat
kurang penting/menyerupai B.
AB:Horison transisi antara A dan B yang bagian atasnya
dipengaruhi oleh sifat-sifat A dan bagian bawah dipengaruhi oleh
sifat-sifat B dan kedua bagiannya tidak sesuai dipisahkan kedalam
A3 dan B1.
A dan B: Horison yang akan dikualifikasikan ke A2 termasuk
bagian-bagian yang menyokong 50% dari volume yang akan
dikualifikasikan sebagai B.
A C:Horison transisi antara A dan C, mempunyai sifat-sifat dari
A dan C, tetapi tidak lebih mirip ke sifat-sifat yang dipunyai baik
A atau C.
B:Horison mineral di dalam mana bentuk dominan atau bentuk
adalah satu atau beberapa dari sebagai berikut :
1. Akumulasi dari silikat, liat, besi, aluminium atau humus
tersendiri dan terkombinasi.
2. Akumulasi residu dari seskuioksida atau liat silikat, secara
tersendiri atau campuran yang telah dibentuk oleh selain larutan
atau larutan garam yang lain.
3. Adanya kutan (coating) atau sesquioksida yang dapat
memberikan warna lebih gelap lebih kuat atau lebih merah dari
horison di atas dan di bawahnya, tanpa adanya iluvial dari besi dan
tidak memenuhi syarat 1 dan 2 di atasnya.
4. Penghancuran dari bahan dari keadaaan aslinya dalam horison
ini, yang tidak termasuk 1, 2, dan 3 di atas yang membentuk liat
silikat, membebaskan oksida-oksida atau keduanya dan membentuk
struktur granular, blocky atau prismatik.
B1:Horison transisi antara B dan A1 atau antara B dan A2 di
dalam mana horison dipengaruhi oleh sifat-sifat B2 tetapi mempunyai
beberapa sifat dari A1 dan A2.
B dan A : Setiap horison dikualifikasikan sebagai B dalam 50%
dari volumenya termasuk bagian-bagian yang termasuk sebagai A2.
B2:Bagian dari B horison di mana sifat-sifat dari B dipakai
sebagai dasar, tanpa ada sifat-sifat lain yang karakteristik yang
ditunjukkan oleh tambahan bahwa horison adalah transisi ke A atau
ke C atau R.
B3:Horison transisi antara B dan C atau yang sifat dari
diagnostik lapisan B2 cukup jelas nampak, tetapi berkaitan dengan
sifat-sifat C atau R.
C:Horison mineral atau lapisan, tidak termasuk bedrock mungkin
menyerupai atau tidak menyerupai dari mana solum yang diduga
berasal.
Relatip sedikit dipengaruhi oleh proses pedogenik dan kekurangan
sifat diagnostik A atau B termasuk bahan dari :
1. Pelapukan di luar daerah aktivitas biologi.
2. Sedimentasi, perkembangan kerapuhan, perkembangan berat jenis
yang tinggi dan sifat fragipan lainnya.
3. Gleying.
4. Akummulasi CaCO3 dan MgCO3 atau garam-garam.
5. Sementasi oleh akumulasi sebagai CaCO3 atau MgCO3 atau
garam-garam.
6. Sedimentasi oleh bahan silikat larutan alkali atau oleh besi
dan silikat.
R:Membawahi batuan induk yang kompak, seperti granite, sanstone
atau limestone. Jika diduga menyerupai bahan induk lapisan di
atasnya atau horison dibentuk, maka diberikan simbol R.
Jika diduga tidak menyerupai bahan di atasnya maka simbol R
diikuti oleh angka romawi yang menunjukkan Lithologik discontinuity
atau berasal dari bahan induk lain.
Berdasarkan klasifikasi tanah Amerika Serikat, terdapat 12
order, yaitu:
1. Entisol. 6. Vertisol 11. Andosol
2. Inceptisol 7. Alfisol 12. Gelisol
3. Aridisol 8. Ultisol
4. MoIlisol 9. Oxisol
5. Spodosol 10. Histosol
IV.SIFAT FISIKA TANAH
Sifat fisika tanah adalah sifat-sifat yang dapat diamati dan
dapat diukur dengan satuan (unit) tertentu. Misal dalam gram, cm,
ton, cm/jam. Juga merupakan sifat morfologi tanah.4.1 Warna
Tanah
Sebagai petunjuk beberapa sifat fisika tanah
Perbedaan warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor;
1. Kandungan bahan organik (makin tinggi bahan organik, tanah
makin berwarna gelap)
2. Drainase,
Drainase baik, tanah berwarna merah/kuning Drainase buruk, tanah
berwarna abu-abu /kebiruan/kehitaman 3. Unsur-unsur logam
(mineral)
Besi : Fe (ferrum) ( Fe +2 ( fero) kuning ( Fe3+ (ferri) merah
Mangan: Mn ( Mn2+ ( Mn4+ (hitam ) Fe203 : mineral hematit (berwarna
merah) Fe203. 3H20 : mineral limonit (berwarna kuning
kecoklatan)
4. Basah / kering
Makin basah tanah akan berwarna makin gelap Warna tanah
ditentukan dengan bantuan warna standard (baku) yaitu menggunakan
Buku Soil Munsell Colour Chart Warna tanah disusun oleh 3 (tiga)
variabel: HUE : Warna tanah dominan/spektrum yang dominan
VALUE : Gelap terangnya warna, tergantung dan banyak sedikit
warna yang dipantulkan
CHROMA : Menujukan kemurnian atau kekuatan warna spektrum Dalam
buku tersebut tercantum :
* Hue: - Spektrum dominan paling merah (5R /Red), palinguning
(5Y /Yellow)
5R; 7,5YR; 2,5 YR; 7,5YR; 1OYR; 5Y)
- Tanah tereduksi (tergenang air) yaitu 5G(Grey) 5GY; 5BG dan N
(Netral).
* Value : dinilai 0 - 8 (makin tinggi Value, makin terang)
* Chroma : dinilai 0 - 8 ( makin tinggi Chroma, kemurnian
spektrum atau kekuatan warna spektrum meningkat).Warna tanah
menurut buku Soil Munsell Colour Chart .
Contoh;
- Hue :7,5YR - Value : 5 ] ---- > 7,5 YR 5/4 (Coklat)
- Chroma : 4
- Hue : 7,5YR -
- Value : 4 ] ---- > 10YR4/6 (merah )
- Chroma : 64.2 Tekstur Tanah Tanah terdiri dan berbagai ukuran
butir/partikel atau fraksi tanah.
Ukuran butir tanah 2 mm tergolong kerikil (gravel) atau batu
(stone).
Partikel tanah dibedakan berdasarkan ukuran diameter:
- Fraksi pasir : 2mm - 0,05 mm (2000 - 50 )- Fraksi debu : 0,05
mm - 0,002 mm (50 - 2 - Fraksi liat : berdasarkan kasar atau
halusnya partikel tanah dengan menggesekkan tanah basah diantara
dua jari (ibu jari dengan telunjuk ) - Kasar : jari terasa sakit -
Agak kasar : jari terasa agak sakit - Sedang : tidak terasa sakit -
Agak halus : terasa agak licin - Halus : terasa licin dan lengket
Kuantitatif : dengan melarutkan 100 gram tanah dalam 1 liter air
kemudian ditambahkan larutan dispersant seperti Na H2 PO4 agar
dispersi sempurna. Sehingga diketahui jumlah ( %) pasir, debu dan
liat. Perbandingan jumlah (%) fraksi pasir, debu dan liat disebut
tekstur. Dari kombinasi persentase (%) ke-3 fraksi tersebut
diperoleh 12 macam kelas tekstur :
Kelas tekstur di kelompokkan menjadi 5 (lima) golongan yaitu
kasar, agak kasar, sedang, agak halus dan halus
Bertekstur Kasar ( tanah berpasir):
1. Tekstur pasir
2. Tekstur pasir berlempung
Bertekstur Agak Kasar ( tanah berpasir halus )
1. Lempung berpasir
Bertekstur Sedang(tanah berlempung)
1. Lempung
2. Lempung berdebu 3. DebuBertekstur Agak Halus ( tanah berliat
)1. Lempung liat berpasir.2. Lempung liat berdebu
3. Lempung berliat
Bertekstur Halus ( tanah liat )1. Liat berpasir2. Liat
berdebu
3. LiatMenetapkan tekstur dilapangan ( kualitatif ) : dapat
dilakukan dengan memijit/ menggesekan tanah basah di antara jari
tangan (ibu jari dan telunjuk ), dirasakan kasar atau halusnya.
