1. Sebutkan tujuh atribut penyusun mutu kimia tanah. 2. Uraikan pengaruh ketujuh atribut tersebut pada soal no 1 terhadap mutu tanah kimia dalam hubungannya dengan ketersediaan unsur hara tanaman. 3. Apa peran bahan organik tanah dalam memobilisasi suatu unsur/senyawa polutan. 4. Sebutkan dan uraikan secara singkat enam isu lingkungan yang berhubungan dengan mutu tanah kimia.

Jawaban

1. Kapasitas tukar kation pE Tanah pH Tanah Daya hantar listrik Persen Na tertukar Kandungan bahan organic Mineralogi 2. 1. Kapasitas tukar kation Kation tertukar adalah kation yang dijerap oleh partikel tanah dan yang dengan mudah ditukar/dilepas kembali kedalam larutan tanah oleh kation lain. Jadi, kapasitas tukar kation dinyatakan sebagai jumlah ekivalen kation yang ditukar per unit berat bagian padat tanah oleh kation dalam larutan pengekstrak (biasanya K atau NH4+). y pE Tanah

y

pH Tanah

pH adalah logaritma negatif dari aktifitas ion H+. pE (redox) menentukan kelarutan dan spesiasi unsur yang memiliki beberapa status oksidasi di dalam tanah seperti N, S, Fe, Mn, B, dan Se. pH mempengaruhi kapasits tukar kation, kelarutan batuan dan mineral dalam pembentukan tanah dan pelepasan unsur hara tanaman, ketersediaan unsur hara mikiro dan

makro. Pada pH rendah, tanah bersifat asam dan didominir oleh ion H+ dan Al3+ yang dapat menyebabkan keracunan tanaman. y Daya hantar listrik

Daya hantar listrik dan persen Na tertukar merupakan besaran yang umumnya digunakan untuk menilai tingkat kegaraman (salinitas) dan sodisitas tanah. y Persen Na tertukar

Kegaraman tanah akan berbahaya bagi pertumbuhan tanaman apabila konsentrasi garam terlarut di dalam tanah sangat tinggi sehingga mengurangi kemampuan tanaman untuk menyerap air, malah dapat terjadi plasmolisis (keluarnya larutan dari dalam tanaman ke tanah). y Kandungan bahan organic Bahan organik tanah memliki sifat yang unik karena dapat mempengaruhi banya sifat fisik, kimia, dan bilogi tanah. Misalnya, meningkatkan ketersediaan unsur hara dan kemampuan tukar kation dan anion, sebagai bufer bagi perubahan pH tanah, memperbaiki aerasi melalui perbaikan struktur (agregat), dan mengikat logam berbahaya dan senyawa pestisida sehingga mengurangi pencemaran tanah dan air, bahkan mengurangi pencemaran udara. y Mineralogi Mineralogi tanah dan bahan induk/batuan induk sangat menentukan banyak sifat fisik dan kimia yang lain. Misalnya, jenis mineral dari bahan induk akan menentukan jenis unsur hara yang akan dilepas ke sistem tanah pada saat pelapukan. 3. Pencemar yang berasal dari senyawa organik umumnya berasal dari pupuk, pestisida, dan senyawa-senyawa romabakannya. Sudah banyak dibuktikan bahwa komponen tanah utama yang mampu bereaksi dengan pencemar-pencemar ini adalah humus. Humus dapat mengikat (immobilisasi) pencemar dan dalam kasus tertentu dapat menghilangkan toksisitas polutan. Oleh karena itu, ketersediaan humus dalam jumlah yang banyak sangat bermanfaat bagi pengurangan pencemaran tanah, air, dan udara. 4. y Kegaraman tanah. Kegaraman tanah merupakan keadaan yang menggambarkan tingkat kandungan garam terlarut di dalam tanah. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa tanah bergaram disebabkan oleh penumpukan garam terlarut. Akan tetapi masih ada penyebab lain seperti evapotranspirasi, drainase jelek, dan tingginya permukaan air tanah. Garam-garam terlarut di dalam tanah dihasilkan oleh proses pelapukan mineral dan batuan, sisa garam fosil, intrusi air laut, deposisi garam melalui

air hujan, irigasi menggunakan air berkadar garam tinggi, kurangnya drainase, penambahan pupuk buatan, buangan cair dari kota-kota, garam deposit alami, garam pada lokasi pemboran minyak dan gas alam serta daerah pertambangan. y Ekologi lahan basah. Lahan basah meliputi rawa-rawa, lahan gambut, lahan di sekitar suatu teluk, dan daerah penyanggah disepanjang suatu tubuh air (riparian zones). Arti penting dari lahan basah adalah fungsinya sebagai habitat satwa liar, tempat

