BAB 2

SIFAT-SIFAT FISIK TANAH

2.1. Pendahuluan dan Hal-hal Penting

Pendahuluan

Sifat fisik tanah terdiri dari: tekstur, struktur, berat jenis, porositas,

kandungan air, daya lekat (strenght)/konsistensi, temperatur dan warna, sifat fisik

merupakan faktor-faktor utama yang berpengaruh terhadap penggunaan tanah.

Sifat-sifat fisik tanah sangat menentukan ketersediaan oksigen dalam tanah,

pergerakan air dalam tanah, dan kemudahan penetrasi akar tanaman.

Ribuan perbedaan yang terlibat dalam berbagai perbedaan secara

sederhana perbedaan dalam tanah akan menampakkan berbagai jumlah batu dan

kerakal, pasir halus dan kasar, bagian bubuk tanah yang halus, tekstur yang kering

seperti tepung (silt/debu), lempung (clay: partikel-partikel tanah terkecil),

gumpalan atau bongkah, yang mana partikel-partikel tanah tersementasi dengan

lempung atau bahan organik, bahan-bahan tanaman yang hidup atau mati, sisa

bahan organik hasil dekomposisi yang berwarna hitam (humus) dan binatang

hidup seperti cacing tanah dan semut.

Mikroskopik tanah yang dipandang sebagai organisme kecil seperti

bakteri dan nematoda di daratan. Pasir, debu dan lempung adalah gumpalan satu

dengan yang lain yang berbelit-belit dan pori yang terbuka secara tidak teratur

dalam berbagai ukuran pada massa tanah. Pada tanah yang tidak terusik (tanah

tidak diolah atau dibawah lapisan olah yang dalam) pori-pori mungkin diendapkan

CaCO3, deposit lapisan lempung, oksida-oksida besi atau bahan-bahan lain.

Humus adalah residual yang menambah sisa bahan organik dalam tanah yang

menjadi perekat-perekat mineral yang menjadi bahan sementasi sehingga menjadi

relatif stabil menjadi gumpalan yang disebut agregat. Partikel-partikel lempung

1

yang lebih kecil daripada pasir dan debu yang hanya bisa dilihat dengan

mikroskop. Mikroskop yang biasa digunakan adalah yang mempunyai perbesaran

25.000 kali, sehingga bentuk individu lempung dapat terlihat, dan beberapa

mikroorganisme yang berukuran mikroskopis sepert bakteri. Ukuran mikroskopis

tanah merupakan salah satu hal yang menarik, tetapi belum di eksplorasi secara

mendalam.

Tekstur adalah sifat fisika yang berperan penting dalam penggunaan

tanah. Tekstur menunjukkan perbandingan antara pasir, debu dan lempung/liat

dalam tanah. Tekstur tanah mengontrol kandungan air tanah, tingkat pengambilan

air, aerasi, penetrasi akar, dan beberapa sifat kimia. Struktur tanah (agregasi) dan

temperatur tanah biasanya kurang penting. Secara ekonomi, kita tidak bisa

merubah sifat fisik, tetapi pemahaman sifat fisik penting untuk pengolahan lahan.

2.2. Tekstur Tanah

Tanah secara alami terdiri dari partikel-partikel tanah berbagai ukuran.

Pengelompokan ukuran partikel disebut “pemisahan tanah” yang terdiri dari:

pasir, debu dan lempung. Perbandingan relatif dari hasil pemisahan ditentukan

oleh tekstur tanah.

Tekstur penting dalam karakterisasi tanah sebab merupakan faktor

penentu dalam tingkat pengambilan air (infiltrasi), penyimpanan air dalam tanah,

kemudahan mengerjakan tanah, jumlah aerasi (pital untuk pertumbuhan akar) dan

akan berpengaruh pada kesuburan tanah. Sebagai contoh tanah berpasir kasar,

adalah mudah diolah, bagus untuk pertumbuhan akar, dan mudah dibasahi, tetapi

mudah kering bila panas dan mudah kehilangan unsur hara tanah dan bila

didrainase cepat kehilangan air. Untuk tanah lempung tinggi (diatas 30%)

mempunyai ukuran partikel sangat kecil, mempunyai ruang pori sangat kecil,

2

sehingga sangat kecil ruang untuk air masuk ke dalam tanah. Hal ini membuat

tanah lempung tinggi sukar dibasahi, sukar dikeringkan dan sukar diolah.

