KEMASAMAN TANAH DAN PENGAPURAN Kuliah Kesuburan Tanah AET 2.215 P

curah hujan tinggi sepanjang tahun mendorong terjadinya penurunan kadar kation-kation basa tanah (seperti Ca, Mg dan K) dan meningkatkan kemasaman tanah. tanah dikatakan tanah masam jika : pH kurang dari 5.5. Ultisol dan Oksisol termasuk dalam kelompok tanah masam dengan status hara fosfor yang rendah dan potensial keracunan aluminium.

Kelarutan oksida-oksida atau hidroksida Fe dan Al bergantung pada konsentrasi ion hidroksil (OH) dan kelarutannya menurun jika pH meningkat Kelarutan Fe-fosfat, Al-fosfat dan Ca-fosfat meningkat apabila pH meningkat,demikian pula (MoO4) dan SO4 yang terjerap pH mengendalikan kelarutan-karbonat, silikat serta reaksi redoks (reduksi-oksidasi), aktifitas mikroorganisme dan menentukan jenis/bentuk fosfat dan karbonat di dalam larutan tanah.

Koloid Tanah dan Peranannya Koloid liat berasal dari hasil pelapukan mineral-mineral primer yang telah disintesiskan kembali menjadi senyawa mineral yang baru. Koloid humus, berasal dari hasil pelapukan bahan organik (sisa hewan dan atau tumbuhan) yang juga telah disintesiskan kembali Peranan utama dari koloid tanah adalah sebagai tempat terjadinya pertukaran ion. Dari fenomena tersebut dapat digambarkan tentang mekanisme pergerakan ion ke akar tanaman.

Kelompok liat silikat dibagi dua golongan, yi : tipe 1 : 1 dan tipe 2 : 1 Tipe liat 1 : 1 tersusun dari satu lapisan silikat tetraeder dan satu lapisan aluminium oktaeder, misalnya : Kaolinit, Anauksit, Haloisit. tipe 2 : 1 tersusun dari dua lapisan silikat tetraeder dan satu lapisan aluminium oktaeder, misalnya : montmorillonit, vermikulit, beidellit.

Sifat dan Ciri Kaolinit Sumber muatan negatifnya berasal dari ionisasi hidrogen dari gugus hidroksil pada pinggiran kristal yang patah. Tidak mempunyai permukaan dalam yang dapat mempertukarkan ion, berarti hanya pada permukaan luar. Kapasitas tukar kation (KTK) relatif kecil (10-20 me / 100g). Unit kristanl diikat oleh hidrogen (H), oleh karena itu terikat sangat kuat. Tidak mengembang bila basah, dan tidak menciut bila kering.

Sifat dan Ciri Montmorillonit Sumber muatan negatif yang utama adalah dari substitusi isomorfik (penggantian kation bervalensi tinggi oleh kation bervalensi rendah, dengan syarat radius atomnya relatif sama, misalnya : Si4+ digantikan oleh Al3+). Mempunyai permukaan dalam yang mempertukarkan ion. Kapasitas tukar kation relatif besar (40-100 me/100 g). kristal Unit diikat oleh oksigen (O), oleh karenanya ikatan kristal lemah. Mengembang bila basah dan menciut bila kering.

Kelompok liat bukan silikat juga memegang peranan penting, karena mineral ini dominan ditemukan pada tanah-tanah yang telah tua, misalnya : Gibsit (Al;2O3.3H2O), Geotit (Fe2O3.H2O), dan Limonit (Fe2O3.nH2O).

Pertukaran Kation Muatan negatif dari koloid tanah dinetralkan oleh kation. Jumlah kation yang dapat ditukarkan dalam miliekuivalen dari tanah kering oven d\isebut sebagai kapasitas tukar kation (KTK) dari suatu tanah. Dengan satuan : miliekuivalen (me) per 100 g tnh kering oven (me/100 g).

KTK Kapasitas tukar kation (KTK) adalah kemampuan permukaan koloid tanah menjerap dan mempertukarkan kation yang dinyatakan dalam me/100 g koloid. Koloid tanah dapat menjerap dan mempertukarkan kation, yang biasanya adalah Ca, Mg, K, Na, NH4, Al, Fe dan H. Kuat atau lemahnya kation tersebut dijerap bergantung pada valensinya. Kation bervalensi tiga dan dua dijerap lebih kuat dari pada bervalensi satu.