pengisian kembali air tanah, stabilisator garis pantai, pengontrol banjir, pemurni air melalui peran transformasi biogeokimia, sebagai penyimpan (sink) dan transformer dari unsur hara dan bahan organik (C organik), logam beracun, dan senyawa-senyawa organik. Lahan sawah dapat juga dikategorikan ke dalam lahan basah yang memiliki sifat fisik, kimia, dan biologi mirip dengan lahan-lahan basah di atas. y .Tanah dan kualitas lingkungan. Dalam bagian ini akan dijelaskan secara singkat peran tanah sebagai pengatur pergerakan zat pencemar di dalam ekosistem.. Tanah dapat berfungsi sebagai penyimpan dan sekaligus tanah juga dapat berperan sebagai sumber pencemar. Sebagai penyimpan, tanah dengan kandungan mineral liat tertentu dan bahan organik mengikat berbagai jenis zat pecemar di dalam tanah sehingga tidak mudah larut, terangkut air, ataupun diserap oleh tanaman. Sebagai sumber polutan, tanah dapat bersifat pasif ataupun aktif dalam melepaskan zat pencemar. y Pembuangan sampah. Sampah yang dibuang ke tanah dapat berasal dari industri pertanian (sisa tanaman dan kotoran ternak), buangan kota dan buangan industri. Bersama sampah dari berbagai sumber seperti ini bisa mengandung berbagai unsur/senyawa yang menguntungkan dan yang merugikan bagi lingkungan maupun kehidupan flora, fauna, dan manusia. Misalnya, sampah dapat memberikan tambahan unsur hara ke tanah tetapi juga dapat meningkatkan senyawa beracun dan berbahaya seperti logam berat, bahan plastik, dan pestisida.

2.2.2 Atribut Kimia

Sifat-sifat kimia yang mempengaruhi ketersediaan unsur hara, toksisitas dan mobilitas logam dan pestisida adalah: kapasitas tukar kation, pE dan pH, daya hantar listrik, persen Na tertukar, kandungan bahan organik, dan mineralogi. Kation tertukar adalah kation yang dijerap oleh partikel tanah dan yang dengan mudah ditukar/dilepas kembali kedalam larutan tanah oleh kation lain. Jadi, kapasitas tukar kation dinyatakan sebagai jumlah ekivalen kation yang ditukar per unit berat bagian padat tanah oleh kation dalam larutan pengekstrak (biasanya K atau NH4+). pE dan pH larutan tanah mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap kelarutan unsur-unsur kimia di dalam tanah. pE adalah logaritma negatif dari aktifitas elektron di dalam tanah, sedangkan pH adalah logaritma negatif dari aktifitas ion H+. pE (redox) menentukan kelarutan dan spesiasi unsur yang memiliki beberapa status oksidasi di dalam tanah seperti N, S, Fe, Mn, B, dan Se. pH mempengaruhi kapasits tukar kation, kelarutan batuan dan mineral dalam pembentukan tanah dan pelepasan unsur hara tanaman, ketersediaan unsur hara mikiro dan makro. Pada pH rendah, tanah bersifat asam dan didominir oleh ion H+ dan Al3+ yang dapat menyebabkan keracunan tanaman. Pada pH di bawah 7, unsur hara Fe, Zn, Cu menjadi tersedia bagi tanaman, tetapi Mo, Ca, Mg, K, dan Na menjadi kurang tersedia. Pada keadaan pH di atas 7, keadaan sebaliknya akan terjadi. Pada pH yang rendah mapun tinggi, P menjadi terikat pada mineral liat dan oksida besi dan Al sehingga tidak tersedia bagi tanaman. Oleh karena itu, ketersediaan P akan sangat tinggi bila pH tanah diusahakan di sekitar netral. Mineralogi tanah dan bahan induk/batuan induk sangat menentukan banyak sifat fisik dan kimia yang lain. Misalnya, jenis mineral dari bahan induk akan menentukan jenis unsur hara yang akan dilepas ke sistem tanah pada saat pelapukan. Mineral tanah tipe 2:1 dan 1:1 akan berbeda dalam kapasits tukar kation dan sifat fisik seperti kemampuan mengembang dan mengkerut. Mineral tipe 2:1 akan memiliki kemampuan tukar kation dan mengembang-mengkerut lebih tinggi dari mineral tipe 1:1. Bahan organik tanah memliki sifat yang unik karena dapat mempengaruhi banya sifat fisik, kimia, dan bilogi tanah. Misalnya, meningkatkan ketersediaan unsur hara dan kemampuan tukar kation dan anion, sebagai bufer bagi perubahan pH tanah, memperbaiki aerasi melalui perbaikan struktur (agregat), dan mengikat logam berbahaya dan senyawa pestisida sehingga mengurangi pencemaran tanah dan air, bahkan mengurangi pencemaran udara. Daya hantar listrik dan persen Na tertukar merupakan besaran yang umumnya digunakan untuk menilai tingkat kegaraman (salinitas) dan sodisitas tanah. Kegaraman tanah akan berbahaya bagi pertumbuhan tanaman apabila konsentrasi garam terlarut di dalam tanah sangat tinggi sehingga mengurangi