Contoh :
1. Tekstur pasir:
- Rasa kasar dengan jelas
- Tidak melekat/lengket
- Tidak dapat dibentuk bola atau gulungan
2. Pasir berlempung:
- Rasa kasar jelas
- Sedikit sekali melekat/lengket
- Dapat dibentuk bola, tapi mudah sekali hancur.
3. Lempung Berpasir:
- Rasa kasar agak jelas
- Agak melekat
- Dapat dibuat bola, mudah hancur
4. Lempung:
- Rasa tidak kasar dan tidak licin
- Agak melekat/lengket - Dapat dibentuk bola agak teguh, dapat
sedikit di gulung dengan permukaan mengkilat 5. Lempung
berdebu:
- Rasa licin
- Agak melekat
- Dapat dibentuk bola, agak teguh, dapat digulung dengan
permukaan mengkilat.
6. Debu:
- Rasa agak licin - Agak melekat
- Dapat dibentuk bola yang teguh, dapat dibentuk gulungan tapi
agak
mudah hancur.
7. Lempung liat berpasir - Rasa halus dengan sedikit bagian agak
kasar
- Agak melekat
- Dapat dibentuk bola agak teguh hingga teguh, dan mudah
digulung. 8. Lempung liat berdebu - Rasa agak licin
- Dapat membentuk bola teguh, gulungan mengkilat.
- Lengket 9. Lempung berliat
- Rasa agak licin
- Membentuk bola agak licin, digulung mudah hancur.
- agak lengket 10. Liat berpasir:
- Rasa halus, berat dan terasa melekat/lengket - Dapat dibentuk
bola teguh mudah digulung.
11. Liat berdebu:
- Rasa halus, berat, agak licin
- Sangat lengket.
- Dapat dibentuk bola, mudah digulung
12. Liat: - Rasa berat, halus
- Sangat lekat (lengket)
- Dapat dibuat bola, mudah digulungMenetapkan tekstur di
laboratorium (kuantitatif) : lebih akurat
dilarutkan dalam air serta diaduk (Stir) diberi H202 sebagai
pelarut bahan organik. diberi dispersant agar dispersi sempurna
(NaH2P04) ditentukan liatnya dengan hydrometer disaring sehingga
diperoleh pasir dan debu. Fraksi ini kemudian ditimbang lalu fraksi
debu dapat dihitung dengan rumus = 100 gram - ( pasir + liat) gram.
kemudian dihitung dalam prosentase. plot dalam segitiga tekstur
menurut USDASusunan butiran pasir, debu, dan liat berpengaruh besar
pada sifat-sifat tanah.4.3 Struktur TanahStruktur tanah : ukuran,
bentuk dan susunan partikel primer (merupakan gumpalan kecil dari
pasir, debu dan liat dan atau bahan organik /kation ).
Partikel primer membentuk partikel sekunder (agregat) yang
terbentuk secara alamiah) Butir tunggal bergabung membentuk
gumpalan kecil/agregat (ped) secara alamiah. Jika tanah diolah akan
membentuk gumpalan besar (clod). Ukuran agregat /struktur beberapa
mm hingga beberapa cm
Struktur tanah mempengaruhi:
- Tata air (drainase ) - Tata udara (airasi ) - Ketersediaan
unsur hara
- Kegiatan jasad mikro
- Penetrasi akar tanamanStruktur tanah dibedakan:
1. Bentuk ( Tipe) Lempeng (platy) : sumbu vertikal lebih pendek
dari sumbu horisontal. Kubus (kubik/blocky) : sumbu vertikal sama
dengan sumbu horisontal. Prismatik : sumbu vertikal > sumbu
horisontal. Sisa atas tidak membulat. Tiang (columnar) : sumbu
vertikal > sumbu horisontal. Sisa atas membulat. Granular :
membulat dan banyak sisi. Masing-masing agregat (ped) tidak porous.
Remah (crumb) : membulat atau banyak sisi sangat porous.
Masing-masing agregat (ped) bersifat porous.2. Ukuran ( Kelas )
Sangat halus : 1-2 mm Sedang : 2-5 mm Kasar
: 5-10 mm Sangat kasar : > 10 mm 3. Kemantapan (
Perkembangan) Lemah : struktur/agregat dapat dilihat, tetapi mudah
rusak dan mudah hancur. Sedang : struktur/agregat agak kuat dan
tidak mudah hancur. Kuat : stuktur/agregat tidak mudah rusak.Tanah
yang tidak berstruktur yaitu : Butir-butir tanah tidak melekati
satu sama lain, struktur lepas (loose), misalnya tanah pasir.
Butir-butir kompak (massive) atau pejal. Struktur tanah yang baik
granuler dan remah karena : Mempunyai tata udara yang baik.
Pori-pori tidak mudah tertutup akibat agregatnya stabil (tidak
mudah slaking)4.4 Kemantapan Agregat Agregat yang mantap adalah
agregat yang tidak hancur oleh pukulan air hujan atau karena
pengolahan tanah.
agregat mikro : beberapa mm agregat makro : beberapa cmAgregat
terbentuk akibat flokulasi (sementasi), terdiri dari : liat + debu
+ pasir + bahan organik. Kemantapan agregat berkaitan dengan:
tekstur tanah jenis liat ion-ion pada permukaan koloid tanah jenis
dan jumlah bahan organik tanah populasi jasad mikro yang
menghasilkan senyawa organik, fungi (pengikat butir agregat
tanah)
Untuk membentuk agregat dari butir-butir tunggal perlu pengikat
sehingga agregat bisa bertahan (utuh). Sebagai perekatnya terdiri
dari : koloid liat, oksida-oksida Fe, Al, Mn dan bahan organik.
Berat Jenis penting untuk:
menghitung kebutuhan air menghitung kebutuhan pupuk per hektare
yang didasarkan kepada berat tanah
Contoh,
Berapa berat tanah 1 hektar, sedalam 20 Cm dengan berat jenis
1,2 g/Cm3 (1,2 kg/dm3)
1Ha = 100 m x l00 m = l000 dm x l000 dm x 2 dm x l,2 Kg/dm3 =
(1000 x 1000 x 2 ) dm3 x 1,2 Kg / dm3 = 2 400 000 Kg
= 2 400 ton
4.5 Pori-pori
Pori-pori adalah bagian(ruang) yang tidak terisi oleh padatan
tapi terisi oleh air dan atau udara
Pori-pori ada 2 macam yaitu:
1. Pori-pori makro (besar/kasar), terisi oleh udara atau air
gravitasi
2. Pori-pori mikro (kecil/halus), terisi oleh air
kapiler/udara
Tanah pasir : pori-pori makro lebih banyak dari tanah liat
Tanah dengan pori-pori makro sulit menahan air sehingga tanah
mudah kekeringan.
Tanah liat : total pori (makro mikro) lebih besar dari pada
tanah pasir
Porositas tanah dipengaruhi oleh:
- Kandungan bahan organik
- StrukturTanah
- Tekstur Tanah
Bahan organik tinggi, porositas tanah juga tinggi.
Struktur granuler/remah: porositas tinggi dibandingkan pejal
Tekstur pasir (kasar) : Porositas tinggi terutama pori-pori
makro dibandingkan mikro,
sehingga sulit menahan air.
Tekstur halus mempunyai pori-pori mikro lebih tinggi
dibandingkan makro
4.6 Permeabilitas/PerkolasiAir yang masuk kedalam tanah melalui
permukaan tanah;
- Infiltrasi, bergerak mengalir turun karena tarikan gaya
gravitasi
- Perkolasi, yaitu pergerakan air dari atas ke
bawah/kesamping
* Permeabilitas adalah kemampuan tanah melewatkan air per satuan
waktu (cm /jam).
