Dasar-dasar-ilmu-tanah

DASAR-DASAR ILMU TANAH


Ilmu Tanah, dan Kaitannya dengan Ilmu-ilmuLain

FISIKA

KIMIABIOLOGI

PEDOLOGI GEOLOGI

KLIMATOLOGI

MINERALOGI

ILMU TANAH

EDAPHOLOGI

KESUBURANTANAH

AGRONOMI KEHUTANAN


Matematika Statistika Sistem Informasi Geografi


I. PENDAHULUAN

Mengapa Dasar ILmu Tanah perlu dipelajari (untuk Pertanian)

Tanah adalah media tumbuh tanaman, dan tempat hidup jasad

hidup tanah, baik makro maupun mikro

Tanaman tumbuh karena ada interaksi antara tanah dan tanaman

Akar tanaman menyerap hara dan air dari dalam tanah

Tanaman akan tumbuh dengan baik apabila tanah mempunyai

sifat fisik, kimia, dan biologi yang sesuai dengan kebutuhan

tanaman.

Ruang lingkup yang dipelajari (untuk Pertanian)

Pedologi ilmu yang mempelajari tanah secara utuh sebagai

tubuh alam

Edaphologi ilmu yang mempelajari hubungan tanah, air dan

tanaman

Sifat Kimia, Fisika, dan Biologi tanah

1.1. DEFINISI TANAH

Tanah adalah akumulasi tubuh alam bebas,

berdimensi tiga, menduduki sebagian (besar)

permukaan bumi, yang mampu menumbuhkan tanaman,

dan memiliki sifat sebagai akibat pengaruh iklim

dan jasad hidup yang bertindak terhadap bahan

induk pada kondisi topografi/relief tertentu dan

selama waktu tertentu (Donahue, 1970).

Jadi Tanah merupakan fungsi dari iklim, jasad hidup, bahan induk, topografi, dan waktu:

T = f {iklim ,jasad hidup, bahan induk, topografi, waktu}Udara(25%)

Mineral (45%)

Air(25%)

Bahan Organik (5%)


Gambar. 1. 1. Komposisi Utama Tanah Bertekstur Lempung berdebu1. 2. SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU TANAH

1. Permulaan abad 17.

Percobaan yang dilakukan oleh van Helmont (1577-1644)

merupakan era baru dalam penelitian bidang pertanian.

Pada awal percobaan:

Tanaman seberat 2,3 kg ditanam dalam pot berisi

90,8 kg tanah dan tanaman hanya disiram air hujan selama 5

tahun

Pada akhir percobaan:

Tanaman tumbuh hingga seberat 76,8 kg, dan tanahdalam pot berkurang 57 g.

Kesimpulan: air merupakan azas tumbuh dari tanaman

Alasan bahwa percobaan tersebut tidak benar adalah:

1. 57 g tanah yang hilang ternyata tersusun dari mineral-

mineral, misalnya: kalsium, kalium, fosfor yang diabsorbsi

oleh tanaman. (Jika tanaman tersebut dibakar, maka akan

diperoleh kembali 57 g mineral tanah dalam bentuk abu

tanaman tersebut).


2. Tanaman tersebut terutama terdiri dari karbon yang

berasal dari karbon dioksida dan oksigen dari atmosfer,

bukannya berasal dari air.

2. Pada tahun 1731.

Jethro Tull dari Oxford, menyimpulkan mengolah tanah

merupakan salah satu dari pekerjaan utama dalam bercocok tanam

karena tanaman mudah menyerap makanan.

3. Pada tahun 1757.

Francis Home, menyatakan bahwa magnesium sulfat, natrium

dan kalium nitrat, kalsium sulfat dan olive oil merupakan bahan-

bahan yang meningkatkan pertumbuhan tanaman.

4. Pada tahun 1840.

Justus von Liebig, ahli kimia dari Jerman, melaporkan bahwa:

Karbon hara tanaman berasal dari karbon yangterdapat dalam udara dan air.

Nitrogen berasal dari amoniak.

Fosfor dibutuhkan untuk produksi biji dan kaliumuntuk perkembangan tanaman rumput-rumputan dan sereal.

Dengan menganalisis abu tanaman, dapat diformulasi pupuk

yang akan dipergunakan untuk mensuplai semua unsur esensial

untuk tanaman berikutnya.

(dalam hal ini Justus von Liebig gagal).

Hukum minimum (Law of the minimum):

Pertumbuhan tanaman dibatasi oleh unsur esensial yang

berada dalam jumlah yang relatif paling sedikit


5. Pada tahun 1870.

Pasteur di Perancis, mengemukakan bahwa nitrifikasi

(konversi ammonium menjadi nitrat) adalah merupakan suatu proses

yang dilakukan oleh bakteri.

6. Pada tahun 1890.

S. Winogradsky, berhasil mengisolasi bakteri nitrifikasi.

7. Pada periode yang sama.

H. Hellriegel dan H. Wilfarth, membuktikan bahwa bakteri

pada nodula legum mengasimilasi gas nitrogen dan sebagian

nitrogen tersebut kemudian dapat tersedia bagi tanaman.

8. Semenjak 1940.

Pengetahuan tentang tanaman telah tumbuh luar biasa.

Hal ini sangat menguntungkan sebab:

ada urgensinya dengan kebutuhan bercocok tanam untukmenghasilkan makanan dan serat untuk kebutuhan manusia.

9. Pada tahun 1825 – 1840.

Gambar 1. 2. Ilustrasi Hukum Minimum (Law of he minimum). Batas muka air pada tiap tong menunjukkan batas produksi tanaman. (a) N ditunjukkan sebagai factor yang paling membatasi. Walaupun elemen hara lain dalam jumlah cukup, produksi tanaman tidak dapat tinggi daripada yang diberikan oleh N. (b) Jika N ditambah, produksi tanamanmeningkat sampai factor lain muncul sebagai faktor pembatas, dalam


Edmund Ruffin, ahli pertanian dari Virginia, adalah yang

pertama kali menggunakan kapur untuk memperbaiki produktivitas

yang rendah dari suatu tanah yang disebabkan oleh kemasaman

tanahnya.

10. Pada tahun 1843.

J. B. Lawes dan J.H Gilbert di Rothamsted, Inggris, adalah

pembaharu penyelididkan pertanian secara ilmiah, yang membuat

Pusat Percobaan pertama kali di dunia.

Dari hasil percobaannya pada 1855, disimpulkan bahwa:

Tanaman membutuhkan garam kalium dan fosfor Tanaman membutukan sumber nitrogen dalam tanah Penambahan pupuk buatan dapat menjaga kesuburan tanah

11. Pada akhir abad 19.

Dimulai pengkajian tanah dengan tanpa mempertimbangkan

peranannya sebagai media untuk pertumbuhan tanaman.


V. V. Dokuchaiev, mengklasifikasikan tanah ke dalam:

Normal (upland) Transisional (padang rumput, calcareous, alkali) Abnormal (organik, alluvial, aeolin)


Coffey mengklasifikasikan tanah ke dalam 5 kategori, yaitu:1. Arid soil2. Dark – colored prairie soils3. Light – colored timbered soils4. Black swamp soils5. Organic soils

1. 3. FAKTOR PERTUMBUHAN TANAMAN

Tanah dapat dipandang sebagai campuran partikel organic dan

mineral dengan berbagai ukuran dan komposisi.

Ruang Pori, berfungsi:


1. sebagai saluran untuk pergerakan udara dan air2. lalu lintas binatang tanah3. sebagai jalan untuk perluasan dan pertumbuhan akar

Akar tanaman dengan cara mengkait/menjangkar tanah

menyangga bagian atas tanaman serta akar tanaman mengabsorbsi

air dan hara.

Lingkungan tanah perakaran harus bebas dari faktor

penghambat.

Tiga hal esensiil dimana tanaman mengabsorbsi dari dalam tanah

dan menggunakannya:

1. air dievaporasikan dari daun2. hara untuk nutrisi3. udara untuk respirasi akar.


II. PROSES PEMBENTUKAN TANAH

2. 1. Faktor pembentuk tanah:

Tanah = f {Iklim, Jasad hidup, Bahan induk, Topografi, Waktu}

1. Iklim

2. Jasad hidup

3. Bahan induk

4. Topografi/relief

5. Waktu

Proses Pelapukan batuan induk menjadi bahan induk dibedakan

dalam dua kategori.

1. Pelapukan fisika disintegrasi

2. Pelapukan kimia dan transformasi dekomposisi

2. 2. Proses pelapukan fisika meliputi:

1. Pembekuan dan pencairan

Gaya yang dihasilkan oleh air saat membeku cukup kuat untuk

memisahkan/memecahkan mineral/batu. Tekanannya dapat mencapai

146 kg/cm2.

2. Pemanasan dan pendinginan

Batuan Tanah

Bahan

Induk

Pelapukan Genesa

Tanah


Perbedaan temperatur dapat menimbulkan ekspansi dan

kontraksi diferensial, yang mampu memecahkan mineral. Perubahan

temperatur juga menyebabkan pengelupasan keseluruhan permukaan

mineral/batuan.

3. Pembasahan dan pengeringan

Pembasahan dan pengeringan menyebabkan pengembangan dan

pengkerutan, serta abrasi diantara partikel dalam tanah sehingga

membuat partikel lebih halus.

4. Tindakan penggosokan (saling berbenturan)

Gesekan (gosokan) batuan atau partikel tanah yang bergerak

apakah karena air, angin, atau gravitasi menyebabkan

desintegrasi yang efektif.

5. Tindakan organisme (tanaman, binatang, dan manusia)

Gerakan akar cukup mampu untuk memecahkan batuan.

Pengerongan/ pelubangan yang terus menerus oleh binatang juga

menambah aksi disintegrasi fisik tanah. Sedangkan tindakan

manusia mempercepat proses pelapukan fisik dengan pembajakan dan

penanaman.

Pelapukan Kimia dan Transformasi (dekomposisi)

Perubahan Kelarutan Perubahan Struktur

1. Pelarutan:NaCl + H2O Na+ + Cl- +

H2O

2. Hidrolisis: KAlSi3O8 + H2O HAlSi3O8 +

KOH

3. Karbonatasi:CO2 + H2O H+ + HCO3

-

CaCO3 + H+ + HCO3-

1. Hidrasi:

2Fe2O3 + 3 H2O 2Fe2O3 ۰ 3

H2O hematite limonit

2. Oksidasi: (proses pemberian e-)

oksidasi4FeO + O2 2Fe2O3


Ca(HCO3)2 reduksi

3. Reduksi:(proses penerimaane-)

Pelapukan Fisika (Disintegrasi)

Merupakan proses mekanik, dimana batuan-batuan masif pecah

menjadi fragmen berukuran kecil namun tanpa perubahan

kimia.

Faktor yang sangat dominan berpengaruh adalah suhu dan air.

Contoh:

Air masuk ke dalam celah batuan membeku

volumenya bertambah besar memberikan tekanan batuan

pecah proses hydrothermal.

Batuan terdiri dari berbagai mineral dengan sifat berbeda.

Jika suhu berubah dengan tiba-tiba, mineral dalam batuan

berkontraksi dan berekspansi batuan pecah.

Gerakan akar tumbuhan mempunyai tekanan yang cukup

memecahkan batuan.

2. 3. Pelapukan Kimia (Dekomposisi)

Merupakan proses kimiawi dan menyebabkan terjadinya

perubahan kimiawi mineral/batuan (dekomposisi).

Terdiri dari proses-proses:

1. Yang menyebabkan perubahan kelarutan

a. PelarutanNaCl + H2O Na+ + Cl- + H2OGaram Air (Ion-ion terlarut dalam air)terlarut


b. Hidrolisis

(yang terpenting dalam pelapukan kimia) tergantung pada

disosiasi partial air menjadi H+ dan OH-, dibantu oleh CO2- dan

asam-asam organik.

KAlSi3O8 + H2O HAlSi3O8 + KOHOrtoklas asam silikat

lempung

proses ini dianggap sebagai awal terbentuknya lempung.

c. Karbonatasi (persenyawaan dengan asam karbonat)CO2 + H2O H+ + HCO3

-

CaCO3 + H+ + HCO3- Ca(HCO3)2

Kalsit Asam Kalsium bikarbonatKarbonat mudah larut

2. Yang menyebabkan perubahan Struktur

a. Hidrasi/Hidratasi

2Fe2O3 + 3 H2O 2Fe2O3 ۰ 3 H2O hematite limonitmerah kuning

b. Oksidasi (penambahan oksigen pada mineral)

oksidasi4FeO + O2 ------ 2Fe2O3

Ferroues Ferric Oxide oxide

3. Reduksi (pemindahan oksigen)

Terjadi pada kondisi air tergenang redoks potensial

rendah

reduksi2Fe2O3 ------ 4FeO + O2

Ferric FerrouesOxide oxide(hematit)

III. GENESA TANAH


3. 1. Faktor Pembentuk Tanah:

Lima faktor dominan yang mengendalikan pembentukan tanah

adalah:

1. Bahan induk pasif

2. Iklim aktif

3. Organisme/biosfer aktif

4. Relief/Topografi pasif

5. Waktu netral


Gambar 3. 1. Outline Bahan Induk

Kelima faktor tersebut saling berhubungan. Hubungan antara

faktor dan sifat tanah oleh Jenny diekspresikan sebagai berikut:

Sifat Tanah = F {Bahan induk, Iklim, Jasad hidup,

Topografi, Waktu}

Atau

Soil Properties = f {p, cl, b, r, t, …}

F = fungsi atau ketergantungan pada


p = parent material

cl = climate

b = biosphere

r = relief (position or landform)

t = time

1. Bahan Induk dan Pembentukan Tanah

Lumut mati pembusukan peningkatan bahan organik

asam-asam organik mempercepat penghancuran batuan.

Contoh: batuan granit melapuk melepaskan hara-hara

rendah, dan pasiran

2. Iklim dan Pembentukan Tanah

Faktor iklim yang dominan terhadap pembentukan tanah adalah

curah hujan dan suhu.

Pengaruh langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah

(1) akumulasi kapur

(2) tanah masam (di wilayah humid)

(3) erosi

(4) pengendapan bahan-bahan tanah ke lapisan bagian

bawah

(5) pelapukan, pelindian dan erosi

LumutBatuan melapuk sampai cukup mensuplai elemen/hara bagi hidupnya lumut dan


Pengaruh tidak langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah

(1) Hutan (vegetasi dominan daerah humid) profil

berkembang banyak horison.

(2) Padang rumput (daerah arid, semi arid) profil

tanah sedikit berkembang horison sedikit

Hutan banyak B.O aktivitas organisme banyak

horison

Padang lapisan permukaan aktivitas org. horison

Rumput kurang terdekomposis kurang sedikit

3. Organisme (Biosfer) dan Pembentukan Tanah

Aktivitas: tanaman dan binatang, serta dekomposisi bahan

organik

Yang dominan berperan adalah:

(1)akar tanaman

(2)binatang penggali tanah (cacing, serangga tanah, tikus,

kelinci)

(3)manusia (kegiatan manusia merubah struktur tanah)

(4)mikro organisme (jamur, bakteri)

PEDOTURBASI: proses bercampurnya tanah secara fisik.

ARGILI – PEDOTURBASI: by shrinking and swelling to clay.

CRYO: by growth of ice crystal followed by freezing and thawing

SEISMI: by earth quake

ANTHRO: by human activity (plowing and cultivation).

4. Relief dan Pembentukan Tanah

Relief mempengaruhi pembentukan tanah melalui terutama yang

berhubungan dengan hubungan air dan suhu. Tanah-tanah yang


berada dalam area iklim yang sama, dibentuk dari bahan induk

yang sama dan berkembang pada tebing yang curam umumnya memiliki

horison A dan B yang tipis, karena sedikitnya air yang meresap

ke dalam profil (sebagai akibat dari runoff yang cepat dan

karena permukaan tanah tererosi dengan cepat).

Tanah yang terdapat pada tebing yang landai memiliki

kemampuan meloloskan air ke profilnya lebih banyak. Profil

tanah umumnya lebih dalam, lebih banyak variasi vegetasinya, dan

kandungan bahan organik juga lebih tinggi dibandingkan dengan

yang terdapat pada tebing yang lebih curam.

Dalam daerah geografik tertentu, sifat-sifat tanah berikut

umumnya berhubungan dengan relief.

(1) kedalaman solum tanah

(2) ketebalan dan kandungan bahan organik dalam horison A

(3) kebasahan (kelengasan) profil tanah

(4) warna profil

(5) derajat/tingkat diferensiasi horison

(6) reaksi tanah

(7) kandungan garam-garam terlarut

(8) macam dan tingkat perkembangan pan

AirHorison tipis

Runoff


(9) suhu tanah

Gambar 3. 2. Relief dan Pembentukan Tanah.

Air

Horison lebih

dalam

Kemiringan sedang

Banyak tanaman


5. Waktu dan Pembentukan Tanah

Lamanya waktu yang dibutuhkan suatu tanah untuk

mengembangkan lapisan-lapisan yang disebut horison bergantung

pada beberapa faktor yang saling berkaitan. Faktor-faktor

tersebut adalah iklim, sifat bahan induk, organisme, dan relief.

Horison cenderung berkembang pesat pada kondisi: (a)

hangat/panas; (b) humid/lembab; (c) kondisi hutan dimana

tersedia cukup air untuk memindahkan koloid dan menyebabkan

bahan organik mudah dirombak.

Pada kondisi yang ideal, profil tanah yang lengkap dibentuk

dalam kurun waktu 200 tahun. Pada kondisi yang kurang

mendukung, waktu tersebut dapat diperpanjang sampai ribuan

tahun.