Secara umum, semakin tinggi kadar liat semakin tinggi pula KTK Secara umum, semakin tinggi kadar liat semakin tinggi pula KTK. Demikian pula dengan kandungan bahan organik tanah. Jenis liat tipe 2 : 1 mempunyai KTK yang lebih besar dari pada liat tipe 1 :1. Koloid organik mempunyai KTK 100-200 me/ 100 g, liat 1 : 1 se besar 10-20 me/100 g, dan liat 2 : 1 berkisar antara 40-80 me / 100 g.

Kejenuhan basa adalah perbandingan antara kation basa (Ca, Ma, K dan Na) dengan NTK total dan dinyatakan dalam persen : Kejenuhan basa =

Kejenuhan Al adalah perbandingan Al dengan NTK efektif, dinyatakan dalam persen :

Tanah Masam Kemasaman di dalam tanah disebabkan ion H dan ion Al yang terdapat dalam tanah. Keberadaan H+ di dalam tanah bersumber dari bahan organik tanah (humus), bahan mineral liat dan mineral oksida, sedangkan Al bersumber dari polimer Al dan Fe. Polimer Al merupakan penyebab utama kemasaman tanah pada daerah tropis beriklim basah melalui reaksi hidrolisis

Bahan organik tanah atau humus, mengandung gugus hidroksil dan karboksil reaktif sebagai asam lemah yang membebaskan H+ Kandungan bahan organik tanah yang beragam dipengaruhi oleh faktor lingkungan, vegetasi dan tanah, sehingga sumbangannya terhadap kemasaman tanah juga beragam

Mineral Liat dan Mineral Oksida. Mineral liat seperti kaolinit (liat tipe 1:1) dan montmorillonit (liat tipe 2:1) dapat menyangga pH tanah. Disosiasi H+ dari permukaan patahan pinggiran mineral Al dan Fe oksida berperan untuk menyangga pH tanah. kemampuan menyangga pH pada tanah dengan kandungan liat dan atau kandungan bahan organik yang tinggi lebih besar daripada tanah berpasir.

Meningkatnya kemasaman tanah pada lahan pertanian (1) penggunaan pupuk komersial, khususnya pupuk NH4+ yang menghasilkan H+ selama nitrifikasi 2) pengambilan kation-kation oleh tanaman melalui pertukaran dengan H+; (3) pencucian kation-kation yang digantikan oleh H+ dan Al3+; (4) dekomposisi residu organik.

H dengan liat. Reaksi Hidrogen menyebabkan partikel liat terlapuk dan selanjutnya melepaskan aluminium. Penambahan ion H. Konsentrasi ion hidrogen dalam tanah dapat bertambah melalui beberapa mekanisme : 1) produk dari dekomposisi bahan organik, 2) akar tanaman menyerap kation basa dan menukarnya dengan H, dan 3) pupuk pembentuk asam yang ditambahkan ke tanah.

Sumber N Reaksi Nitrifikasi Ekivalen CaCO3 (kg CaCO3/kg N) Urea Amonium sulfat Amonium nitrat Diamonium fosfat CO(NH2)2 + 4O2 → 2H+ + 2NO3- + CO2 + H2O (NH4)2SO4 + 4O2 → 4H+ + 2NO3- + SO42- + H2O NH4NO3 + 2O2 → 2H+ + 2NO3- + H2O (NH4)2HPO4 + O2 → 3H+ + 2NO3- + H2PO4- + H2O 100/28 = 3.6 200/28 = 7.2 150/28 = 5.4

Setiap pupuk memiliki pengaruh yang yang berbeda terhadap pH tanah Setiap pupuk memiliki pengaruh yang yang berbeda terhadap pH tanah. Pupuk nitrat mengandung kation basa sehingga menyebabkan kemasaman tanah yang lebih rendah dibanding pupuk amonium. Dibandingkan pupuk P, pupuk yang mengandung atau membentuk NH4+ berpengaruh lebih besar terhadap pH tanah

Pengaruh Kemasaman Terhadap Tanaman Pengaruh pH tanah terhadap pertumbuhan tanaman bersifat kompleks dan sukar memisahkan pengaruhnya secara langsung dari pengaruhnya secara tidak langsung yang berkaitan dengan perubahan kelarutan dan ketersediaan berbagai unsur yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman.

Secara umum tanah masam di lahan kering memiliki status kesuburan tanah yang rendah karena beberapa atau semua faktor berikut: Tanahnya berasal dari bahan mineral dengan kandungan hara yang rendah (seperti: batuan masam yang mengandung sedikit unsur kalium, batuan vulkanik asam yang miskin unsur hara)

Unsur hara tidak tersedia dan atau hilang karena pengaruh jangka panjang dari pelapukan di bawah kondisi curah hujan dan temperatur yang tinggi sehingga pH tanah rendah dan miskin unsur hara. Pengurasan unsur hara secara berlebihan pada sistem pertanian yang intensif tanpa adanya penambahan pupuk anorganik dan pupuk organik atau ketidak seimbangan penggunaan pupuk.