2.2.1. Pemisahan Ukuran Partikel Tanah

Departemen pertanian Amerika Serikat (USDA) telah mengembangkan

batasan variasi untuk membagi dan pemberian nama dari masing-masing kelas

ukuran partikel tanah .Sistim ini telah diakui oleh Soil Science Society of America

dan digunakan satu-satunya dalam buku ini.

2.2.2. Kelas Tekstur Tanah

Nama-nama tekstur yang diberikan kepada tanah berdasarkan pada

perbandingan relatif masing-masing tiga penyusun tanah yaitu pasir, debu dan

lempung. Tanah yang kandungan lempung lebih tinggi di sebut dengan tanah

lempung (kelas tektural), yang kandungan debu tinggi disebut debu (kelas

tektural) dan yang persentase pasirnya tinggi disebut pasir (kelas tekstural). Tanah

yang tidak didominasi oleh sifat fisik yang dominan di antara tiga kelompok

penyusun tanah (seperti 40% pasir, 40% debu dan 20 % lempung) di sebut geluh.

Perlu di catat bahwa geluh tidak mengandung persentase pasir, debu dan lempung

yang sama.

Segitiga tekstur digunakan untuk menentukan nama tektur sesudah

persentase pasir, debu dan lempung ditentukan pada analisis laboratorium. Karena

klasifikasi tektur tanah yang termasuk didalamnya hanya partikel mineral yang

diameternya kurang dari 2 mm, dimana pasir, debu dan lempung jumlahnya

harus100% (tidak termasuk bahan organik). Bila persentase diantara dua fraksi

sudah diketahui maka secara otomatis salah satu fraksi tanah sudah diketahui.

Pembacaan segitiga tekstur, pada dua fraksi partikel akan ditempatkan pada kelas

tekstur di dua titik intersek.

3

2.2.3. Analisis Ukuran Partikel (Analisis Mekanik)

Prosedur yang digunakan untuk memisahkan berbagai kelompok ukuran

partikel tanah dari pasir kasar, debu, dan lempung disebut dengan Analisis

Ukuran Partikel (analisis mekanik). Untuk tujuan ini mineral yang kurang

daripada 2 mm diameternya dipisahkan dari partikel-partikel yang besar. Semua

batuan, kerikil, akar dan pengotor yang lain dipisahkan dengan skrin yang

berukuran 2 mm sebelum dianalisis. Humus dihilangkan dari sampel tanah secara

destruksi dengan oksidasi (menggunakan H2O2) sebelum pemisahan ukuran

partikel dilakukan. Dasar pemisahan ukuran partikel menggunakan HUKUM

STOKES.

Catatan 2-1: Penentuan nama kelas tekstur

Masalah: Sampel A di saring dan ukuran partikel yang kurang dari 2 mm,

ditentukan dengan analisis ukuran partikel (analisis mekanik) dengan mengikuti

hasil sebagai berikut:

Kandungan pasir ( diameter 2 – 0,05 ) : 140 gram

Kandungan debu ( diameter 0,05 – 0,002 ) : 38 gram

Kandungan lempung ( diameter < 0,002 mm ) : 22 gram

Total berat kering tanah : 200 gram

Tentukan nama kelas tekstur

Penyelesaian: Nama tekstural yang termasuk hanya bagian yang kurang

daripada 2 mm.

140 gr/200 gr x 100 % = 70 % pasir

38 gr/200 gr x 100 % = 19 % debu

22 gr/200 gr x 100 % = 11 % lempung.

1. Penggunaan segitiga tekstur, tempatkan pada segitiga dengan 100 % pada

bagian atas dan baca secara menyilang yang aparalel pada garis dasar 11 % .

Berikutnya ikuti garis segitiga pada debu 100% bagian atas baca secara

4

menyilang paralel ke garis dasar 19 %. Garis lempung 11 % dan debu 19 %

bertemu pada geluh pasiran (sandy loam)

2. Nama yang betul adalah geluh pasiran (sandy loam)

Pemisahan partikel atau pengukuran kerapatan (density) pada suatu kedalaman suspensi tanah dalam air di sebut dengan pengetahuan tingkat pengendapan “ Partikel Ukuran Berbeda” Hukum Stokes” secara sederhana adalah keseimbangan tenaga penurunan ke bawah oleh gravitasi dengan tenaga yang berlawanan Bouyancy (friksi permukaan pergerakan larutan) .