Faktor-faktor yang menghambat perkembangan profil tanah:

(1) curah hujan rendah pelapukan lambat, sedikit

pencucian

(2) kelembaban relatif rendah sedikit lumut, jamur, dan

algae

(3) kandungan kapur (Ca, Mg) atau Na bikarbonat bahan

induk, tinggi

(4) Tanah didominasi oleh pasir kuarsa dengan sedikit debu

dan lempung yang mudah dilapukkan pelapukan lambat,

sedikit koloid dapat dipindahkan

(5) Kandungan lempung yang tinggi aerasi buruk,

pergerakan air lambat

(6) Bahan induk yang resisten (tahan lapuk), seperti granit

pelapukan lambat

(7) Kemiringan lereng yang curam hilangnya tanah karena

erosi, sedikit air yang masuk ke dalam tanah, mengurangi

pencucian


(8) Muka air tanah yang tinggi daya pencucian rendah,

kecepatan pelapukan rendah

(9) Temperatur rendah/dingin proses kimia diperlambat

(10) Akumulasi bahan tanah secara konstan oleh deposisi

bahan selalu baru untuk membentuk tanah baru

(11) Erosi angin dan air yang hebat terhadap bahan tanah

memunculkan bahan baru

(12) Pencampuran oleh tindakan hewan (penggali lubang) dan

manusia (pengolahan tanah, penggalian)


IV. MORFOLOGI TANAH

Pembentukan tanah identik dengan (merupakan) perkembangan

horison secara alami.

Pengkajian bentuk dan sifat profil tanah dan horison-

horisonnya disebut morfologi tanah.

Umumnya horison dapat dikenali karena mereka berbeda dalam

kandungan lempung, warna tanah, kandungan bahan organik, dan

jenis serta jumlah berbagai garam.

Penamaan Horison (Simbol Horison)

Oi,OeHorison organik (20-30% BO) umumnya merupakan bagian tanaman (daun, ranting, dahan, akar) terdapat pada permukaan tanah sebagai lapisan paling atas.

Oa,OeHorison organik, mengalami perombakan ekstensif bentuk bahan asal tidak dikenali. Umumnya terdapatdi atas lapisan tanah mineral di bawah Oi,Oe

A1Horison mineral paling atas. Permukaan tanah terolah (Ap), agak berwarna gelap karena kandungan BO

EHorison mineral. Warna lebih cerah dari A1. Lempung halus dan sedikit bahan organik terlindi kebawah oleh hujan. Umum terdapat pada daerah curah hujan tinggi hutan

AB/EB Horison transisi. Lebih mirip A2 daripada B di bawahnya.

BA/BE Horison transisi. Lebih mirip dengan B2 daripada A1atau E di atasnya.

B/Bw

Horison mineral lebih dalam, di bawah A1 atau A2. Partikel halus yang tercuci dari A1 dan A2 terakumulasi di sini, karena filtrasi, pelonggokan,kekurangan air. Kandungan lempung sering > dari A1, dan selalu > dari A2.

BC/CB Horison transisi ke horison C atau R

C Bahan mineral lepas-lepas tanpa perkembangan horison


R Batuan padat terpadu.

i = fibrik, e = hemik, a = saprik

Gambar 4.1. Profil Tanah (Hipotetik)


Simbol Indeks Horison

Indeks tambahan dapat ditambahkan pada penamaan horison

untuk mencirikan sifat horison lebih tepat/rinci. Indeks ini

selalu ditulis dengan huruf kecil.

a bahan organik melapuk lanjut (sangat lapuk) digunakan

dengan horsion O. Kandungan BO mentah < 17% dari volume.

b Horison genetik tertimbun digunakan bagi tanah mineral

untuk menandakan horison-horison dengan kenampakan genetik

utama yang terbentuk sebelum penimbunan. Sedangkan

horison pada tanah penimbun, dapat atau tidak terbentuk.

Simbol ini tidak berlaku untuk tanah organik atau untuk

memisahkan lapisan organik dari lapisan mineral.

c konkresi (concretions) atau nodul diperkaya mineral

mengandung Fe, Al, Mn, dan Ti, dan selain dolomit, kalsit,

atau garam-garam mudah larut.

Gambar 4. 2. Diagram Bunga Faktor-faktor Pembentukan Tanah.


e bahan organik setengah melapuk menandakan bahan organik

hemik yang melapuk sedang dipadukan dengang horison O

f tanah beku menandakan horison yang mengandung es

permanen.

g gleisasi kuat, pengudaraan yang jelek dalam waktu lama

akibat air berlebih. Warna tanah kelabu hingga biru dan

hijau.

Misal: B1g

h akumulasi (illuvial) humus

i bahan organik sedikit melapuk menandakan bahan organik

yang paling sedikit melapuk.

j jarosit (K. Na, Fe-SO4 mineral,-kekuningan), ada dan

diyakini dibentuk dalam horison oleh proses asam Sulfat.

k akumulasi Ca, Mg-Karbonat kapur (lime)Misal: B2k

m sementasi kuat (pengerasan, seperti batuan lunak) beberapa

lapisan keras (padas)

n akumulasi Na tertukar

o akumulasi residual sesquioksida

p pembajakan (plowing) atau pengadukan yang lain, umumnya

pada A1

q sementasi oleh silika terlarut dalam alkali (hanya pada

horison C)

s akumulasi illuvial sesquioksida dan bahan organik

t pengendapan/akumulasi (illuvial) lempung silika, umumnya pada

B2.

v plinthite menandakan adanya bahan berwarna merah, sedikit

humus, kaya Fe yang keras atau sangat keras jika lembab,

dan mengeras terus jika terkena udara serta pembasahan–

pengeringan bergantian.

x sifat dan ciri Fragipan (keras dan rapuh)


y akumulasi gipsum, (CaSO4)

z akumulasi garam yang lebih mudah larut daripada CaSO4

Horison dalam Profil Tanah

Tanah dapat saja memiliki sedikit atau banyak horison.

Deposit dataran banjir (floodplains) yang baru mungkin hanya

memiliki horison C, atau horison A1 yang tipis di atas C.

Daerah padang rumput yang tua mungkin memiliki A1, A3, B1, B2t,

B3, C, dan R. Tanah pegunungan dengan vegetasi hutan mungkin

mempunyai O1, O2, suatu A1 tipis, A2 yang dalam, B1, B2, B3, C,

dan R (batuan kapur, limestone, pada kedalaman 183 cm).

Penggunaan simbol horison membantu memperjelas sifat dan

ciri profil. (lihat Notes 2-3 dan 2-4).


Taksonomi Tanah

Berasal dari kata Yunani, taxis, berarti

pengaturan/penyusunan/ pengelompok-an, adalah pengelompokan

barang yang sama/mirip secara sistematik.

Taksonomi tanah merupakan pengelompokan tanah-tanah yang

mirip/sejenis secara ilmiah.

Semua tanah dimasukkan ke dalam 12 Order, terdiri atas > 54

suborder, >> 200 great-group, >> dari 1000 sub-group, >> 4500 famili,

dan >> 10 500 seri tanah.

Gambar 4. 3. Diagram Ideal Profil Tanah Jutan di Maryland (Typic Fragiudult), menunjukkan kategori horizon ABC suatu tanah dengan dua diskontinuitas lithologik.


HORISON DESKRIPSI

OTerdiri/tersusun atas bahan organik tanah Oi

(filorik), Oe (hemik); Oa (saprik)

A

Terbentuk dari bahan mineral tanah, tetapi

digelapkan oleh bahan organik tanah terhumifikasi

yang tercampur dengan mineral tanah

E

Horison mineral dengan lempung silikat, Fe, Al, atau

kombinasinya tercuci dan tereluviasi, meninggalkan

horison berwarna cerah yang didominasi oleh mineral

tanah lapuk (kuarsa berukuran pasir dan debu)

ABHorison transisi antara A dan B, tetapi lebih

menyerupai A dari pada B

EBHorison transisi antara E dan B, lebih meyerupai E

dari pada B

A/B

Horison transisi yang lebih cocok sebagai horison A,

kecuali untuk inklusi yang < 50 % volume material

yang cocok sebagai B

E/B

Horison transisi yang lebih cocok sebagai E, kecuali

untuk inklusi < 50 % volume bahan yang cocok sebagai

B.

BAHorison transisi antara A & B, lebih menyerupai B

dari pada ABE Horison transisi antara B dan E, lebih menyerupai B


dari pada E.

B/AHorison transisi yang lebih cocok sebagai B, kecuali

inklusi < 50 % volume materi yang cocok sebagai A

B/EHorison transisi yang cocok sebagai B, kecuali untuk

inklusi < 50 % volume materi yang sesuai sebagai E

B

Horison yang terbentuk dibawah A, E dan O, dan

didominasi oleh adanya struktur batuan asalnya, dan

oleh adanya: (1) konsentrasi illuvial silica; (2)

bukti hilangnya karbonat; (3) konsentrasi residu

sesquioksida; (4) pembungkusan sesquioksida,

meyebabkan horison memiliki value rendah, chroma

tinggi, atau hue lebih merah daripada horison

diatasnya maupun dibawahnya tanpa illuviasi Fe; (5)

alterasi yang membentuk lempung silikat, dan yang

membentuk struktur granuler, gumpal atau prismatik;

(6) gabungan/kombinasi semuanya.

BCHorison transisi antara B dan C, lebih menyerupai B

dari pada C

CBHorison transisi antara B dan C, lebih menyerupai C

dari pada B

C

Horison mineral, relatif tidak dipengaruhi oleh

proses pedogenik dan tidak memiliki sifat-sifat

horison O, A, E, atau B

RLapisan terdiri dari batuan induk yang padat/keras,

tidak dapat dihancurkan/digali dengan cangkul/skop.Diskripsi 12 Order Tanah (USDA)

TaksonomiTanah Diskripsi

Histosols Tanah Organik Berbagai kedalaman akumulasi sisatanaman di air tergenang dan rawa

Andisols Tanah abu Bagian permukaan tanah mineralnya



volkan berketebalan 30-60 cm dan memiliki sifat andic

Alfisols Pedalfers (Al-Fe)

Beriklim subhumid. Umumnya pada vegetasi hutan. Akumulasi lempung pada B2, sedang A2 umumnya tebal

Spodosols Tanah berabu

Pasiran, tanah hutan dingin koniferus terlindi. Hor O sangatmasam, A2 terlindi. Akumulasi BO dan/ Fe, Al –oksida pada hor B2.

Oxisols Tanah oksidaTanah melapuk lanjut, dalamnya > 3m, kesuburan rendah, didominsai lempung Fe & Al oksida dan asam.

Ultisols Tanah pelindihan

Sangat asam, tanah tropika dan subtropik yang melapuk lanjut. Hor A2 dalam. Dicirikan dengan akumulasi lempung di B2

Vertisols Tanah membalik

Kandungan lempung (mengembang –mengkerut) tinggi. Membutuhkan musim basah dan kering untuk berkembang. Umumnya hanya memiliki hor A1 mencampur sendiriyang dalam.

Mollisols Tanah lunakTanah padang rumput, hor A1 berwarna gelap, mungkin memiliki B2 dan akumulasi kapur.

Inceptisols Tanah muda

Tanah dengan pembentukan horison lemah. Seperti Entisols, dengan cukup waktu membentuk hor A1 yangtegas dan B2 lemah. Tanah tergenang menghambat pengembanganhor.

Entisols Tanah baru berkembang

Tanah tanpa perkembangan profil, kecuali mungkin hor A1 yang tipis. Deposit dataran banjir tepi sungai, deposit abu volkan, dan pasir merupakan Entisols.

Aridosols Tanah Arid (Pedocals)

Tanah daerah beriklim kering/arid. Ada perkembangan akumulasi kapur/gipsum, lapisan garam, dan/ hor A1 dan B2.



Gelisols Tanah Beku Tanah daerak kutub utara/selatan

Sifat tanah Andic:

Pedalfter: pedon with accumulation of Al dan Fe

V. SIFAT FISIK TANAH

5. 1. Pendahuluan

Sifat fisik tanah meliputi:

Tekstur (Texture)

Struktur (Structure)

Kerapatan (Density)

Konsistensi (Consistency)

Porositas (Porosity)

Warna (Color)

Temperatur (Temperature)

Sifat fisik tanah sangat mempengaruhi: pertumbuhan tanaman

dan produksi tanaman. Sebab, sifat fisik tanah menentukan:

Retensi/penahanan air mobilitas air dalam tanah

Drainase

Aerasi/pengudaraan tanah ketersediaan O2

Nutrisi tanaman

Sifat fisik tanah juga mempengaruhi sifat kimia dan biologi

tanah.

Sifat fisik tanah bergantung pada:


Jumlah, ukuran, bentuk, susunan, dan komposisi

mineral dari pertikel tanah.

Macam dan jumlah bahan organik tanah.

Volume dan ukuran pori-porinya, serta perbandingan

air: udara yang menempatinya.

5. 2. Tekstur Tanah (Distribusi Ukuran Partikel Tanah)

Tekstur tanah secara khusus menyatakan perbandingan relatif

berbagai ukuran partikel (separasi/fraksi) dalam tanah,

dinyatakan dalam %.

Separasi Tanah: pengelompokan ukuran partikel tanah.

Pasir (Sand) |

Debu (Silt) | gabungan proporsionil ketiganya

disebut

Lempung (Clay) | geluh Loam

Ukuran separasi tanah yang umum dipakai untuk keperluan

pertanian (termasuk ilmu tanah) adalah separasi tanah

berdasarkan sistem klasifikasi partikel tanah oleh USDA

(Departemen Pertanian Amerika Serikat), yiatu:

Separasi Tanah Kisaran Diameter (mm)

Kerikil (Gravel) 2.0

Pasir sangat kasar

Sand

1.0 - 2.0Pasir kasar 0.5 – 1.0Pasir sedang 0.25 – 0.5Pasir halus 0.10 – 0.25Pasir sangat halus 0.05 – 0.10Debu Silt 0.002 – 0.05Lempung Clay < 0.002


5. 3. Peranan Tekstur

Tekstur tanah mempengaruhi beberapa karakter (ciri) tanah

seperti:

Tingkat penyerapan air

Penyimpanan/penahanan air

Pengudaraan tanah

Kemudahan pengolahan tanah

Kesuburan tanah

Contoh:

Tanah Lempungan Tanah Pasiran

partikel halus - mudah diolah

ikatan kuat - cukup udara

pori makro < - pori makro dominan

pori mikro dominan - mudah dibasahi

sulit dibasahi - mengering secara cepat

sulit diatuskan - terdrainase secara cepat

- mudah kehilangan hara


5. 4. Kelas Tekstur Tanah

Sebagaimana tanah tersusun dari pertikel dengan banyak

variasi ukuran dan bentuknya, istilah khusus dibutuhkan untuk

membawa beberapa ide pembentukan teksturnya dan memberikan

beberapa penandaan sifat dan ciri fisikanya.

Penamaan tekstur tanah diberikan berdasarkan perbandingan

relatif (dalam %) fraksi pasir, debu, dan lempung.

Penamaan kelas tekstur diberikan berdasarkan pembacaan pada

diagram segitiga tekstur.

Contoh: jika tanah memiliki kandungan

- lempung tinggi kelas tekstur lempung

- debu tinggi kelas teksturnya debu

- pasir tinggi kelas tekstur pasir

Contoh lebih spesifik: jika suatu tanah mengandung pasir 30%,

debu 40%, dan lempung 30% maka kelas teksturnya adalah geluh

(loam).

Gambar 5. 1. Klasifikasi partikel tanah menurut ukuran berdasarkan empat

sistem. Sistem USDA yang digunakan dalam teks.


Analisis Distribusi Ukuran Partikel

Analisis distribusi ukuran partikel dilakukan untuk

menentukan kelas tekstur tanah.

(a) Metode Perasaan ( Feeling Method )

Umumnya dilakukan di lapangan. Dikenal pula sebagai metode

lapangan.

Dilakukan dengan meraba/merasakan (rubbing) tanah diantara

ibu jari dan jari-jari lain. Umumnya tanah dibasahi lebih dulu

untuk diperkirakan plastisitasnya secara lebih tepat.

Jika tanah digenggam dan diperas, mengeluarkan bentuk

menyerupai pita kontinyu diantara ibu jari dan sela-sela jari,

itu menandakan adanya sejumlah lempung. Kandungan lempung yang

tinggi ditandai dengan makin lengketnya tanah basah. Partikel

pasir dapat dirasakan dari kekasarannya. Sedangkan debu memiliki

rasa rabaan yang licin seperti tepung atau bedak jika kering, dan

hanya sedikit plastik dan lekat jika basah.

(b) Metode Laboratorium

(1) metode pipet dilakukan dengan pemipetan sedimen

tanah dalam tabung sedimentasi pada jarak dan waktu tertentu

menunjukkan kecepatan yang menentukan diameter partikel

tertentu.

(2) metode hidrometer dilakukan dengan pengukuran

kekentalan sedimen tanah dalam tabung sedimentasi pada kedalam

dan jangka waktu tertentu kekentalan mengekspresikan

konsentrasi partikel berukuran (berdiameter) tertentu.


Gambar 5. 2. Segitiga Kelas Tekstur Didasarkan pada PerbandinganKadar Pasir, Debu, dan Lempung, yang Dikembangkanoleh USDA

Kedua metode di atas berdasarkan pada hukum Stokes kecepatan

jatuhnya partikel butiran (bulat) dalam larutan yang diketahui

kerapatan dan kekentalannya.

2 g r2 (D1 – D2)V = ----------------------

9

V = kecepatan jatuh partikel (cm/detik)

g = percepatan gravitasi (cm/detik2)

r = dengan jari-jari partikel (cm)

D1 = kerapatan partikel (g/cm3)

D2 = kerapatan jenis larutan (g/cm3)

= kekentalan (viskositas) larutan (dyne-detik/cm2)


5. 5. Struktur Tanah (Pengelompokan/pengaturan partikel tanah

kedalam agregat atau kumpulan yang mantap)

Agregat: unit sekuder/granula yang tersusun dari

ikatan/sementasi partikel tanah oleh bahan penyemen (oksida

besi, karbonat, lempung/silika, humus)

Ped: agregat alami

Clod: agregat yang terbentuk karena aktivitas manusia (peng-olahan tanah).

Kelas Struktur Tanah

Unit struktur tanah (ped) dapat dijelaskan dengan3 macam

ciri: tipe, kelas, dan derajat struktur.