Keracunan Aluminium Pengaruh utama dari keberadaan aluminium yang tinggi di tanah adalah merusakkan perakaran tanaman dan menurunkan penyerapan kation basa Ca2+, Mg2+ dan K+. Beberapa tanaman seperti jagung dan kedelai sangat rentan terhadap keracunan aluminium. Keracunan aluminium menyebabkan pertumbuhan akar tidak normal, akar pendek dan menebal

Kekurangan unsur Fosfor Fiksasi P adalah proses kimia dimana P yang ditambahkan terikat pada partikel tanah dan menjadi tidak tersedia atau lambat tersedia untuk diserap tanaman. Tanaman yang kekurangan P menunjukkan pertumbuhan daun yang tidak normal. Pada tanaman jagung, terdapat bercak-bercak keunguan dan pertumbuhannya lambat

Keracunan unsur Mangan (Mn). Keracunan Mn merupakan salah satu faktor yang membatasi pertumbuhan tanaman di tanah masam. Tanah dengan tingkat pelapukan lanjut mengandung Mn dalam jumlah besar. Mn yang dapat dipertukarkan meningkat pada pH dibawah 5.0. Tanaman yang tumbuh pada tanah dengan kandungan Mn tinggi mengakumulasi sejumlah besar Mn di dalam jaringannya dan pertumbuhannya menurun

Kekurangan (Defisiensi) Kalsium Sebagian besar tanah masam mengandung Ca dapat ditukar sangat rendah dan kejenuhan Ca yang rendah. Pada kondisi demikian, tingkat ketersediaan Ca rendah dan serapannya dihambat oleh Al. Walaupun sering sukar memisahkan pengaruh langsung H dan Al dari Ca terhadap pertumbuhan tanaman, tetapi kejenuhan Ca mendekati 25-30% cukup untuk menyediakan kebutuhan Ca pada sebagian besar tanaman. Pertumbuhan tidak mencapai maksimum pada tingkat kejenuhan tersebut karena beberapa faktor yang lain membatasi pertumbuhan.

Defisiensi Magnesium Tanah berpasir dengan pH di bawah 5 sering mengandung Mg dalam jumlah sangat rendah. Pada nilai pH tersebut tanaman mulai menunjukkan gejala kekurangan Mg (Gambar 18). Tanaman menyerap Mg dari larutan tanah dipengaruhi oleh konsentrasi ion H. Penyerapan Mg oleh tanaman meningkat dengan meningkatnya pH dan mencapai titik optimum pada pH mendekati 5.5.

Pengaruh nilai pH tanah terhadap ketersediaan Mg diduga berhubungan dengan antagonisme Al dan H dalam penyerapan Mg. Netralisasi Al dan H penting untuk mengoptimumkan ketersediaan Mg. Jika tanah masam dan Mg tersedia rendah, penggunaan kapur dolomit dapat mengatasi defisiensi Mg.

Defisiensi Kalium Defisiensi Kalium yang terjadi pada tanah masam di daerah bercurah hujan tinggi terutama disebabkan tingginya tingkat kehilangan K dari pupuk melalui pencucian.

Defisiensi Molibdenum Ketersediaan Molibdenum sangat rendah di tanah masam. Gejala kekurangan Mo sangat sering teramati pada tanaman legum. Gejalanya mirip dengan kekurangan N karena Mo diperlukan oleh bakteri rhizobia pengikat N.

Pengaruh Keracunan Aluminium pada Tanaman Ditinjau dari sudut fisiologi keracunan tanaman dapat diartikan sebagai suatu gangguan proses fisiologi pada tanaman tersebut. Dikaji dari segi pertumbuhan, dapat diterjemahkan sebagai berkurangnya potensi tumbuh dan atau komponen produksi dari suatu tanaman. Keracunan Al menyebabkan hambatan pada beberapa proses fosforilasi dan juga menyebabkan hambatan pembelahan sel

Pengaruh kejenuhan Al terhadap kadar hara daun kedelai (%) Kadar hara daun N (%) P (%) K (%) 5 15 25 35 4.26 3.17 2.78 2.27 0.26 0.25 0.23 1.65 1.33 1.11 0.81

Pengendalian kemasaman tanah Mengingat masalah kemasaman tanah yang utama adalah keracunan Al, maka penanganan pertama harus ditujukan untuk mengurangi dan atau meniadakan keracunan Al. Pengendalian kelarutan Al di antaranya adalah : menaikkan pH melalui pengapuran, Pengikatan Al dengan penambahan pupuk P yang banyak, dan khelat Al dengan penambahan bahan organik.