4.7 KonsistensiKonsistensi tanah adalah sift yang melukiskan
kekuatan merekat butir tanah satu dengan yang lainnya. Hal ini
timbul karena gaya kohesi dan adhesi dalam tanah pada berbagai
kandungan air. Konsistensi dipengaruhi oleh struktur, bahan
organik, jenis dan jumlah koloid liat dan kandungan air.
Kondisi kering : tanah memiliki konsistensi : lepas, lemah, agak
keras, keras, sangat keras atau ektrim keras. Tanah yang liatnya
tinggi sangat keras, butir kuat. Kondisi lembab: tanah lepas,
sangat gembur, teguh melekat satu dengan yang lain, sangat teguh
atau ekstrim teguh. Kandungan air tanah pada separuh pori-pori
berisi air adalah saat yang paling tepat melakukan pergolahan
karena agregat mudah terpisah menjadi agregat yang lebih kecil.
Kondisi basah : konsistensi tidak plastis, agak plastis, plastis
dan sangat plastis. Plastisitas adalah kemampuan tanah mengambil
bentuk dan bertahan dalam bentuk baru tersebut
Sangat basah memiliki konsistensi tidak lekat, agak lekat, lekat
dan sangat lekat,
tergantung dari kandungan jenis frasksinya. Tanah yang
mengandung fraksi liat yang tinggi, konsistensinya plastis dan
lekat.
Mudah atau tidaknya air hilang didalam tanah menentukan kelas
drainase tanah. Air hilang melalui permukaan tanah maupun peresapan
(perkolasi) kedalam tanah. Kelas drainase dibedakan mulai dari yang
terhambat (tergenang) sampai air hilang sangat cepat. Kelas
drainase ditentukan di lapangan dengan melihat gejala-gejala
pengaruh air didalam profil tanah seperti pucat, kelabu, atau
bercak-bercak karatan (mottling atau konkresi ). Pucat atau kelabu
kebiruan petunjuk tergenang air (drainase buruk) Bercak -bercak
karatan terjadi basah / tergenang dan kering berulang-ulang
sehingga udara (oksigen ) dapat masuk. Merah kecoklatan : tidak
pernah tergenang (drainase baik).
4.8 Air tanahAir berperan penting dalam tanah (no water, no
agriculture) untuk:
pelapukan mineral pelapukan bahan organic pelarut unsur hara
pengisi sel tanaman dan memenuhi kebutuhan tanaman dalam
fotosintesis/respirasi (metabolisme)Kelebihan air dapat
menyebabkan:
pencucian atau menghanyutkan unsur hara mengurangi ketersediaan
O2Air berpengaruh penting terhadap sifat fisik dan kimia tanah. Air
yang diserap tanaman 99% diuapkan lagi ke atmosfer (dalam bentuk
evapotranspirasi) melalui stomata. Air bersifat polar (bipolar),
ada muatan positif dan negatif. Polaritas menentukan hidrasi yaitu
gaya tarik molekul-molekul air terhadap ion-ion terlarut. Air dapat
meresap dan ditahan didalam tanah karena adanya gaya-gaya adhesi,
kohesi dan gravitasi. Berdasarkan gaya-gaya tersebut. air dalam
tanah dibedakan atas:
1. Air Adhesi : satu lapisan film air yang menyelimuti
partikel/agregat tanah. Bisa hilang kalau dipanaskan
2. Air Higroskopis (air pada kering udara/ air dry)
lapisan air yang tipis, tidak dapat diserap oleh tanaman jumlah
air tergantung macam koloid liat dan kelembaban udara pF 4,7, atau
tegangan 50atm3. Air Kapiler
air kapiler adalah air yang mengisi pori-pori gaya adhesi dan
kohesi lebih besar dan gaya gravitasi air ini dapat bergerak
kesamping atau keatas sebagian besar dapat diserap oleh tanaman Air
ini dapat dibedakan 2 macam : 1. Air Titik Layu Permanen (Permanent
Wilting Point = P.W.P.)
pF 4,2 atau tegangan 15 atm tanaman tidak mampu lagi menyerap
air dari tanah sehingga tanaman menjadi layu (baik siang maupun
malam) tanaman akan layu dan mati. Tapi di gurun, tanaman mampu
menyerap hingga tegangan air pada 40 atm yaitu kaktus. 2. Kapasitas
Lapang ( Field Capacity= F.C. )
pF 2,54 atau tegangan 1/3 atm jumlah air maksimum yang mampu
ditahan (dipegang) oleh tanah terhadap gaya gravitasi. Air ini
dapat diserap atau menguap sehingga tanah makin kering menuju Titik
Layu Permanent.
Jumlah kandungan air dalam tanah berhubungan erat dengan
besarnya tegangan air
(moisture tension) dalam tanah tersebut. Besarnya tegangan air
menunjukan besarnya
tenaga yang diperlukan untuk menahan air tersebut didalam
tanah.
Diukur dengan satuan bar, atm, cm air atau log cm air ( pF) 1
atm = 1,0127 bar = 76 Cm Hg
1 bar = 75 Cm Hg
Air dalam tanah dipengaruhi oleh beberapa gaya yang memberi air
energi. Gaya-gaya ini termasuk gaya gravitasi, kapiler, dan
osmotik.
Gaya kapiler (gaya matrik) yaitu gaya yang berasal dan butiran
tanah (penyusun tanah) Gaya osmotik yaitu gaya tarikan dari ion-ion
bermuatan (kation/anion) terhadap molekul air Gaya gravitasi yaitu
gaya tarik bumi/kebawah.Tekanan adalah gaya per satuan luas.
Tekanan 1 bar berat (gaya) dan air setinggi 1020 Cm, yang bekerja
pada bidang seluas 1 Cm2. 1 atm = l033 Cm kolom air (76CmHg )4.9
Air TersediaAdalah selisih antara air pada kapasitas lapang
dikurangi kadar air pada titik layu permanen.
Gambar : Kurva Karakteristik Air
Sifat air yang (di) bipolar:
1. Kation-kation seperti Ca+2, K+ dan Na+ menjadi terhidrasi
melalui tarikan ke kutub negatif dari molekul air. Pada waktu
kation terhidrasi energi juga dibebaskan, gejala ini disebut panas
larutan. partikel lempung mengalami hidrasi energi yang dilepaskan
disebut Panas pembasahan
2. Liat bermuatan negatif menarik molekul air melalui kutub
positif molekul air3. Membantu proses pelarutan garam, karena
komponen ion garam mempunyai afinitas lebih besar terhadap molekul
air dari pada terhadap sesamanya.4.10 Tegangan PermukaanGaya
tarik-menarik antara sesama molekul air lebih besar dari pada
antara molekul air dan udara di atasnya, sehingga air berperiaku
seolah-olah permukaannya tertutup oleh selaput lentur (konkaf).
Berperan penting dalam gerakan air tanah, yang disebut
kapilaritas
V. SIFAT KIMIA TANAHSifat Kimia Tanah mempelajari : reaksi kimia
larutan tanah dengan fase padat tanah mobilitas unsur hara ( unsur
kimia) meliputi larut atau mengendapnya unsur hara. 5.1 Reaksi
TanahReaksi tanah menunjukan sifat kemasaman atau
alkalinitas/kebasaan dan dinyatakan dengan pH ( potential of
hydrogen ) pH= -log [H+ ]= log 1
[ H+] pH tanah menunjukan konsentrasi H+ dalam tanah.Makin
tinggi konsentrasi [H+], pH makin turun/ kecil
Makin rendah konsntrasi [H+], pH makin naik/tinggi. H20 <
----- > [ H+ ] + [ OH-] [ H+] x [ OH-] = 10-14 mol/liter
(Konstanta) log [ H+ ] + log [OH-] = log [ 10-14] pH + pOH = 14
Peranan reaksi/kemasaman tanah ( pH ):
1. Menentukan kelarutan unsur-unsur hara atau tersedianya unsur
hara untuk tanaman.
pH rendah : unsur P difiksasi oleh Al+++ -----> AlPO4 pH
tinggi : unsur P difiksasi oleh Ca ----- > Ca3(P04)22.