(1) Tipe Struktur

(a) Lempeng (platy)

(b) Prisma dan kolum (prismtatic & columnar)

(c) Gumpal menyudut dan gumpal membulat (angular blocky &

subangular blocky)

(d) granular dan remah (granular & crumb)

(2) Kelas Struktur

(a) Sangat halus atau sangat tipis (very fine or very thin)

(b) Halus atau tipis (fine or thin)

(c) Sedang (medium)

(d) Kasar atau tebal (coarse or thick)

(e) Sangat kasar atau sangat tebal (very coarse or very thick)

(3) Derajat Struktur

(a) Tidak berstruktur (structureless)


(b) Lemah (weak)

(c) Sedang (moderate)

(d) Kuat (strong)

Gambar 5. 3. Tipe (bentuk dan susunan), Kelas (ukuran), danDerajad (ketahanan/stabilitas) Struktur Tanah.


Gambar 5. 4. Bermacam Tipe Struktur pada Tanah-tanah Mineral

Genesa Struktur Tanah

Ped terbentuk karena adanya kombinasi kembang kerut dan

sementasi.

Tanah basah mengembang | kering mengkerut | garis-

garislemah terbentuk

membentuk ped retakan Retakan


gumpal ke arah horisontal


Kembang kerut ke arah vertikal tidak membentuk retakan

struktur prismatik

Ped membulat granuler, remah, sementasi oleh BO

pencampuran oleh cacing, tikus, dll. semua sisinya

membulat dan berukuran kecil.

Gambar 5. 5b. (Kiri) Contoh struktur tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman. Tipe: granular; kelas: medium; derajad: moderat. (Kanan) Contoh struktur tanah yang tidak baik untuk pertumbuhan tanaman. Tipe: subangular blocky; kelas: kasar; derajad: kuat.

Gambar 5. 5a. Suatu tanah yang berkembang dengan kelebihan garam-garam dalam profil. Ciri-ciri: 2-5 cm horizon A2 putih bergaram. Horison B2 berstruktur prismatik atau kolumnar pada kedalaman dangkal. Seringkali prisma atau kolumnar dibungkus humus berwarna hitam. Dan bahan induk padat terdapat pada kedalaman dangkal. Pada


Ion tunggal yang menyebabkan perubahan struktur secara cepat

Na ion terhidrasi > dalam larutan dengan muatan yang

rendah tidak menetralkan secara efektif.

Hasilnya penolakan partikel yang berdampingan sebab muatan

sama terjadi destruktif terhadap struktur.

5. 6. Berat Jenis Volume = Kerapatan Isi (=BV) (Bulk Density =

BD) ρb

Gambar 5. 6. Contoh Tipe Struktur dan Pengkerasan. (a) pembentukan struktur lempeng; (b) dan (c) adalah lempeng: (b) dengan tebal lempeng1.3 cm pada jangka olah dalam geluh berpasir, (c) pada 122 cm, disebabkan oleh fluktuasi muka air; (d) dan (e) gumpal menyyudut: (e) dengan gumpal prisma lemah (diantara tanda panah); (f) 10-23 cm prismadari geluh berlempung; (g) 12.5 cm prisma; (h) tanah geluh berdebu lahan kering: tanah memiliki struktur permukaan yang lepas-lepas dan


(Kerapatan Ruah/Kerapatan Jenis Volume)

Kerapatan isi merupakan perbandingan antara massa total

tanah kering (padatan) dengan volume total tanah.

Nilai BV (BD) sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah

(ukuran dan kepadatan jenis partikel), struktur tanah (ruang

pori), dan kandungan bahan organik tanah. Nilai BV tanah-tanah

pertanian bervariasi antara 1.1-1.6 g/cm3.

5. 7. Berat Jenis Partikel (=BJP) (Particle Density) ρp

(Kerapatan Jenis Partikel)

Berat jenis partikel (BJP) merupakan perbandingan antara

massa tanah kering (padatan) dengan volumenya (volume padatan).

Gambar 5. 7. Struktur tanah mempengaruhi kecepatan infiltrasi air, seperti ditunjukkan di atas.


Berat jenis partikel merupakan fungsi perbandingan antara

komponen bahan mineral dan bahan organik. BJP untuk tanah-tanah

mineral berkisar antara 2.6 - 2.7 g/cm3, dengan nilai rata-rata

2.65 g/cm3, sedang BJP tanah organik berkisar antara 1.30 –

1.50 g/cm3.

5. 8. Konsistensi Tanah

Menerangkan daya tahan tanah pada berbagai kandung-an

lengas (kelembaban) terhadap tekanan atau manipulasi mekanik.

Menyatakan/merupakan ekspresi gabungan gaya-gaya kohesi dan

adhesi yang menerangkan kemudahan suatu tanah dapat diubah

bentuknya atau hancur.

Umumnya diukur dengan perasaan, dan manipulasi tanah dengan

tangan

Gambar 5. 8. Berat Jenis Volume, dan Berat Jenis Partikel Tanah. Lakukan perhitungan dengan hati-hati dan perhatikan istilah dengan benar. Dalam kasus di atas, berat jenis volume adalah setengah dari berat jenis partikel, dan % pori adalah 50%


(1) Tanah Basah

Untuk tanah basah konsistensi didiskripsikan dalam istilah

berikut:

(a) kelekatan (stickiness)

Derajat kelekatan dibedakan sebagai berikut:

tidak melekat (non sticky)

melekat sedikit (slightly sticky)

melekat (sticky)

sangat melekat (very sticky)

(b) plastisitas (plasticity)

kapasitas tanah dapat di bengkok-kan (molded) berubah

bentuk sebagai respons terhadap gaya dan mempertahankan bentuk

tersebut walaupun gayanya dihilangkan.

Derajat plastisitas dinyatakan sebagai berikut:

tidak plastik (non plastic)

sedikit plastik (slightly plastic)

plastik (plastic)

sangat plastik (very plastic)

(2) Tanah Lembab

Konsistensi tanah lembab sangat penting karena mene-rangkan

keadaan tanah terbaik di lapangan kapan untuk diolah. Dalam

praktik, itu merupakan ukuran umum daya tahan tanah bila

dihancurkan antara ibu-jari dan telunjuk. Dibedakan dalam

istilah-istilah berikut mulai dari yang paling tidak koherens

sampai yang saling melekat kuat (bertahan) terhadap gaya hancur

ibu-jari dan telunjuk.

Lepas-lepas (loose: noncoherent)Sangat mudah hancur (very friable: coherent but very easily crushed)Mudah hancur (friable: easily crushed)Kuat (firm: crushable under moderate pressure)Sangat kuat (very firm: crushable only under strong pressure)


Sangat-sangat kuat (extremely firm: resistant to crushing between thumband forefinger)

Karena konsistensi tanah lembab sangat bergantung pada

tingkat kelembaban tanah. Ketepatan pengukuran karakteristik

tanah ini di lapangan bergantung pada pendugaan tingkat

kelembaban tanah. Tanah kasar pasiran diharapkan memiliki

konsistensi lepas-lepas. Loams dan silt loams yang berganulasi baik

diharapkan sangat mudah hancur, atau mungkin kuat. Clays, silty clays

dan silty clay loams diharapkan memiliki konsistensi kuat atau

sangat kuat, khususnya jika rendah kandungan bahan organiknya.

Namun, generalisasi di atas harus disertai kehati-hatian karena

konsistensi tanah bergantung pada banyak faktor seperti jenis

lempung, dan macam serta banyaknya humus.

(3) Tanah Kering

Jika kering, tanah cenderung tahan terhadap gaya

penghancuran atau manipulasi lainnya. Derajat ketahanan ini

dihubungakan dengan gaya tarikpertikel satu dengan lainnya dan

dinyatakan dalam istilah kekakuan (rigidity) dan kemudahan hancur

(brittleness).

Lepas-lepas (loose: noncoherent)Lunak (soft: breaks under slight pressure between thumb and forefinger)Agak keras (slightly hard: breaks under moderate pressure)Keras (hard: breaks with difficulty under pressure)Sangat keras (Very hard: very resistant to pressure, cannot be broken

between thumb and forefinger)Sangat-sangat keras (extremely hard: extreme resistant to pressure;

cannot be broken in the hand).

5. 9. Tetapan atau Angka ATTERBERG

Atterberg, Cassagrande, Puchner, dan Mohr telah me-nguji dan

menetapkan tetapan konsistensi tanah yang dikenal dengan istilah

sebagai berikut.


Batas Cair (BC) kadar lengas yang menyebabkan tanah dapat

menggelincir terhadap pengaruh getaran standar atau

ketukan tertentu. Disebut juga batas alir atau batas

plastisitas tanah tertinggi.

Batas Gulung (BG) kadar lengas yang memungkinkan tanah dapat

digulung-gulung menjadi batang kecil berdiameter 3mm,

dan mulai retak-retak serta pecah. Disebut pula batas

plastisitas terendah.

Batas Lekat (BL) kadar lengas yang memungkinkan tanah dapat

melekat pada alat pengukur tertentu.

Batas Berubah Warna (BBW) kadar lengas yang menunjukkan

keadaan tanah mulai berubah warnanya.

Kisaran nilai antara dua batas tetapan menghasilkan:

Indeks Plastisitas (IP) = BC -BG

Jangka Olah (JO) = BL - BG

Surplus (S) = BL – BC

Persedian Air Maksimum (PAM) = BC - BBW

5. 10. WARNA TANAH

Warna tanah dapat menunjukkan beberapa gambaran tentang

keadaan tanah.

- Menunjukkan perbedaan asal mineral tanah (bahan induk) atau

dalam perkembangan tanah.

- Warna putih menunjukkan adanya endapan garam atau karbonat

(kapur).

- Bercak (mottles) umumnya warna karat menunjukkan tanah

mempunyai periode pengudaraan yang tidak cukup dalam

setiap tahun.


- Warna kebiruan, kelabu dan kehijauan, (gleisasi) menunjukkan

adanya periode panjang keadaan tergenang dan pengudaraan

yang tidak mencukupi.

- Warna yang lebih gelap menunjukkan kandungan bahan organik

tanah yang lebih banyak. Makin tua warna tanah makin

tinggi kandungan bahan organiknya.

- Warna terang umumnya disebabkan oleh adanya/banyaknya

kandungan mineral yang tidak bernilai gizi (kandungan

haranya sedikit).

Untuk mencapai suatu kesepakatan atau obyektifitas,

dipergunakan suatu warna standar yang dinyatakan dalam sistem

numerik. Salah satu contoh yang terkenal dan dipakai untuk

membedakan warna tanah adalah Munsell Soil Colour Charts.

Parameter yang digunakan pada Munsell Soil Colour Charts adalah:

HUE spektrum warna atau warna pelangi yang dominan (merah,

kuning, biru, dan hijau).

Menggambarkan warna yang dominan suatu berkas panjang

gelombang cahaya, atau kualitas yang membedakan antara

merah dan kuning.

Misal: 5R; 7.5 R; 10R; 2.5YR; 5YR; 7.5YR; …

VALUE Kehitaman atau (ke) putih (an) relatif, banyaknya

cahaya yang direfleksikan.

Menggambarkan nisbah (warna kecerahan) : (warna putih

mutlak). Atau, kisaran berangsur-angsur dari putih ke

hitam.

1/ .. (hitam)2/..

9/.. (putih)

CHROMA Kemurnian (purity) warna, yang meningkat bila kekelabuan

menurun.


Berkisar dari kelabu netral ???

Atau dari putih ???

Dalam Musell:

../1 ../2 ../3 ... ../8

Contoh: Menuliskan suatu warna dengan Munsell Chart

7.5YR 3/2 m Dark brown, moist7.5YR 6/4 d Light brown, dry

Gambar 5. 9. Representasi Warna, yang dibedakan untuk keperluan Ilmu Tanah. Hue merupakan warna berbedaU, Value merupakan jumlah sinar yang direfleksikan (Hitam dan putih), dan Chroma merupakan kemurnian dari spectrum. Simbol warna selalu ditulis dalam


5.11 AIR TANAH

I. Fungsi Air Tanah

(1) sebagai penyusun utama protoplasma (85-95%)

(2) sebagai bahan esesnsial untuk proses fotosintesa dan

konversi karbohidrat menjadi gula.

(3) sebagai pelarut hara ke dalam dan melewati bagian-bagian

tanaman.

(4) memberi ketegaran tanaman (turgidity), yang memberikan

bentuk dan posisi bagian tanaman yang pas untuk menangkap

sinar matahari.

25%

25%

50%

II. Prinsip Kapilar dan Air Tanah

Kapilaritas terjadi karena dua gaya:

(1) gaya adhesi oleh dinding (permukaan) padatan pada rongga ,

dan

(2) tegangan permukaan air, yang disebabkan oleh gaya tarik

molekul-molekul air satu dengan yang lain (kohesi).

Udara

Air tersedia

Air tak tersedia

Padatan tanah

Gambar 5. 10. Komposisi ideal tanah (udara, air, dan padatan tanah).


Mekanisme Kapilar

Molekul-molekul air ditarik oleh dinding tabung oleh gaya

adhesi dan bergerak naik. Gaya kohesi antara molekul-molekul

air juga menyebabkan air yang tidak berkontak dengan dinding

tabung naik. Tinggi naiknya air dalam tabung sama dengan

beratnya untuk mengimbangi gaya-gaya adhesi dan kohesi.

Naiknya kapilar dapat diekspresikan sebagai:

2T 2 T Cos h = ------- h = --------------

rdg rdg

h = tinggi naiknya kapilar dalam tabung, T = tegangan

permukaan, r = jari-jari tabung, d = densiti (kerapatan)

larutan, dan g = percepatan gravitasi. Untuk air, persamaan di

atas menjadi:

Gambar 5. 11. Tampilan dua dimensi molekul air. Sudut HOH=105° menghasilkan susunan yangasimetri. Satu sisi (dengan dua H) bermuatan elektro positif, dan lainnya elektro-negatif. Hal ini menyebabkan polarity dari air.


Naiknya Air dalam Tanah

Gaya kapilar juga bekerja untuk semua tanah basah. Tetapi,

kecepatan dan ketinggian naiknya air lebih lambat dalam pori

tanah, karena pori tanah tidak lurus dan tidak seragam. Belum

lagi adanya udara yang terperangkap dalam pori yang menyebabkan

lambatnya gerakan kapilar.

Umumnya, tingginya kenaikan kapilar lebih besar pada tanah

bertekstur halus, tetapi tidak terlalu halus atau kompak.

Konsep Energi Air Tanah

Beberapa fenomena yang berhubungan dengan energi adalah:

retensi (penambatan) dan pergerakan air dalam tanah, pengambilan

Gambar 5. 12. Pergerakan kapileritas ke atas, (a) dalam tabung gelas yang berbeda ukuran, dan (b) dalam tanah. Mekanisme kapilaritas sama dalam tabung dan dalam tanah. Tetapi terdapat ketidak teraturan dalam tanah akibat sifat kekelokan (tortous) dan keragaman ukuran pori, dan


dan translokasi dalam tanaman, serta hilangnya air ke atmosfer.

Berbagai macam energi terkait termasuk energi potensial,

kinetik, dan elektrik. Tetapi, istilah energi bebas digunakan

untuk mencirikan status energi air. Energi bebas merupakan

gabungan (penjumlahan) semua bentuk energi tersedia.

Gerakan air dalam tanah terjadi dari zona (kedudukan)

dengan energi bebas air tinggi ke kedudukan dengan energi bebas

air lebih rendah.

Gaya-gaya yang mempengaruhi Energi Bebas

(1) Adhesi, atau penarikan oleh padatan (matriks) tanah

terhadap air, memberikan gaya matriks (menyebabkan

kapilaritas).

(2) Osmotik, penarikan oleh ion-ion dan larutan lain terhadap

air, cenderung mengurangi/menurunkan energiu bebas

larutan tanah.

(3) gravitasi, gaya gravitasi cenderung menarik air tanah ke

bawah.


Gambar 5. 13. Dua “bentuk” airyang bersama-sama menaikkan potensial matriks. Padatan tanah menjerap air dengan sangat kuat, sedang gaya kapiler bertanggung-jawab atas air yang dipegang/ditahan dalam

Gambar 5. 14. Hubungan antara enerji bebas air murni dan air tanah,dan pengaruh elevasi terhadap enerji bebas untuk mengilustrasikan potensial gravitasi. Catatan: pengaruh osmotic dan tarikan padatan tanah (matriks) terhadap air keduanya mengurangi enerji bebas air tanah. Tingkat penurunan ini menunjukkan potensial osmotic dan matriks. Pengaruh gravitasi meningkatkan enerji bebas, jika titik referensi standard pada air bebas berada pada elevasi lebih rendah daripada air tanah dalam profil. Catatan: potensial osmotic dan matriks negatip, menerangkan mengapa keduanya sering disebut sebagaitarikan atau tensi. Potensial gravitasi umumnya positip. Perilaku


5. 11. Potensial Air Tanah Total

Perbedaan energi bebas dari suatu tempat ke tempat lain

merupakan pengetahuan praktik yang penting. Perbedaan ini

sering disebut sebagai potensial air tanah total (t).

t = w + z

t = potensial total; w = potensial air; z = potensial

gravitasi (sering ditulis g). Sedang w merupakan

gabungan dari p, m, dan s.

w = p + m + s

p = potensial tekanan; m = potensial matriks; s =

potensial larutan (osmotik). Jadi potensial total:

t = p + m + s + z

5. 12. Potensial Gravitasi (z atau g)

Gaya gravitasi bekerja terhadap air sama seperti terhadap

benda lainnya, yaitu penarikan ke pusat bumi. Dinyatakan

sebagai.

z = gh

h, ketinggian (jarak air tanah dari kedudukan

referensi)

Gambar 5. 15. Dasar kapileritas dan Air Tanah. (a) keadaan sebelum tabung kapiler dimasukkan ke dalam muka air; (b) jika tabung dimasukkan ke dalam air/cairan, air akan naikdalam tabung, menunjukkan: (c) gaya tarikan antara air dan dinding tabung (adhesi) dan tarikan mutual antaramolekul air (kohesi). Air akan naik sampai gaya


Berat merupakan salah satu metod yang paling mudah untuk

menspesifikasi satuan air. Jadi dalam hal z, merupakan

perbedaan jarak-vertikal/ketinggian suatu titik/kedudukan yang

ditanyakan dengan titik/kedudukan referensi. Jika titik

tersebut berada di atas titik referensi, maka z positif (+), dan

jika berada di bawah titik referensi, maka z negatif (-).