Bahan Kapur Standar kualitas bahan kapur yang layak diaplikasi adalah memiliki kadar CaCO3 ≥ 85%, kadar CaO ≥ 48%, tidak mengandung Al2O3 + Fe2O3 > 3% serta memiliki kehalusan 100% lolos saringan 20 mesh dan 50% lolos saringan 80-100 mesh. Beberapa jenis bahan kapur yang telah umum dikenal antara lain kapur oksida, kapur hiroksida dan kapur karbonat.

Kapur Oksida Kapur oksida atau Kalsium oksida (CaO) juga dikenal dengan nama kapur bakar (burned lime) atau kapur reaktif (quicklime). CaO merupakan tepung berwarna putih, disimpan dalam kantong kertas berlapis karena bersifat kaustik. Diproduksi melalui pembakaran batu kapur CaCO3, melepaskan CO2. CaO sangat efektif dari semua bahan kapur dengan nilai netralisasi, atau calsium carbonat equivalent (CCE) 179% dibanding CaCO3 murni

Nilai Netralisasi, atau Calsium Carbonat Equivalent (CCE) dari Beberapa Bentuk Murni Bahan Kapur Berat molekul (g/mol) Berat ekivalen g/eq Nilai Netralisasi (%) CaO Ca(OH)2 CaMg(CO3)2 CaCO3 CaSiO3 100 56 72 184 116 28 36 46 50 58 179 136 109 86

Pencampuran yang sempurna bahan kapur oksida dengan tanah sulit karena segera setelah aplikasi, bahan kapur oksida menyerap air sehingga menyebabkan bahan ini membentuk granular. Granular-granular ini mengeras karena pembentukan CaCO3 pada permukaan nya dan oleh karena itu dapat bertahan dalam tanah dalam waktu yang lama

Kapur Hidroksida Kapur hidroksida atau Ca (OH)2 dikenal juga dengan nama kapur hidrat atau kapur tembok berbentuk tepung berwarna putih dan sulit penanganannya. Reaksi netralisasi asam berlangsung cepat. Kapur hidroksida diperoleh dari hasil menambahkan air pada kapur bakar (CaO) dan memiliki nilai netralisasi 136.

- Kalsium dan Kalsium – Magnesium Karbonat Kalsium karbonat (CaCO3) atau kalsit dan kalsium-magnesium karbonat [Ca Mg(CO2)3] atau dolomit adalah bahan kapur yang umum digunakan. Kualitas bahan kapur kristal tergantung tingkat kemurnian. Nilai netralisasi berkisar dari 65% hingga sedikit lebih rendah dari 100%. Nilai netralisasi CaCO3 murni secara teoritis 100%, sementara nilai netralisasi dolomit murni 109%. Kapur kalsit diperoleh dari hasil penggilingan batu kapur.

Karakteristik dari kapur kalsit antara lain: berwarna putih dan berbentuk tepung, nilai netralisasi setara CaCO3 = 90-98%, dan reaksi dengan tanah relatif lambat sehingga dapat bertahan dalam tanah selama bertahun-tahun. Perbedaan dolomit dan kalsit adalah perbedaan pada komposisi kimia dan struktur kristalnya. Struktur kristal dolomit lebih kasar sehingga akan terurai dan bereaksi lebih lama daripada kalsit.

Reaksi Netralisasi CaCO3 dan MgCO3 CaCO3 + 2H+ ↔ Ca2+ + H2O + CO2 MgCO3 + 2H+ ↔ Mg2+ + H2O + CO2 Dalam setiap reaksi, 1 mol CO32- akan menetralisir 2 mol H+. Berat molekul CaCO3 adalah 100, sedangkan MgCO3 adalah 85. Maka 85 g MgCO3 akan menetralisir jumlah asam yang sama dengan 100 g CaCO3.

Perhitungan Nilai CCE MgCO3 adalah: 84/100 = 100/x x = 119 dengan demikian MgCO3 akan menetralkan asam sebesar 1.19 kali yang sama dengan berat CaCO3.

Kebutuhan (ton) setara 1.0 Ton CaCO3 Bahan kapur CCE (%) Kebutuhan (ton) setara 1.0 Ton CaCO3 Kalsit (murni) 100 1.0 Kapur kalsit 75 to 100 1.3 to 1.0 Kapur dolomit 75 to 108 1.3 to 0.9 Kapur hidrat (Ca(OH)2) 120 to 136 0.8 to 0.7 Sumber: Internet Inservice Training (2009)