HUBUNGAN TANAH, AIR DAN TANAMAN Batasan Tanah dari sudut ekologi Tumbuhan Komponen penyusun tanah dan perannya bagi pertumbuhan dan produksi tanaman Profil Tanah dan pengaruhnya terhadap vegetasi Faktor yang mempengaruhi sifat tanah Sifat fisika, kimia, biologi, hidrologi dan morfologi tanah

Faktor yang berpengaruh terhadap hasil tanaman Yield Media Tumbuh Tanaman Nutrisi (Hara) Air Iklim [ppp

Tanah? akumulasi tubuh alam bebas, berdimensi tiga, menduduki sebagaian besar permukaan daratan bumi, yang mampu menumbuhkan tanaman, dan memiliki sifat sebagai pengaruh iklim (I) dan organisme (O) yang bertindak terhadap bahan induk (B) pada kondisi topografi (L) tertentu dan selama waktu (W) tertentu” (Donahue, 1970).

GAS CAIRAN / LIQUID PADATAN / SOLID

20- 30% RUANG PORI (VOID) 20- 30% < 5% BAHAN ORGANIK MINERAL LEMPUNG 45%

Tanah Pertanian Ideal Tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman darat non padi: tersusun atas komponen bahan mineral 45%, bahan organik 5%, udara 20-30% dan air 20-30% (atas dasar volume).

Media Tumbuh Kompleks Pertukaran Nutrisi Sifat Fisik Sifat Kimia Biologi Mikroorganisme Dekomposer Tanah Bahan Organik AIR Hara

SIFAT FISIKA TANAH Tektur Pori Struktur

TEKSTUR TANAH Faktor penentu tekstur tanah? Mengapa tekstur tanah penting? Particle sizes: Gravel: >2.0 mm Sand: 0.05-2.0 mm Silt: 0.002-0.05 mm Clay: <0.002 mm (microscopic)

Pengaruh ukuran partikel pada permukaan :volume ratio Fig. 6.7, Campbell & Reece, 7th ed.

Importance of soil particle size— Critical in determining soil physical properties. Clay has much higher surface:volume ratios (due to small particle size) than larger particles. Electro-statically negative charges on clay micelles permit stronger adsorption of water and nutrients, reducing leaching, especially of cationic nutrients (e.g., NH4, Ca, Mg, K, Na, Cu, Mn, Zn, Fe all have + charges) Too much clay results in reduced hydraulic conductivity Sand—with its larger particle sizes—has characteristics opposite to those of clay Silt is between clay and sand in size and traits Best agricultural soils are classed as loams, varying broadly around a 40:40:20 ratio of sand, silt, and clay, respectively

SIFAT KIMIA TANAH Macronutrients micronutrients Pertukaran ion

Macronutrients— Macronutrients are defined as elements that make up >0.1% of plant tissue dry weight C, H, and O—the basic constituents of organic molecules—make up about 96% of plant dry weight. Other macronutrients include N, P, K, Ca, S, Mg

Macronutrients— Their functions Table 6.1, Smith & Smith 7th ed. (p. 120)

Micronutrients— Micronutrients ( “trace elements”) are needed in small quantities (<0.01% by weight) Although required in tiny amounts, micronutrients are nonetheless essential Often serve as cofactors, facilitating enzyme activity E.g., Cu, Mn, Zn, Fe, Co, Cl, Mo, Ni

Using hydroponic culture to identify essential plant nutrients Fig. 37.2, Campbell & Reece (6th ed)

Identifying essential plant nutrients— Identifying essential plant nutrients— Magnesium deficiency in a tomato plant Fig. 37.3, Campbell & Reece (6th ed)

Gas exchange and the uptake of water and nutrients by a plant: an overview Fig. 37.1, Campbell & Reece (6th ed)

Cation exchange capacity (CEC) of soil— Capacity of the soil to adsorb cations Strength of cation retention depends on number of “exchange sites” (=surface density) and the intensity of the charges (=charge density) on them. Largely determined by clay- and humus- colloid content Clay micelles have numerous negative charges. Because of the tiny size of the clay particles and the resulting small soil pore sizes, clayey soils tend to a high CEC.