Catatan:

Potensial = = usaha = gaya * jarak = F * h

sedang F = m*a (dimana a = percepatan = g)

jadi jika unit potensial dinyatakan dalam satuan berat,

maka

= (F * h)/berat = (F * h)/(F) = h (satuan jarak)

5. 13. Potensial Matriks

Potensial matriks, m, dihubungkan dengan gaya-gaya

adsorpsi matriks tanah. Jika kuantitas satuan air dinyatakan

dalam berat, maka m pada suatu titik, adalah jarak vertikal

titik tersebut dalam tanah terhadap permukaan air dalam


manometer yang dihubungkan dengan titik tersebut melalui mangkuk

keramik.

Potensial matriks merupakan ciri tanah yang dinamik. Pada tanahjenuh, m = 0.

5. 14. Potensial Tekanan (p)

Pada kondisi lapangan , potensial tekanan, p, berlaku

terutama untuk tanah yang jenuh air. Jika satuan kuantitas air

dinyatakan dalam berat, maka p adalah jarak vertikal dari titik

yang ditanyakan (dalam tanah) terhadap permukaan air dalam

piezometer ( permukaan air tanah) yang dihubungkan ke titik

tersebut.

Di lapangan p = 0 jika berada di atas atau pada permukaan

air dalam piezometer. Di bawah level tersebut p selalu positif,

dan bertambah besar dengan bertambahnya kedalaman dibawah

permukaan air.

5. 15. Potensial Osmotik

Potensial osmotik muncul dengan adanya bahan larutan dalam

larutan tanah. Bahan larutan mungkin ionik atau non-ionik,

tetapi pengaruhnya adalah mengurangi energi bebas air. Hal itu

terjadi terutama karena molekul-molekul bahan larutan menarik

molekul-molekul air.

Tidak seperti potensial matriks, potensial osmotik

mempunyai pengaruh yang kecil terhadap gerakan massa air dalam

tanah. Pengaruh utamanya adalah terhadap penyerapan air oleh

akar tanaman.


Gambar 5. 16. (A) Potensial matriks air tanah pada mangkkuk keramikadalah jarak vertical pada titik tengah mangkuk terhadap muka air pada manometer. Untuk ilustrasi (A), m= -15 cm.(B) Suatu tensiometer dibuat dengan menghubungkan mangkuk keramik dengan manometer air raksa melalui tabung penuh air. Simbol-simbol mengacu pada persamaan m= - 13.6 ZHg + Z dan m= - 12.6 ZHg + Z0, yang dapat digunakan untuk menghitung potensial matriks, C.(C) Tabung Piezometer yang digunakan untuk menentukan batas muka air tanah dan juga menentukan potensial tekanan air tanah. Potensial tekanan pada sembarang titik dalam tanah adalah jarak antara titik tersebut dengan batas air dalam tabung piezometer. Jadi, potensial tekanan pada titik A, P = 10 cm.

A B C

Gambar 5. 17. Menunjukkan tenaga yang dibutuhkanuntuk menghilangkan sejumlah air dari tanah yang dibasahi. Jumlah tenaga tekanan yang dibutuhkan sama dengan jumlah tenaga hisapan.


5. 16. Pengukuran Kelangasan/Kelembaban Tanah

Gambar 5. 18. Hubungan antara potensial osmotic, matriks, dan kombinasi keduanya.


Beberapa metod untuk mengukur kelengasan tanah (kandungan

air tanah).

1. Metode Gravimetri

Menyatakan kandungan air dalam tanah (kelengasan tanah)

dalam persen berat air (dalam tanah tersebut) terhadap berat

tanah kering (kering oven, 100-105 s.d 110oC).

2. Metode Daya Hantar Listrik (metod Tahanan, Resistance Method)

Kenyataannya bahwa bahan porous seperti gipsum, nilon, dan

fiberglas memiliki tahanan listrik yang berhubungan dengan

kandungan airnya.

Jika blok bahan tersebut dihubungkan dengan elektroda, dan

kemudian ditempatkan tanah basah di atasnya, maka blok bahan

tersebut akan menyerap air sampai mencapai kesetimbangan.

Tahanan listrik blok ditentukan oleh kandungan air. Hubungan

antara pembacaan tahanan dan kandungan air dapat ditentukan

melalui kalibrasi. Akurasi pembacaan kelengasan dalam kisaran

1-15 bars.

3. Metode Tegangan

Tensiometer lapangan mengukur tegangan dimana air

diikat/dipegang oleh matriks tanah. Kisaran kemampuannya untuk

mengukur kelengasan tanah antara 0 –0.8 bar.

Ada pula yang disebut tension plate untuk kondisi di

laboratorium. Tanah ditempatkan pada piring porus kemudian

dilakukan penghisapan (suction). Kisaran ukurannya 0-1 bar.

Pressure membrane, menggunakan piring porous yang tahan

sampai tekanan 100 bars.


4. Metode Neutron Probe (Metode Radioaktif Neutron)

Gambar 5. 19. Mekanisme pengukur kelembaban neutron. Alat tersebut,yang memiliki sumber neutron cepat dan detector neutron lambat, diturunkan melalui lubang tabung yang dibuat. Neutron di emisikan oleh sumber neutron (missal: radium, atau americium-beryllium) pada kecepatan sangat tinggi (fast neutron). Jika neutron ini bertabrakan dengan atom berukuran kecil seperti H yang dikandung air, arah dan gerakannya berubah dan mereka kehilangan enerji. Neutron yang diperlambat diukur dihitung oleh tabung detector dan scalar.


5. 17. Pergerakan Air dalam Tanah

1. Pergerakan Air Jenuh

Rumus: V = K f (cm/jam)

V = total volume air yang dipindahkan (digerakkan) per

satuan waktu; K = konduktivitas hidraulik (cm/jam); f = gaya

penggerak air (gaya yang menyebabkan air bergerak) f = ∆/L

f = ∆h/L

Faktor-faktor yang mempengaruhi konduktivitas hidraulik (K)

tanah jenuh.

Semua faktor yang mempengaruhi ukuran dan konfigurasi pori

tanah akan mempengaruhi konduktivitas hidraulik.

Yang terutama adalah tekstur dan struktur, disamping itu

kandungan bahan organik tanah (BO) dan kandungan air dalam tanah

juga mempengaruhi nilai K.


2. Pergerakan Air Tak Jenuh

Pada kondisi lapangan pergerakan air tanah terjadi terutama

pada kondisi dimana pori tanah tidak jenuh air.

Pada tegangan rendah K > pada tanah pasiran daripada tanah

lempungan, sebaliknya pada tegangan tinggi K > pada tanah

lempungan daripada pasiran. Hal itu karena pada tanah

bertekstur kasar pori-pori besar mendorong terjadinya aliran

jenuh. Sebaliknya tanah dengan pori-pori kecil mendorong

terjadinya aliran tak jenuh.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Aliran Tak Jenuh

Terjadinya aliran tak jenuh juga sama dipengaruhi oleh

faktor-faktor yang mempengaruhi aliran air jenuh, yaitu

perbedaan tegangan/hisapan lengas/air perbedaan potensial.

Gambar 5. 20. Perbandingan kecepatan pergerakan air irigasi ke dalam tanah geluh berpasir dan geluh berlempung. Catatan: kecepatan pergerakan air lebih cepat pada geluh berpasir khususnya kea rah bawah.


Perbedaan tegangan disebabkan oleh perbedaan kandungan

lengas. Kandungan air yang lebih tinggi menyebabkan perbedaan

tegangan (perbedaan potensial) lebih besar aliran lebih

cepat.

5. 18. Retensi Kelengasan Tanah di Lapangan

1. Kapasitas Menahan Air Maksimum

2. Kapasitas Lapangan

3. Titik Layu Permanen

4. Koefisien Higroskopik (air higroskopik)

5. Kelengasan vs tegangan.


Gambar 5. 21. Volume air dan udara dari 100 gr tanah geluh berdebu bergranulasi baik pada berbagai tingkatan kelembaban.


Gambar 5. 22. Hubungan umum antara karakteristik kelembaban tanah dengan tekstur tanah.


Gambar 5. 23. Perbandingan kelembaban tanah dengan persamaan hisapan/tekanan (dalam bar), dikaitkan terhadap ketersediaan air relative untuk tanaman.


Pengambilan Air oleh Tanaman

Tampaknya ada dua fenomena yang mempelajari pengambilan air

oleh tanaman, yaitu: (a) pergerakan kapilar air tanah menuju

akar tanaman, dan (b) pertumbuhan akar tanaman ke arah lengas

tanah.

1. Kecepatan Pergerakan Kapilar.2. Kecepatan Perkembangan Akar.3. Distribusi Akar.4. Kontak Akar-Tanah.

Faktor-Faktor yang Mengendalikan Kecepatan Air ke dalam Tanah

% pasir, debu, lempung (Clay) Tektur tanah

Struktur tanah

Jumlah bahan organik dalam tanah

Kedalam tanah terhadap lapisan padas, batuan induk dan

lapisan kedap lain

Gambar 5. 24. Kurva Tekanan/tegangan kelembaban tiga tanah mineral.Kurva menunjukkan hubungan yang diperoleh dengan mengeringkan sempurna tanah jenuh secara perlahan-lahan.


Jumlah air dalam tanah

Temperatur tanah

Kecepatan infiltrasi diklasifikasikan: sangat rendah, rendah,

sedang, tinggi

Hara-hara yang sering hilang oleh pelindian:

1. Ca Jumlah yang besar

2. Mg, S,K Terbesar berikutnya

3. N NO3-

4. P

Mekanisme absorpsi air

1. Absorpsi pasif

2. Perluasan perakaran

3. Absorpsi aktif

Adanya akumulasi garam pada perakaran

Jeluk pengambilan air

Pada umumnya diambil pada jeluk dangkal

Pada daerah kering akar mencari air sp pada zona +

3m

Air

Transpirasi


Saat tanaman membutuhkan air

Penggunaan air konsumtif

Jumlah kehilangan air oleh evapotranspirasi (ET) + yang terkandung dalam jaringan tanaman(a) Evapotranspirasi (ET)

(b) Efisiensi penggunaan air

Jumlah kebutuhan air (transpirasi, pertumbuhan,

evapotranspirasi, drainase) untuk menghasilkan unit

bahan berat ukuran efisiensi penggunaan air.

Evapotranspirasi

Kehilangan air dari tanah dan tanaman

Layu sementara

Layu permanen

Evapotranspirasi?

Air yang diserap

+ air

+ air

tanah

tanahtanah

tanah


5. 19. AERASI TANAH

Dua reaksi biologi paling penting yang melibatkan gas/udara

yang terdapat dalam tanah adalah:

(1) respirasi tanaman tingkat tinggi

(2) proses dekomposisi residu organik oleh mikroorganisme.

Walaupun berbeda dalam beberapa hal, kedua proses tersebut

sama-sama merupakan proses oksidasi komposisi/rangkaian

organik. Reaksi umumnya dapat digambarkan sebagai berikut:

[C] + O2 CO2

KomposisiOrganik

Jadi, setiap proses di atas menggunakan O2 dan menghasilkan

CO2.

Masalah aerasi tanah di lapangan

(1) Kelebihan kelembaban

Kondisi air tanah yang jenuh dapat menyebabkan mala-petaka

terhadap tanaman tertentu hanya dalam waktu singkat,

terutama tanaman yang sebelumnya sudah tumbuh pada kondisi

aerasi yang baik.

Untuk pencegahan, dibutuhkan pembuangan air yang cepat baik

dengan drainase atau dengan aliran permukaan (run-off)

terkendali.

(2) Pertukaran gas

Ketidak-cukupan pertukaran gas antara tanah dengan atmosfer

bebas diatasnya bergantung terutama pada dua faktor yaitu:

(a) kecepatan reaksi biokimia yang mempengaruhi gas

tanah.

(b) kecepatan aktual gas bergerak masuk ke- dan keluar

dari- tanah.


Makin cepat penggunakan O2 dan dengan sendirinya pelepasan

CO2, makin besar pula pertukaran pertukaran gas yang dibutuhkan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi biologi ini, seperti

temperatur, residu organik, dll, sangat penting dalam menentukan

status udara tanah.

Pertukaran gas a dalam tanah dengan atmosfer difasilitasi

oleh faktor yaitu: (a) aliran masa (mass flow) perbedaan

tekanan , dan (b) difusi. tekanan parsialnya.

Pengkarakteran Aerasi Tanah

Status aerasi tanah dapat dicirikan dalam tiga cara:

(1) kandungan O2 dan gas lainnya dalam atmosfer tanah,

(2) kecepatan difusi O2 (oxygen diffusion rate, ODR),

(3) potensial oksidasi-reduksi (redox)

(1) Oksigen (O2) Tanah

Jumlah O2 dalam tanah ditentukan oleh banyaknya pori berisi

udara dan proporsi dari pori tersebut yang terisi O2. Kedua

parameter ini saling berhubungan, karena apabila jumlah pori

berisi udara terbatas, maka banyaknya O2 yang sedikit dalam

ruang tersebut akan cepat dikonsumsi oleh akar tanaman, dan

mikrobia tanah, serta CO2 dilepaskan.

Dalam atmosfer di atas tanah mengandung 21% O2, 0.03% CO2 ,

dan hampir 79% N2. Sebagai perbandingan udara tanah mengandung

sama atau sedikit lebih tinggi N2, tetapi mengandung O2 yang

selalu lebih rendah dan CO2 yang lebih tinggi. Kandungan O2

sedikit < 20% pada lapisan permukaan tanah dengan struktur yang

mantap dan banyak pori makronya. Kandungan O2 akan turun cepat

sampai <5% atau bahkan 0% dalam tanah lapisan bawah (subsoil) yang

berdrainase jelek dengan sedikit pori makro.


Terdapat hubungan yang berbalikan antara kandungan O2 dan

CO2 dalam udara tanah, yaitu kandungan O2 berkurang bila

kandungan CO2 meningkat.

Kandungan CO2 dalam udara tanah larut dalam air tanah

membentuk asam karbonat (H2CO3). Asam ini secara umum berguna,

khususnya dalam hubungannya dengan pH dan kelarutan mineral-

mineral tanah.

(2) Kecepatan Difusi Oksigen

Pengukuran status udara tanah yang terbaik, mungkin

dinyatakan dalam kecepatan difusi oksigen (ODR), yang

menyatakan/menentukan kecepatan O2 dapat diganti/diisi ulang

apabila telah terpakai oleh respirasi akar tanaman atau oleh

mikroorganisme tanah, atau diganti oleh air.

ODR berkurang seiring dengan kedalaman tanah. Walaupun

sampai menggunakan udara atmosfer bebas dengan kandungan 21%

O2, ODR pada 97 cm < dari ½ kali ODR pada 11 cm. Apabila

konsentrasi O2 yang digunakan lebih rendah, maka ODR akan

berkurang lebih cepat lagi.

Secara alami beberapa tanaman terpengaruhi oleh ODR yang

rendah. Rumput-rumputan cenderung lebih toleran terhadap ODR

rendah daripada kacang-kacangan (legume). Gula bit dan alfalfa

membutuhkan ODR lebih tinggi daripada cengkih ladino (ladino clover).

(3) Potensial Oksidasi-Reduksi ( Redox ) (Eh)

Jika suatu tanah memilki aerasi baik, maka tanah didominasi

oleh bentuk/keadaan teroksida Fe-ferik (Fe3+), Mn manganik (Mn4+),

nitrat (NO3-), dan sulfat (SO4

2-). Dalam kondisi tanah

berdrainase dan beraerasi buruk, maka elemen-elemen tersebut

didapatkan dalam bentuk tereduksi, yaitu: Fe-fero (Fe2+), Mn-

mangano (Mn2+), amonium (NH4+), dan sulfida (S2-).


Indikasi status oksidasi-reduksi dari suatu sistem

(termasuk dalam tanah) dinyatakan dengan potensial oksidasi-

reduksi (redox potential) (=Eh), yang memberikan pengukuran

kecenderungan suatu sistem untuk mereduksi atau mengoksidasi

senyawa kimia, dan umumnya dinyatakan dalam volts (v) atau

milivolts (mv). Jika nilainya positif dan tinggi, menunjukkan

kondisi oksidasi yang kuat. Sebaliknya jika nilainya rendah dan

bahkan negatif, maka elemen-elemen atau senyawa kimia akan

didapatkan dalam bentuk tereduksi.

Aerasi tanah mempunyai pengaruh yang nyata terhadap

terdapatnya unsur-unsur kimia khusus dalam tanah dan tentunya

juga berkaitan dengan ketersediaan dan tingkatan keracunan

spesies-spesies kimia tersebut.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aerasi Tanah

Komposisi udara tanah sangat bergantung pada banyaknya pori

udara tersedia, bersama-sama dengan reaksi bio-kimia, dan

pertukaran gas.

Porositas total tanah ditentukan oleh BD-nya. Dan itu

berhubungan dengan tekstur dan struktur tanahnya, dan bahan

organik tanah.

Konsentrasi O2 dan CO2 dalam udara tanah sangat

berhubungan dengan aktivitas biologi dalam tanah. Komposisi

mikrobial dari residu organik sangat menentukan porsi utama CO2

yang terbentuk. Pemberian pupuk kandang (manur), residu

tanaman, atau lumpur pembuangan kotoran (sewage sludge) dalam

jumlah banyak, khususnya apabila kelembaban dan temperaturnya

optimum, akan merubah komposisi udara tanah. Pengaruhnya

digambarkan pada Figure 4.5.

