REAKSI TANAH (pH)

Reaksi Tanah merupakan ukuran keasamaan dan kebasaan larutan tanah pH = - log (H+) pH tanah merupakan indikator pelapukan tanah, kandungan mineral dalam batuan induk, lama waktu dan intensitas pelapukan, terutama pelindihan kation-kation basa dari tanah Tanah asam banyak mengandung H yang dapat ditukar, sedang tanah alkalis banyak mengandung basa dapat ditukar pH > 7 Ca dan Mg bebas; pH>8.5 pasti terdapat Na tertukar Kandungan unsur-unsur hara seperti besi, copper, fosfor, Zn, dan hara lainnya serta substansi toksik (Al3+, Pb2+) dikontrol oleh pH. Kandungan Al3+, Pb2+ akan berpengaruh sedikit bagi pertumbuhan tanaman pada tanah alkali calcareous tapi akan sangat serius pada tanah asam. Nutrient seperti P banyak tersedia (optimum) pada pH asam sampai netral, dan akan sedikit pada pH dibawah atau diatas nilai optimum tersebut

Sumber Kemasaman Tanah Bahan induk Bahan induk masam akan berkembang menjadi tanah masam Bahan induk basa akan berkembang menjadi tanah basa/alkalin Iklim tanah yang berkembang di daerah iklim lembab/basah akan bersifat asam Curah hujan dan suhu sangat berpengaruh aktif terhadap asam – basanya tanah. Bahan Organik. Bahan organik menghasilkan asam-asam organik hasil proses humifikasi. Asam organik memiliki pH nisbi yang rendah Asam anorganik (H2CO3H2SO4HNO3) hasil dekomposisi Pengaruh manusia Pemupukan dengan pupuk fisiologis masam akan menyebabkan tanah bersifat masam Pengapuran akan menyebabkan pH akan naik Jenis lempung Lempung silikat merupakan sumber muatan negatif yang bersifat tetap.

KENDALA TANAH MASAM Keracunan Al, Mn dan Fe Kekahatan Ca, Mg, Mo Pelapukan bahan organik lambat Ketersediaan N dan P kecil Aktivitas organisme rendah Produktivitas`tanah rendah Tidak semua tanaman dapat toleran Pertumbuhan tanaman terhambat tanah min bersifat tua Tanah organik belum matang

Klasifikasi pH tanah berdasar bahan pengekstrak PH tanah aktual (pH H2O) menunjukkan konsentrasi H+ dalam larutan tanah, sesuai dengan kondisi alam sebenarnya. Larutan pengekstrak adalah air suling (H2O) dengan perbandingan tanah dan H2O adalah 1:2,5 Skema keseimbangannya : H+ H+ - - H+ - H+ Na+ - Ca H+ Ca++ - K+ Mg++ K+Mg++ H2O - fase padat larutan tanah pH tanah Potensial (pH Kcl atau pH CaCl2) Menunjukkan nilai pH tanah setelah H+ dalam kompleks jerapan/didesak keluar dan masuk ke dalam larutan tanah oleh kation lain. Merupakan pH tanah yang mungkin potensial dapat terjadi karena pengaruh lain Larutan pengekstrak adalah KCl 1 N atau CaCl2 1N atau CaCl2 1 N (1:2,5) Skema : H+H+H+ Na+ K+K+K+ H+ H+ K+Cl- K+ K+ H+H+Cl- Ca++ K+Ca++ H+ Na+ Ca++Mg++ Na+ Fase padat + larutan tanah fase padat + larutan tanah Konsentrasi H+ dalam larutan tanah meningkat maka pH turun