Hukum Stokes dianggap bulatan keras yang halus dalam pengendapan tidak turbulen, kecepatan cairan disebut dengan densiti dan viskositi (ketahanan terhadap gerakan). Persamaam Hukum Stokes adalah:

V = D2 (pp – pw)/18n x g

Keterangan:V : kecepatan jatuh (cm/detik)g : kecepatan daya tarik bumi (cm/detik2)D : diameter patikel (cm) = D2 : 4r2

pp : berat jenis partikel (gr/cm3)pw : berat jenis larutan (gr/cm3), air berat jenisnya 1gr/cm3

n : kekentalan larutan (gr/cm-detik) kira-kira 0,010 poise pada 200 C dan kurang lebih 0,008 poise pada 300 C ( 1 poise : 1 g/cm-detik).

Berat jenis, gaya tarik bumi dan kekentalan dapat diekspresikan dengan konstanta (k) sebagai berikut:

V = k D2 : 8711 D2

Kecepatan partikel jatuh merupakan perbandingan segiempar diameternya. Beberapa perhitungan yang digunakan oleh hukum ini kebenarannya hanya perkiraan untuk tanah, sebab partikel tidak bulat dan tidak licin dan berbagai berat jenisnya.Contoh Perhirungan:

Penggunaan nilai 8711 D2 untuk kecepatan jatuh mineral dalam air pada suhu air 200 C, mengikuti tingkat kecepatan jatuh dimana perhitungan sebagai berikut: Pasir medium (diameter 0,5 mm : 0,05 cm) : V = 8711 x 0,052 : 21,8 cm/dt Pasir halus (diameter 0,20 mm) : 3,5 cm/dt Debu sedang (diameter 0,01 mm) : 0.0087 cm/dt Lempung kasar (diameter 0,002 mm) : 0.00035/ detik : 0.021/menit : 0,30

cm/hari Lempung halus (diameter 0,0002 mm) : 0.0000035 cm/dt : 0.30 cm/hari

2.3. Fragmen Batuan

Partikel-partikel mineral dalam tanah sebagian besar adalah pasir sangat

kasar (diameter lebih besar dari 2,0 mn) atau biasa disebut dengan pragmen

batuan. Klasifikasi bentuk dan ukuran ke dalam bulat, atau lempeng. Kerikil yang

5

bentuknya bulat (terbagi 3 ukuran) yaitu: kerakal (cobbles), batu (stones) dan

bongkah (boulders) sedang yang lempeng terdiri atas : channel (smallest),

flogstone, stone dan boulder.

Deskripsi sifat-sifat fragmen batuan dalam tanah digunakan sebagai

bagian pertama pada pemberian nama kelas tekstur, bila dibawah

kondisi/keadaan:

1. < 15 % /volume, tidak menyebutkan nama fragmen batuan yang digunakan.

2. 15% - 30%/volume, nama fragmen batuan dominan harus digunakan (contoh:

geluh berbatu)

3. 35% - 60% /volume, penambahan kata sangat mendahului nama fragmen

batuan yang dominan (contoh : geluh pasiran sangat berkerakal).

4. > 60%/volume, penambahan kata “luar biasa” (extremely) di depan nama “

fragmen” (contoh: geluh luar biasa berkerikil).

Pada 12.620 nama seri tanah digambarkan pada tahun 1984 di Uneted

State Amerika (diluar Alaska) 17 % adalah dalam group tanah (famili)

mengandung 35% atau lebih fragmen batuan/volume. Walaupun demikian batuan

dihindari untuk kegiatan pertanian tanah berbatu ( < 90% fragmen batuan) sering

produktif untuk pertumbuhan rumput.

2.4. Struktur Tanah

Tekstur tanah adalah perbandingan relatif pasir, debu dan lempung,

bagaimana partikel menjadi kelompok dalam kesatuan stabil membentuk agregat

yang disebut dengan struktur tanah. Agregat adalah satuan kelompok sekunder

atau granuler yang disusun oleh banyak partikel tanah diantaranya adalah: bahan

organik, oksida besi, karbonat, lempung dan atau silika. Pada beberapa penyusun

agregat di sementasi oleh : oksida besi, karbonat, atau silika. Agregat yang terjadi

6

secara alami disebut dengan ped yang mempunyai berbagai stabilitas dalam air,

kata klod digunakan untuk yang berkaitan dengan massa pecahan tanah pada

berbagai ukuran oleh alat-alat artifisial seperti oleh pengolahan tanah.