Pengaruh Aerasi Tanah terhadap Aktivitas Biologi


(1) Pengaruhnya terhadap Aktivitas Tanaman

Tanaman (tingkat tinggi) sangat dipengaruhi oleh aerasi

tanah yang buruk dalam 4 cara, yaitu:

(a) pertumbuhan tanaman, khususnya akar, terhambat.

Lihat Tabel 4.3.

(b) penyerapan (absorpsi) nutrien/hara berkurang. Lihat

Tabel 4.4.

(c) penyerapan air juga terhambat, dan

(d) pembentukan senyawa anorganik yang meracuni tanaman

umumnya terjadi pada kondisi aerasi yang buruk.

(2) Pengaruhnya terhadap Mikroorganisme

Dalam sebagaian besar tanah. Metabolisme mikrobial sangat

berperan pada respirasi, walaupun ketika tanaman tumbuh dengan

cepat/sehat. Karena respirasi membutuhkan O2 dan melepaskan CO2,

mikroorganisme tanah sangat dipe-ngaruhi oleh aerasi tanah.

Bukti nyata pengaruh aerasi tanah terhadap aktivitas

mikrobial adalah perombakan residu tanaman yang lambat pada

daerah rawa (swampy areas).

Aerasi tanah juga menentukan macam mikroorganisme yang ada

dalam tanah. Jika O2 tersedia, terdapat mikroorga-nisme aerobik

yang menggunakan O2 untuk mengoksidasi bahan organik. Pada

kondisi sebaliknya, mikroorganisme anaerobik menjadi dominan dan

akan mengkonsumsi O2 dalam senyawa-senyawa NO3, Fe2O3, dan SO4,

sehingga menimbulkan bentuk tereduksi dari senyawa tersebut.

Secara umum, kondisi yang menunjang bentuk-bentuk aerobik

juga akan menunjang juga pertumbuhan sebagian besar tanaman.


(3) Pemadatan Tanah dan Aerasi

Semua efek negatif pemadatan tanah tidak disebabkan oleh

aerasi yang buruk. Lapisan-lapisan tanah menjadi begitu padat

sehingga menghambat pertumbuhan akar walaupun jika kandungan O2

nya mencukupi dan tersedia.


Gambar 5. 25. Skema keseimbangan radiasi pada siang dan malam hari pada musim semi atau awal musim panas di daerah sub-tropis. Kurang lebih separuh dari radiasi sinar matahari mencapai bumi, baik langsung maupun tidak, dari radiasi atas bumi (sky radiation).


5. 20. TEMPERATUR TANAH

Temperatur tanah sangat mempengaruhi proses-proses fisika,

kimia, dan biologi yang terjadi dalam tanah. Dalam tanah yang

dingin, kecepatan proses kimia dan biologi lambat. Dekomposisi

biologi mendekati tidak berubah, sehingga menghambat kecepatan

beberapa nutrien seperti N, P, S, dan Ca menjadi tersedia.

Pertumbuhan terbaik tanaman sangat bervariasi dalam

hubungannya dengan temperatur tanah. Sebagai contoh:

- perkecambahan jagung 7-10oC dan optimumnya ≈ 380C, walaupun

ini bervariasi pada kondisi temperatur udara dan kelembaban

tanah yang berbeda.

- ubi kentang berkembang baik pada temperatur tanah 16-210C.

- Oats juga tumbuh baik pada temperatur tanah 210C, tetapi akar

tanaman ini tumbuh lebih baik jika temperatur tanahnya ≈ 150C.

- Pertumbuhan vegetatif apel dan peach yang optimum tercapai pada

temperatur tanah ≈ 180C, sedang untuk citrus ≈ 250C. Pada

daerah dingin, hasil beberapa sayuran dan tanaman buah-buahan

meningkat dengan penghangatan tanah (Figure 4.10). Siklus

hidup tanaman bunga dan ornamen juga dipengaruhi oleh

temperatur tanah. Umbi bunga Tulip membutuhkan pendinginan

untuk pembentukan kuncup bunga di awal musim dingin, walaupun

perkembangan bungannya terhambat sampai tanah menghangat pada

musim semi berikutnya.

Penyerapan dan Kehilangan Energi Matahari

Banyaknya panas yang diserap tanah ditentukan terutama oleh

banyaknya radiasi efektif yang mencapai bumi. Hanya sebagian

dari radiasi solar yang mencapai tanah. Sisanya, sebelum

mencapai bumi, dikembalikan kembali ke atmosfer oleh awan,

diserap oleh gas-gas atmosfer, atau disebarkan ke atmosfer.


Pada daerah arid yang relatif bebas awan, 75% radiasi solar

mencapai bumi/tanah. Sebaliknya, pada daerah humid hanya 35-45%

yang mencapai tanah. Rata-rata umum ≈ 50%.

Temperatur tanah pada daerah lereng yang menghadap ke arah

tertentu juga bervariasi berdasarkan waktu/ musim dan

lintangnya.

Apakah suatu tanah dibiarkan terbuka atau ditutupi dengan

vegetasi atau mulsa merupakan faktor lain yang juga menentukan

banyaknya radiasi soalr mencapai tanah. Pengaruh hutan yang

rapat/padat juga dapat diketahui. Tanah-tanah gundul/terbuka

akan menghangat dan mendingin lebih cepat daripada tanah-tanah

yang ditutupi vegetasi atau oleh mulsa tambahan/buatan.

Panas Spesifik Tanah

Faktor lain yang mempengaruhi temperatur tanah adalah panas

spesifik tanah atau kapasitas thermalnya dibandingkan dengan

kapasitas thermal air.

Panas spesifik dinyatakan sebagai perbandingan kuantitas

panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur subtansi 10C

(dari 150C ke 160C) dengan panas yang dibutuhkan untuk menaikkan

temperatur yang sama dari air. Sifat tanah ini sangat penting

dalam mengontrol temperatur tanah. Penyerap-an sejumlah panas

yang diberikan oleh tanah tidak menjamin kecepatan naiknya

temparaturnya. Jika semuanya sama, suatu tanah dengan panas

spesifik tinggi menunjukkan perubahan temperatur lebih lambat

daripada tanah dengan panas spesifik rendah.

Kelembaban merupakan penyangga tanah dari perubahan

temperatur yang cepat. Dalam kondisi lapangan aktual, kandungan

lengas tanah merupakan faktor penentu (daripada faktor lainnya)

energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur tanah.

Panas Penguapan


Kelembaban tanah juga merupakan faktor yang penting dalm

menentukan jumlah panas yang digunakan dalam proses evaporasi

air tanah. Penguapan terjadi karena meningkatnya aktivitas

molekul air tanah yang menyerap panas dari sekeli-lingnya. Ini

menghasilkan efek pendinginan, khususnya dipermukaan tanah

dimana evaporasi terjadi.

Penguapan 1 g air pada 200C membutuhkan ≈ 40 kalori.

Pergerakan Panas Dalam Tanah

Radiasi solar masuk kedalam profil tanah sebagian besar

dengancara konduksi. Konduksi panas dipengaruhi oleh beberapa

faktor, tetapi yang terpenting adalah kandungan air dalam

lapisan tanah (kelengasan tanah). Panas lebih mudah 150 kali

bergerak melalui tanah ke air daripada tanah ke udara. Jiak

kandungan air dalam tanah meningkat, udara berkurang dan

hambatan transfer panas juga berkurang.

Terjadinya perubahan-perubahan hampir selalu lebih kecil

dalam tanah bagian bawah, (subsoil). Di daerah sedang, permukaan

tanah cenderung lebih hangat selama musim panas, dan lebih

dingin selama musim dingin daripada tanah bagian bawah,

khususnya horison bawah dari subsoil.

Pengendalian Temperatur Tanah

Terapat dua macam praktik manajemen tanah yang mempengaruhi

temperatur tanah, yaitu:

(a) yang mempertahankan macam penutup atau mulsa pada tanah, dan

(b) yang mengurangi kelebihan air tanah.

Efek dari keduanya memberikan implikasi biologi yangberarti.

(a) Mulsa dan Pengolahan Tanah.


Temperatur tanah dipengaruhi oleh penutup tanah dan

khususnya oleh residu organik dan mulsa macam lainnya yang

ditempatkan pada permukaan tanah. Efek penggunaan mulsa juga

dipelajari terutama yang dikaitkan dengan praktik pengolahan

tanah yang mengikutinya. Praktik pengolahan tanah telah

menyebabkan terakumulasinya hampir semua residu tanaman di dekat

permukaan. Pengaruh dari pengolahan konservasi terhadap

temperatur tanah digambarkan pada Figure 4.17.

Pengendalian Kelengasan Tanah

Tanah berdrainase buruk mempunyai panas spesifik yang

tinggi, oleh karenanya dibutuhkan sejumlah besar energi radiasi

untuk menaikkan temperaturnya di awal musim semi. Dan, karena

kelebihan air tidak berperkolasi melalui tanah yang berdrainase

buruk ini, maka harus dibuang dengan cara pe-nguapan, suatu

proses yang mahal dalam pengertian penggunaan energi.

Seperti halnya terhadap udara tanah, pengaruh pengendalian

air tanah terhadap temperatur tanah juga nyata dimana-mana.

Pengaturan air tampaknya merupakan kunci terhadap praktik

pengendalian temperatur tanah dilakukan dilapangan.


Gambar 5. 27. Pengaruh temperature tanah pada pertumbuhan awal tanaman jagung bagian atas dan akar ketika temperature udara dipertahankan optimum untuk pertumbuhan tanaman. Ternyata, jagung cukup sensitive terhadap perbedaan temperature tanah.


VII. Bahan Organik dan Jasad Hidup (Tanah)

Bahan organik (BO) mempengaruhi sifat fisik (memperbaikistruktur, meningkatkan porositas, memperbaiki hubungan air dan udara),dan kimia tanah (meningkatkan KTK. sumber hara N, P [5-60%], S [80%],B, dan Mo), walaupun terdapat dalam jumlah sedikit.

Umumnya mempengaruhi sedikitnya setengah dari KTK permukaan

tanah, dan bertanggung jawab atas stabilitas agregat tanah

melebihi faktor tunggal lainnya. Disamping itu BO mensuplai

energi dan bahan pembentuk tubuh untuk kebanyakan mikro-

organisme.

7. 1. Asal Bahan OrganikTanah

Sumber utama BO adalah jaringan tanaman. Bagian atas, akar

pohon, perdu, rerumputan, dan tanaman asli/asal menyumbang

sejumlah besar residu organik per tahun 1/20 – 1/3 bagian

tanaman tertinggal dalam tanah.

Saat bagian tanaman tersebut di-dekompos dan dicerna oleh

berbagai macam mikro-organisme,mereka menjadi bagian

dari/menyatu dengan horison tanah dibawahnya melalui

infiltrasi atau penyatuan fisik. Jadi jaringan tanaman

tingkat tinggi menjadi sumber utama tidak saja untuk makan

berbagai mikroorganisme, tetapi juga sebagai utama BO yang

sangat penting untuk pembentuk-an tanah.

Binatang dianggap sebagai sumber BO kedua. Saat mereka

menyerang jaringan tanaman, mereka menyumbangkan produk

sampingan dan meninggalkan tubuhnya untuk dikmonsumsi.


Hewan-hewan tertentu seperti cacing tanah, kaki seribu

(centipedes), dan semut juga berperanan penting dalam

pemindahan residu tanaman.

Komposisi Residu Tanaman

Elemen-elemen C, H, dan O merupakan yang dominan total

jaringan organik dalam tanah, lebih dari 90% berat kering

bahan ini merupakan C, H, dan O. Tetapi, elemen-elemen

lainnya berperan penting dalam nutrisi tanaman dan memenuhi

kebutuhan mikro-organisme.

N, S, P, K, Ca, dan Mg, merupakan hara-hara penting,

demikian juga hara mikro yang dikandung dalam bahan tanaman.

Komposisi yang aktual dalam jaringan tanaman secara umum

digambarkan dalam Fig. 8.2.

o Komposisi umum:

Karbohidrat, tersusun atas C, H, dan O. Kisaran

ke-kompleksan-nya dari gula sederhana s.d selulose.

Lemak (the fats) dan minyak (oils), juga tersusun

atas C, H, dan O, merupakan gliserida dari asam-asam

lemak seperti butirat, stearat, dan oleat; yang

berasosiasi dengan berbagai macam resin dan lebih

kompleks dari karbohidrat umumnya.

Lignins, komponen utamanya: C, H, dan O;

terdapat pada jaringan yang tua seperti cabang, batang,

dan jaringan berkayu lainnya. Merupakan susunan yang

kompleks, beberapa memiliki struktur cincin. Tahan

terhadap dekomposisi.

Protein mentah (crude protein) merupakan salah satu

dari yang lebih kompleks. Tersusun atas C, H, O, N, dan

sejumlah kecil S, Fe, dan P sebagai pembawa elemen-

elemen esensial.


Dekomposisi Senyawa Organik

Kecepatan Dekomposisi

o Kecepatan dekomposisi senyawa organik sangat beragam.

Berikut urutan senyawa organik mulai dari yang paling

cepat terdekompos ke yang paling lambat terdekompos.

Gula, karbohidrat, protein sederhana Protein mentah (crude protein) Hemiselulose Selulose Lignin, lemak, lilin, dsb

Jika jaringan organik diberikan ke tanahterjadi tiga

reaksi umum, yaitu.

o BO utuh oksidasi enzimatik CO2, H2O, energi, dan

panas;

[C, 4H] + 2O2 ------------ CO2 + 2H2O + energi oksidasi enzimatik

o Pemecahan senyawa proteinpelepasan N, P, dan S, dan

di-imobilasasi melalui rangkaian reaksi yang unik untuk

setiap elemen;

Proteinamida, asam-asam amino

terhidrolisaCO2 dan senyawa NH4+ + lainnya

Senyawa NH4+ NO3

- ;

o Perombakan Organik (organik decay) oleh aktivitas

mikroorganisme. Proses perombakan organik berdasarkan

waktu ditunjukkan pada ilustrasi Fig. 8.3. Senyawa yang

tahan terhadap aksi mikrobia dibentuk melalui modifikasi

senyawa dalam jaringan tanaman asalnya, atau melalui

sintesis mikrobia.


Proses dekomposisi residu tanaman dan BO tanah pada

prinsipnya merupakan suatu proses penghancuran enzimatik.

Proses tersebut semata-mata merupakan proses pencernaan

seperti halnya bahan tanaman didalam perut hewan. Produk

dari aktivitas enzimatik itu secara umum dibedakan dalam tiga

kategori, yaitu:

o energi yang dibebaskan sebagai panas,

o hasil akhir sederhana seperti CO2, H2O, dan elemen

lain ke dalam larutan tanah atau atmosfer,

o humus

Bakteri dan fungi merupakan pendekompos residu organik

paling aktif, dibantu oleh actinomycetes, beberapa algae, cacing

tanah, serangga, dan cacing benang, serta nematoda. Bakteri

lebih aktif dibandingkan fungi dalam mendekompos jaringan

tanaman.

Bakteri dan fungi bekerja optimal dalam tanah lembab pada

temperatur 35oC, dan pH tanah mendekati netral.

Fungi toleran terhadap kondisi asam (pH<5.5) dan

kekeringan.

7. 2. Energi BO Tanah

Mikro-organisme tidak hanya membutuhkan substansi (bahan)

untuk sintesis jaringannya, tapi juga energi yang keduanya

diperoleh dari BO tanah.

BO mengandung energi potensial yang sebagian besar siap

ditransfer ke dalam bentuk latent atau dibebaskan sebagai

panas.

7. 3. Produk Dekomposisi Sederhana

Produk sederhana yang umum dihasilkan dari aktivitas mikro-organisme tanah adalah:o C CO2, CO3

2-, HCO3-, CH4, C-elemen


o N NH4+, NO2

-, NO3-, dan gas N

o S S, H2S, SO32-, SO4

2-, CS2

o P H2PO4-, HPO4

2-

o Lainnya H2O, O2, H2, H+, OH-, Ca2+, Mg2+, dll.

7. 4. Siklus C

C merupakan bahan umum penyusun BO dan terkait dengan semua

proses kehidupan yang esensial.


Transformasi elemen C dalam Siklus C dalam kenyataan-nya

merupakan siklus hidup (biocycle) yang memungkin-kan

kelangsungan hidup di bumi. (lihat Fig. 8.4.).

Pelepasan CO 2. melalui proses fotosintesis.

o CO2 diassimilasi oleh tumbuhan tingkat tinggi dan di-

konversikan menjadi berbagai macam senyawa organik.

o Saat senyawa organik masuk ke tanah sebagai residu

tanaman dicerna (digest) oleh (aktivitas) mikrobia dan CO2


dilepas. Pada kondisi optimum, dihasilkan > 100

kg/ha/hari CO2. Secara umum sekitar 25-30 kg/ha/hari.

o Sejumlah kecil CO2 bereaksi dengan tanah menghasilkan

H2CO3 dan [Ca, K, Mg, dll]-CO3, [Ca, K, Mg, dll]-HCO3.

Produk C Lainnya

o Sejumlah kecil C-elemen didapatkan dalam tanah;

o Pada kondisi anaerobic dihasilkan CH4 (methan) dan

CS2 (carbon bisulfid) dalam jumlah sedikit.Tampak jelas bahwa siklus-C tidak hanya memasukkan tanah beserta jasad hidup (floradan fauna-nya) di dalam-nya, dan tumbuhan tingkat tinggi dalam setiap deskripsinya,tetapi juga hidup hewan, dan manusia. Kegagalan dalam berfungsi secara tepat dapatberarti bencana untuk semuanya. Hal tersebut juga merupakan siklus energi sikluskehidupan.

7. 5. Bahan Organik Aktif

Manfaat yang diberiukan oleh BO sebenarnya berasal atau

pengaruh dari BO-aktif, yaitu merupakan BO yang sedang

mengalami dekomposisi lanjut.

Jika hanya residu humus yang tertinggal (terdekomposi

lambat) pelepasan hara lambat.