Fenomena pH potensial pada tanah tua : Pada tanah tua (pelapukan intensif) mempunyai muatan terubahkan yang besar, sehingga pH rendah tanah bermuatan positif (H+) dinetralisir oleh ion hidroksi (OH-) Larutan KCl 1 N menyebabkan pendesakan OH- oleh Cl-, sehingga konsentrasi OH- dalam larutan tanah bertambah. Kenaikan konsentrasi OH- menyebabkan [H+] menurun karena bergabung dengan [H+] dan [OH-] maka pH menjadi naik. Pada tanah tua ini nilai pH KCl >= pH H2O Skema : K+ K+ +OH + 2Cl- ----- + Cl + 2HOH +OH 2H+ + Cl K+ K+ Fe(OH)3 + 3Cl- ----- FeCl3 + 3 HOH K+ 3Cl- K+ K+ Al(OH)3 + 3H+K+ ----- AlCl3 + K+ 3HOH fase padat larutan tanah

PH tanah Oksidatif (pH H2O2) Menunjukkan nilai pH tanah setelah tanah mengalami oksidasi Larutan pengekstrak adalah H2O2 30% atau karena proses`pengeringan pada udara terbuka. Pentung untuk daerah tergenang atau rawa untuk melihat potensi bahaya zat clay (lempung belang) karena dilakukan pengatusan. Jika setelah oksidasi (pengatusan) nilai pH <= 3,5 maka mengandung pirit yang menghasilkan sulfat yang meracun. Reaksi : 2 H+ FeS + On + H2O Fe (OH)3 + H2SO4 SO4= Pirit dlm tanah oksidator Fase padat Dlm lrtn tanah

Cara Pengukuran pH Elektrometrik : - menggunakan pH meter (glass electrode) - Biasa dilakukan di laboratotium Kolorimetrik : - Menggunakan indikator warna kertas pH, pH stick indikator, kertas`lakmus, kertas pH universiil - Banyak digunakan di lapangan

Perkiraan Potensial lahan yang ditempati tanah masam di berbagai negara (The World Food Problem dalam Setijono,1982) No Negara Jenis Tanah Latosol Podzolik (Juta Ha) 1 Afrika 417,15 8,10 2 Asia 101,25 36,45 3 Australia 12,15 4,05 4 Amerika Utara 16,20 76,95 5 Amerika Selatan 514,35

Agihan Tanah Bereaksi Masam di Berbagai Pulau di Indonesia (Pusat Penelitian tanah 1981) No Pulau Aluvial Latosol Organosol Podzol Podzolik (Juta Ha) 1 Jawa Madura 2.550 2.775 0.025 - 0.325 2 Sumatera 5.682 6.018 8.175 1.031 14.695 3 Kalimantan 5.744 4.468 6.523 4.581 10.947 4 Sulawesi 1.562 2.649 0.240 1.308 5 Nusa Tenggara 0.312 0.563 6 Maluku 0.488 0.331 0.525 2.406 7 Irian Jaya 2.575 0.356 10.875 8.706 Jumlah 18.913 17.160 27.063 5.612 38.437

KONDISI KEHARAAN PADA BERBAGAI KISARAN pH 1. Sangat Tinggi (diatas 8,5) Tanah alkali, sodik Ca dan Mg, kemungkinan tidak tersedia Fospat terjerap dalam bentuk Ca-P, Mg-P Bila kadar Na Tinggi, P terjerap menjadi Na-P yang mudah larut Keracunan Boron (B) pada tanah garaman dan Sodik Persentase Na tertukar (ESP) di atas 15 dapat menyebabkan kerusakan struktur. Aktivitas bakteri rendah Proses nitrifikasi menurun Ketersediaan hara mikro menurun, kecuali Mo 2. Tinggi ( 7,0 – 8,5 ) Penurunan ketersediaan P dan B sehingga terjadi kekahatan hara P dan B Kekahatan Co, Cu, Fe, Mn dan Zn Kadar Ca dan Mg Tinggi Tanah alkali

3. Sedang (5,5 – 7,0) Sifat netral Kisaran pH yang baik untuk sebagianj besar tanaman Kadar hara (makro & mikro) optimum Aktivitas mikroorganisme optimum) Sifat kimia tanah optimum 4. Rendah (<5,5) Tanah masam Ion Fosfat bersenyawa dengan Fe dan Al membentuk senyawa yang tidak cepat tersedia bagi tanaman. Semua hara mikro (kecuali Mo) menjadi lebih tersedia dengan peningkatan kemasaman, Ion Al dilepaskan dari mineral lempung pada nilai pH di bawah 5,5 dan Aktivitas bakteri menurun Proses nitrifikasi terhambat.