Menunjukan kemungkinan adanya unsur-unsur beracun seperti Al+++,
Mn4+, Al +++ merupakan racun bagi akar tanaman kedele, SO4--
bersifat racun bagi tanaman. Keracunan unsur mikro : Fe, Mn, Zn,
Cu, Co dan lain-lain
3. Mempengaruhi perkembangan mikro-organisme
Bakteri berkembang baik path pH 5,5 (Rhizobium > pH 5,5)
Jamur berkembang pada pH rendah atau asam. Mengubah pH:
pH rendah bisa dinaikkan dengan menggunakan kapur ( CaCO3, CaO
dan Ca(OH)2 ) dan Dolomit ( CaMg (C03)2). pH tinggi dapat
diturunkan dengan inenggunakan Belerang (S) SO4 Sumber
Kemasaman:
Asam firuvat Asam- asam Organik :- - Asam fulvic - Asam Citrat
Asam-asam Anorganik : HCL, H2S04 Ion Al +++ dapat tukar, A13+ ++ +
H20 -( Al+(OH)3 + 3H+ Micel H H (Larutan)Misel( = Mikro sel) butir
koloid bermuatan listrikKemasaman aktif (Aktual) ( ditentukan oleh
ion H+ dalam larutan tanah Kemasaman potensial : ditentukan oleh H+
yang teradsorbsi oleh misel % Kejenuhan basa = Jumlah basa dapat
tukar x 100 % KTK
Sumber Alkalinitas:
Hidrolisis dari garani-garam alkalis: CaCO3, MgCO3 dan NaHCO3
Kation-kation dapat tukar (basa-basa): Na+, K+, Mg++, Ca++ Unsur
hara Esensial (makro) dan bentuk yang diabsorpsi tanaman :1. Karbon
(C)
: CO2- -, HCO3 2. Hidrogen (H)
: H+, OH-3. Oksigen (O)
: - senyawa dengan unsur lain4. Nitrogen (N)
: NH4+, NO3-5. Fosfor (P)
: PO4---, H2PO4 - ,HPO46. Kalium (K)
: 4K7. Kalsium (Ca)
: Ca++8. Magnesium (Mg): Mg++9. Sulfur (S)
: SO4 ++, S-- Unsur Hara Non Esensial :1. Kobalt (Co)
: Co2. Khlor(C1)
: Cl-3. Aluminium (Al): Al+++4. Silikon (Si)
: SiO4---5. Besi (Fe)
: Fe ++ , Fe +++6. Mangan (Mn)
: Mn ++, Mn04 7. Molibdenum (Mo): Mo ++8. Boron (B)
: B ++9. Tembaga (Cu)
: Cu ++10. Seng(Zn)
: Zn++11. Khlor(Cl)
: Cl Reaksi Enzimatik : Oksidasi Reduksi Koloid Tanah :
Bahan mineral dan bahan organik tanah yang halus sehingga
mempunyai luas permukaan per Satuan berat/massa. Contoh : Clay (
liat ): koloid anorganik Humus
: koloid organik Koloid berukuran Liat : < 2: tidak semua
fraksi liat termasuk koloid. Koloid: bagian dari liat (tanah) yang
sangat aktif dalam reaksi fisika- kimia di dalam tanah.
Partikel Koloid : Misel (mikro sel), umumnya bermuatan negatif,
sehingga ion-ion positif (kation) akan tertarik sehingga terbentuk
lapisan ganda ion (double layer) Mineral hat : berukuran < 2,
terbentuk karena:
1. kristalisasi (sintesis) dan senyawa-senyawa hasil pelapukan
mineral primer2. Alterasi yaitu penghancuran langsung dan mineral
primer.
Seperti contoh : Mineral hat Al-silikat Oksida-oksida Fe dan Al
Mineral-mineral primer. Mineral skunder (liat ) bermuatan
negatif:
1. Kelebihan muatan negatifpada ujung-ujung patahan kristal
Si - tetrahedral Al - oktahedral2. Disosiasi H+ dan gugus OH-
yang terdapat pada tepi atau ujung kristal.3. Substitusi isomorfik
: Pergantian dalam struktur kristal oleh kation lain yang mempunyai
ukuran yang sama tetapi dengan muatan (valensi) yang berbeda.Contoh
: Mg ++/Fe++ menggantikan Al - dalam A1-oktahedral sehingga terjadi
kelebihan muatan negatif pada liat. Koloid Organik:
C amorf : adalah Humus dengan KTK lebih tinggi Lebih mudah
hancur dibandingkan liat muatan Humus 4 tergantung pada pH (pH
dependent charge) artinya anuatan dapat berubah mengikuti perubahan
pH. Dalarn situasi asam (H-f) 4 H dipegang kuat oleh dalam
karboksil atau phenol Asam Fulvik : Berat molekul yang paling kecil
Aktifdalarn reaksi
Humus (Asam Humik) : B.M Sedang aktif dalam reaksi Asam Humin :
B.M paling besar Gelap tidak aktif dalam reaksi kimia5.2 Kapasitas
Tukar Kation (KTK= CEC)Kation : ion bermuatan positif. Ca2+ , Mg2+,
K+ , Na+ , NH4+, Al3+ , dsb. Jumlah kation yang dijerap (absorbsi)
oleh tanah dalam m.e/1 00 g tanah. Kation yang terabsorbsi dapat
diganti oleh kation lain yang terdapat dalam larutan tanah yang
disebut Pertukaran kation.Satuan KTK m.e / 100g
satuan m.e dapat di ubah menjadi berat atau ppm, ppb, permil,
persen
Misal: 1 m.e H+ = 1mgH (berat atom H =1, Valensi = 1)
1 m.e
= 1 mili gram hidrogen1 m.e K= 39mg (Berat Atom K = 39, Val =
1)
1 m.e Na= 23mg (Berat Atom Na = 23,Va1= 1)
1 m.e Ca = 40 mg /2 = 20 mg (Berat Atom Ca = 40,Val = 2)
1 m.e Mg = 24 mg/2 = 12 mg ( Berat Atom Mg = 24, Val =2)
Jika, K dalam Tanah 0,6 m.e/100 g
= 0,6 X 39 mg / 100g
= 23,4 mg/100000 mg = 234 mg/1000000 mg
= 234 ppm
Jika, Ca dalam tanah = 21,5 m.e/100 g
= 21,5 X 40 / 2 mg / 100 g
= 21,5 X 20 mg / 100 g
= 430 mg / 100 g
= 430 mg / 100000 mg
= 4300 mg / 1000000 mg= 4300 ppmContoh : KTK Koloid ;
Koloid
= 50 m.e / 100 gBahan Organik
= 100 300 m.e / 100 gVermikulit
= 100 150 m.e / 100 gMontmorilonit
= 60 100 m.e / 100 gKhlorit
= 20 40 m.e / 100 gKaolinit
= 5 16 m.e / 100 gSesquioksida (A12O3 , SiO3)= 0 3 m.e / 100 g
Karena adanya muatan tergantung pH (pH - dependent Charge) koloid
tanah, maka dalam menentukan KTK di laboratrium harus didasarkan
pada pH larutan pengestrak. Amonium asetat (CH3COONH4)
pH = 7 (Buffer)
macam ekstraksi Garam netral (1 N KCI) - tanpa buffer BaCI +
Trietanol amin buffer pada pH 8,2 Buffer CHlCOONH4 (buffer 7,0)
Untuk tanah-tanah yang memiliki pH 7, nilai KTK akan lebih besar
dari nilai KTK yang sebenarnya. Sebaliknya untuk tanah-tanah dengan
pH > 7, hasil analisis KTK lebih rendah dan KTK sebenarnya.