kemampuan tanaman untuk menyerap air, malah dapat terjadi plasmolisis (keluarnya larutan dari dalam tanaman ke tanah). 2.2.3 Proses Kimia Tanah Proses-proses kimia yang mempengaruhi atribut mutu kimia tanah adalah: pembentukan kompleks terlarut, sorpsi, presipitasi dan disolusi, adsorpsi/desorpsi, dan oksidasi/reduksi. Pembentukan kompleks terlarut menyebabkan hadirnya ion-ion positif (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, dan NH4+, Al3+, Fe3+, dan H+) dan ion negatif (Cl-, F-, NO3-, HPO42-, H2PO4-, SO4-, OH-, dan bikarbonat HCO3-) di dalam larutan tanah. Sorpsi mempengaruhi banyaknya elemen yang dijerap di permukaan partikel tanah. Adsorpsi dan desorpsi menentukan jumlah dan jenis ion atau senyawa yang dapat terjerap atau dilepas kembali dari dan ke larutan tanah oleh partikel tanah. Sedangkan oksidasi dan reduksi menjelaskan perilaku ion (kelarutan, mobilitas, spesiasi, dan ketersediaan) unsur hara dan pencemar.absorpsi masuk atau di serap oleh akar tanaman.presipitasi pengendapan.disolusi: kelarutan dalam hal ini garam. Oksdasi dan reduksi mempengaruhi suatu spesies. Tereduksi banyak unsur hara yang tidak tersedia

2.2.4. Ketersediaan Unsur hara Tanaman Ketersediaan unsur hara bagi tanaman sangat ditentukan oleh pergerakan dan kompetisi unsur hara antara akar tanaman, larutan tanah, dan bagian padat tanah. Oleh karena itu, suatu unsur hara dikatakan tersedia secara biologis apabila unsur hara tersebut tersedia atau dibentuk menjadi spesies ion bebas, dapat berpindah ke akar tanaman pada saat dibutuhkan, dan sekali diserap oleh akar, akan mempengaruhi kehidupan tanaman. Oleh karena tanaman menyerap unsur hara dalam bentuk ion-ion maka spesiasi dari unsur hara menjadi sangat penting. Di samping itu, untuk menjamin keberlanjutan pertumbuhan tanaman, ketersediaan unsur hara secara terus menerus menjadi sangat penting pula. Hal ini dapat tercapai apabila bagian padatan memiliki potensi menahan unsur hara yang tinggi dan mampu melepas unsur hara dengan baik. Apabila hal ini tidak terpenuhi maka perlu adanya upaya penambahan unsur hara dari luar sistem. 2.2.5 Fitotoksisitas Logam Mikro Banyak jenis logam yang sangat berguna sebagai unsur hara tanaman seperti Ca, Mg, Na, K, Mn, Fe, Cu, Zn, B, dan Mo. Akan tetapi kalau keberadaan unsur-unsur ini sangat tinggi, akan berakibat buruk bagi tanaman atau makluk hidup yang lain. Selain unsur hara, terdapat pula banyak logam yang walaupun

dalam jumlah yang sangat sedikit (trace) dapat menyebabkan pencemaran tanah dan bahaya bagi hewan dan manusia seperti Cd, Hg, As. Fitoksitas bersifat racun bagi tanaman 2.2.6 Mobilitas( ketersediaan) Pestisida dalam Tanah

Mobilitas dipengaruhi ole bahan organic, mineral

Pencemar yang berasal dari senyawa organik umumnya berasal dari pupuk, pestisida, dan senyawa-senyawa romabakannya. Sudah banyak dibuktikan bahwa komponen tanah utama yang mampu bereaksi dengan pencemar-pencemar ini adalah humus. Humus dapat mengikat (immobilisasi) pencemar dan dalam kasus tertentu dapat menghilangkan toksisitas polutan. Oleh karena itu, ketersediaan humus dalam jumlah yang banyak sangat bermanfaat bagi pengurangan pencemaran tanah, air, dan udara. 2.2.7. Tanah dalam perspektif lingkungan hidup