Dua istilah yang sering digunakan untuk ped. Pertama adalah fragmen

yang terdiri dari potongan-potongan ped yang pecah. Kedua adalah konkresi atau

nodule yaitu yang berkaitan dengan massa yang terbentuk pada tanah oleh

pengendapan unsur-unsur kimia terlarut pada proses perkolasi air. Konkresi

adalah kecil seperti peluru berburu burung dan kadang-kadang disebut sebagai

“shot” tembakan.

2.4.1. Kelas Struktur Tanah

Satuan struktur tanah (ped) adalah gambaran dari 3 karakteristik yaitu:

tipe (shape: bentuk), klas (size: ukuran), dan grade (kekuatan kohesi. Tipe struktur

adalah gambaran bentuk ped dengan nama: anguler blok, subanguler blok,

columnar, granular, lempeng, prismatik. Klas struktur adalah ukuran ped

diantaranya: sangat halus, halus, menengah, kasar, sangat kasar

Grade (kekuatan kohesi) terbagi atas: rapuh, stabil, kuat.

1. Tidak berstruktur : tanah tidak kelihatan pednya. Massa tidak terkonsolidasi

seperti tidak ada saling keterikatan yang biasa disebut “berbutir tunggal” atau

massanya kohesif seperti terjadi pada tanah-tanah debuan atau lempungan yang

disebut dengan massive.

2. Berstruktur : berdasarkan kekuatan kohesif (grades) struktur dibagi atas 3:

a. Lemah (weak): perbedaan ped sangat kecil dalam keadaan tanah basah dan

hanya beberapa ped yang berbeda yang dapat dipisahkan dari massa tanah.

b. Sedang (moderate): ped nampak ditempat, banyak yang dapat dipegang tanpa

mengalami pemecahan.

7

c. Kuat (strong) : biasanya ped massa tanah nampak sebagai ped, dapat dengan

mudah dipegang tanpa mengalami pecahan.

Struktur tanah terbentuk dalam berbagai struktur tanah yang sebagian

besar dalam bentuk peds seperti prisma, atau blok, yang mungkin selanjutnya

masuk ke dalam blok kecil-kecil atau ped yang kecil-kecil.

Struktur tanah mempengaruhi sifat-sifat penting tanah, seperti tingkat

infiltrasi air. Struktur granuler (spheroidal) dan butir tunggal (tidak berstruktur)

tanah mempunyai tingkat kecepatan infiltrasi yang cepat, blok (blocklike) dan

prismatik mempunyai tingkat infiltrasi yang sedang dan struktur lempung atau

masif mempunyai tingkat infiltrasi lambat.

2.4.2. Genesis Struktur Tanah

Pembentukan struktur peds disebabkan karena adanya kombinasi antara

kembang-kerut (swelling-shrinking) dan sifat adesif dari unsur penyusun tanah

(substances). Massa tanah mengembang (keadaan lembab atau pembekuan) dan

kemudian mengkerut (kondisi kering) akan terbentuk garis pecahan pada bagian

yang ikatannya lemah. Massa tanah antara retakan-retakan dikelilingi oleh bahan

organik, oksida besi, lempung, karbonat dan bahkan silika yang kohesif. Biasanya

retakan adalah kecil, tetapi ditentukan oleh tekanan pengerutan yang membentuk

5 – 6 bagian. Karena kembang-kerut vertikal tidak menentukan retakan yang

terjadi (permukaan tanah lubang ke bawah pada pengerutan) struktur prismatik

terbentuk pada tahap awal. Perkembangan berikutnya, khususnya pada tanah

lempungan retakan secara horisontal akan terbentuk ped blok. Biasanya tidak

berkembang bentuk prisma dan ped blok yang kecil-kecil (struktur campuran).

Dimana biasanya terjadi pada bagian bawah permukaan ped. Struktur lempeng

(platty) menerima tenaga terpisah pada lapisan horison tanah. Pembekuan yang

sering terjadi, fluktuasi muka air tanah, pemadatan (dari peralatan atau binatang)

8

dan lapisan tipis yang berbeda teksturnya dan material aluvial atau lakustrin yang

dapat membentuk lempeng.

Granuler dan coumb ped adalah agregat mineral “glued/perekat” yang

biasanya oleh bahan organik, tetapi juga dipengaruhi oleh rodent (hewan

pengerat), cacing tanah, kegiatan pembekuan, dan pengelolaan yang membuat

ukuran ped-ped material menjadi lebih kecil.

