Rossyda Priyadarshini 2018 Komponen Pengelolaan Tanah FISIK KIMIA BIOLOGI
Setelah sesi ini, siswa harus bisa: Daftar sifat-sifat tanah dasar dan memahami hubungan antara sifat Memahami bagaimana tekstur tanah mempengaruhi air dan tanaman hubungan Mengenali bagaimana praktek manajemen mempengaruhi struktur tanah, porositas dan tanah organisme Memahami hubungan antara sifat kimia tanah untuk kapasitas tukar, pH dan tanah garam yang terkena dampak Menggambarkan hubungan antara bahan organik tanah dan sifat-sifat tanah dasar Objectives
KARAKTERISTIK FISIK TANAH The four components of soil. Minerals and SOM make up the solid fraction, whereas air and water comprise the pore space fraction. A typical agricultural soil is usually around 50% solid par ticles and 50% pores. (Adapted from Brady and Weil, 2002)
Soil Development and Horizons
Proporsi dari partikel pasir, debu, dan liat dalam tanah Pasir mm (diameter efektif)Debu mm Liat <0.002 mm Fraksi yang paling reaktif adalah ______. Tekstur Tanah clay Hasil pelapukan dan pemecahan fisik dan kimia batuan dan mineral Kecepatan pelapukan ditentukan oleh komposisi dan struktur batuan Berpengaruh besar terhadap berbagai karakteristik tanah lainnya Merupakan karakteristik fisik tanah paling penting
Struktur & Soil Porosity
POROSITAS TANAH Proses penting dalam tanah banyak yang terjadi dalam pori tanah (udara dan air mengisi ruang antar partikel ). Tekstur dan struktur tanah mempengaruhi porositas melalui ukuran, jumlah dan pori diantaranya. Tanah bertekstur kasar memiliki banyak pori-pori (makro) besar karena susunan longgar partikel yang lebih besar satu sama lain. Tanah bertekstur halus lebih tersusun rapat dan memiliki pori- pori kecil (mikro) Macropores di tanah bertekstur halus ada di antara agregat. Karena tanah bertekstur halus memiliki makro dan mikropori, mereka umumnya memiliki porositas total yang lebih besar, atau jumlah dari semua pori-pori, daripada tanah bertekstur kasar. Tidak seperti tekstur, porositas dan struktur tidak konstan dan dapat diubah oleh manajemen, air dan proses kimia.
HUBUNGAN AIR - TANAMAN
Water and Plant Relations
KARAKTERISTIK KIMIA TANAH Kapasitas Pertukaran pH
Partikel Tanah <0.001 mm (diameter) Merupakan partikel tanah paling reaktif karena _________________ dan __________. Partikel BOT dalam tanah Tipe Koloid Tanah: Koloid Tanah Luas permukaan Muatan elektrik Anorganik : mineral liat, mineral oksida Organik : bahan organik tanah
masing-masing unit melekat dengan unit lain dengan kuat (oleh ikatan H) sehingga tidak mudah mengembang dan mengerut Substitusi isomorfik sedikit atau tidak ada sehingga kandungan muatan negatif atau KTK rendah. Muatan negatif hanya pada patahan-patahan kristal atau akibat disosiasi H bila pH naik. Karena itu, muatan negatif mineral ini meningkat bila pH naik (muatan tergantung pH). Kaolinit
masing-masing unit dihubungkan dengan unit lain oleh ikatan yang lemah (oksigen ke oksigen) sehingga mudah mengembang dan mengerut. Al 3+ dalam Al-oktahedron disubstitusi oleh Mg 2+ sehingga menghasilkan muatan negatif. Montmorilonit
ruang-ruang antar unit mudah dimasuki air (internal surface) yang aktif disamping sisi-sisi luar (external surace) dan ujung-ujung patahan. muatan negative tinggi (KTK tinggi). pH kurang dari 6,0 hanya mengandung muatan tetap hasil substitusi isomorfik, tetapi bila pH lebih dari 6,0 maka terjadi muatan tergantung pH.
Ilit Terbentuk langsung dari mika melalui proses alterasi. Mineral ini dapat menfiksasi K yang diberikan atau yang ada dalam larutan tanah. Adanya substitusi Si 4+ dari Si-tetrahedron oleh Al 3+ menyebabkan muatan negatif mineral ini cukup tinggi.