Garam Netral (1 N KCI)
bila tanah diekstrak dengan I N KCI (garam netral), maka air
cuciannya basa-basa. Air Cucian (Leachate) akan mengandung H dan A1
( H dapat dipertukarkan) tanpa penyangga. Juga terdapat : Ca2+,
Mg2+, K+. Na+ dan lain-lain. Jumlah Ca , Mg , K , Na dan ditambah
kation lainnya tiap 100 gram tanah disebut KTK - Effectif yang
berasal dari muatan permanen (KTK pada permanen CEC). KTK Efektif
Aldd (1 N KCI) + Jumlah basa tukar (NH4OAc)Bila tanah telah di
ekstrak I N KCI kemudian + BaCI - TEA pH 8,2, maka H+ yang berasal
dan bahan muatan tetap akan di ekstrak (H dan gugus OH dan ujung
patahan kristal liat, karboksil (OH).KTK tiap tanah berbeda
KTK Tanah
= KTK liat + KTK humus
KTK Humus
= 100 300 m.e / 100 gKhlorit
= 10 40 m.e / 100 gMontmorilonit
= 80 150 m.e / 100 gIllit
= 10 40 m.e / 100 gKaolinit
= 3 15 m.e / 100 gHaIoysite. 2H2O= 5 10 m.e / 100 gHaloysite
= 41 120 m.e / 100 gSeskuioksida
= 0 3 m.e / 100 g5.3 KTK erat kaitanya dengan kesuburan
tanah.
KTK tinggi : Mampu menyerap unsur hara Menyediakan unsur hara
Menghindari tercucinya unsur hara Pada tanah koloid liat
montmorilonit + humus yang tinggi. KTK rendah:
Pada jenis liat kaolinit Pada Oksisol < 16 m.e / 100 g
Pertukaran Anion
Jumlah sedikit karena adanya muatan liat positif. KTA (Kapasitas
Tukar Anion) : dijumpai pada mineral Amorf liat Al - Oksida, Fe -
Oksida, liat kaolinit meskipun sedikit.
Muatan positif terjadi akibat patahan kristal mineral liat.
pergantian OH oleh anion lain pada oksida Fe & Al akibat
pergantian gugusan OH- oleh anion-anion lain.Pertukaran Anion :
(NO3-), C1- (Khlor), Fosfat (PO43-), Sulfat (SO42-).5.4 KEJENUHAN
BASA (KB) Kation Unsur hara tanaman berbentuk kation (basa) kation
jerapan (adsorpsi) pada permukaan koloid.
Basa
: Ca2+, Mg2+, K+ dan Na+ Asam
: H+ dan Al3+Kejenuhan Basa (KB) adalah Perbandingan antara
jumlah kation-kation basa dengan semua kation ( kation basa + asam
) yang terdapat dalam komplek jerapan (adsorpsi) tanah.
KB = Kation Basa X 100 %
KTK
Basa : Unsur hara tanah mudah tercuci
KB Tinggi belum banyak mengalami pencucian
Tanah yang subur :berkaitan dengan pH tanah
pH rendah: KB rendah komplek absorbsi kebanyakan di isi oleh
A13+ dan H+ pH tinggi: KB tinggi kompleks adsorpsi diisi oleh
basa-basa.5.5 REAKSI TANAHReaksi Tanah menyatakan asam basa
tanah
Proses-proses yang terjadi dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi
tanah Laju Dekomposisi baik mineral tanah maupun bahan organik
tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah. Reaksi tanah mempengaruhi
ketersediaan unsur hara Jumlah H+ terlalu tinggi berpengaruh buruk
(racun / toksik) terhadap tanaman (jika terdapat dalam konsentrasi
tnggi).5.5.1 Asam Basa:1. Konsep Arhenius (1880 - 1890) :
Asam - senyawa yang mengandung / menghasilkan ion Hidrogen (H+)
-
Rd. H2S04 dsb. Basa - senyawa yang menghasilkan OH
2. Konsep Bronsted - Lowry (1923) :
Asam - adalah suatu senyawa yang mampu menyumbangkan proton
(donor proton.) Basa - adalah senyawa yang mampu menerima proton
(akseptor proton)
HCl- i-r+crasam asam basa penerima proton HCI + H2O H3O + CI-
Asam basa
H3O+ ion Hidronium
H2O- bersifat basa (karena penerima proton)3. Konsep Lewis
(1923)
Asam - Senyawa yang dapat menerima suatu pasangan electron Basa
- senyawa yang dapat menyumbang pasangan elektron.
H+ , OH-, HOfl(H2O)
Menerima menyumbang elektron
NH3 -Nf14
menerima penyumbang pasangan elektron
Pada larutan tanah - konsep Brownsted Lowiy dan Lewis dapat
diterapkan.
Path kondisi lain - Arhenius dapat diterapkan.
Untuk mencirikan reaksi asam basa didalam tanah (kondisi
masam/alkalin)
digunakan istilah pH: Istilah ini diperkenalkan Sorensen
(1909):
pH = log 1/AH+ = - log AH+=log 1/(Hj=-Iog(H)
Hasil Kali Kelarutan = Hash kali konsentrasi ion cia/am larutan
jenuh dan .wa!u
gzikar/anii
Disosiasi Air:
Molekul air mempunyai kecenderungan untuk Pecah (disosiasi): H
dan 01-f
hidrngei hdroksiI
H205 HOH
Keq (Tetapan Disosiasi Air) = QJf X COW= 1,8 X I 06
CH2O
CH2O=55,5mol/liter
CI-I4XCOH 1,8x 10x55,5
Kw(produkion)= 1,01 x
Pada25C=298K
Kw = (]-I x C01{ = 10 4(pada 25 C)
- log (Hj log (01-f) = - log i0
atau - log (W) log (OFf) = 14
ataul pH+pOH14j -)tetap
Konsep Kemasaman Tanah
Kisaran pH tanah:
Berdasarkan tingkat relatif kemasaman, tanah dipisahkan kedalarn
beberapa kelas
kemasaman atau kebasaan.
Tanah Masam 4 didaerah ikiim basah. Al, Fe, Mn 4 kelarutan
tinggi
Tanah Basa 4 didaerah iklim Kering.
(senyawa-senyawa) (senyawa-senyawa) VI. BAHAN ORGANIK TANAH
Bahan organik tanah ( C-organik ) berasal dari pelapukan bahan
tanaman, binatang, makro-mikro organisme dan sisa-sisa yang tahan
lapuk.
Bahan tanaman yang hancur (binatang + mikrobia)
Bahan Organik Tanah (C)Biota tanah, mikroorganisme, dan akar
tanaman
Bahan organik yang telah lapukTotal karbon ( C ) di alam >
1019 kg. Hanya sebagian kecil saja yang terlibat dalam siklus
karbon (terutama bahan/ karbon organik pada permukaan
tanah).Sebagian terbesar lagi terbenam dalam bumi sebagai sedimen
:
karbonat di lautan
batuan beku
fosil ( batubara dan minyak bumi / alkana CnH2n+2 )
Karbon yang aktif (terlibat dalam siklus karbon ) di bumi
terdapat di :
dalam mahluk hidup
dalam atmosfir
dalam bahan organik tanah yang tahan lapuk (humus ) sekitar 3 x
1015 kg atau 3 x C di atmosfir = mahluk hidup.
Gas karbon dioksida ( CO2 ) secara normal di atmosfir sebesar
0,03 % dan akibat aktivitas manusia bertambah 15% dari total
karbon. Hal ini mengakibatkan pemanasan global.
Sumber bahan organik tanah yang terbesar adalah sisa-sisa
tanaman berupa serasah, cabang, akar dan bagian yang jatuh dan
exudath terdiri dari :
sellulosa ( polimer glukosa )
: 50 persen hemisellulosa ( polimer heksosa ): 20 persen
- lignin (resistant )
: 18 persen protein
: 5 persen pektin,gula,dll.
: 7 persen
Depolimerisasi sellulosa oleh mikroorganisme :
jamur
: Trichoderma, Fussarium dan Aspergillus bakteri
: Bassillus, Pseudomonas
+ 6 O2 6 CO2 + 6 H20 + energi
C6H12O6 ( aerobik )
2 CH3CH2OH + 2 CO2 + energi
(anaerobik)
Bahan organik tanah terdiri dari bahan organik yang sebagian
atau seluruhnya melapuk. Di bagian lapisan atas tanah (top soil )
terdapat bahan organik hingga 5 persen, dan makin kecil di bagian
bawah tanah. Bahan organik yang mudah lapuk ( 95 % dari total bahan
organik tanah), membantu meningkatkan KTK, kapasitas memegang air
dqan menstabilkan agregat mikro.