BO yang sedikit terdekompos menghasilkan sedikit gums

(polisakarida, tersusun atas rangkain gula yang panjang),

yang menyemen mineral tanah menjadi agregat yang stabil

memperbaiki struktur tanah dan pertumbuhan tanaman.

Kebanyakan tanah dengan pengolahan terus menerus kehilangan

BO ≈ 2%/thn, tetapi pemilihan pertanaman yang tepat seperti

rumputan, alfalfa, dan clovers, dapat menambah BO.

Pelepasan N dari BO tiga kelas tekstur tanah selama musim

tanam.

% BO tanah Pelepasan N (lb/acre)Sandy Loam Silt Loam Clay Loam

1 50 20 152 100 45 40


3 - 68 454 - 90 755 - 110 90

7. 6. Residu Tanaman % Erosi Tanah, Penggunaan Air, dan

Insulasi

Penambahan residu tanaman (dan/mulsa) pada atau di dekat

permukaan tanah dapat mengurangi erosi tanah Pengelolaan

mulsa (= mulch tillage) sering diapli-kasikan pada hamparan

pasiran dimana angin dan air merupakan penyebab erosi

ekstensif.

Mulsa sebagai insulator, menahan gerakan panas antara

atmosfer dan tanah:

o Pada musim panas menguntungkan perakaran tanaman,

tetapi di daerah dingin melambatkan pemanasan tanah pada

musim semi.

o Di daerah dingin, residu tanaman di permukaan tanah

dikurangi (tapi cukup untuk mengontrol erosi), me-

nyebabkan kecepatan pemanasan pada musim semi, maksimum.

Apapun masalahnya, baik erosi atau temperatur tanah, yang

paling serius harus ditanggulangi lebih dulu, tetapi tidak

ada yang diabaikan.

7. 7. Ekses Residu Tanaman

Pembakaran residu tanaman merupakan praktik yang umum,

tetapi sebenarnya bukan merupakan solusi yang diharapkan.

Pembakaran residu tanaman merugikan karena:

o Mengurangi BO yang melindungi tanah dari erosi,

o Abu yang mengandung nutrisi tanaman potensial dapat

hilang karena erosi angin atau air,


o Kebanyakan nutrisi di abu dalam bentuk mudah larut

dan mudah tercuci melalui tanah, dan

o BO yang dekomposisinya menghasilkan gums untuk

menyemen tanah ke dalam agregat, hilang terbakar.

Pengaruh BO pada Sifat Tanah

Efeknya terhadap warna tanah coklat – hitam.

Pengaruhnya pada sifat fisik tanah:

o Meningkatkan granulasi

o Mengurangi plastisitas, kohesi, dll

o Menigkatkan kapasitas menahan air

Memiliki KTK yang tinggi:

o 20-30 x lebih besar daripada koloid mineral

(berdasar-kan berat),

o menyumbang 30-90% daya absorpsi tanah mineral.

Suplai dan ketersediaan Hara:

o Adanya kation yang mudah diganti,

o N, P, S, dan hara mikro diikat/ditahan dalam bentuk

organik,

o Humus melepaskan elemen dari mineral-mineral.

Rasio C/N

C merupakan komponen BO yang relatif dalam jumlah besar dan

proporsi tertentu. Sedangkan N merupakan hara yang

konsentrasinya sering mengontrol kecepatan dekomposisi BO

(karena N digunakan untuk membentuk protein dalam populasi

bakteri dan fungi).

Kandungan N dalam mikro-organisme dan BO dinyatakan dalam

proporsinya terhadap kandungan C, dan disebut nisbah C/N.


Kenyataan bahwa C/N rasio tanah cukup konstan (10:1 - 12:1,

tapi kisarannya mulai 8:1 s.d 15:1), memberikan arti penting

dalam mengontrol:

o Ketersediaan N,

o Total BO, dan kecepatan perobakan organik,

o Pengembangan model pengelolaan tanah yang me-nyeluruh

.

C/N BO tanah penting untuk dua alasan utama yaitu:

o Kompetisi antara mikro-organisme terhadap keterse-

diaan N akibat penambahan residu dengan nisbah C/N tinggi

ke dalam tanah; dan

o Karena rasio ini relatif konstan dalam tanah,

pemeliharaan C -dan juga BO tanah- sangat bergantung pada

kandungan N tanah.

Beberapa contoh nisbah C/N BO.BO Nisbah C/N

Bakteria 4:1; 5:1Fungi 9:1Humus tanah terolah di daerahhangat 11:1

Legume mature (alfalfa atauclover) 20:1

Sampah hutan 30:1Jerami, batang jagung 90:1Serbuk gergaji 250:1

Banyaknya mikro-organisme terbatas jika N tersedia tidak

mencukupi. Bakteria membutuhkan 1 kg N untuk setiap 4-5 kg C

pengguna N yang berat.

Jika jerami dengan C/N 90:1 ditambahkan ke dalam tanah

dengan N rendah, banyaknya bakteria akan me-ningkat lambat

karena keterbatasan N. Jerami akan terdekompos lambat karena

rendahnya hara makanan untuk mikro-organisme perombak.


Proses perombakan ini dapat dipercepat dengan menambahkan

pupuk N untuk mensuplai kebutuhan mikroorganisme dan

kebutuhan tanaman.

Pada kondisi BO dengan C/N tinggi di tambahkan ke dalam

tanah merugikan tanamantanaman akan kahat N, karena

mikroorganisme menggunaan N dari tanah untuk menyusun

tubuhnya.


Akibat dekomposisi:

o Bahan terdekompos cepat hilang,

o Bahan yang terdekompos lambat tinggal

Jika sebagian bakteri dan fungi mati tubuhnya memiliki

kandungan N tinggi didekompos oleh mikro-organisme lain

menghasilkan CO2 dan N kedalam la-rutan tanah. N yang

dibebaskan ini tersedia untuk pertumbuhan tanaman.

Perubahan C/N berkorelasi dengan:

o Curah hujan

o Suhu

o C/N dalam jasad sendiri.

Jika pupuk hijau (C/N 20/1-30/1) dan pupuk kandang (C/N

90/1) ditambahkan ke dalam tanah, maka terjadi:

o Penurunan C/N tumbuhan dan pupuk kandang,

o Penyesuaian C/N organisme (C/N meningkat),


o Pengambilan N dari dalam tanah (immobilisasi) N

digunakan mikrobia,

o Terjadi persaingan antara N tanaman dan mikrobia

tanaman layu.

Sebaliknya, jika nitrifikasi baik C/N rendah

Pada saat immobilisasi terjadi sampai humifikasi selesai

NO3 rendah,

Setelah N tidak di-imobilisasi NO3 tinggi C/N rendah.


VIII. PUPUK DAN PEMUPUKAN

8. 1. Pendahuluan

Walaupun penggunaan kotoran hewan (sebagai pupuk kandang)

pada lahan pertanian merupakan praktik yang sudah umum

dilaksanakan, garam-garam mineral sudah digunakan secara

sistematik dan meluas untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman,

lebih dari 100 tahun.

Sekarang sudah merupakan kebutuhan ekonomik pada hampir

semua lahan.

Semua garam anorganik, seperti amonium-nitrat, ataupun

senyawa/substansi organik, seperti lumpur-manure (sewage

sludge), yang dibeli dan diaplikasikan pada lahan untuk

meningkatkan pertumbuhan tanaman, dianggap sebagai pupuk

komersiil.

Terdapat 14 elemen nutrisi esensiil, yang diperoleh oleh

tanaman dari tanah. Dua diantaranya, Mg dan Ca,diaplikasikan

sebagai kapur. Meski umumnya tidak dianggap sebagai pupuk,

kapur memberikan efek nutrisi yang nyata.

Belerang terdapat pada beberapa pupuk komersiil, dan

pengaruhnya dianggap penting, khususnya di daerah tertentu.

Hal itu menyisakan 3 elemen selain hara mikro, -N, P, dan

K. Dan karena ketiganya sangat umum diaplikasikan dalam pupuk

komersiil, mereka sering diacu sebagai elemen-elemen pupuk.

8. 2. Tiga Grup Pupuk

1. Pupuk Pembawa N

a. Kelompok Organik-N


Termasuk biji kapas, guano, kotoran ikan, gambut beramonia,

dan kotoran ternak, dll.,

Kandungan N rendah,

Perlu biaya tinggi per unit N yang diaplikasikan,

mensuplai < 2% dari total N yang diberikan sebagai pupuk

komersiil,

beberapa digunakan sebagai pupuk khusus untuk rumput

halaman, kebun bunga, dan tanaman pot,

N dilepas secara lambat (sedikit demi sedikit) oleh aksi

mikrobiologi,

Membantu menyediakan suplai N kontinyu,

b. Kelompok Anorganik-N

Banyak pembawa anorganik digunakan untuk mensuplai N dalam

pupuk campur (mixed fertilizers),

Kisaran kandungan N, dari 3% dalam superfosfat beramonia

s.d. 82% dalam Anhydrous ammonia, (lihat Tabel 18.1),

Proses sintesis pupuk N membutuhkan energi sangat tinggi, >

80% dari energi yang dibutuhkan untuk memproduksi pupuk.

Amonia

Mungkin merupakan proses sintetik terpenting, yaitu gas

amonia dibentuk dari elemen H dan N.

o N2 + 3 H2 2 NH3

o Proses tsb membutuhkan temperatur dan tekanan tinggi,

serta energi yang banyak,

o H berasal dari gas alam, dan N berasal dari atmosfer,

o Reaksi tsb menghasilkan senyawa (dalam Tabel 18.1)

dengan harga unit N paling murah.


Amonia digunakan dalam pembentukan senyawa sintetik

lainnya, paling tidak dalam 3 cara:

o Pertama, dicairkan dibawah tekanan, menghasilkan

anhydrous ammonia, yang sebagian besar digunakan sebagai

bahan untuk penggunaan langsung,

o Kedua, gas amonia, dilarutkan dalam air menghasilkan

NH4OH, yang sering digunakan tersendiri (amonia cair),

tetapi lebih sering digunakan sebagai solven pembawa N,

seperti Urea, kini,banyak digunakan,

o Ketiga, penggunaan gas amonia dalam pembuatan pupuk N

anorganik lainnya.

Amonium Sulfat:

o N-nya lebih mahal dari bentuk cairnya dan urea,

o digunakan pada tanah yang di kapur, karena pengaruh

keasaman dari residunya.


Na- dan NH4-Nitrat:

o Oksidasi amonia asam nitrat, digunakan untuk

pembuatan NH4- dan Na- Nitrat,

o Biaya per unit N dari Na- Nitrat cukup mahal,

dianggap sebagai sumber N yang minor.

Urea:

o Dalam tanah mudah terhidrolisis membentuk (NH4)2CO3:

CO(NH2)2 + H2O (NH4)2CO3 , yang ideal untuk

nitrifikasi. Khususnya jika terdapat banyak basa-basa

dapat ditukar,

o Produk akhirnya dalam bentuk ion NH4+ dan NO3

- untuk

diserap tanaman,

o (NH4)2CO3 tidak stabil pada pH > 7, melepas gas amonia

ke atmosfer,

o Konsekuensinya lebih baik meberikan urea ke dalam

tanah daripada memberikannya pada permukaan tanah,

khususnya bila tanahnya alkalin.

Amonium-Fosfat:

o Merupakan pupuk pembawa N dan P yang paling penting,

o Dibuat dari asam fosfat dan amonia (Fig. 18.2.),

Pembawa N-sintetik lainnya:

o Nitrofosfat, dibuat dengan pengasaman (acidulating)

batuan fosfat dengan nitrat.

Pembawa N Melepas-lambat:

o Pupuk N yang ketersediaanya terlalu siap kurang meng-

untungkan, karena menjadi tidak tersedia untuk waktu yang

lama,


o Dibuat bahan yang memenuhi persyaratan melepas N-

lambat:

Kompleks urea-formaldehid (ureaform),

Crotonylidene diurea (CDU),

Isobutylidene urea (IBDU),

Mg-NH4-fosfat juga merupakan sumber N melepas lambat,

Kecepatan melepas N, bergantung terutama pada ukuran

partikelnya,

Kesulitannya, adalah biayanya mahal.


Lapisan bahan-bahan lilin, parafin, resin acrylic, dan

elemen S merupakan bahan yang melambatkan kelarutannya

dan melindungi dari “serangan” mikrobia, mekanismenya

dengan melambatkan masuknya kelembaban kedalam granul,

dan menahan keluarnya larutan N.

Penghambat Nitrifikasi,

o Banyak dikembangkan bahan-bahan/senyawa yang mampu

menahan proses nitrifikasi,

o Fungsinya adalah mempertahankan N dalam bentuk NH4

sehingga melambatkan kemungkinan hilangnya N oleh

pencucian dan denitrifikasi,

o Bahan/senyawa tsb dicampur dengan pupuk N, atau

diaplikasi sebagai pelapis permukaan pada pelet.

2. Bahan Pupuk Fosfatik

Sumber utamanya adalah batuan fosfat. Komponen esensiilnya

adalah mineral apatit, Ca3(PO4)2•CaX, dimana X mungkin F, OH,

Cl, dll.,


Klasifikasi pupuk Fosfat:

o Larut dalam air, -Ca(H2PO4)2; NH4H2PO4; K-fosfat

o Larut dalam sitrat, - CaHPO4,

o Tidak larut, -batuan fosfat, Ca3(PO4)2•CaX (tak

tersedia).

Pupuk fosforus dicirikan dengan kandungan ketersediaan

fosfat yang dinyatakan dalam %-P2O5 bukan elemen P,

Superfosfat:


o Kualitas yang biasa mengandung 16-21% P2O5, dibuat dari

batuan fosfat dengan H2SO4 dalam jumlah yang sesuai,

o Reaksi yang terjadi dalam proses pembuatannya,

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 + bahan(insoluble) (water soluble) tak murni

o Juga sering terbentuk CaHPO4 (asam fosfat larut dalam

sitrat), karena banyaknya asam yang ditambahkan tidak

mampu menyelesaikan reaksi,

Triple superfosfat:

o Mengandung 40-47% P2O5 tersedia (17-21% P). lebih

banyak P dan tanpa gypsum dibandingkan dengan superfosfat

biasa,

o Dibuat dari sintesis batuan fosfat berkualitas tinggi

de-ngan asam fosfat,

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3 Ca(H2PO4)2 + bahan tak murni

(insoluble) (water soluble)

Amonium Fosfat:

o Paling banyak digunakan di USA,

o Diamonium fosfat mengandung s.d. 21% N dan 53% P2O5 (23%

P),

o Diamonium fosfat dibuat dengan mereaksikan asam fosfat

(dari batuan fosfat) dengan amonia:

Ca3(PO4)2 + H2SO4 H3PO4 + 3 CaSO4

H3PO4 + 2NH3 (NH4)2HPO4

o Bahan lain yang mengandung amonium fosfat adalah

ammophos, terutama monoammonium fosfat (11% N, dan 48%

fosfat), dan superfosfat beramonia (3-4% N dan 16-18%

fosfat).

Batuan Fosfat:


o Harus digerus halus karena sifat ketidak-

larutannya,

o Ketersediaannya sangat meningkat dengan adanya

Bo yang melapuk,urutan kerterlarutan senyawa fosfat

adalah:

Amonium fosfat dan superfosfat, basic slag, tulang, dan

batuan fosfat,

o Batuan fosfat yang halus sangat efektif bila

ditambahkan pada tanah asam dan tanah yang kaya BO,

o Karena kelarutannya yang rendah, selalu

digunakan sebagai sumber pembuatan senyawa-senyawa lain

yang mudah larut.

Fosfat Analisis-tinggi (High-Ananlysis Phosphate):

o Terdapat dua pupuk fosfat analisis-tinggi, Ca-

metafosfat [Ca(PO3)2] denga 62-63% P2O5 tersedia, dan asam-

superfosfat, denga 76% P2O5

o [Ca(PO3)2] sering disebut meta-fos, dibuat dari

batuan fosfat atau batuan kapur dicampur dengan fosforus

pentaoksida,

o biaya produksinya sangat tinggi, mungkin

tidak dikomersiailkan,

o Asam-superfosfat, produk sintetik baru dan

merupakan bahan dengan kandungan P2O5 tertinggi. Dibuat

dari campuran dari orthofosfat, pyrofosfat, dan asam poly-

fosforic lainnya. Senyawa cair ini digunakan untuk

membuat pupuk campur cair, atau membuat superfosfat

analisis-tinggi (54% P2O5)


Nitro-fosfat:

o Merupakan suatu proses penting dalam pembuatan

pupuk yang menggunakan asam nitrat, bukan asam sulfat atau

asam fosfat untuk menambah kelarutan batuan fosfat,

o Produk dari proses ini disebut nitrofosfat,

rekasinya:

Ca3(PO4)2 + 4 H2NO3 Ca(H2PO4)2 + 2 (CaNO3)2

Ca3(PO4)2 + 6 HNO3 2 H3PO4 + 3 Ca(NO3)2

o Ca(NO3)2 selanjutnya dirubah menjadi NH4NO3

dengan interaksi dengan amonia dan CO2:

Ca(NO3)2 + 2 NH3 CO2 + H2O 2 NH4NO3 + CaCO3

3. Pupuk Kalium

K diperoleh terutama dengan menambang dibawah hamparan

garam,


Semua garam K yang digunakan sebagai pupuk adalah larut

dalam air, dan karenanya di anggap sebagai pupuk yang siap

tersedia,

Tidak seperti halnya garam-garam N, pupuk K walaupun

digunakan dalam jumlah besar, memberikan sedikit atau tanpa

pengaruh pada pH tanah.

K-Mg sulfat, walaupun rendah kandungan K-nya, digunakan

untuk daerah-daerah dengan Mg-rendah. Karena ketersediaan Mg

dalam material ini; tampak lebih diharapkan sebagai sumber Mg

daripada salah satu dari batuan kapur (Dolomitik atau

Dolomite).