Koloid Tanah Mineral tanah lainnya bisa berada dalam bentuk partikel koloid : – Oksida Fe, Al – dapat memiliki muatan tergantung pH – Tanah liat yang sangat liat seperti alofan - juga memiliki muatan yang bergantung pada pH
Koloid Tanah Koloid adalah fraksi tanah terpenting karena karakternya yang membuatnya menjadi tempat dari berbagai aktivitas kimia dan fisika dalam tanah. Salah satu karakteristik tersebut adalah luas permukaan yang tinggi. Partikel yang lebih kecil memiliki luas permukaan yang lebih tinggi dibandingkan partikel yang lebih besar pada volume dan massa yang sama. Jadi, ada peningkatan kontak dengan koloid lain dan dengan larutan tanah. Hal ini menyebabkan pembentukan ikatan kohesif dan gesekan yang kuat antar partikel koloid dan air tanah, hal ini merupakan penyebab liat saling memegang satu sama lain lebih kuat dibandingkan tanah berpasir dalam keadaan basah..
Koloid Organik Meliputi “humus “ tanah; hasil dari pelap ukan bahan organik dan secara kimia me rupakan bahan organik tahan lapuk Karakteristik : muatan bervariasi (biasan ya muatan -; KTK tinggi
KAPASITAS PERTUKARAN Kemampuan tanah untuk menyerap dan mempertukarkan ion disebut “KAPASITAS PERTUKARAN” Pertukaran kation yang diadsorbsi (terikat) pada permukaan koloid dengan kation dalam larutan. Kation yang dapat ditukar adalah yang terikat di permukaan koloid.
Pertukaran Kation Cation Clay particle
High CEC 2+ Low CEC Pertukaran Kation
Kapasitas Pertukaran Anion Koloid tanah memiliki muatan positif, yang memicu munculnya kapasitas pertukaran anion. Hal ini timbul hanya karena adanya muatan tergantung pH, bukan substitusi isomorfik.
pH TANAH pH tanah merujuk pada kemasaman tanah atau alkali nitas dan diukur dengan kadar ion H dalam tanah pH tanah dapat mempengaruhi KTK dan KTA denga n merubah muatan permukaan koloid. Konsentrasi H yang tinggi (pH rendah) akan menetralisir muatan ne gatif koloid, sehingga menurunkan KTK dan meningk atkan KTA.
PERTUKARAN KATION
Soil pH
KARAKTERISTIK BIOLOGI BIOTA TANAH - FLORA -- FAUNA -- MIKROORGANISME
FLORA TANAH STRUKTUR DAN POROSITAS TANAH SUPLAI BOT MELALUI RESIDU AKAR DA N BATANG AKAR : BERPERAN DLM STABILISASI A GREGAT DAN MENGURANGI KEHILANG AN TANAH ; PERGERAKAN AIR DAN HA RA RHIZOSFER : WILAYAH PERAKARAN PA LING AKTIF
FAUNA TANAH PEREKAYASA LINGKUNGAN (SOIL ENG INEERS) BREAKDOWN, MIXING SOIL, BURROWING, AG REGATION EARTHWORM
MIKROORGANISME TANAH Mikroba membantu struktur tanah oleh partikel y ang mengelilingi secara fisik dan 'mengelem' mer eka bersama melalui sekresi senyawa organik, t erutama gula. Ini memberikan kontribusi untuk p embentukan struktur granular di Sebuah cakraw ala di mana populasi mikroba yang terbesar. mikr oba tanah termasuk bakteri, protozoa, alga, jamu r dan bakteri actinomycetes adalah mikroba tana h terkecil dan paling beragam. Bakteri penting da lam dekomposisi SOM, transformasi nutrisi dan a gregasi tanah liat kecil.
KARAKTERISTIK BIOLOGI AKTIVITAS BIOLOGI
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI –KUANTITAS DAN KUALITAS RESIDU DAN SO M, KANDUNGAN N – LEVEL OKSIGEN, pH, SUHU – POLA PENGELOLAAN ( AERASI, STRUKTUR, SISTEM PERTANAMAN,, MASUKAN )
PENGELOLAAN vs AKTIVITAS ORGANISME PUPUK vs POPULASI DAN AKTIVITAS ORG ANISME TANAH –PUPUK MENGANDUNG AMONIA ANHIDROUS ME MBAHAYAKAN ORGANISME TANAH PENGOLAHAN TANAH vs BAKTERI DAN PR OTOZOA CACING TANAH VS PENGELOLAAN
Building Blocks of layer silicates +4 bonded to four O -2Tetrahedral (Si +4 bonded to four O -2 ) OH -Octahedral (Al +3 bonded to six OH - ) Rantai panjang dari lapisan tetrahedra d an oktahedra saling berikatan membent uk lapisan silikat.