Sedangkan bahan organik yang sukar lapuk ( 5% ) seperti
polisakarida seperti lignin akan membantu menstabilkan agregat
makro. Bahan organik hidup seperti jamur, akar rambut dapat
menstabilkan agregat makro. Bahan organik juga sebagai indikator
penting dalam menentukan kesehatan tanah.
Kandungan bahan organik tanah dapat ditingkatkan dengan :
menanam tanaman penghasil bahan organik tinggi,
menanam tanaman yang berakar rambut banyak ( rumput, jagung,
biji-bijian ),
tanaman penutup tanah,
pemberian kompost, pupuk kandang,
dll.Bahan organik tanah akan cepat berkurang (mengalami
depolimerisasi ) bila tanah sering diolah dan mengalami oksidasi.
Total karbon di bumi (alam) > 1015 kg
Hanya sebagian kecil saja yang aktif terlibat dalam siklus
karbon
Sebagian besar lagi terbenam dalam bumi sebagai sedimen
Karbonat di lautan
Batuan beku
Fosil
-Karbon aktif di bumi :
1. Karbon dalam mahluk hidup2. Karbon dalam atmosfir3. Karbon
dalam bahan organik tanah yang tahan
lapuk (residu) humus diduga : 3 x 1015 kg : 5 x C di atmosfir =
mahluk hidup (no.1)Dalam beberapa hal, lebih dari 90 % dari bahan
organik tanah dalam bentuk yang telah lapuk, walaupun terjadi
perubahan bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
6.1 Pelapukan Sisa Tanaman Sejauh ini sumber bahan organik tanah
yang terbesar adalah sisa-sisa tanaman, berupa seresah, cabang
akar, bagian yang jatuh dan exudat.
Lignin
Hemiselulosa
Protein
18 %2%
Asam amino & gula
20 %5%
Protein lignin, Pigmen
5%
50 %
selulosa
Jamur : Trichoderma
Fusarium Aspergillus
Bakteri :
Bakteri Pseudo
Aerobik:+ 6 O26 CO2 + 6 H2O + Energi
C6H12O6
Anaerobik:2 CH3 CH2 OH + 2 CO2 + Energi Selulosa Polimer glukosa
Dekomposisi selulosa oleh energi Hemiselulosa :
Polimer hexosa,
Lignin :
Bagian yang paling resistant
R
C
C
HC C
C C C C -
C
C
R
6.2 Koloid Bahan Penyusun Tanah
Organik:humus, protoplasma & dinding sel mikrobia.
Penyusun Tanah
Inorganik:(batu, kerikil), pasir, debu, dan liatKoloid < 2
m
Partikel sangat halus, mendekati ukuran molekul
50 A0 (5 m) 2 m
Humus bersifat hidrofilik
Liat (clay)hidrofobikdapat diflokulasikan
hidrofiliktidak dapat diflokulasikan
Partikel koloid yang disekelilingi oleh kulit hidrasi disebut
misel.6.3 Komponen Organik (Bahan Organik Tanah) Komponen hidup (
akar tanaman, flora,fauna )
Komponen mati (pernah hidup) : masih tampak dengan tanaman asli
( kasar ) untuk memperbaiki sifat fisik tanah bahan yang terlapuk
sempurna untuk memperbaiki sifat kimia tanahJaringan tanaman : C,
H, O, N, S, dan P dan kation Ca, K, Mg, Na, Si, Fe, dll.
anorganik
abu ; 10%
- organik :
karbohidrat (polisakarida) asam amino / protein lipid (lemak )
asam nukleat lignin humusPolisakarida tanah dapat dilindungi dari
degradasi interaksi dengan konstituen-konstituen tanah lainnya
seperti liat dan kation-kation logam. Terutama dengan mineral liat
yang mengembang diantara misel (mites misil) melindungi
polisakarida dari serangan enzimatik dan / atau serangan mikroba.
Reaksi kompleks dengan kation-kation logam, misalnya : Cu, Fe, Zn,
dapat menghambat dekomposisi enzimatik dari polisakarida tanah.
Polisakarida tanah mempengaruhi :
Kondisi fisik tanah
Reaksi pertukaran ion
Retensi ion
Metabolisme karbon
Aktivitas biologi
Reaksi kompleks logam-logam
Bereaksi dengan lignin
Bereaksi dengan asam amino
membentuk humus, asam humat dengan senyawa lainnya.
interaksi antara polisakarida tanah dengan partikel-partikel
tanah melindungi agregasi tanahpengaruh --- > pelapukan
destruksi oksidatif dari polisakarida tanah menghasilkan
penurunan stabilitas agregat tanah sebesar 30 60%.
melalui interaksi dengan mineral liat, polisakarida mengubah
sifat-sifat dari permukaan lempung tersebut dalam kaitan dengan
penyerapan air.
Asam amino :
NH2
C CCOOH
H
Unit struktural dasar dari protein Lipid :
Senyawa heterogen dari asam lemak, lilin dengan minyak
Klasifikasi :
1. Lipit netral (gliserol)2. Fosporida3. Glikolopid4. Lipid
terpenoid : - karateroid
- steroid
Kelarutannya terbatas dalam air, sifat hidrofobik Lipid yang
mengandung P fosfolipid
Lignin :
Suatu sistem dari polimer tiga dimensi terproplastik yang
berasal dari monomer-monomer alkohol konferil atau propana
greuasil
Lignin tanaman : 1) Lignin dari kayu lunak
2) Lignin dari kayu keras
3) Lignin dari rumput-rumputan, bambu dan paku
Bagian terbesar dari lignin terdapat dalam dinding sel sekunder,
berasosiasi dengan selulosa dan hemi - selulosa pada batang.
Kadar lignin meningkat dengan meningkatnya umur tanaman, dan
besar batang. Lignin penyusun penting dari jaringan kayu dan
mengandung bagian terbesar dari kadar metoksil kayu.
Tidak larut dalam air larut dalam pelarut organik dan asam
sulfat kuat
Humus dan Asam Humat
Bahan Organik:- bahan terhumifikasi
bahan tak terhumifikasiBahan tak terhumifikasi :
Bahan-bahan (senyawa-senyawa) dalam tanaman dan organisme lain
seperti : karbohidrat, asam amino, protein, lipid dan asam nukleat
berada dalam kondisi anaerobik. Dengan keadaan demikian tidak
terjadi degradasi.Bahan/fraksi terhumifikasi :
Dikenal sebagai senyawa humus / senyawa humat.Dianggap sebagai
hasil akhir dekomposisi bahan tanaman didalam tanah.
Bahan koloidal terdekomposisiyang bersifat anorganik, berwarna
kuning hingga coklatFraksi humatAlkaliAsamAlkohol
Asam sulfatLarutLarut-
Asam humatLarutTidak larutTidak larut
Asam humat melanikLarutTidak larutLarut
HumikTidakLarutTidak larut
Humus dan bahan humad sangat penting sebagai komponen tanah
:
C/N
8 20 untuk humus
C/N
> 20
Senyawa Humat:
mempengaruhi sifat kimia tanah, fisik dan biologi tanah
(kesuburan tanah)
berpengaruh terhadap metabolisme dan terhadap sejumlah proses
biologi
lainnya.misalnya : 0,7 4,6 %
6.4 Peranan Bahan Organik dalam Meningkatkan Kualitas Tanah1.
Memperbaiki sifat kimia tanah :
Menambah unsur hara
Meningkatkan K Mengurangi kehilangan unsur hara pupuk
Meningkatkan efisiensi pemupukan Mencegah keracunan zat besi dan
Al2. Mempertahankan kualitas sifat fisik :
Mempermudah perkembangan/penetrasi akar tanaman
Meningkatkan daya menahan air tanah
Pembentukandan menstabilkan pori - pori
Merungangi aliran air permukaan (run of ) dan erosi.
