Dr. Ir. Mohammad Mahmudi, MS Arief Darmawan, S.Si., M.Sc. III. SIFAT FISIKA TANAH Bagian 1 Dr. Ir. Mohammad Mahmudi, MS Arief Darmawan, S.Si., M.Sc.

SIFAT –SIFAT FISIKA TANAH Tekstur Tanah Struktur Tanah Konsistensi Tanah Porositas Tanah Tata Udara Tanah Suhu Tanah Warna Tanah Permeabilitas Tanah Bagian 1 Bagian 2

A. Tekstur Tanah Tekstur tanah adalah perbandingan relatif (dalam persen) antara fraksi pasir, debu dan liat, Tekstur tanah sangat penting kita ketahui karena mencerminkan komposisi ketiga fraksi penyusun tanah; Menentukan besarnya luas permukaan tanah; Menentukan sifat-sifat fisika, fisikokimia dan sifat kimia tanah; Menentukan daya pegang pertukaran kation

Tanah merupakan sistem dispersi 3 fase Yang selalu dalam keseimbangan dinamis Sistem Dispersi : Tanah terdiri atas unit-unit yang kecil, kemudian bergabung menjadi yang lebih besar 3 fase : tanah terdiri atas 3 bahan yang bentuknya berbeda Selalu dalam keadaan keseimbangan Dinamis : komposisi ke 3 bahan tersebut selalu berubah

A.1 Padatan Penyusun Tanah

Tanah terdiri dari butir-butir tanah berbagai ukuran.. Partikel tanah berdsrkan ukuran diameter (d) diklasifikasikan sbb : - d > 2 cm BATU - d 2 cm – 2 mm KERIKIL - d < 2 mm TANAH

USDA (United Soil Department Agriculture) A.2 Klasifikasi Padatan Penyusun Tanah USDA (United Soil Department Agriculture) ISSS (International Society Soil Science) US. PUBLIC ROAD ADMINISTRATION

A.3. Kelas Tekstur Tanah berdasarkan USDA Pasir Pasir Berlempung Lempung Berpasir Lempung Liat Berpasir Lempung Lempung Berdebu Debu Lempung Berliat Lempung Liat Berdebu Liat Berpasir Liat Berdebu Liat Kasar Agak Kasar Sedang Agak Halus Halus

A.4. Tekstur Tanah Penting diketahui Tekstur tanah mencerminkan komposisi partikel-partikel Menentukan besarnya luas permukaan tanah Menentukan sifat-sifat fisika-kimia tanah Daya pegang air Pertukaran kation

Tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menahan air dan unsur hara Tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga kemampuan tanah menahan air dan mengikat unsur hara tinggi. Tanah bertekstur halus lebih efektif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar.

Jumlah partikel per gram Nama Fraksi Diameter (mm) USDA SI Jumlah partikel per gram Luas Permukaan (cm2/g) Pasir sangat kasar 2,00 – 1,00 90 11 Pasir kasar 1,00 – 0,50 2,00 – 0,20 720 23 Pasir sedang 0,50 – 0,25 5700 45 Pasir halus 0,25 – 0,10 0,20 – 0,02 46.000 91 Pasir sangat halus 0,10 – 0,05 722.000 327 Debu 0,05 – 0,002 0,02 – 0,002 5.776.000 454 Liat < 0,002 90.260.853.000 8.000.000

A.5. Penetapan Tekstur Tanah 1. Feel Method – kualitatif  dilapangan, untuk orang yang sudah berpengalaman lama di lapangan Gabler, R.E., et al (2007)

A.5.1. Langkah Penetapan tekstur tanah menurut perasan (Feel Method) di lapangan : 1.  Masa tanah kering atau lembab di basahi. 2.  Tanah yang sudah basah dipirit diantara ibu jari dan telunjuk sehinggah membentuk bola lembab. Sambil diperhatikan adanya rasa kasar atau licin antara jari tersebut. 3.  Tanah yang sudah diambil digulung gulung sambil dilihat daya tahan terhadap tekanan, dan dilihat kelekatan masa tanah. Waktu telunjuk dan ibu jari direnggangkan. 4.  Dari rasa kasar atau licin gejala piritan gulungan dan kelekatan dapat ditentukan kelas tekstur tanah dilapangan.