Ion-ion yang biasanya mempercepat perusakan struktur adalah

sodiun/natrium (Na+). Na tidak efektif menetralkan muatan negatif pada partikel

tanah. Mengakibatkan terjadi pemisahan permukaan partikel tanah sebab

muatannya sama dan merusak struktur ped atau dispersi terjadi. Lempung yang

terdispersi dan bahan organik akan terbawa oleh air, kemudian tinggal dan

menutupi pori tanah. Tanah yang banyak mengandung Na biasanya menjadi

impermeabel (tidak bisa meloloskan air dan menjadi keras bila kering.

2.5. Berat Jenis Partikel dan Kerapatan Lindak

Berat jenis adalah massa suatu objek per satuan volume. Penentuan berat

jenis semua bahan adalah dalam satuan gram per cm3 (poun per kaki3 ).

Air digunakan sebagai dasar untuk mengukur berat jenis bahan yang lain dengan

membandingkan berat jenis air. Dalam sistim metrik berat air pada gram per

kubik centimeter dijadikan sebagai dasar satuan. Berat jenis mineral tanah lebih

berat daripada berat jenis air, berat jenis bahan organik lebih kecil daripada berat

jenis air.

Pengukuran berat jenis ada 2 macam:

1. Berat jenis partikel

2. Berat jenis kerapatan lindak (bulk density)

Yang umum digunakan untuk tanah

Berat jenis partikel: adalah berat jenis hanya partikel padat tanah, dalam

pengukuran tidak termasuk berat air dan udara dalam pori. Mineral-mineral tanah

9

yang dominan adalah : kuarsa, feldspar, mika dan mineral lempung yang

diperkiran rata-rata berat jenisnya adalah 2650 kg/m3, atau (2,65 gr/cm3) adalah

nilai standar yang digunakan apabila berat jenis partikel tidak diukur. Mineral-

mineral tunggal mempunyai berat jenis dari 2000 kg/m3 untuk bauxit (biji

aluminium), 5300 kg/m3 untuk hematit (besi), dan 7600 kg/m3 untuk galena (biji

logam berat).

Kerapatan lindak (bulk density) adalah berat tanah yang terjadi secara

alami termasuk didalamnya pori udara dan bahan organik yang ada dalam volume

tanah. Karena kerapatan lindak dihitung pada berat kering maka kandungan air

tidak termasuk pada berat sampel. Kerapatan lindak diasumsukan tidak berubah

oleh pengeringan, hanya air yang menempati pori keluar, menyebabkan lubang

pori kosong. Hal ini tidak benar untuk tanah-tanah yang mengandung lempung

tinggi yang dapat mengalami pengembangan dan pengkerutan.

Pelepasan bahan-bahan halus tanah akan menambah total lubang pori

tanah sehingga mempunyai berat per satuan volume lebih kecil daripada tanah

setelah dipadatkan. Dengan demikian kerapatan lindak dapat digunakan untuk

memperkirakan pemadatan yang diberikan kepada tanah seperti tanah yang

setelah diolah dengan alat berat pada tanah lempung berat.

Perlu diperhatikan sebab variasi tekstur dan kandungan bahan

organik/humus, sehingga kerapatan lindak tidak menunjukkan kesesuaian tanah

untuk pertumbuhan tanaman. Perbedaan kerapatan lindak disebabkan oleh

perbedaan tekstur yang mungkin cukup baik untuk pertumbuhan tanaman. Rata-

rata kerapatan lindak pada tanah lempungan yang diolah untuk pertanian

diperkirakan adalah: 1.100 – 1.400 kg/m3 (68,8 – 87,4 lb/ft). Untuk pertumbuhan

tanaman yang baik kerapan lindak berkisar antara 1.400 kg/m3 untuk lempung dan

1600 kg/m3 untuk pasir. Untuk campuran pot pada rumah kaca, gambut lunak

yang tinggi, vermikulit atau perlit dapat digunakan untuk menghasilkan kerapatan

10

lindak yang rendah, sampai 100 – 400 kg/m3. Perlu diingat kembali semua

kerapatan lindak didasarkan pada berat kering tanah. Kerapatan lindak digunakan

untuk menghitung total kapasitas menyimpan air per volume tanah dan untuk

mengevaluasi lapisan tanah untuk menentukan jika mengalami pemadatan untuk

penetrasi akar atau cukup untuk aerasi.

Kerapatan lindak diukur dengan mengambil blok tanah yang utuh/tidak

rusak, kemudian ditentukan volumenya dan beratnya dalam keadaan kering.