General Process Peranan Air Air berperanan penting dalam sistem aqueous sebagai pelarut dan reaksi asam-basa Air akan terhidrolisa menjadi ion hidronium (H3O+) atau sering ditulis sebagai ion hidrogen, dan ion hidroksil (OH-) 2H2O  H3O+ + OH- atau H2O  H+ + OH- Kw = 10-14 pada 25°C Dimana : Kw = konstanta equilibrium untuk hidrolisa air Kw = (H+)(OH-) = 10-14 Dalam bentuk logaritma : Log (H+) + log (OH-) = -14 Bila : p = -log dan pH = -log (H+) maka : pH + pOH = 14 2. Asam dan Basa (Lemah, Kuat) dan Garam Asam dan basa kuat adalah asam dan basa yang terdisosiasi secara sempurna menjadi kation dan anion misalnya asam sulfur (H2SO4) merupakan asam kuat Asam dan basa lemah adalah asam dan basa yang terdisosiasi secara tidak sempurna menjadi kation dan anion misalnya asam karbonat (H2CO3) merupakan asam lemah

Teladan : Asam kuat H2SO4 (sulfuric acid) H2SO4  HSO4- + H+ Ka1 = 101.98 HSO4-  SO42- + H+ Ka2 = 10-1.98 Dimana Ka1 dan Ka2 merupakan konstanta disosiasi. Ka2 = {SO42-} {H+} = 10-1.98 [HSO4-] Jika (H+)= Ka2 atau pH = 1.98, konsentrasi SO42- dan HSO4- akan sama. Pada pH lebih dari 1.98 H2SO4 akan terdisosiasi sempurna menjadi SO42- dan H+. artinya jika asam sulfuric ditambahkan ke tanah pada pH lebih dari 1.98 maka asam sulfuric akan terdisosiasi sempurna menjadi ion sulfat dan ion hidrogen. Atau dengan kata lain jika ion sulfat ditambahkan pada pH kurang dari 1.98 maka akan bereaksi dengan air membentuk asam sulfuric.

Proses yang menghasilkan keasaman tanah karbon dioksida hasil dari dekomposisi seresah akan terlarut dalam air akan bereaksi dengan molekul air menghasilkan asam karbonat CO2(gas)  CO2 (aq) K1 = 10-1,41 CO2 (aq) + H2O  H2CO3 K2 = 10-2,62 asam-asam organik hasil dekomposisi H+ yang dilepas oleh akar tanaman dan organisme yang lain pada waktu pengambilan hara. Prinsip elektroneutrality adalah pengambilan kation oleh akar harus diimbangi dengan pengambilan anion atau dengan pelepasan ion hidrogen atau kation lain Oksidasi dari substansi tereduksi sepeti mineral sulfida, bahan organik, fertilizer yang mengandung ammonium Proses yang menghasilkan kebasaan tanah Reduksi dari Ferri, mangan, dan oxidized substances membutuhkan H+ atau melepas OH- dan meningkatkan pH (terjadi pada tanah yang aerasinya jelek) Misal : Fe(OH)3 (amorf) + e-  Fe(OH)2 (amorf) + OH-

pH tanah dikontrol oleh berbagai mekanisme pH tanah dikontrol oleh berbagai mekanisme. Sebagian mekanisme adalah sumber langsung H+ dan atau OH- dan sebagian bekerja dengan bereaksi dengan H+ dan atau OH- untuk buffer pada larutan tanah. Mekanisme tersebut adalah : (1) oksidasi dan reduksi besi, mangan dan senyawa sulfur (2) dissolusi dan presipitasi mineral tanah (3) Reaksi gas dengan larutan tanah (4) dissosiasi grup asam lemah pada tepi lempung silikat, hidrous oksida, atau substansi humus (5) reaksi ion-exchange