Feel Method No Klas tekstur Rasa Dan Bentukan 1 Pasir   Rasa kasar jelas, Tidak melekat, Tidak dapat dibentuk bola atau gulungan 2 Pasir berlempung Rasa kasar sangat jelas, Sedikit sekali melekat, Dapat dibentuk bola yang mudah hancur 3 Lempung berpasir Rasa kasar agak jelas, Agak melekat, Dapat dibuat bola, mudah hancur 4 Lempung Rasa tidak kasar dan tidak licin, Sedikit sekali melekat, Dapat dibentuk bola agak teguh, Dapat sedikit dibuat gulungan dengan permukaan mengkilat. 5 Lempung berdebu Rasa licin, Agak melekat, Dapat dibentuk bola agak teguh, Gulungan dengan permukaan mengkilap 6 Debu Rasa licin sekali, Agak melekat, Dapat dibentuk bola teguh dapat dibentuk gulungan dengan permukaan membulat

7 Lempung berliat Rasa agak licin, Agak melekat, Dapat dibentuk bola agak teguh, Dapat dibentuk gulungan mudah hancur 8 Lempung liat berpasir Rasa halus dengan sedikit bagian agak kasar, Agak melekat, Dapat dibentuk bola agak teguh, Dapat dibentuk gulungan mudah hancur 9 Lempung liat berdebu Rasa halus agak licin, Melekat, Dapat dibentuk bola teguh, Mudah digulung 10 Liat berpasir Rasa halus, Berat tetapi terasa sedikit agak kasar, Melekat, Dapat dibentuk bola teguh, mudah digulung 11 Liat berdebu Rasa halus, berat, agak licin, Sangat lekat, Dapat dibentuk bola teguh, mudah digulung 12 Liat Rasa berat, halus, Sangat lekat, Dapat dibentuk bola dengan baik, mudah digulung.

Menetapkan Kelas Tekstur dengan perasaan (by-Feel) Bola Gulungan Panjang Gulungan (cm) Rasa Basah Klas Tekstur Berpasir Halus Tidak ada tidak Pasir ya Pasir Berlempung 2,5 Lempung berpasir Lempung berdebu Lempung 2,5 – 5,0 Liat Berdebu Lempung Liat berdebu Lempung Liat 5,0 Liat Berpasir Liat

A5.2. Metode Sedimentasi  dilakukan di laboratorium Pasir ditetapkan dengan ayakan Sedimentasi ditetapkan untuk partikel ukuran < 20 μm Distribusi ukuran partikel (pasir, debu, liat) dipisahkan dari bahan organik (dgn H2O2), didispersi dengan natrium heksametafosfat http://apeskasiaandrew.blogspot.co.id/2013/11/soil-texture-test.html

A.5.3. Penetapan kelas tektur tanah dengan Metode Pipet  Dilakukan di laboratorium http://cse.ksu.edu/REU/S14/evans1439/index.html#tabs-3

Perbandingan tersebut akan mudah terlihat pada Grafik Segitiga :

A.6. Sifat Kelas Tekstur Utama • TEKSTUR PASIR - Kandungan Pasir > 70 % - Kemampuan Menahan Air & Hara Rendah - Aerasi Baik - Permeabilitas Baik Dan Cepat - Tidak Mengembang & Mengempis • TEKSTUR LIAT - Kandungan Liat > 35 % - Kemampuan Menahan Air & Hara Tinggi - Aerasi Buruk - Mempunyai Sifat Mengembang & Mengempis - Kohesi Tinggi

• TEKSTUR LEMPUNG - Sifat Merupakan Sifat Peralihan - Kemampuan Menahan Air & Hara Sedang - Aerasi Sedang - Permeabilitas Sedang - Kohesi Sedang

A.7. Pengaruh Tekstur pada Lingkungan Tanah Pergerakan/sirkulasi dan retensi air Pergerakan/sirkulasi udara tanah Serapan hara dan bahan pencemar (pollutans) Mudah tidaknya tanah diolah

A.7. Pengaruh Tekstur pada Lingkungan Tanah Total kandungan air tanah Air yang mengalir sebagai respon terhadap gravitasi Kapasitas lapang Ketersediaan air untuk tanaman persentase air permanen Air terikat kuat pada partikel tanah sehingga tidak tersedia untuk tanaman Boyd, C.E (1995)

A.7. Pengaruh Tekstur pada Lingkungan Tanah Boyd, C.E (1995)

B. Struktur Tanah Struktur tanah adalah susunan partikel (pasir, debu dan liat) dengan ruang pori yang dibatasi oleh bidang belah alami Tahap pembentukan Struktur tanah : 1. Struktur Mikro : pembentukan struktur tahap permulaan yaitu penghimpunan partikel primer 2. Struktur makro : Penghimpunan struktur mikro

Agregat primer tersusun dari butir-butir mineral atau pecahan batuan berbagai bentuk dan ukuran yang diselaputi oleh senyawa-senyawa hasil pelapukan. Senyawa hasil pelapukan mineral dan pecahan batuan terdiri dari koloid tanah, senyawa kapur, senyawa besi dan almunium yang bertindak sebagai perekat yang menggabungkan agregat-agregat primer.