Bongkahan tanah dapt diselimuti dengan parapin atau plastik cair dan kemudian di

benamkan dalam air, kemudian diukur berapa air yang di pindahkan dan setelah

itu dihitung volumenya. Pada saat sampel tanah di ambil dengan tabung selinder,

volume diukur sesungguhnya adalah mengukur volume selinder.

2.6. Porositas dan Permiabilitas Tanah

Ruang pori (voids) di dalam tanah merupakan bagian dari volume

tanah, tidak termasuk bahan padat, mineral dan bahan organik. Pori dalam tanah

merupakan hasil dari bentuk tak teraturnya partikel-partikel primer dan

agregasinya, tenaga penetrasi oleh akar, cacing dan insekta dan ekspansi gas-gas.

Di bawah kondisi lapangan ruang pori setiap saat ditempati oleh air dan udara.

Jalur yang berbelit-belit merupakan gambaran yang baik untuk pori tanah, partikel

tanah mempunyai bentuk yang tidak teratur dan dengan demikian pori terjadi atau

antara pori sangat tidak teratur ukuran, bentuk dan arah. Pasir mempunyai pori

yang berhubungan secara kontinya. Yang kontras adalah lempung, walaupun

mengandung total luas ruang pori total lebih besar, tetapi karena ukuran dari

masing-masing partikel sangat kecil, sehingga porinya sangat kecil yang

menyebabkan pergerakan air sangat lambat. Pertukaran udara tidak cukup untuk

pertumbuhan akar tanaman pada beberapa tanah lempung. Pergerakan udara dan

air cepat pada pasir dan tanah yang mempunyai aggregat yang kuat.

Pori digambarkan menurut rata-rata diameter dalam milimeter seperti berikut:

11

a. sangat halus < 0,5 mm

b. halus 0,5 – 2 mm

c. sedang 2 – 5 mm

d. kasar > 5 mm

Air hujan yang bergerak oleh tenaga gravitasi pada pori lebih besar dari 30 – 60

mikron (0,0012-0,0024 in). Sebagai perbandingan rambut akar tanaman yang

paling kecil antara 8 dan 12 mikron (0,00032 – 0,00048 in), tenaga daya tarik

menyimpan air pada pori halus yang dapat mengakibatkan tanah tergenang dan

aerasi buruk. Dengan demikian untuk pertumbuhan tanaman ukuran pori lebih

penting dari pada total ruang pori. Keseimbangan daya menahan air yang baik

(pori yang lebih kecil) di tambah dengan udara dan air yang bergerak (pori besar)

terjadi dalam tekstur sedang seperti geluhan. Pembentukan agregat dapat

modifikasi keseimbangannya antara pori besar dan kecil yang dapat dilakukan

pada tekstur tanah. Bikarbonat terlarut, silikat dan besi selama periode basah akan

bergerak di dalam tanah dan mengendap ketika terjadi pengeringan. Dalam

beberapa dekade dan abab pori menjadi terisi oleh pengendapan dan sering

menjadi sementasi di dalam lapisan yang keras.

Jumlah relatif udara dan air di dalam ruang pori secara terus menerus

mengalami fluktuasi selama terjadi hujan yang bergerak dalam pori tetapi ada

yang tidak tertahan melalui perkolasi, evaporasi dan transpirasi (evaporasi dari

daun tanaman yang terbuka), kemudian udara secara perlahan-lahan keluar dari

ruang pori tanah.

Beberapa contoh tekstur tanah, kerapatan lindak dan persen ruang pori yang

ditunjukkan dalam tanbel di bawah ini:

Tekstur tanah Kerapatan lindak (kg/m3) Ruang pori (%)

- pasir keriki 1870 29,4

12

- pasir geluh kasar

- geluh pasiran

- geluh

- geluh lempung

- lempung

1680

1510

1340

1260

1180

36,6

43,0

49,4

52,5

55,5

2.7. Udara Tanah

Untuk mempertahankan hidup, semua mahkluk hidup membutuhkan

perukaran gas-gas. Didalam tanah penting untuk respirasi oleh akar tanaman dan

untuk dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme. Keadaan ni akan terjadi

bila aerasi tanah baik, yaitu pertukaran oksigen antara udara tanah dan udara

diatmosfer berlangsung dengan cepat. Faktor-faktor yang berpengaruh pada

tingkat pertukaran gas-gas adalah ukuran pori dan kontinuitas, temperatur,

kedalaman tanah, pembahasan dan pengeringan tanah, penutup tanah/mulsa pada

permukaan tanah.