Pengukuran pH Faktor yang mempengaruhi akurasi pengukuran pH : nature dan type dari bahan inorganik dan organik perbandingan tanah dengan larutan kandungan garam kandungan gas CO2 pada tanah dan larutan Error yang terjadi baik ketika menstandardisasi alat maupun larutan buffer-nya Perbandingan tanah dengan larutan yang sering digunakan 1:1; 2:1; 10:1 Pengukuran pH menggunakan cara elektrometrik (misal pH meter menggunakan glass elektroda) dan kalorimetrik (pH stick, pasta pH, larutan pH universal) Note : Larutan yang biasa digunakan untuk pengukuran pH adalah : H2O, KCl, CaCl2, NaF, H2O2.

Mekanisme yang mengontrol pH tanah Soil pH range Major Mechanism(s) controlling soil pH 2-4 Oxidation of Pyrite and other reduced sulfur minerals; dissolution of soil minerals 4-5.5 Exchangeable Al3+ and its dissociate hydroxy ions; exchangeable H+ 5.5-6.8 exchangeable H+; weak acid groups associated with soil minerals and humic substances; dissolved CO2 (gas) and other aqueous species of dissolved CO2 (gas) 6.8-7.2 Weak acid groups on humic subtances and soil minerals 7.2-8.5 Dissolution of solid divalen carbonates, such as CaCO3 (calcite) 8.5-10.5 Exchangeable Na+ under normal salt condition; dissolution of solid Na2CO3 (s)

Oksidasi senyawa sulfur tereduksi Tanah yang mengandung sulfur tereduksi, misalnya pirit (FeS2) apabila teroksidasi menghasilkan ion H+ yang dilepas ke larutan tanah 2FeS2 + 7.5O2(gas) + 4H2O  Fe2O3(hematit)+8H+ + 4SO42- Oksidasi senyawa sulfur tereduksi ini (juga terjadi pada tanah pH netral) dibantu oleh bakteri khemoautotrof misalnya Thiobacillus ferroxidans. Proses ini akan alami (abiotik) apabila tanah mempunyai pH sekitar atau kurang dari 3.5; reaksinya sbb : 8Fe3+ + S2- + 4H2O  8Fe2+ + SO42- + 8H+ Sumber keasaman pada tanah ini adalah oksidasi darai reduksi sulfur dimana lajunya tergantung pada kecepatan oksidasi dan mekanisme oksidasi kemis

Exchangeable Al (Al tertukar/Aldd) Trivalen aluminium merupakan kation basa lemah sehingga mampu menghidrolisa air menghasilkan ion hidrogen Kombinasi Al3+, hidrolisis, basa lemah tidak terlarut {Al(OH)3s} merupakan buffer tanah pada pH 4-5.5 Bentuk : Soluble : Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+ Soild : Al(OH)3 (amorf) Reaksi : Al(OH)3 (amorf) + H+  AlOH2+ + H2O K1=10-0.081 AlOH2+ + H+  Al(OH)2+ + H2O K2=104.7 Al(OH)2+ + H+  Al3+ + H2O K3=105.0 Terlihat bahwa dissolusi Al dari bentuk padatan menjadi cair mengkonsumsi ion H+ dan berperanan sebagai buffer dalam memperlambat proses pengasaman. Pada tanah pH netral, keterlarutan aluminium padat sangat rendah. Misal pada pH 7 konsentrasi keseimbangan (Kw) Al(OH)2+ dengan Al(OH)3 (amorf) adalah 8.3 x 10-7 M; jika pH menjadi 5 maka konsentrasi Al(OH)2+ meningkat 8.3 x 10-5 M.