Mengurangi fluktuasi tempratur tanah
3. Memperbaiki kualitas biologi tanah :
Sebagai sumber energi bagi aktivitas organisme6.5 Cara
Mempertahankan Kandungan Bahan Organik Tanah (BOT) Pengembalian
sisa panen (2 - 5 ton ha-1)
Pemberian kotoran hewan (pupuk kandang) 2 ton/ha setiap musim
panen
Pemberian pupuk hijau
Penggunaan Azolla pada PadiVII.KESUBURAN TANAH7.1 Unsur Hara
Tanaman
Tumbuh-tumbuhan hijau diangap sebagai produsen bagi organisme
lain, Karena mampu mengolah bahan makanan sendiri, tetapi tentu
saja dibutuhkan air, udara, beberapa unsur hara dan cahaya untuk
kelangsungan hidupnya. Jadi unsur hara ini penting, karena
dibutuhkan tanaman untuk keperluan metabolisme didalam semua
tanaman, meskipun demikian tidak semua unsur hara esensial bagi
proses pertumbuhan tanaman. Kriteria unsur hara esensial adalah
:
1. Kekurangan unsur hara tersebut dapat merosotnya tumbuhan
tanaman baik vegetatif maupun generatif.2. Gejala kekurangan dari
unsur tersebut dapat diatasi atau dihilangkan hanya oleh penambahan
unsur bersangkutan.3. Unsur tersebut harus secara langsung terlibat
didalam nutrisi tanaman. Terlepas dari kemungkinaan berpengaruh
memperbaiki lingkungan mikroorganisme atau reaksi kimia didalam
media pertumbuhan. Unsur hara dalam tanah terdapat paling banyak
sebagai penyusun mineral dan bahan organik dalam jumlah kecil
sebagai bentuk ion dapat tukar atau sebagai ion dalam larutan
tanah. Jumlah unsur hara yang larut dan dijerap koloid dan serta
tersedia bagi tanaman disebut kesuburan aktif tanah.sedangkan unsur
hara yang menyusun mineral primer dan sekunder serta terdapat dalam
bahan organik yang semi resisten, sehingga unsur hara itu tidak
dalam keadaan tersedia sehingga disebut kesuburan potensial tanah.
Dengan demikian produksi tanaman tergantung pada laju perubahan
bentuk potensial kebentuk aktif.Unsur-unsur hara esensial dibagi 2
(dua) golongan berdasarkan kebutuhan tanamannya yaitu :
1. Unsur hara makro ;Unsur-unsur ini dibutuhkan tanaman dalam
jumlah yang banyak, seperti C, H, O, N, S, P, K, Ca, dan Mg.2.
Unsur hara mikro ;
Unsur-unsur ini dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang relatif
sedikit seperti Fe, Mn, Mo, B, Cu, Zn, dan CI.Selain unsur hara
esensial, beberapa tanaman membutuhkan/menyerap unsur lainnya dari
tanah seperti Va, Na, Si.
C, H, O, N, P dan S merupakan unsur-unsur penyusun protein atau
protoplasma, dan yang merupakan bagian didalam abu tanaman seperti
: Ca, Mg, K, Fe, Na, Cu, Zn, Mo dan CI.
Kecuali C, H dan O, pada umumnya unsur-unsur hara diambil oleh
tanaman dari dalam tanah, ketiga unsur hara ini berasal dari air
dan udara (CO2) yang kemudian dirubah menjadi karbohidrat sederhana
melalui proses fotosintesa yang akhirnya menjadi asam-asam amino,
protein dan protoplasma. Jadi unsur ini tidak digolongkan unsur
mineral.Unsur hara N kadang-kadang berasal dari fiksasi
mikroorganisme penambat N dari udara yang bersimbiose dengan
tanaman leguminosa. Sedangkan tanaman lain memperoleh N dari
tanah.
Bentuk-bentuk hara yang diserap tanaman berupa bentuk ion-ion,
disajikan pada tabel 2.Tabel 2. Bentuk ion dari unsur hara yang
diserap tanaman
No.UnsurKationAnion
Unsur hara makro
1.NitrogenNH4+NO3-
2.Kalsium (Ca)Ca2+
3.Magnisium (Mg)Mg2+
4.Kalium (K)K+
5.FosforHPO42-, H2PO4-, PO43-
6.Belerang (S)SO42-
Unsur hara mikro
1.Tembaga (Cu)Cu2+
2.Besi (Fe)Fe3+
3.Mangan (Mn)Mn2+, Mn4+
4.Seng (Zn)Zn2+
5.Boron (Bo)BO33+
6.Molibelenum (Mo)MoO42-
7.KlorCl-
Unsur hara diserap tanaman dari larutan tanah dan hanya beberapa
dari unsur hara yang berasal dari kompleks koloid, unsur hara
diambil tanaman dalam jumlah cukup besar adalah Ca2+, Mg2+, dan
K+.Bila konsentrasi Ca2+ dan Mg2+ dilarutkan tanah, maka sebagian
besar Ca dan Mg diserap tanaman langsung dari larutan tanah.
Nitrogen merupakan unsur yang penting bagi tanaman dan dapat
tersedia melalui pemupukan. N umumnya diserap tanaman dalam bentuk
kation (NH4+) contohnya padi sawah, sebaliknya tanaman darat
mengabsorbsi dalam bentuk anion (NO3-) yang terbanyak.
Nitrogen tidak dapat bertahan dalam bentuk NH4+ dalam tanah.
NH4+ lebih cepat diubah menjadi NO3- oleh mikroorganisme tertentu
di dalam tanah. Nitrogen yang diserap tanah ini, didalam tanaman
dirubah menjadi N, NH, dan NH2. Bentuk reduksi ini kemudian dirubah
menjadi senyawa yang lebih kompleks dan akhirnya menjadi
protein.
Pada umumnya muatan tanah negatif, dengan demikian kation
terjerap dipermukaan kompleks koloid (misel tanah). Sedangkan anion
tidak dijerap oleh kompleks koloid, sehingga sebagian besar
tersedia dalam larutan tanah. Unsur hara yang berada dalam larutan
dapat tercuci, sehingga kecil kemungkinan terjadi akumulasi anion
dalam bentuk tersedia pada daerah curah hujan tinggi.
Mengingat unsur hara merupakan hasil pembebasan dari proses
mineralisasi dan humifikasi, terutama untuk daerah tropik dengan
curah hujan tinggi, unsur hara dapat disediakan melalui
pemupukan.7.2 TANAH DAN KETERSEDIAAN UNSUR HARA BAGI TANAMAN
Larutan tanah merupakan campuran dari air tanah dan faraksi
koloidal ( komplek koloid) serta gas-gas yang terlarut didalamnya.
Larutan tanah dibedakan atas :
1. Larutan tanah dalam, yang kontak langsung dengan fraksi padat
, kation-kation didalam larutan tanah ini berada dalam keseimbangan
dengan kation pada komplek absorbsi.
2. Larutan tanah luar, larutan tanah yang mengisi rongga-rongga
kapiler yang lebih besar dengan konsentrasi ion yang lebih
rendah.
Susunan dan konsentrasi ion-ion didalam larutan setiap saat
berubah tergantung dari kecepatan transformasi ion-ion didalam
tanah, hujan atau evapotranspirasi.
Hujan mencuci ion-ion yang mobil dan mengencerkan larutan tanah,
sedangkan evapotranspirasi akan membawa ion-ion ke lapisan atas
serta memekatkan larutan tanah.
Hara tanaman yang terlarut didalam larutan tanah berasal dari
pelapukan mineral-mineral primer, dekomposisi bahan organik,
pengendapan dari atmosfir, pemupukan, perembesan dari daerah-daerah
lain. Ion-ion didalam tanah mengalami beberapa proses sebelum
sampai dipermukaan akar, proses-proses tersebut meliputi :
1. Pertukaran ion
2. Mekanisme pergerakan ion-ion/unsur hara ke akar
7.2.1 Pertukaran ion
merupakan proses pertukaran antara kation dengan anion yang
terikat secara adsorbsi pada permukaan kompleks adsorpsi dengan
kation dan anion di dalam larutan tanah.
Proses pertukaran ini dapat terjadi melalui proses kontak antara
komplek koloid ataupun pertukaran kedudukan antara ion-ion di dalam
komplek itu sendiri.