(a) Soil moisture surrounding the roots Plant roots use cation exchange to assist in nutrient uptake from the soil— (a) Soil moisture surrounding the roots (b) Absorption of soil mineral nutrients by cation exchange Where does the plant get this CO2 that it’s putting into the soil?? Fig. 37.6, Campbell & Reece (6th ed)

Absorption and leaching of soil nutrients in the soil solution Fig. 4.11, Smith & Smith 7th ed. (p. 66)

Soil moisture and water uptake by plants— Water moves in response to a gradient of water potential, from higher water potential to lower water potential. Net water potential in the plant is determined by (a) osmotic pressure—due to cross-membrane differences in solute concentration, (b) water pressure—due to atmospheric pressure, and (c) the transpiration stream—which pulls water up through xylem tissues, based on transpiration from leaves and the adhesion and cohesion properties of water.

Water movement through a plant— the “transpiration stream” Fig. 6.3, Smith & Smith (5th ed), p. 105

A stoma functions in gas exchange—

Stomatal openings respond to environmental cues to control gas exchange rates— Closed Fig. 36.14, Campbell & Reece, 7th ed. (p. 749)

The water balance of living cells Fig. 8.12, Campbell & Reece (6th ed)

A wilted tomato plant regains its turgor when watered Fig. 36.5, Campbell & Reece (6th ed)

Fungsi-fungsi Tanah Sebagai Sumberdaya Alam unsur produksi pertanian unsur pengatur tata air  siklus hidrologi unsur perlindungan alam/lingkungan unsur teknik bangunan/infrastruktur

Fungsi-fungsi Tanah (Karlen et al., 1997) Mendukung aktivitas biologi, keaneka ragaman hayati dan produktivitas Mengatur tata air dan aliran lautan Sebagai saringan, buffer, degradator, detoksifikator senyawa anorganik dan organik, termasuk limbah industri, rumah tangga dan limbah atmosfer; Menyimpan dan mendaur ulang hara dan unsur lain di dalam biosfer; Mendukung bangunan dan melindungi kekayaan arkeologi.

Hidrologi adalah ilmu yang berhubungan dengan kejadian, pergerakan dan distribusi air di dalam Siklus Hidrologi. Siklus Hidrologi adalah dinamika sistem transfer air alami dimana air secara kontinyu bergerak dan berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, dan selama itu jumlah total air di bumi tetap. Walaupun menurut definisi, hidrologi mencakup studi air tanah, dalam aplikasinya penekanan hidrologi masih terfokus pada studi aliran air di permukaan dan faktor-faktor sejenis yang menentukan Studi tentang aspek-aspek kejadian dan pergerakan air tanah dilakukan secara terpisah dan umumnya dikenal sebagai Geohydrology (Hidrologi air tanah – groundwater hydrology)

Hydrologic Cycle Water enters the soil, interacts with soil particles and leaves the soil (through evaporation, transpiration or leaching).

Setelah mencapai permukaan bumi, air hujan terus bergerak dan berubah bentuknya, yaitu: bagian yang masuk ke dalam tanah – Infiltration, bagian yang mengalir sepanjang permukaan – Run-off, bagian yang kembali ke atmosfer sebgai uap air – Evaporation, bagian yang diambil tanaman dan dikembalikan ke atmosfer – Transpiration. Bagian air hujan yang ditangkap oleh daun dan batang tanaman disebut Interception. Bagian air hujan yang terkumpul di permukaan tanah disebut Surface Storage, Bagian air hujan yang diikat di dalam tanah– Soil moisture dan bagian yang diperkolasikan ke bagian bawah tanah yang berhubungan dengan zone jenuh air – Groundwater, sehingga secara sederhana neraca air dapat ditulis sebagai: Precipitation = Runoff + Evapo-transpiration + Change storage

Hydrologic Cycle and the Soil Soil Properties that are part of the hydrologic cycle. Moisture Color Temperature Structure pH Texture Horizon Depths Bulk Density

SIKLUS HIDROLOGI HUJAN Hujan lebih Intersepsi Evp & Ept, dll. Infiltrasi Aliran permukaan Perkolasi dalam SSRO Groundwater storage PromptSSRO Delayed SSRO Direct RO Base flow Total RO/Stream flow

Fungsi Tanah sebagai Faktor Produksi Tanaman Tunjangan mekanis sebagai tempat tanaman tegak dan tumbuh; Penyedia air, udara dan unsur hara (nutrisi); Lingkungan tempat akar atau batang dalam tanah melakukan aktivitas fisiologinya Pengontrol temperatur tanah Tempat tumbuh dan berkembangnya organisme tanah.

TERIMA KASIH