Penggabungan agregat primer menjadi bentukan yang masing-masing bentukan tersebut dibatasi oleh bidang-bidang permukaan tertentu. Agregat primer sering disebut struktur mikro, sedangkan agregat sekunder yang merupakan struktur lapisan olah disebut struktur makro.

Struktur tanah yang baik adalah mengandung udara dan air dalam jumlah cukup dan seimbang serta mantap. Struktur seperti ini hanya terdapat pada ruang pori-pori besar dengan perbandingan yang sama antara pori-pori makro dan mikro serta tahan terhadap kekuatan tetesan air hujan. Selain itu struktur yang baik mempunyai perbandingan antara padatan, air dan udara yang sama.

B.1. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pembentukan Struktur Tanah 1. Bahan Penyususn Tanah (LIAT) Muka Liat Bermuatan Negatif Diikat Oleh Ion H+ atau Ca+2 2. Jasad mikro a. Tidak langsung Jasad Mikro + Bahan Organik POLYSACHARIDA Bahan Semen Pembentuk Agregat

b. Langsung CELL/FILAMEN + PARTIKEL TANAH Agregasi Pembentukan Struktur 3. Tanaman a. SECARA FISIK Akar Tumbuhan Mendesak/Menekan Partikel Tanah Shg Lebih Dekat & Akan Terjadi Kohesi (Awal Pembtk Struktur)

b. Secara Kimia Sekresi Tumbuhan Bhn Semen Pembtk. Struktur 4 b. Secara Kimia Sekresi Tumbuhan Bhn Semen Pembtk. Struktur 4. Hewan Tanah Hewan Tanah + Bahan Organik (Cacing, Rayap) Bahan Semen Pembentuk Struktur

5. IKLIM Pembasahan & Pengeringan Mengembang & Mengkerut Partikel Lebih Berdekatan Agregasi Pembentukan Struktur

B.2. Sifat Struktur Tanah 1. Mempunyai bentuk a) bentuk struktur b) tipe struktur 2. Mempunyai perkembangan a) tanpa perkembangan b) perkembangan lemah c) perkembangan sedang d) perkembangan kuat 3. Mempunyai ukuran a) granuler b) lempeng/pipih c) gumpal d) prisma

B.2.1a

Ilustrasi Bentuk Struktur Tanah Common to Ohio soils just below Ap (> 8”) Plow layer Sand Deeper in profile (>3-4’) Granular Platy Prismatic Columnar Blocky Single Grain Massive

B.2.1.b Tipe Struktur Tanah

Bentuk struktur menurut bentuknya struktur dapat dibedakan menjadi : Bentuk lempeng (ketebalan < 1 mm - > 10 mm) Prisma (< 10 mm – 00 mm) Tiang (<10 mm – 00 mm) Gumpal bersudut (<5 mm – 50 mm) Gumpal membulat Granular (bulat porous) : <1 mm - > 10 mm Remah (Bulat sangat porous) : < 1mm - > 5 mm

B.2.2. Perkembangan Struktur Tanah Tingkat perkembangan struktur ditentukan berdasarkan atas kemantapan atau ketahanan bentuk struktur tanah terhadap tekanan. Tingkat perkembangan dibedakan menjadi 4 : a) Tanpa perkembangan b) Perkembangan lemah c) Perkembangan sedang d) Perkembangan kuat

Ciri Tingkat Perkembangan Struktur Tanah a). Tanpa Perkembangan : Tidak Terjadi Agregasi b). Perkembangan Lemah : Terdapat Sedikit Agregasi Dan Bila Diberi Gaya Sedikit Saja, Agregasinya Sudah Pecah c). Perkembangan Sedang : Terjadi Agregasi Tetapi Tidak Permanen, Sehingga Bila Diberi Gaya Maka Agregasi Akan Pecah d). Perkembangan Kuat : Terjadi Agregasi Kuat, Sehingga Sulit Untuk Dipecahkan