Koloid Mineral Layer silicate clays –1:1 clays (Kaolinite) –2:1 clays (Micas, Illite, Vermiculite, Montmorillonite) –2:1:1 clays (chlorite)
1:1 Clay Mineral Layer
2:1 Clay Mineral Interlayer
Layer Silicate Clays Karakteristik: Luas permukaan Muatan Expansion
Layer Silicate Clays Memiliki muatan karena: –Substitusi Isomorfik Substitusi dari kation dengan muatan yang sama atau lebih kecil dengan tetrahedron atau oktahedr on. Hal ini akan menimbulkan defisit muatan nega tif pada partikel liat – pH tergantung muatan H+ dapat terikat atau dilepas (tergantung pH) dari atom O yang berada di pinggiran liat. Menimbulka n defisit muatan negatif atau positif.
Layer Silicate Clays Memiliki muatan karena: Substitusi isomorfis? "Substitusi kation dengan muatan yang sama atau lebih rendah dalam tetrahedron atau oktahedron. Hal ini dapat menciptakan defisit muatan negatif pada partikel tanah liat”. pH tergantung muatan? H + dapat menempel atau terlepas dari (tergantung pada pH) O atom yang terletak di tepi tanah liat. Menciptakan defisit muatan negatif atau positif.
Kaolinite H+H+ On kaolinite, most pH- dependent charge occurs on exposed octahedral Surfaces.
- H + Decreasing pH H H H2+H2+ H2+H2+ H2+H2+ H2+H2+ H H2+H2+ H H H - - H H + H + - H + + H pH pzc charge
Na + H H H2+H2+ H2+H2+ H2+H2+ H2+H2+ H H2+H2+ H H H - - H H Cl - Na + qq + - pH pzc Increasing pH Na + charge
Sumber Muatan pada Mineral L iat Liat 2:1 (smectites, vermiculite, dll.) –Sebagian besar muatan berhubungan den gan substitusi isomorfik (selalu negatif) –Hanya sedikit yang merupakan muatan ter gantung pH Liat 1:1 (kaolinite) –Hanya sedikit yang merupakan substitusi is omorfik –Sebagian besar merupakan muatan tergan tung pH (positif atau
Brady and Weil, Figure 8.11
Kation dapat Ditukar Kation dapat ditukar memiliki pengaruh pentin g terhadap karakteristik tanah : –Ca 2+ adalah kation dapat ditukar yang dominan p ada semua tanah. –Tanah menjadi masam sewaktu mengandung seju mlah _______ yang dapat ditukar. – Tanah memiliki struktur yang buruk sewaktu meng andung sejumlah besar _____ yang dapat dituka r. Al 3+ Na +
Weathering and Soil Minerals Mineralogi tanah bergantung pada: Bahan induk Pelapukan Tanah yang tidak mengalami cuaca tinggi akan cenderung mengandung kolekton smektit dan illit (mika) dalam fraksi liat. Tanah yang sangat lapuk akan cenderung mengandung koloid kaolinit dan oksida dalam fraksi liat Bagaimana hal ini mempengaruhi KTK tanah?
Kekuatan Adsorpsi Daya tarik kation terhadap liat adalah fungsi dari muatan dan ukuran. Kekuatan daya tarik menarik: Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K + = NH 4 + > Na +
Liat dan KTK Kaolinite2-5 cmol(+)/kg Illite (fine mica)15-40 cmol(+)/kg Vermiculite cmol(+)/kg Montmorillonite cmol(+)/kg Humus cmol(+)/kg
Liat dan KTK Berapakah KTK dari tanah lempung berliat dengan kadar kaolinit 30%? – 5 cmol(+)/kg clay x 30 kg clay/100 kg soil = ____ cmol(+)/kg soil Berapakah KTK tanah lempung berliat dengan kadar montmorollonit 30%? – 90 cmol(+)/kg clay x 30 kg clay/100 kg soil = ____ cmol(+)/kg soil