2.7.1. Komposisi Udara Tanah

Komposisi udara tanah hampir sama dengan komposisi udara gas-gas

penting didalam tanah:

a. Nitrogen (N2): 79%

b. Oksigen (O2): 20,9%

c. Carbon dioksida (CO2): 0,03%

d. Uap air (kelembaban relatif : 20 – 90 %

Yang terpenting untuk pertumbuhan tanaman adalah kandungan oksigen, Oksigen

diperoleh dari respirasi dan oksidasi bahan organik (dekomposisi). Hal ini yang

menyebabkan udara tanah berbeda dengan udara atmosfer.

Perbedaan Tanah permukaan (%) Tanah bawah permukaan

- Kandungan CO2 tinggi 0,5 – 6 3 – 10

13

- Kandungan oksigen rendah

- Kelembaban relatif tinggi

20,6 – 14

95 - 99 18 – 7

98 – 99,5

Akar tanaman dan mikroba menggunakan oksigen dan memberikan CO2 ke dalam

tanah.

2.7.2. Tingkat Pertukaran Oksigen

Tingkat pertukaran oksigen dalam tanah dengan oksigen di atmosfer

disebut dengan Tingkat Difusi Oksigen (oksigen diffusion rate : ODR). Pori-pori

besar yang banyak dalam tanah mempercepat tingkat difusi. Pori kecil dengan

bentuk seperti leher botol bagian akan terisi dengan air yang dapat mengurangi

tingkat pertukaran. Pada kedalaman 1 meter dalam tanah hanya berkurang tingkat

pertukarannya satu setengah – satu seperempat pada beberapa cm dari atas.

Tingkat pertukaran sekitar 40 x 10-4 g/m3 per menit, udara sudah cukup untuk

pertumbuhan akar tanaman dan mikroba. Tingkat pertumbuhan beberapa tanaman

akan berhenti ketika tingkat pertukaran udara yang tersedia hanya setengah yang

dibutuhkan.

Dari data yang mudah ditampakkan pada pertumbuhan akar yang

tereduksi menurut kedalaman bagian bawah yang teksturnya lempungan.. Ketika

mengalami pembasahan bagian air yang mengisi pori akan menghalangi difusi

oksigen. Hal ini menyebabkan masalah pada beberapa tanah lempungan

berpengaruh pada tanah damgkal berhubungan pertumbuhan tanaman.

2.7.3. Potensial Oksidasi Reduksi (Eh atau Redoks Potensial)

Dalam tanah pertumbuhan tanaman baik bila tanah dalam keadaan

teroksidasi (kecuali pada tumbuhan rawa). Sebagian besar membutuhkan oksigen.

Oksigen adalah penerima elektron utama yang berkaitan dengan oksidasi karbon

dalam bahan organik. Jika konsentrasi oksigen rendah, unsur besi menjadi

penerima dan menjadi tereduksi.. Keadaan ini biasanya terjadi pada ODR rendah,

14

sehingga nilai redoks menurun, asam-asam organik menjadi racun, nitrat

mengalami denitrifikasi dan oksigen lepas ke atmosfer, sulfat yang tersedia

tereduksi menjadi sulfidah dan akar tanaman tidak dapat mengalami respirasi.

Dengan demikian, pertumbuhan akar tanaman lambat atau berhenti.

2.7.4. Aerasi dan Pertumbuhan Tanaman

Semua tanaman butuh oksigen untuk respirasi (pernafasan). Respirasi

dibutuhkan untuk hidup dan tumbuh. Semua tanaman butuh oksigen yang ada

dalam pori tanah dimana akar tumbuh. Meskipun beberapa tanaman seperti padi

dapat mengambil oksigen secara internal dari atas (atmosfer secara langsung) dan

dari akarnya. Aliran udara melalui pori pada diameter internal yang besar. Dengan

demikian mampu mensuplai oksigen ketika pertumbuhan tetap dalam air.

Keadaan aerasi tereduksi menyebabkan defisiensi konsentrasi oksigen

yang disebabkan oleh berbagai faktor : 1) Penggenangan/tumpat air (waterlogging

/pounding), 2) Pemadatan tanah pada debu dan lempung, 3) Kandungan lempung

sangat tinggi yang mengembang ketika basa sehingga pori tertutup, 4)

Dekomposisis bahan organik oleh mikroorganisme tanah yang mengganggu

oksigen di dalam tanah menyebabkan ODR rendah.

