Kapasitas Tukar Kation Kapasistas Tukar Kation (KTK) adalah banyaknya kation (dalam miliequivalen) yang dapat dijerap oleh tanah pe rsatuan berat tanah (biasanya per 100 g) [dinayatakan dalam me/100 g atau cmol(+)/kg] Kation adalah ion bermuatan positif (+) (Contoh : Ca+2, Mg+2, K+, Na+, NH4+, H+, Al3+, umum terdapat dalam kompleks jerapan tanah) Kation di dalam tanah terlarut di dalam air tanah atau dijerap oleh koloid tanah Kation-kation yang telah dijerap oleh koloid tanah sukar tercuci oleh air gravitasi, tetapi dapat diganti oleh oleh kation lain yang ada di dalam larutan tanah, hal ini disebut “pertukaran kation”

Kapasitas Tukar Kation KTK dinyatakan dalam me/100 g 1 ekivalen adalah suatu jumlah yang secara kimia setara dengan 1 g hidrogen dengan jumlah atom 6.02 x 1023 (= bilangan Avogadro) Bilangan Avogadro adalah banyaknya "entitas" (atom atau molekul) dalam satu mol 1 me setara dengan 1 mg hidrogen dan terdiri atas 6.02 x 1020 atom hidrogen KTK tanah 1 me/100 g, berarti setiap 100 g tanah mengandung 6.02 x 1020 muatan negatif 1 me H = 1 mg (BA H = 1, valensi H = 1) 1 me K = 39 mg (BA K = 39, valensi K = 1) 1 me Na = 23 mg (BA Na = 23, valensi Na = 1) 1 me Ca = 20 mg (BA Ca = 40, valensi Ca = 2) 1 me Mg = 12 mg (BA Mg = 24, valensi Mg = 2)

Kapasitas Tukar Kation Penetapan KTK (di laboratorium) Harus didasarkan pada pH larutan yang telah ditentukan (karena pada tanah ada muatan tergantung pH) Umumnya menggunakan “ekstraksi amonium asetat yang disangga/dibuffer pada pH 7.0 bila pH tanah < 7, maka nilai KTK > KTK sebenarnya bila pH tanah > 7, maka nilai KTK < KTK sebenarnya

Kapasitas Tukar Kation Penetapan KTK (di laboratorium) Bila tanah diekstrak (dicuci) dengan KCl 1 N (garam netral) pada pH tanah yang sebenarnya : air cuciannya (leachate) akan mengandung H+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, dan lain-lain (disebut kation-kation dapat ditukar) Jumlah semua kation-kation dapat ditukar (H+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, dan lain-lain) disebut KTK efektif atau KTK permanen (muatan yang menimbulkan KTK efektif berasal dari muatan permanen di dalam mineral liat ) Dalam Taksonomi Tanah : KTK efektif = Al-dd (ekstraksi KCl 1N) + jumlah basa-basa dapat ditukar (NH4OAc, pH 7.0)

Kapasitas Tukar Kation Penetapan KTK di laboratorium 1. KTK ekstraksi NH4OAc pH 7.0 2. KTK esktraksi 1 N KCl, garam netral pada pH sebenarnya) disebut juga KTK efektif atau KTK permanen 3. KTK ekstraksi BaCl2 – TEA pH 8.2 (setelah ekstraksi 1 N KCl) (EA = extractable acidity) 4. KTK ekstraksi 1 N KCl + KTK ekstraksi BaCl2 – TEA pH 8.2, disebut KTK total 5. KTK jumlah kation : jumlah kation dapat ditukar (NH4OAc pH 7.0) + EA (BaCl2 – TEA pH 8.2)

Nilai KTK tanah ditentukan oleh jenis koloid tanah Kapasitas Tukar Kation Koloid Tanah KTK [cmol(+)/kg] Humus 100 – 300 Chlorit 10 – 40 Montmorilonit 80 – 150 Illit Kaolinit 3 – 15 Haloysit 2H2O 5 – 10 Haloysit 4H2O 40 – 50 Seskuioksida 0 - 3 Nilai KTK tanah ditentukan oleh jenis koloid tanah