B.2.3. Ukuran Struktur Tanah a. Granuler 1. Sngt.Halus : < 1 mm 2. Halus : 1 – 2 mm 3. Sedang : 2 – 5 mm 4. Kasar : 5 – 10 mm 5. Sngt. Kasar : > 10 mm b. Lempeng/pipih 1. Sngt.Tipis : < 1 mm 2. Tipis : 1 – 2 mm 4. Tebal : 5 – 10 mm 5. Sngt. Tebal : > 10 mm

c. Gumpal d. Prisma 1. Sngt.Halus : < 5 mm 2. Halus : 5 – 10 mm 3. Sedang : 10 – 20 mm 4. Kasar : 20 – 50 mm 5. Sngt. Kasar : > 50 mm d. Prisma 1. Sngt.Halus : < 10 mm 2. Halus : 10 – 20 mm 3. Sedang : 20 – 50 mm 4. Kasar : 50 – 100 mm 5. Sngt. Kasar : > 100 mm

B.3. Hubungan Struktur Dengan Sifat Tanah Lainnya 1. Struktur dengan peredaran/sirkulasi air dan udara Struktur padat/mampat Porositas rendah Peredaran air/udara terhambat Air tergenang Akar tanaman busuk

2. Struktur dengan kimia tanah Struktur padat/mampat Air tergenang Reduksi Timbul zat beracun (H2S, BO>>) Akar tanaman busuk

3. Struktur dengan biologi tanah Struktur padat/mampat Air tergenang Reduksi Bakteri nitrifikasi rendah Nitrogen rendah

Lapisan tanah pertanian umumnya mempunyai 3 (tiga) bentuk struktur yang berbeda: Struktur Gumpal Struktur ini biasanya terdapat pada tanah liat. Gumpalan tanah biasanya lebih besar daripada struktur lain, dan terdapat lebih banyak pori-pori mikro yang terisi oleh air daripada pori-pori makro sehingga tata udaranya kurang baik. Struktur ini biasanya mudah larut karena air hujan.

Struktur Remah Struktur ini adalah gumpalan yang lebih kecil. Pada struktur remah terdapat pori-pori makro non-kapiler yang tidak terisi air melainkan oleh udara. Ruang pori-pori mikro bersifat kapiler yang dapat menahan air dan tidak merembes ke bawah. Mudah larutnya struktur remah oleh air hujan tergantung dari sifat bahan perekat yang membentuknya. Adanya bahan organik cenderung membentuk struktur remah yang stabil dan mantap. Pada struktur remah terdapat keseimbangan yang baik antara udara dan air tanah sebagai medium larutnya unsur hara tanaman. Struktur rermah merupakan struktur yang sangat baik untuk tanaman.

Struktur Butir Sebenarnya struktur ini bukan merupakan struktur melainkan campuran butir-butir primer yang kasar tanpa adanya bahan pengikat agregat. Struktur ini terdapat pada tanah-tanah pasir, pasir berlempung, atau pasir berdebu. Porositas tanahnya tinggi kaya pori-pori makro dan mudah merembeskan air menyebabkan tanah mudah mengering.

Catatan - Tanah dikatakan tidak bertekstur bila butir-butir tanah tidak melekat satu dengan yang lainnya (lepas), misalnya tanah pasir, atau saling melekat menjadi satu kesatuan yang padu/kompak dan disebut massive atau pejal. - Tanah dengan struktur baik (granuler) akan mempunyai tata udara yang baik, unsur hara lebih mudah tersedia dan tanah mudah diolah. Struktur tanah yang baik apabila bentuknya membulat sehingga tidak dapat saling bersinggungan dengan rapat, akibatnya pori tanah banyak terbentuk, disamping itu struktur tidak mudah rusak (mantab) sehingga pori tanah cepat tertutup.

Menentukan Kelas Tekstur tanah Menggunakan MS Excell Bagian 1 Bagian 2 Contoh Kelas Tekstur

Tugas 1 : Tetapkan kelas tekstur menggunakan segitiga tekstur tanah No Liat Pasir Debu Kelas tekstur 1 49 30 21   2 47 37 16 3 50 27 23 4 19 34 5 57 13 6 33 7 26 61

TUGAS 2 : 1. Buatlah 12 kelas tekstur tanah menggunakan excell 2. Buat kisaran masing-masing kelas tekstur

Thank You ! Terima Kasih ! Matur Nuwun ! PS MSP FPIK-UB