Dari perspektif lingkungan hidup, Brady dan Weil (2002) mengemukakan bahwa tanah adalah unsur yang sangat penting bagi kehidupan di muka bumi. Kualitas tanah sangat menentukan penampilan ekosistem tanaman dan kapasitas lahan untuk menyokong kehidupan hewan dan manusia melalui penyediaan pangan (termasuk pakan ternak), papan, dan sandang, bahkan kebutuhan manusia yang lain seperti energi, obat-obatan, dan perlengkapan tulis menulis (kertas dan tinta). Banyak persoalan lingkungan yang kita rasakan sekarang dan yang akan datang, mulai dari pengikisan lapisan ozon dan pemanasan global sampai kerusakan hutan dan pencemaran tubuh air, semuanya secara luar biasa, dipengaruhi oleh berbagai proses alami yang terjadi di dalam tanah. Tanah juga bertindak sebagai filter hidup terhadap limbah dari kegiatan manusia dan hewan. Sayangnya dengan semakin tingginya urbanisasi, semakin sedikit manusia yang berhubungan langsung dengan tanah dan cenderung untuk tidak sadar akan betapa besarnya peranan tanah dalam kesejahteraan dan kelangsungan kehidupan manusia. Padahal, tingkat ketergantungan makluk hidup akan tanah di masa depan justru cenderung semakin meningkat. Tanah akan tetap menyediakan hampir seluruh kebutuhan hidup manusia akan pangan, sandang, papan, dan bahkan bahan bakar, obat-obatan, dan kebutuhan lain. Sebagai contoh, bahan bakar gasohol dari tumbuhan, tinta dari minyak kedele, dan biodegradable plastics yang terbuat dari tepung jagung.

Kenyataan yang menyedihkan adalah bahwa pertambahan jumlah penduduk tidak diikuti oleh pertambahan ketersediaan tanah untuk menghasilkan segala kebutuhan di atas; sebaliknya malah jumlah dan mutu tanah semakin menurun oleh adanya degradasi dan pengalihfungsian akibat urbanisasi yang terjadi di mana-mana. Jadi, untuk dapat bertahan hidup, manusia harus meningkatkan upaya pengelolaan tanah yang lebih efisien dan berkelanjutan. Atribut-atribut tanah yang digunakan untuk menilai mutu tanah dapat bersifat menguntungkan akan tetapi umumnya lebih bersifat merugikan. Beberapa topik lingkungan yang yang merupakan atribut merugikan dalam hubungannya dengan mutu tanah yang sedang menjadi perhatian global adalah kegaraman tanah (salinitas dan sodisitas tanah) (Brady and Weil 2002; Keren,2000; Sparks,1995), pemadatan tanah (Mullins (2000), ekologi lahan basah (Reddy et al., 2000), tanah asam sulfat (Ritsema et al., 2000), tanah dan kualitas lingkungan (Logan, 2000), hujan asam (Brady and Weil, 2002), dan pembuangan sampah (Miller and Miller, 2000). Berikut adalah uraian singkat mengenai topik-topik tersebut. Kegaraman tanah. Kegaraman tanah merupakan keadaan yang menggambarkan tingkat kandungan garam terlarut di dalam tanah. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa tanah bergaram disebabkan oleh penumpukan garam terlarut. Akan tetapi masih ada penyebab lain seperti evapotranspirasi, drainase jelek, dan tingginya permukaan air tanah. Garam-garam terlarut di dalam tanah dihasilkan oleh proses pelapukan mineral dan batuan, sisa garam fosil, intrusi air laut, deposisi garam melalui air hujan, irigasi menggunakan air berkadar garam tinggi, kurangnya drainase, penambahan pupuk buatan, buangan cair dari kota-kota, garam deposit alami, garam pada lokasi pemboran minyak dan gas alam serta daerah pertambangan. Tanah bergaram dapat dikelompokkan kedalam tanah salin, tanah sodik, dan tanah salin-sodik tergantung besarnya nilai daya hantar listrik (DHL) dan nilai persen Na terlarut (PNT). Tanah salin mempunyai DHL > 4 dS m-1 dan PNT < 15%. Umumnya tanah ini memiliki pH < 8.5. Tanah salin didominasi oleh garam terlarut terutama Cl-, SO4-2 dan kadang-kadang NO3-, sedangkan kandungan Nanya rendah. Dengan demikian, tanah ini mengalami flokulasi dan mempunyai permeabilitas yang baik serta kemantapan agregat yang tinggi. Persoalan yang didapati pada tanah semacam ini adalah keracunan tanaman dan penuruan daya osomosis tanaman yang nampak melalui rendahnya kemampuan meyerap air oleh tanaman. Reklamasi tanah salin dapat dilakukan dengan jalan mengatus/mencuci (leach) dengan air tawar dan memperbaiki sistem drainase. Tanah sodik adalah tanah yang dicirikan oleh nilai DHL < 4 dS m-1 akan tetapi PNTnya >15% dan pH > 8.5. Dengan kata lain, tanah ini mempunyai masalah dengan kadar Na+ yang tinggi. Tanah dengan