Kapasitas Tukar Kation Pentingnya KTK tanah KTK tanah merupakan sifat kimia tanah yang sangat menentukan kesuburan tanah Tanah dengan KTK tinggi dapat menjerap dan menyediakan unsur hara lebih baik dibandingkan tanah dengan KTK rendah Bila kation tanah didominasi oleh kation basa Ca, Mg, K, Na (kejenuhan basa tinggi), maka KTK tanah tinggi (kesuburan tanah tinggi) Bila kation tanah didominasi oleh kation asam Al dan H (kejenuhan basa rendah), maka KTK tanah rendah (kesuburan tanah rendah) KTK tanah digunakan dalam klasifikasi tanah Cntoh : Oksisol harus mempunyai KTK < 16 cmol(+)/kg

Kapasitas Tukar Kation Faktor-faktor yang mempengaruhi KTK tanah Kandungan bahan organik tanah (makin tinggi BO, makin tinggi KTK) Tekstur tanah (KTK tanah berliat > KTK tanah berpasir) 3. Jenis mineral liat (KTK tanah dengan montmorilonit > dengan kaolinit) 4. Tanah-tanah tua (Oksisol) mempunyai KTK lebih rendah karena koloid tanah lebih banyak dari seskuioksida

Pertukaran Anion Pertukaran anion lebih banyak ditemukan pada tanah yang banyak mengandung mineral liat amorf dan tanah dengan mineral liat Al dan Fe oksida, ditemukan sedikit pada mineralmliat kaolinit Di dalam tanah : Pertukaran anion < pertukaran kation Muatan positif pada mineral liat silikat dan oksida Fe dan Al terjadi karena adanya patahan-patahan kristal atau akibat penggantian gugusan OH oleh anion-anion lain Pertukaran anion terjadi karena koloid-koloid tanah bermuatan positif

Pertukaran Anion Bila tanah banyak mengandung muatan positif terjadi penjerapan anion seperti nitrat (NO3-), Chlor (Cl-) dan lain-lain Kation-kation seperti Ca, Mg dan Na tidak dijerap tanah tetapi tetap larut di dalam larutan tanah sehingga mudah tercuci dari tanah Fosfat dan sulfat dapat difiksasi oleh tanah, sehingga ketersediaannya rendah jika tanah mempunyai kemampuan fiksasi P yang kuat

Kejenuhan Basa Kejenuhan basa menunjukkan perbandingan antara jumlah kation-kation basa dengan jumlah semua kation (kation basa dan kation asam) yang terdapat di dalam kompleks jerapan tanah KB (NH4OAc pH 7.0) = jumlah kation basa x 100 % KTK (NH4OAc pH 7.0) Kation-kation basa umumnya merupakan unsur hara yang diperlukan tanaman, namun mudah tercuci sehingga tanah dengan KB tinggi menunjukkan bahwa tanah tersebut belum banyak mengalami pencucian dan merupakan tanah yang subur

Kejenuhan Basa KB tanah ditentukan oleh pH tanah Tanah-tanah dengan pH rendah mempunyai KB rendah, dan sebaliknya Pada pH 5.5 – 6.5 hubungan pH dengan KB hampir merupakan suatu garis lurus Tanah dengan KB rendah : kompleks jerapan lebih banyak diisi oleh kation asam (Al3+ dan H+)

Unsur hara Esensial Unsur hara esensial adalah unsur hara yang sangat diperlukan tanaman dan fungsinya di dalam tanaman tidak dapat digantikan oleh unsur lainnya sehingga bila tidak terdapat dalam yang cukup di dalam tanah, maka tanaman tidak dapat tumbuh dengan normal Unsur hara esensial dapat berasal dari tanah, air dan udara

Unsur hara Esensial Terdapat 17 unsur hara esensial, terdiri atas : Unsur hara makro : C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S Unsur hara makro adalah unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah banyak, bila kurang dari kebutuhan tanaman, maka pertumbuhan tanaman terganggu atau tidak optimal Unsur hara mikro : Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, Cl, Co Unsur hara mikro adalah unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit, jika melebihi kebutuhan kebutuhan tanaman menjadi unsur beracun atau mengganggu pertumbuhan tanaman