4. Pupuk Campur(an)

Telah lama petani menggunakan bahan yang mengan-dung lebih

dari dua elemen, dan umumnya mengandung ketiganya dalam

perbandingan jumlah yang diharapkan untuk memenuhi kebutuhan

elemen hara,

Larutan amonia, TSP, K-nitrat, dan pupuk organik mungkin

diberikan jika pemupukan lengkap diharapkan.

5. Pengaruh Pemupukan Campur pada pH Tanah

Pupuk pembentuk asam:

o Pupuk yang lengkap cenderung membentuk residu asam dalam

tanah. Ini karena efek dari bahan pembawa N yang mensuplai

amonia, atau membentuk amonia saat diberikan ke tanah

nitrifikasi.

o Oksidasi senyawa amonium meningkatkan keasaman:

NH4+ +2 O2 2 H+ + NO3

- + H2O

o Urea yang terhidrolisis juga akan melepaskan amonium, yang

potensial sebagai sumber keasaman,


o Pupuk P dan K memiliki sedikit pengaruh pada keasaman tanah

kecuali jika mengandung N,

o Perlu diketahui bahwa beberapa bahan mengandung elemen

ditambahkan untuk meningkatkan keasaman tanah, misalnya S

dalam Fe- atau Al- SO4.

Pupuk bukan pembentuk asam:

o Penambahan batuan kapur dolomit dalam pupuk N pembentuk

asam, sebagai campuran.

Tetapi, secara ekonomi lebih disukai untuk menggunakan pupuk

pembentuk keasaman terpisah de-ngan penggunaan kapur dalam

jumlah banyak.

6. Metod Pengaplikasian Pupuk Padat

Disebar secara random padang/taman rumput

Dibenam dengan kedalaman dan jarak tertentu:

o diantara baris tanaman, atau di antara gulutan/bukit tanah,

o di sekitar individu tanaman.

o


7. Aplikasi Pupuk Cair

Aplikasi langsung ke tanah, menggunakan alat tertentu,

Aplikasi dalam air irigasi,

Disemprotkan melalui daun.


8. Faktor-faktor yang mempengaruhi macam dan jumlah aplikasi

pupuk

Macam tanamannya:

o Nilai ekonominya

o Penghilangan hara

o Kemampuan penyerapan

Kondisi kimia tanah berkaitan dengan:

o Total kandungan hara

o Kandungan hara tersedia

Status fisik tanah berkaitan dengan:efek tak langsung

o Kandungan lengas tanah

o Penghawaan (aerasi)

B.3 Pengelolaan Pupuk & Upaya Meningkatkan Efisiensinya

1. Konsep Pemupukan Berimbang

Pelandaian produktivitas dapat disebakan oleh

kemundur-an kesehatan tanah baik fisik, kimia, maupun biologi

akibat pengelolaan yang kurang tepat.

Penggenangan lahan terus-menerus (penanaman padi

intensif) menyebabkan beberapa unsur hara kurang tersedia (K,

S, Cu, dan Zn), menimbulkan gejala kekahatan hara dan

gangguan fisiologi, tanaman rentan hama/penyakit dan

efisiensi pupuk menurun.

Upaya untuk mengatasi gejala tsb adalah dengan

perbaik-an kesehatan tanah melalui perbaikan pengelolaan dan

tata air diantaranya rotasi tanaman dengan palawija.

Rotasi tanaman bertujuan untuk memberi aerasi tanah,

membuang sulfida-sulfida, besi dan mangan berlebihan, serta

asam-asam organik yang bersifat meracun bagi tanaman.


Konsep pemupukan berimbang seharusnya diartikan

sebagai pemberian pupuk/hara sesuai kebutuhan tanaman baik

jumlah maupun jenisnya, pada waktu dan cara yang tepat, yang

didasarkan pada sifat tanah, status hara tanah dan kemampuan

tanah menyediakan hara, serta cara pengelolaan yang tepat

yang memungkinkan serapan hara secara optimal tanpa merusak

sumber daya tanah.

2. Pengelolaan Hara Terpadu

Tanah merupakan system hidup yang mampu mengolah pupuk

anorganik yang diberikan menjadi bentuk tersedia atau tidak

tersedia bagi tanaman,

Kunci proses tsb adalah BO tanah yang berperanan sebagai

penyangga biologi, kimia, dan fisika tanah yang mampu

menyediakan hara untuk tanaman dalam jumlah berimbang,

BO memegang peranan penting dalam mempertahankan

produktivitas tanah secara berkelanjutan.

Pengelolaan hara terpadu terdiri dari pupuk anorganik

dan pupuk organik apapun sumbernya disertai dengan

pengelolaan tanah dan tata air (missal: pengolahan dalam,

drainase, rotasi tanaman) pada suatu lahan, merupakan kunci

utama untuk menghilangkan pelandaian produktivitas dan

mencapai produksitinggi berkelanjutan.

Pupuk anorganik diberikan dengan jenis, takaran, cara, dan

waktu yang tepat, sesuai kebutuhan tanaman berdasarkan uji

tanah (dan tanaman).

(Fertilzer Annex)


IX. PENCEMARAN TANAH

9. 1. Pendahuluan

Secara ringkas pencemaran tanah dapat dicirikan sebagai

tidak berfungsinya tanah sebagai komponen lingkungan yang

disebabkan oleh masuknya senyawa-senyawa asing yang dihasilkan

karena aktivitas manusia. Pencemaran dapat terjadi misalnya

dari pembuangan limbah rumah tangga, limbah industri, penggunaan

bahan pupuk buatan dan pestisida secara berlebihan.

Untuk menjaga ekosistem tanah sebagai akibat pencemaran,

perlu diketahui suatu pengertian umum mengenai senyawa pencemar,

perangainya dalam tanah, cara-cara mengendalikannya, cara

menghancurkan atau menghilangkan sifat keaktivannya, dan

sebagainya.

9. 2. Bahan-Bahan Pencemar

Terjadinya pencemaran yang banyak terdapat di sekitar kita

dan sangat mempengaruhi ekologi tanah, berdasarkan jenis bahan

pencemarnya, dapat dikelompokkan sebagai berikut:

1. Bahan pestisida yang sebagian besar dipakai dalam usaha

pertanian dan semuanya mencapai tanah;

2. Bahan pencemar anorganik seperti Hg, Cd, dan Pb yang

ditemukan dalam tingkat beracun dalam rantai bahan pangan;

3. Bahan pencemar organik, seperti yang dihasilkan dari

kandang ternak dan industri makanan;

4. Bahan pencemar garam;

5. Bahan pencemar radionuklida.

1. Bahan Pestisida

Penggunaan pestisida telah lama dikenal, misalnya orang-

orang Yunani pada tahun ±400 SM telah me nggunakan serbuk


belerang untuk mengendalikan suatu penyakit tanaman. Penggunaan

bubur Bordeaux (campuran kapur dan CuSO4), larutan senyawa

arsenik, dan sebagainya telah digunakan hampir satu abad yang

lalu.

Dengan majunya teknologi kimia, pada tahun 1939 diketemukan

DDT sebagai pemberantas serangga (insektisida) dan tahun 1942

diketemukan 2,4 D yang mematikan gulma dan penemuan ini

merupakan awal dari revolusi kimia di bidang pertanian dan

semenjak itu telah dibuat bahan pestisida secara besar-besaran

di negara-negara maju. Pada tahun 1970 lebih dari 500 juta kg

pestisida digunakan di Amerika dan kurang lebih 50% digunakan

dalam bidang pertanian. Telah dibuat sekitar 900 macam senyawa

kimia sebagai bahan pokok untuk pembuatan pestisida dan dari

bahan pokok tersebut telah dibuat 60.000 macam ramuan untuk

mengendalikan hama.

9. 3. Keuntungan Bahan Pestisida

1. Tertolongnya berjuta-juta manusia dari demam kuning,

malaria, dan penyakit lain yang disebabkan oleh insektisida.

2. Terlindungnya tanaman dan ternak dari gangguan berbagai

macam hama.

3. Pengendalian gulma secara kimia, merupakan cara

pemberantasan gulma yang biasanya dilakukan secara mekanis

dengan tenaga manusia.

4. Melindungi bahan pangan selama perjalanan dari tempat

dihasilkan melalui proses penyiapan. Pemasaran, sampai

akhirnya di meja makan.

9. 4. Problem dan Bahaya Pemakaian PestisidaAda 4 problem utama:


1. Pemakaian pestisida yang terus menerus menyebabkan beberapa

organisme hama, terutama serangga mempunyai kemampuan menjadi

kebal terhadap bahan kimia.

2. Beberapa pestisida tidak segera dapat dihancurkan secara

biologik, dan cenderung untuk tetap aktif dalam waktu yang

lama. Hal demikian bila ditinjau dari segi pemberantasan

hama bersifat menguntungkan, tapi di sisi lain bersifat

merugikan karena kemungkinan akan turut bergerak dengan

rantai lingkungan.

3. Kemungkinan terjadinya efek merusak/mematikan terhadap

organisme yang bukan tujuannya.

4. Kemungkinan terjadinya penimbunan dalam tubuh organisme dan

dengan jalan ini akan membahayakan rantai makanan.

9. 5. Macam Pestisida

Pestisida pada umumnya diklasifikasikan berdasarkan kelompok

pengganggu yang dituju, yaitu:

1. Insektisida: untuk membunuh serangga;

2. Fungisida: untuk membunuh fungi;

3. Herbisida: untuk membunuh herba;

4. Rodentisida: untuk membunuh tikus;

5. Nematosida: untuk membunuh cacaing.

Yang banyak dipakai dalam pertanian adalah pestisida no.1 s/d

3 dan oleh karena itu sering mencemari tanah.

9. 6. Perangai Pestisida dalam Tanah

Setelah pestisida masuk ke dalam tanah, ada 5 kemungkinan

yang terjadi pada pestisida tersebut, yaitu:

1. Bahan itu dapat hilang dan menguap ke atmosfer, tanpa

mengalami perubahan kimia, contoh: DDT, dieldrin, aldrin,

diazinon, paration, dsb.


2. Bahan itu dapat diserap oleh tanah, umumnya merupakan

senyawa yang mempunyai gugusan: -OH, NH2, NHR, COONH2, -COOHR,

dan R3N+.

3. Bahan itu dapat bergerak ke bawah melalui tanah, dalam

bentuk cairan atau larutan dan hilang bersama air cucian.

4. Bahan itu dapat bereaksi secara kimia di dalam atau pada

permukaan partikel tanah.

5. Bahan itu dapat dihancurkan oleh mikrobia tertentu.

9. 7. Pengaruh Pestisida terhadap Jasad Tanah

Walaupun tujuan pestisida adalah untuk membunuh suatu

organisme tanah tertentu tapi kenyataanya pestisida tersebut

akan membunuh organisme-organisme tanah lainnya. Hal demikian

menyebabkan terjadinya kegoncangan keseimbangan ekologi dalam

tanah. Dari mikrobia tanah, berdasarkan pengamatan yang telah

dilakukan oleh para ahli, tampaknya nematoda, bakteri dan fungi

yang paling banyak terkena.

9. 8. Pencemaran oleh Senyawa AnorganikAkhir-akhir ini perhatian banyak ditujukan kepada pencemaran yang

disebabkan oleh senyawa-senyawa anorganik, yaitu senyawa-senyawa yangmengandung Hg, Cd, Pb, As, Ni, Cu, Zn, Mn, F, dan B. Bahan-bahantersebut sangat beracun bagi manusia dan binatang. Cd dan As: sangat beracun;

Hg, Pb, Ni, F: tingkat keracunannya sedang;

B, Cu, Mn, dan Zn: tingkat keracunannya rendah.

9. 9. Menghindari dan Menghilangkan Pencemaran Senyawa

Anorganik

Ada dua cara:

1. Menghilangkan atau secara drastis menurunkan penambahan

bahan beracun ke dalam tanah (misalkan dengan dibuatnya

peraturan-peraturan)


2. Mengelola tanah dan tanaman sedemikian rupa hingga

peredaran bahan-bahan beracun untuk selanjutnya dapat

dihindarkan (misalnya menurunkan sifat mobil unsure-unsur

beracun dengan pemberian kapur atau tanah dikeringkan hingga

terbentuk oksida-oksidanya).

Kegunaan beberapa Unsur dan Sumber Pencemarnya

Bahan Kegunaan utama: Sumber PencemarAs Obat-obatan, pestisida, cat Pestisida

B Detergen, gelas, pupuk, bahanadditif pada bensin

Pembakaran bensin, air irigasi

Cd Campuran logam Kotoran pupuk

Cu Kawat listrik, uang logam, pipa, campuran logam

Buangan pabrik, bahan-bahan fungisida

F Bahan sprayer, pupuk, pestisida

Pupuk, pestisida, pencemar udara

Pb Additif pada bensin, baterai akkumulator

Pembakaran bensin bertimah, pestisida

Mn Ferromangan, batu baterai, pupuk

Bocoran tambang, pembuangan baterai

Hg Bahan untuk penutup lubang gigi, obat-obatan, lampu fluorescence

Fungisida, penguapan Hg

Ni Baja tak berkarat, campuran logam, additif pada bensin

Pupuk, pembakaran bensin

Zn Campuran logam, logam kuningan, cat, kosmetik

Buangan industri, pupuk, pestisida

Sumber Bahan Pencemar Anorganik

Pembakaran batu bara dan bensin beradditif pencemaran Pb

Penggunaan detergen dan pupuk pencemaran B

Pupuk superfosfat pencemaran Cd, Cu, Mn, Ni, dan Zn

Penggunaan bahan-bahan insektisida untuk kapas, tembakau,

buah-buahan pencemaran As


Siklus Logam Berat

9. 10. Perangai Bahan Pencemar Anorganik

Zn, Cu, Mn, dan Ni

Reaksi unsur-unsur tersebut dipengaruhih oleh pH, kadar

bahan organic, dan redoks tanah. Pada pH 6,5 atau lebih

cenderung lambat tersedia bagi tanaman terutama bila dalam

bentuk bervalensi tinggi.

Cd

Sifat racun unsure Cd baru diketahui beberapa tahun yang

lalu.

Perangai unsure Cd dalam tanah dan dalam bahan makanan belum

banyak diketahui.

Hg

diserap tumbuh-tumbuhan

dimakan binatang (herbivor)

masuk ke dalam tanah

tercuci dalam air tanah

masuk ke sungai

dimakan ikan

Dimakan manusia (terjadi

penimbunan)


Hg yang mudah tersedia adalah yang bervalensi dua, yaitu

Hg++. Mula-mula Hg dalam bentuk anorganik yamg sukar larut dan

tak tersedia bagi organisme, kemudian berubah menjadi bentuk

organic yang mudah diasimilasikan. Hg++ oleh mikrobia diubah

menjadi ion methyl merkuri yang kemudian berubah menjadi

dimethyl merkuri.

Hg++ CH3Hg+ dapat berlangsung dalam suasana aerobik

CH3Hg+ CH3HgCH3, maupun anaerobic.

Methyl air raksa dapat tertimbun dalam tubuh ikan melalui

makanan ikan dan dapat mencapai tingkat racun bagi manusia.

Pb

Pada saat ini ada kekhawatiran makin meningkatnya Pb di

udara yang dihasilkan dari pembakaran bensin.

Pb dalam tanah sebagian besar tidak tersedia bagi tanaman,

dan bila ada pencemaran Pb pada tanaman pangan biasanya berasal

dari atmosfer.Senyawa Pb sebagian besar sukar larut dalam air, terutama bila tanahtidak terlalu masam.

Diketemukannya Pb pada lapisan permukaan tanah, menunjukkan

suatu bukti tidak adanya pergerakan ke bawah.

Ketersediaan Pb dalam tanah dapat dikurangi dengan

pengapuran.

As

Pemberian pestisida As yang cukup berat selama bertahun-

tahun telah menyebabkan terjadinya penimbunan dan bersifat

racun. As bersifat seperti P, dan dikenal senyawa oksidanya

yaitu arsenat AsO43-. Oleh karena itu sebagian besar arsenat

yang ditambahkan ke dalam tanah, relatif tidak tersedia bagi

tanaman. Pada suasana sedikit masam arsenat diikat oleh Al dan

oksidasi hidrous besi.


Al+++ + H2AsO4 2H+ + Al(OH)2H2AsO4

Fe(OH)3 + H2AsO4 Fe(OH)2H2AsO4 + OH-

Pemakaian pestisida As yang terus menerus dalam jangka

panjang dapat menimbulkan keracunan pada beberapa tanaman yang

peka seperti kentang, jagung manis, kacang-kacangan, dsb.

Keracunan As dapat ditekan dengan menambah garam-garam Zn,

Fe dan Al-sulfat ke dalam tanah. Hal ini mungkin karena

terbentuknya senyawa arsenat dari Zn, Fe, dan Al yang sukar

larut.

Boron (B)

Pencemaran boron dalam tanah dapat terjadi karena air

irigasi kaya unsure boron atau karena pemberian pupuk yang

berlebihan. Boron agak kurang larut dalam tanah dan sifat

racunnya dapat tercuci pada tanah berpasir dan bersifat masam.

Keracunan boron bersifat setempat.

Fluor (F)

Keracunan fluor bersifat setempat. Senyawa fluorida banyak

dibentuk dari hasil iindustri. Fluorida yang terbentuk dalam

tanah sangat tidak larut, dan kelarutannya menurun bila tanah

mengandung cukup kapur.

9. 11. Pencemaran oleh Senyawa OrganikMenurut sumbernya pencemaran senyawa organik dapat terjadi karena:

1. Penimbunan sampah organik dari rumah tangga, pasar,

industri makanan, pengolahan bahan pangan dan serat.

2. Sampah ternak, berupa kotoran ternak dan urine.

Dari tempat pemeliharaan ternak, dengan adanya air hujan,

akan terangkut bahan organik yang dapat dihancurkan dan nitrat

dalam jumlah yang banyak. Pada musim kemarau biasanya terjadi


pencemaran udara yang disebabkan oleh pembentukan ammonia (NH3)

dan gas-gas lainnya.