Na+ yang tinggi akan mudah mengalami dispersi dan pengembangan partikel liat yang menyebabkan tersumbatnya pori-pori tanah dan berakibat pada penurunan permeabilitas tanah dan penuruan porositas. Penurunan porositas dan permeabilitas tanah akan bermuara pada penurunan aerasi tanah dan peningkatan penggenangan (water logging). Penuruan permeabilitas mempunyai menurunkan laju infiltrasi sehingga akan meningkatakan aliran permukaan (erosi). Akan tetapi, sifat dispersi ini dapat dipertimbangkan ketika akan membangun penampung air hujan seperti dam tanah (embung-embung). Tanah sodik dapat direklamasi dengan pemberian gips (CaSO4.2H2O) atau CaCl2 untuk menukar Na+ dengan Ca2+ dan dibuang dalam bentuk Na2SO4 atau NaCl. Tanah salin-sodik mempunyai DHL > 4 dS m-1 dan PNT > 15%, tetapi pH-nya < 8.5. Tanah salinsodik memiliki permeabilitas, infiltrasi, dan aerasi yang jelek.. Oleh karena kadar garam terlarutnya juga tinggi, maka tanah inipun mempunyai persoalan keracunan garam pada tanaman dan rendahnya daya osmosis tanaman dalam menyerap air. Reklamasi tanah ini dilakukan dengan memadukan pengatusan (leaching) dan pemberian gips atau CaCl2. Umumnya tanah bergaram dijumpai di daerah beriklim kering dan semi ringkai. Tanah bergaram hampr tidak dijumpai di daerah tropis dengan curah hujan yang tinggi karena garam terlarut dengan mudah dicuci dan diangkut keluar dari sistem tanah. Walaupun demikian, pada daerah pesisir dimanapun (termasuk daerah tropis), persoalan kegaraman tanah akan tetap dijumpai. Ekologi lahan basah. Lahan basah meliputi rawa-rawa, lahan gambut, lahan di sekitar suatu teluk, dan daerah penyanggah disepanjang suatu tubuh air (riparian zones). Arti penting dari lahan basah adalah fungsinya sebagai habitat satwa liar, tempat pengisian kembali air tanah, stabilisator garis pantai, pengontrol banjir, pemurni air melalui peran transformasi biogeokimia, sebagai penyimpan (sink) dan transformer dari unsur hara dan bahan organik (C organik), logam beracun, dan senyawa-senyawa organik. Lahan sawah dapat juga dikategorikan ke dalam lahan basah yang memiliki sifat fisik, kimia, dan biologi mirip dengan lahan-lahan basah di atas. Lahan basah identik dengan keadaan jelek aerasi dan kondisi tereduksi. Dalam keadaan seperti ini mineral-mineral besi seperti pirit (FeS2) lebih stabil daripada kalau dalam keadaan teroksidasi. Dalam keadaan stabil, mineral ini tidak banyak menimbulkan persaoalan lingkungan. Akan tetapi, jika lahan basah dikeringkan untuk tujuan tertentu seperti untuk bercocok tanam, maka mineral besi yang dominan adalah dalam bentuk oksida dan hidroksida. Mineral semacam ini akan berpengaruh jelek seperti terhadap penjerapan unsur hara ion negatif seperti phosphat. Hal lain yang merugikan dari segi lingkungan apabila lahan basah dikonversi adalah kemungkinan akan semakin asam karena akan terjadi pelepasan ion H+ dan

Al3+ yang bersifat memasamkan tanah. Karena lahan basa juga mengandung bahan organik yang tinggi, dengan adanya oksidasi (perbaikan drainase) akan merangsang dekomposisi bahan organik yang akan melepaskan gas CO2 dan CH4 ke udara. Ini akan meningkatkan kadar gas rumah kaca yang akhirnya menyumbang pada pemanasan global. Tanah asam sulfat. Tanah asam sulfat baisanya menghasilkan asam sulfat yang dapat menyebabkan pH tanah menjadi sangat rendah (