Unsur hara Esensial Unsur hara esensial juga dibutuhkan oleh hewan (kecuali B) Hewan atau ternak umumnya memakan rumput, oleh karena itu unsur hara yang ada di dalam tanaman juga merupakan unsur hara yang tersedia bagi hewan ternak) Unsur hara esensial lain bagi hewan/ternak : cobalt, natrium, yodium, selenium Unsur Co (kadang-kadang diperlukan tanaman), sehingga sering tidak dimasukkan sebagai unsur hara esensial, karena lebih banyak dibutuhkan oleh ternak Si unsur hara esensial untuk tanaman padi, kurang penting bagi tanaman lain

Mekanisme Penyediaan dan Penyerapan Unsur Hara Tanaman dapat menyerap unsur hara melalui akar dan daun Unsur hara umumnya diserap oleh akar tanaman dari dalam tanah, kecuali : Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO2 melalui stomata daun dalam proses fotosintesis Unsur H diambil akar tanaman dari air tanah (H2O) (dalam jumlah sedikit melalui daun) Bebeapa unsur hara dapat diserap tanaman melalui daun (penyemprotan laritan hara atau pupuk, disebut pupuk daun)

Mekanisme tersedianya unsur hara di sekitar akar Aliran masa (mass flow) adalah gerakan unsur hara di dalam tanah menuju permukaan akar tanaman bersama-sama gerakan massa air yang berlangsung terus menerus karena air terus menerus diserap akar dan menguap melalui proses transpirasi Mekanisme penyediaan unsur hara paling utama untuk kebanyakan unsur hara : N (98.8 %), Ca (71.4 %), S (95.0 %), Mo (95.2 %)

Mekanisme tersedianya unsur hara di sekitar akar Difusi adalah bergeraknya unsur hara di dalam larutan tanah dari bagian yang mempunyai konsentrasi tinggi ke bagian dengan konsentrasi rendah (sesuai hukum difusi). Hal ini terjadi karena unsur hara terlarut di dalam air (larutanny disebut “larutan tanah atau soil solution) Terutama untuk unsur hara P (90.9 %) dan K (77.7 %), disebabkan kedua unsur tersebut tersedia dari suatu bentuk mineral di dalam tanah yang kelarutannya rendah

Mekanisme tersedianya unsur hara di sekitar akar Intersepsi akar adalah tersedianya unsur hara karena adanya perpanjangan akar tanaman (pertumbuhan tanaman) menuju tempat-tempat yang lebih jauh di dalam tanah sehingga menemukan unsur-unsur hara di dalam larutan tanah di tempat-tempat tersebut Memanjangnya akar berarti memperpendek jarak yang harus ditempuh unsur hara untuk mendekati akar tanaman melalui aliran massa atau difusi Terutama untuk unsur hara Ca (28.6 %), unsur hara lain cuma sedikt (1.2 – 5.0 %)

Proses Penyerapan Unsur Hara oleh Akar Proses penyerapan unsur hara yang telah tersedia di sekitar akar tanaman : Memerlukan energi metabolik (dari pernapasan akar tanamann sehingga penyerapan unsur hara berkurang bila pernapasan berkurang) Merupakan proses yang selektif (tanaman mempunyai kemampuan memilih unsur-unsur tertentu untuk diserap akar) Akar tanaman yang paling aktif dalam menyerap unsur hara adalah dekat ujung akar yang baru terbentuk atau rambut-rambut akar dimana kegiatan respirasi terbesar

Proses Penyerapan Unsur Hara oleh Akar Proses selektivitas dalam penyerapan unsur hara oleh akar tanaman : Seleksi dilakukan oleh membran yang mengelilingi protoplasma yang merupakan bagian dalam dari sel-sel akar tanaman (bagian luar akar tanaman atau dinding sel yang bersinggungan langsung dengan tanah tidak aktif) Seleksi dilakukan oleh membran melalui proses yang masih belum diketahui pasti, diperkirakan melalui suatu carrier (pembawa) yang bersenyawa dengan ion (unsur) terpilih untuk masuk ke dalam protoplasma dengan menembus membran sel