Beberapa kegiatan yang menyebabkan semakin dalamnya aliran air, dan

bersama-sama menghilangkan sisa bahan organik yang membantu aerasi tanah.

Ketidak cukpan aerasi di sebabkan oleh beberapa kondisi:

1. Drainase tanah yang buruk

2. Tanah yang kandungan lempung tinggi, sesaat setelah hujan atau di irigasi.

3. Tanah-tanah lempungan yang mempunyai tanah bawah permukaan yang

dalam, khusunya ketika basah.

4. Tanah-tanah bertekstur halus yang mengalami kompaksi yang tinggi.

5. Bagian-bagian tanah lempung dalam tidak mempunyai struktur atau massif.

15

2.8. Kekuatan Tanah/Konsistensi Tanah

Kekuatan tanah/konsistensi tanah adalah tingkat resistensi/ketahanan

massa tanah pada remaukan atau pecahan ketika diberikan suatu tenaga. Massa

tanah yang tidak tersementasi ditentukan pada dua kondisi yaitu pada kondisi

kering udara dan kapasitas kelembaban lapangan. Apabila massa tanah

tersementasi kekuatan tanah ditentukan pada saat kering udara dan sesudah

direndam dalam air selama 1 jam. Deskripsi yang berkaitan dengan kekuatan

tanah dapat dilihat pada tabel 2.6.

2.. Warna Tanah

Pada abad sekarang orang telah mengakui bahwa pakaian warnah putih

pada iklim yang lebih dingin daripada pakaian warna gelap karena menyerap

panas lebih banyak. Biasanya tanah-tanah berwarna gelap mengabsorpsi panas

lebih tinggi. Limbah pertambangan batu bara dan sisa oli yang berwarna gelap

dapat mencapai temperatur 65,5 – 70 0C yang dapat mematikan banyak tanaman

yang tumbuh pada tanah. Walaupun tanah-tanah hitam kandungan bahan organik

tinggi menyerap lebih banyak panas daripada warna tanah yang terang, biasanya

airnya lebih dingin. Air menerima jumlah panas relatif lebih besar daripada tanah

minaral untuk meningkatkan temperatur/suhu, air biasanya menerima panas untuk

evaporasi. Hasilnya banyak tanah hitam tidal lebih hangat daripada tanah yang

berwarna hitam karena temperatur di rubah menjadi efek pada kelembaban tanah,

mungkin lebih dingin kecuali beberapa cm pada permukaan tanah yang kering.

Warnah tanah menunjukkan banyak tanah dipermukaan. Perubahan

warna tanah pada perbatasan tanah menunjukkan perbedaan mineral asli tanah

(bahan induk) atau dalam perkembangan tanah. Warna putih umumnya adalah

deposit garam atau karbonat yang exis dalam tanah. Spot adalah perbedaan warna

(mottles) biasanya adalah warna karatan yang menunjukkan tanah dalam periode

tertentu tidak cukup aerasi setiap tahun. Warnah tanah bawah permukaan kebiru-

16

biruan, keabu-abuan, kehijau-hijauan yang dengan atau tanpa motling

menunjukkan dalam periode yang panjang masing-masing tahun terjadi kondisi

tumpat air dan tidak cukup aerasi. Biasanya hirison tanah dengan kroma kurang

atau sama dengan 2 menandakan aerasi pada tingkat yang rendah.

Dalam wilayah geogafis, warna gelap menunjukkan kandungan bahan

organik tinggi. Akan tetapi antara kondisi iklim kontras warna tidak baik

dijadikan sebagai indikator untuk kandungan bahan organik. Tanah dengan

kandungan mineral berwarna hitam banyak warna tanahnya akan berwarna gelap.

Sebagian humus berwarna gelap pada beberapa lingkungan daripada yang lain.

Standarisasi penentuan warna tanah ditentukan dengan membandingkan

warna tanah dengan warna pada Munsell Color Charts. Peta-peta warna tanah

yang dibuku adalah sejumlah warna cat dengan berbagai gradasi perbedaan

kelompok warna. Notasi warna tanah di bagi dalam tiga bagian:

1. Hue: adalah warna spektral yang dominan atau warna pelangi (merah, kuning,

biru dan hijau).

2. Value: warna relatif hitam dan putih yang direfleksikan pada warna.

3. Croma: keaslian warna (jumlah croma bertambah, keabu-abuan berkurang).

17