Bagian yang paling aktif dalam pertukaran ion adalah butir
koloid. Koloid anorganik hampir seluruhnya terdiri dari berbagai
mineral fraksi liat dan koloid organik/humus. Fraksi ini bermuatan
listrik negatif pada liat disebabkan oleh:
1. Subtisusi Isomorfik didalam kisi-kisi kristal
2. Ionisasi gugusan hidroksil yang terikat pada atom-atom Si
dari bidang tetrahedron yang terputus.
3. Pada fraksi organik disebabkan adanya patahan pada gugusan
COOH dan OH atau NH2.
Subtitusi isomorfil ini menghasilkan muatan tetap, sedangkan
ionisasi gugusan hidroksil ini menyebabkan muatan tergantung
pH.
Muatan-muatan listrik negatif pada fraksi-fraksi anorganik
maupun organik didalam tanah selalu dinetralkan oleh kation
basa-basa dan hidrogen. Jumlah kation-kation yang dinyatakan dalam
mili setara setiap 100g tanah kering oven 105oC disebut Kapasitas
Tukar Kation (KTK) tanah.
KTK ini merupakan sifat kimia yang terpenting dari tanah dan
sangat erat hubungannya dengan kesuburan tanah.
Kapasitas Tukar Kation (KTK) merupakan jumlah muatan negatif
persatuan berat koloid yang dinetralisasi oleh kation yang mudah
diganti. KTK didefinisikan sebagai nilai yang diperoleh pada pH 7.
KTK tanah tergantung pada tipe dan jumlah kandungan liat, kandungan
bahan organik dan pH tanah. KTK beberapa jenis koloid tanah
disajikan pada table 3.
Tabel 3. Kapasitas Tukar Kation (KTK) Koloid TanahNoKoloidKTK.
me/100gram
1Bahan organik 100 300
2Vermikulit100 150
3Monmorilonit60 100
4Chlorid20 40
5Illit20 40
6Kaolinit2 16
7Seskuioksida0
KTK tanah yang memiliki muatan tergantung pH akan berubah-ubah
tergantung perubahan pH. Bila tanah sangat masam maka KTK dan
kemampuan menyimpan hara kation dapat tukar menukar karena
perkembangan muatan positif. KTK koolinit berkurang dari pH 8
menjadi 5,5.
Muatan negatif padfa kompleks adsorbsi (Misel) di netralkan oleh
Ca, K, Mg, Na, Nh4, Al, H dan lain-lain. kejenuhan ion-ion ini pada
kompleks adsorbsi berbeda-beda tergantung dari muatan dan tebalnya
selubung air hidrat dari ion tersebut. Reaksi pertukaran kation
sebagai berikut :
Ca2+ MISEL+ 2H+
H+ MISEL+ Ca2+
H+Ca2+ Mg2+ H+ H+ + 2H+
Ca2+ Mg2+
MISEL
MISELH+ + K+ + NH4+K+ K+ H+ NH4+
H+ H+ H+
Umumnya kation bervalensi 1 diikat dengan kekuatan yang kecil
sekali dibandingkan dengan yang bervalensi 2 atau 3. Jadi makin
besar valensi kation makin sulit ditukar. Demikian juga ion dengan
air hidrat tebal akan lebih mudah ditukar daripada ion yang
berselubung air hidrat tipis.
Mudah atau sukar suatu ion ditukar diberikan dalam suatu deretan
yang disebut DERETAN LYOTROPI
L1 > Na > K > NH4 > Mg > Ca > Si > Ba >
H
Ion-ion yang terletak disebelah kiri lebih mudah dilepaskan
daripada ion-ion yang terletak disebelah kanannya. Tetapi dengan
konsentrasi yang cukup tinggi ion-ion seperti Na dan K ataupun NH4+
dapat membebaskan H ataupun Al dan Fe.
Bagi daerah bercurah hujan tinggi, basa-basa seperti Na,K,Ca dan
Mg tercuci sehingga tanah-tanah bereaksi masam. Reaksi tanah masam
berkorelasi dengan nilai kejenuhan basanya. Kejenuhan basa adalah
jumlah basa-basa (Na, K, Ca, Mg) yang mempunyai tempat-tempat
pertukaran setiap 100 gr tanah terhadap harga KTKnya.
Kejenuhan basa : x 100%
Berbeda dengan pertukaran kation, maka kapasitas tukar anion
(KTA) bertambah dengan menurunnya pH tanah, KTA dari tanah-tanah
yang kaya mineral liat 1 : 1 dan oksida alumunium dan besi selalu
lebih besar dari tanah-tanah yang kaya mineral liat 2 : 1
Mekanisme pertukaran anion pada umumnya sebagai berikut :
Bila pH tanah diturunkan maka aktivasi gugusan basa bertambah
sehingga penerimaan proton juga bertambah.
Misal : R-OH + HSO4- R-OH2 + SO4-
R-NH2 + HCl R-NH3 + Cl-
Dalam kedudukan demikian anion-anion ini mengadakan pertukaran
dengan anion lain didalam tanah sehingga dijumpai peristiwa
pertukaran anion.
7.2.2 Mekanisme pergerakan unsur hara ke akarSebelum tanaman
dapat mengabsorbsi suatu unsur hara, unsur tersebut harus terdapat
pada permukaan akar. Pergerakan unsur hara kepermukaan akar terjadi
melalui 3 cara :
1. Intersepsi akar
2. Aliran masa
3. Difusi
Intersepsi akar :
Proses pertukaran ion-ion yang terdapat pada permukaan akar
dengan ion-ion dipermukaan kompleks adsorbsi. Proses ini terjadi
tanpa melalui larutan, jadi langsung dari fase padat.
Aliran massa :
Proses pergerakan ion-ion bersama air dalam tanah. Aliran massa
sangat efektif dalam mengangkut unsur hara ke akar tanaman bila air
tanah bergerak akibat daya serap akar, karena alirannya selalu
menuju ke akar. Hal ini terjadi bila konsentrasi hara cukup tinggi
dalam larutan tanah.
Difusi :
Proses pemindahan ion/unsur hara yang terjadi oleh perbedaan
konsentrasi. Unsur bergerak dari bagian yang mempunyai konsentrasi
lebih tinggi ke arah konsentrasi yang lebih rendah.Perbedaan
konsentrasi akan terjadi bila ion-ion yang diserap akar sehingga
konsentrasi ion-ion dalam larutan tanah diikat akar lebih rendah
dibandingkan dengan konsentrasi ion-ion dalam larutan tanah yang
lebih jauh dari akar.
Difusi sangat penting bagi unsur hara yang berada pada
konsentrasi rendah dalam larutan tanah. 7.3 EVALUASI KESUBURAN
TANAHDalam pengelolaan / budidaya pertanian kita tidak lagi
bersifat mining the soil, tetapi mengarah ke Intensifikasi
Pertanian. Yang berarti bagaimana caranya mengelola lahan yang
tadinya kurang potensial menjadi potensial.Salah satu cara untuk
meningkatkan potensialitas lahan dengan cara pemupukan. Tetapi
untuk meningkatkan efisiensi pemupukan harus melalui suatu cara,
yaitu Evaluasi Kesuburan Tanah.
Evaluasi kesuburan tanah bertujuan mengetahui status kesuburan
tanah apakah kurang subur, sedang atau subur. Untuk menentukan
suatu tanah subur atau tidak dapat dipakai beberapa test/pengujian
yaitu melalui pendekatan antara lain :
1. Memerikas tanda-tanda kekurangan unsur pada tanaman
2. Analisis jaringan tanaman yang tumbuh pada tanah tersebut
3. Secara test biologis dengan menggunakan tanaman atau
mikroorganisme
4. Analisis kimia tanah.
Bahan tanah yang
CO2
tahan lapuk
biota
dapat
lapuk
MISEL
MISEL
MISEL
MISEL
Sub Soil
Horison B
Top Soil
Horison A
EMBED CorelDRAW.Graphic.14
EMBED CorelDRAW.Graphic.14
S
O
L
U
M
Horison C
Horison A
Horison C
Horison B
Horison A
Horison C
Horison B2t
Horison A
_1435921949.unknown
_1435921977.unknown