Unsur hara esensial : Nitrogen Nitrogen di dalam tanah berasal dari : Bahan organik tanah Pengikatan oleh mikroorganisme dan N udara Pupuk (Urea, ZA dan lain-lain) Air hujan BO merupakan sumber N utama di dalam tanah BO juga mengandung unsur lain terutama C, P, S dan unsur hara mikro dengan perbandingan 100 : 10 : 1 : 1 : (sangat sedikit) (C : N : P : S : (unsur mikro)

Unsur hara esensial : Nitrogen Faktor-faktor yang mempengaruhi pelapukan (dekomposisi) BO Suhu (dekomposisi cepat pada suhu tinggi) Kelembaban (dekomposisi BO cepat jika lembab, lambat bila basah) Tata udara tanah (dekomposisi BO cepat jika tata udara tanah baik) Pengolahan tanah (mempercepat dekomposisi BO) Jenis bahan organik (tanaman budidaya umumnya cepat terdekomposisi, pinus sulit terdekomposisi)

Unsur hara esensial : Nitrogen Pengikatan N oleh mikroorganisme dan N udara Simbiose dengan tanaman leguminosa : bakteri bintil akar atau Rhizobium b. Bakteri yang hidup bebas (non simbiotik) : Azotobacter (aerobik), Clostridium (anaerobik)

Unsur hara esensial : Nitrogen Fungsi N : Memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman (tanaman lebih hijau bila cukup N) Pembentukan protein N di dalam tanah terdapat dalam bentuk ; Protein (bahan organik) Senyawa-senyawa amino Amonium (NH4+) Nitrat (NO3-)

Unsur hara esensial : Nitrogen N diambil tanaman dalam bentuk ion NH4+ dan NO3- Gejala kekurangan N : Tanaman kerdil Pertumbuhan akar terbatas Daun tanaman kuning dan gugur Gejala kebanyakan N : Memperlambat pematanhan tanaman (pertumbuhan vegetatif terlalu banyak) Batang tanaman lemah dan mudah roboh Mengurangi daya tanaman terhadap penyakit

Unsur hara esensial : Nitrogen Perubahan N di dalam tanah (dari bahan organik) melalui proses : 1. Amininsasi : Pembentukan senyawa protein dari BO (protein) oleh bermacam-macam mikroorganisme) Protein + enzim senyawa amino + CO2 + E (energi) (BO) (MO) (R-NH3) (untuk pertumbuhan MO) 2. Amonifikasi : Pembentukan amonium dari senyawa-senyawa amino oleh mikroorganisme R-NH2 + HOH R-OH + NH3 + E NH3 + HOH NH4OH NH4+ + OH-

Unsur hara esensial : Nitrogen 3. Nitrifikasi : perubahan dari amonium (NH4+) menjadi nitrit oleh bakteri Nitrosomonas, kemudian menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter 2NH4+ + 3O2 Nitrosomonas 2NO2_ + 2 H2O + 4H+ + E 2NO2- + O2 Nitrobacter 2 NO3- + E Faktor-faktor yang memepengaruhi nitrifikasi Tata udara tanah (nitrifikasi berjalan baiki bila tata udara tanah baik) pH tanah (nitrifikasi baik pada pH 7.0) Suhu (nitrifikasi lambat pada suhu rendah)

Unsur hara esensial : Nitrogen Hilangnya N dari tanah karena : Digunakan oleh tanaman atau mikroorganisme N dalam bentuk NH4+ dapat diikat oleh mineral illit sehingga tidak dapat digunakan oleh tanaman N dalam bentuk NO3- (nitrat) mudah tercuci oleh air hujan (leaching) (tergantung jumlah hujan dan tekstur tanah) Proses denitrifikasi : proses reduksi nitrat (NO3-) menjadi N2 gas (tergenang, draianse buruk, tata udara jelek) oleh : * mikroorganisme bakt. denitrifikasi 2HNO3 2HNO2 N2O N2 (gas) -2(O) -H2O -O * Proses reduksi kimia (setelah terbentuk nitrit), contoh reaksi nitrit dengan Urea 2HNO2 + CO(NH2)2 CO2 +3H2O + 2N2 (gas) nitrit Urea