9. 12. Keuntungan dan Kerugian Sampah Organik

Keuntungan:

1. Memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah;

2. Meningkatkan produksi tanaman;

3. Meningkatkan produktivitas tanah;

4. Melindungi tanah terhadap bahaya erosi.

Kerugian:

1. Karena kandungan haranya sangat rendah, bila sampah organik

akan digunakan sebagai pupuk akan dibutuhkan dalam volume

yang besar;

2. Comberan kotoran ternak mempunyai kadar logam berat dan

senyawa racun anorganik yang cukup besar. Mempertahankan pH

tinggi merupakan syarat agar kemungkinan keracunan logam

berat dapat dikurangi.

9. 13. Pembuangan Sampah Organik

Sampah kota dan rumah tangga sebagian besar terdiri dari

bahan organik berupa sisa-sisa sayuran, buah-buahan, daun-

daunan, kertas dan bahan-bahan yang sukar dihancurkan berupa

plastik, gelas, logam, dsb.

Pembuangan sampah di Indonesia pada umumnya berupa

penimbunan sampah secara terbuka pada lubang-lubang bekas

galian.

Bahan organik berupa sisa sayuran, buah-buahan dan daun-

daunan dapat mudah mengalami pelapukan dengan dibentuknya

berbagai senyawa organik sederhana dan senyawa-senyawa anorganik


yang sebagian besar mudah larut dalam air, hingga mudah

mengalami pencucian. Pencucian dan aliran permukaan dari daerah

penimbunan sampah dapat mencemari air tanah. Bahan pencemarnya

dapat berupa larutan senyawa-senyawa organik dan anorganik, dan

senyawa-senyawa logam berat yang tadinya terdapat sebagai

senyawa organik dari sampah.

Pembuangan sampah secara terbuka mempunyai keuntungan dan

kerugian.

Keuntungan:

1. Pada tempat pembuangan sampah akan berkembang berbagai macam

mikro organisme penghancur sampah.

2. Senyawa-senyawa anorganik yang dibentuk dari perombakan

sampah dapat bereaksi dengan beberapa jenis mineral tanah

atau akan diserap oleh koloid tanah.

Kerugian:

1. Sampah organik dalam jumlah besar dapat menyebabkan

terjadinya keracunan logam berat dan nitrat pada air tanah;

2. Sampah organik kaya nitrogen bila melapuk menghasilkan

senyawa nitrat yang cukup banyak yang dapat mencemari air

tanah.


X. Konservasi Tanah dan Air

10. 1. Pendahuluan

Konservasi tanah adalah usaha-usaha untuk menjga agar tanah

tetap produktif, atau memperbaiki tanah yang rusak karena erosi

dan/atau mengalami degradasi kesuburannya, agar menjadi lebih

produktif.

Konservasi air adalah usaha-usaha agar air dapat lebih banyak

disimpan di dalam tanah sehingga dapat digunakan seoptimal

mungkin dan mengurangi terjadi-nya banjir dan erosi.

10. 2. Erosi

Erosi merupakan suatu proses di mana tanah dihancurkan

(detached) dan kemudian dipindahkan oleh kekuatan air, angin,

atau gravitasi. Di Indonesia erosi yang terpenting adalah yang

disebabkan oleh air.

Erosi Geologi dan Erosi dipercepat

Erosi Geologi, adalah erosi yang berjalan sangat lambat, dimana

jumlah tanah yang tererosi sama dengan jumlah tanah yang

terbentuk. Erosi macam ini tidak membahayakan karena terdapat

keseimbangan antara tanah yang hilang tererosi dan tanah baru

yang terbentuk.

Erosi dipercepat, (accelerated erosion), adalah erosi yang berjalan

relatif cepat, dimana jumlah tanah yang tererosi jauh lebih

besar daripada tanah baru yang terbentuk, akibatnya tanah atas

(top-soil) menjadi hilang. Terjadinya erosi ini sebagai akibat

kegiatan manusia yang telah banyak melakukan perubahan terhadap

lingkungan di atas tanah, misalnya penggundulan hutan.

10. 3. Jenis erosi oleh air


1. Erosi Percikan (splash erosion)

Erosi percikan adalah erosi yang terjadi dalam bentuk percikan

butir-butir tanah ke tempat-tempat lain yang lebih rendah

sebagai akibat adanya pukulan tetesan air hujan yang jatuh ke

permukaan tanah.

2. Erosi lembar (sheet erosion)

Erosi lembar adalah erosi yang terjadi secara merata di semua

tempat, hingga sepintas lalu erosi ini tak tampak, karena

kehilangan lapisan-lapisan tanah seragam. Erosi macam ini

dapat berbahaya, karena baru disadari setelah seluruh top soil

tererosi.

3. Erosi Alur (rill erosion)

Erosi alur adalah erosi yang terjadi karena adanya genangan-

genangan setempat di suatu lereng, yang kemudian air dalam

genangan tersebut mengalir hingga terbentuk alur-alur bekas

aliran air. Alur-alur tersebut dapat dihilangkan dengan

pengolahan tanah biasa.

4. Erosi gully (gully erosion)

Erosi ini merupakan lanjutan erosi alur, dimana alur-alur

tersebut terus menerus dikikis oleh aliran air, hingga menjadi

lebih dalam dan lebih lebar seperti selokan dengan aliran air

yang lebih kuat.

5. Erosi Parit (channel erosion)

Erosi parit terjadi karena adanya pengikisan pada dinding atau

dasar parit oleh aliran air dalam parit, hingga dapat terjadi

tebing di atas runtuh ke dasar parit atau makin dalamnya dasar

parit.

6. Longsor


Longsor adalah bergesernya suatu massa tanah yang besar dari

suatu tempat ke tempat yang lebih rendah, karena adanya

lapisan yang licin dan kedap air di bawah massa tanah yang

bergeser tersebut. Longsor termasuk juga peristiwa erosi

karena disini juga terjadi perpindahan sejumlah massa tanah.

10. 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi Erosi

Beberapa faktor penting yang mempengaruhi besarnya erosi oleh

air adalah:

1. curah hujan,

2. sifat kepekaan tanah terhadap erosi,

3. kemiringan dan panjangnya lereng,

4. vegetasi,

5. tindakan manusia.

1. Curah Hujan

Sifat hujan yang perlu diperhatikan adalah:

a. Intensitas hujan, menunjukkan banyaknya curah hujan per

satuan waktu. Umumnya dinyatakan dalam satuan mm/jam atau

cm/jam.

b. Jumlah hujan, menunjukkan banyaknya air hujan selama

terjadi hujan, dapat dihitung selama satu bulan atau satu

tahun, dsb.

c. Distribusi hujan, menunjukkan penyebaran waktu terjadi

hujan.

Dari sifat-sifat tersebut, yang terpenting dalam mempengaruhi

besarnya erosi adalah intensitas hujan. Jumlah hujan rata-rata

tahunan yang tinggi tidak akan menyebabkan erosi yang berat

apabila hujan terjadi merata, sedikit demi sedikit sepanjang

tahun. Sebaliknya, curah hujan rata-rata tahunan yang rendah


mungkin dapat menyebabkan erosi berat bila hujan terseut jatuh

sangat deras meskipun hanya sebentar.

2. Kepekaan Tanah terhadap Erosi

Kepekaan tanah terhadap erosi dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain:

a. Tekstur tanah

Tekstur tanahyang paling peka terhadap erosi adalah debu dan

pasir sangat halus. Tekstur kasar seperti pasir dan tekstur

halus seperti lempung, tahan terhadap erosi.

b. Bentuk dan Kemantapan Struktur Tanah

Tanah yang mempunyai struktur membulat (granuler, gumpal

membulat), tidak mudah tererosi, karena mempunyai porositas

yang tinggi, sehingga air mudah meresap dan aliran permukaan

kecil. Demikian pula tanah dengan struktur mantap, tidak

mudah hancur oleh pukulan air hujan, hingga tahan terhadap

erosi.

c. Daya Inflitrasi atau Permeabilitas Tanah

Tanah mempunyai daya inflitrasi yang besar air akan mudah

meresap ke dalam tanah, sehingga aliran permukaan kecil, dan

akibatnya erosi yang terjadi juga kecil.

d. Kandungan Bahan Organik

Tanah-tanah yang cukup mengandung bahan organik umumnya

menyebabkan struktur tanah menjadi mantap sehingga tahan

terhadap erosi. Tanah dengan bahan organik yang rendah

(kurang dari 2%), umumnya peka terhadap erosi.

3. Kemiringan dan Panjang Lereng

Erosi akan meningkat apabila lereng semakin panjang dan

semakin curam. Lereng yang semakin panjang menyebabkan

volume air yang mengalir menjadi semakin besar dan deras.


Lereng yang semakin curam, kecepatan aliran permukaan semakin

meningkat, sehingga kekuatan mengangkut meningkat pula.

4. Vegetasi

Pengaruh vegetasi terhadap erosi adalah:

a. Menghalangi air hujan agar tidak jatuh langsung di permukaan

tanah, sehingga kekuatan untuk menghancurkan tanah sangat

dikurangi. Makin rapat vegetasi yang ada, makin efektif

mencegah terjadinya erosi.

b. Menghambat aliran permukaan dan memperbanyak air inflitrasi.

c. Penyerapan air ke dalam tanah diperkuat oleh transpirasi

(penguapan air) melalui vegetasi.

5. Manusia

Kepekaan tanah terhadap erosi dapat diubah oleh manusia menjadi

lebih baik atau lebih buruk. Pembuatan teras-teras pada tanah

yang berlereng curam merupakan pengaruh baik, karena dapat

mengurangi erosi. Sebaliknya penggundulan hutan di daerah-

daerah pegunungan merupakan pengaruh manusia yang jelek karena

dapat menyebabkan erosi dan banjir.

Pendugaan Erosi

Besarnya erosi tanah secara kuantitatif dapat dihitung

menggunakan suatu rumus yang disebut Universal Soil Loss

Equation (USLE) atau Persamaan Umum Hilangnya Tanah. Persamaan

ini dikemukakan oleh Wischmeier dan Smith (1962) dan digunakan

untuk menduga besarnya erosi tanah-tanah di Amerika. Rumus

tersebut kemudian digunakan juga oleh beberapa negara termasuk

Indonesia.


Rumus USLE adalah sbb:

A = R x K x L x S x C x P

A = jumlah tanah yang hilang (tererosi) setiap tahun dinyatakandalam ton/ha/tahun.

R = indeks daya erosi curah hujan.K = indeks kepekaan tanah terhadap erosi (erodibilitas tanah).L = panjang lereng dinyatakan dalam meter.S = kemiringan lereng dinyatakan dalam persen (%).C = faktor tanaman (vegetasi).P = faktor usaha-usaha manusia dalam pencegahan erosi.

Indeks Daya Erosi Curah Hujan (R)

Indeks Daya Erosi Curah Hujan (erosivitas hujan) dapat dihitung

dari rata-rata daya erosi curah hujan, yang diperoleh dari

pengamatan intensitas hujan (I) dan intensitas hujan selama 30

menit (I30), dengan menggunakan penakar hujan otomatik

(ombrometer), dimana banyaknya dan penambahan hujan setiap saat

dicatat secara otomatik dalam kertas plas (ombrograf).

Indeks Kepekaan Tanah terhadap Erosi (K)Indeks kepekaan tanah terhadap erosi atau erodibilitas tanah (K)

merupakan jumlah tanah yang hilang rata-rata setiap tahun per

satuan indeks daya erosi curah hujan ada sebidang tanah tanpa

tanaman (gundul), tanpa usaha pencegahan erosi, kemiringan

lereng 9% dan panjang 22 meter.

Faktor Lereng (LS)

Faktor LS merupakan rasio antara tanah yang hilang dari suatu

petak dengan panjang dan kecuraman lereng tertentu pada petak

baku, yaitu tanah gundul, panjang lereng 22 meter, kecuraman

(kemiringan) 9%, tanpa ada usaha pencegahan erosi.

Faktor Tanaman (C)


Merupakan rasio dari tanah yang hilang pada tanaman tertentu

dengan tanah gundul. Pada tanah gundul dan petak baku, nilai C

ditetapkan = 1.

Usaha-usaha Pencegahan Erosi

Merupakan rasio antara tanah yang hilang pada tanah dengan

dilakukan usaha konservasi dan tanah yang hilang bila tanpa

dilakukan usaha konservasi.

10. 5. Kerusakan-kerusakan Akibat Erosi

Akibat dari erosi dapat terjadi kerusakan-kerusakan yang terjadi

di tempat terjadinya erosi dan di tempat penerima erosi.

1. Kerusakan di tempat terjadinya erosi, antara lain:

a. penurunan produktivitas tanah.b. hilangnya unsur hara yang diperlukan tanaman.c. menurunnya kualitas tanaman.d. laju inflitrasi menurun.e. menurunnya kemampuan tanah menahan air.

Dari kerusakan tersebut terjadilah tanah kritis. Tanah

kritis adalah tanah yang mengalami kerusakan dan kehilangan

fungsi hidro-orologis dan fungsi ekonomi.

2. Kerusakan di tempat penerima hasil erosi, antara lain:

a. terjadinya polusi sediment, yaitu pengendapan bahan-bahan

tanah.

b. terjadinya polusi kimia dari pupuk, yaitu penimbunan

senyawa unsur-unsur hara dari hara pupuk.

c. terjadinya polusi kimia dari bahan-bahan insektisida.

10. 6. Metode Konservasi Tanah

Pada dasarnya ada tiga metode konservasi tanah, yaitu:

I. Metode vegetatif

II. Metode mekanik

III. Metode kimia


I. Metode vegetatif

Tujuan metode ini adalah melindungi permukaan tanah terhadap

pukulan tetesan air hujan, memperkecil run-off dan meningkatkan

daya inflitrasi tanah.

Metode vegetatif yang banyak dilakukan, antara lain:

1. Penamaman strip

Beberapa tanaman pokok ditanam dalam strip yang berselang-

seling dengan tanaman penutup tanah yang disusun memotong

lereng.

2. Pergiliran tanaman (rotation)

Penanaman berbagai tanaman secara bergilir dalam urutan waktu

tertentu.

3. Tanaman penutup tanah (cover crop).

4. Pemberian mulsa (seresah) mulching

Pemberian mulsa (mulching) dilakukan dengan tujuan menutupi

tanah menggunakan sisa-sisa tanaman, seperti daun, ranting, dsb.

II. Metode mekanik

Tujuan dari metode ini adalah mencegah terjadinya erosi dengan

tindakan atau membuat suatu konstruksi (bangunan) dengan tujuan:

a. memperlambat aliran permukaan (run-off).

Tanaman pokok

Tanaman penutup tanahTanaman pokok


b. menampung dan menyalurkan aliran permukaan agar tidak

mempunyai kekuatan yang merusak.

Beberapa metode mekanik, antara lain:

1. Pengolahan tanah.

2. Pengolahan tanah menurut kontur.

3. Pembuatan galengan/saluran menurut kontur.

4. Pembuatan teras.

1. Pengolahan tanah

Pengolahan tanah dilakukan secara terbatas, dengan tujuan agar

tanah menjadi gembur, tapi tidak dibentuk tapak bajak. Dengan

cara demikian, bila turun hujan air akan mudah meresap ke bawah

(inflitrasi meningkat) dan aliran permukaan menjadi kecil.

2. Pengolahan tanah menurut kontur

Cara ini dilakukan pada tanah-tanah miring (berlereng).

Pembajakan dilakukan memotong lereng (menurut kontur). Manfaat

metode ini adalah terhambatnya aliran permukaan, hingga erosi

dapat diperkecil.

3. Pembuatan galengan dan saluran menurut kontur

Gunanya:

a. menghambat aliran permukaan.

b. dengan saluran menurut kontur kecepatan aliran

diperkecil.

4. Pembuatan teras

Gunanya:

a. memperpendek panjang lereng.

b. memperkecil kecepatan aliran permukaan.

c. memperbesar daya inflitrasi tanah.


Dari jenis-jenis teras yang terkenal adalah teras bangku,

yang dibedakan dalam teras datar, teras miring, dan teran tajam.


III. Metode kimia

Metode ini dilakukan dengan menggunakan bahan kimia untuk

meningkatkan kemantapan agregat tanah dan struktur menjadi lebih

ramah. Dengan demikian tanah menjadi tahan terhadap pukulan

tetes air hujan, inflitrasi tetap besar dan run-off kecil.Bahan kimia yang banyak digunakan adalah bitumen dan krilium. Untuk skala yang

besar, pelaksanaan metode ini membutuhkan biaya yang besar, hingga tak menguntungkan,oleh karena itu metode ini jarang atau tak pernah dilakukan.

Untuk keperluan khusus, misalkan terhadap lahan miring di

halaman rumah mungkin metode ini akan dilakukan.


DAFTAR PUSTAKA

Brady, N. C. 1985. The Nature and Properties of SOILS. Ninth Edition. MACMILLAN Publishing Co., New York.750p.


Buol, S. W., F. D. Hole, and R. J. McCracken. 1973. Soil Genesis and Classification. The Iowa State UniversityPress, Ames.360p.

Donahue, R. L., R. W. Miller, and J. C. Shickluna. 1977. SOILS. An Introduction to Soils and Plant Growth. Prentice-Hall, Inc., New Jersey. 626p.

Fanning, D. S. and Mary C. B. Fanning. 1989. SOIL Morphology, Genesis, and Classification. John Wiley and Sons. 395p.

Foth, H. D. and L. M. Turk. 1972. Fundamentals of Soil Science. Fifth Edition. Wiley international Edition. John Wiley and Sons, Inc. 454p.

Rini Wudianto. 2000. Mencegah Erosi. Penebar Swadaya. 31p.

Sanchez, P. A. 1976. Properties and Management of Soils inthe Tropics. John Wiley and Sons, New York.618p.

Suripin. 2002. Pelestarian Sumberdaya Tanah dan Air. Penerbit NADI Yogyakarta. 208p.

Tisdale, S. and W. Nelson. 1975. Soil Fertility and Fertilizers. Third edition. Macmillan Publishing Co.,Inc. New York. 694p.

Dasar-dasar-ilmu-tanah

Documents

Transcript of Dasar-dasar-ilmu-tanah