ILMU TANAH

MATERI KULIAH PENDAHULUAN PENGERTIAN TANAH BAGIAN-BAGIAN PENYUSUN TANAH FAKTOR-FAKTOR PEMBENTUK TANAH MINERALOGI DAN PELAPUKAN BAHAN INDUK PROSES PERKEMBANGAN TANAH TANAH-TANAH UTAMA DI INDONESIA SIFAT FISIKA TANAH  TEKSTUR, STRUKTUR, KONSISTENSI, WARNA TANAH  TEMPERATUR, UDARA TANAH, AIR TANAH DAN PERMEABILITAS TANAH KOLOID TANAH DAN MINERALOGI LEMPUNG REAKSI TANAH DAN SIFAT SANGGAHAN TANAH PERTUKARAN KATION JASAD HIDUP TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH KONSEP DAN KENYATAAN. BAHAN PUSTAKA DASAR-DASAT ILMU TANAH OLEH Ir. SLAMET MINARDI MP DAN Ir. SUTOPO, MP (BUKU PEGANGAN KULIAH FAKULTAS PERTANIAN UNS) TAHUN 2000 ILMU TANAH OLEH Dr. Ir. SARWONO HARDJOWIGENO TAHUN 1992 DASAR-DASAR ILMU TANAH KONSEP DAN KENYATAAN. OLEH RACHMAN SUTANTO TAHUN 2005

Pendahuluan Manusia Kualitas Tanah Permasalahan Tanah ILMU TANAH Kesuburan Tanah Tumbuh-tumbuhan Hewan ILMU TANAH  Ilmu yang memperlajari tentang hal ichwal atau sifat-sifat tanah secara umum yang dibagi menjadi 2

ILMU TANAH PEDOLOGI EDAFOLOGI  Ilmu tanah yang mempelajari tanah sebagai suatu bagian dari alam yang berada di permukaan bumi yang menekankan hubungan antara tanah itu sendiri dengan faktor pembentuknya EDAFOLOGI  Ilmu tanah yang mempelajari tanah sebagai suatu alat produksi pertanian yang menekankan hubungan antara tanah dengan tanaman

I. PENGERTIAN TANAH GURUN BUKAN TANAH ? Tanah sebagai Alat Produksi Media tumbuh alam bagi tanaman di permukaan bumi GURUN BUKAN TANAH ? Tanah adalah laboratorium kimia dari alam dimana terjadi penguraian kimia dan reaksi sintesis secara tersembunyi JJ Berzelius (1803) – ahli kimia Tanah dianggap tabung reaksi dimana seseorang dapat mengetahui jumlah dan jenis hara tanaman Julius Von Liebig (1840)

Tanah sebagai bahan yang lepas dan merupakan akumulasi dan campuran berbagai bahan terutama unsur Si, Al, Ca, Mg, Fe dan unsur lainnya AD Thaer (1909) – ahli fisika bumi Tanah sebagai hasil pelapukan oleh waktu yang mengikis batuan keras dan lambat laun akan terjadi dekomposisi menjadi masa tanah yang kompak Friedrich Fallou (1855) – ahli geologi Tanah adalah lapisan hitam tipis yang menutupi bahan padat bumi yang merupakan partikel kecil yang mudah remah, sisa vegetasi dan hewan, dimana tumbuhan bertempat kedudukan, berakar, tumbuh dan berbuah Wegner (1918)

Tanah adalah bahan yang gembur dan lepas dimana tumbuhan dapat memperoleh tempat hidup berkat adanya zat hara serta syarat lain untuk tumbuh EW Hilgard (1906) Tanah sebagai campuran bahan padat berbentuk tepung, air dan udara, yang karena mengandung zat hara dapat menumbuhkan tumbu-tumbuhan Alfred Mitscherlich (1920) – ahli fisiologi

Pengertian tanah dihubungkan dengan iklim dan lingkungan tumbuh-tumbuhan dan dapat digambarkan sebagai zone geografi yang luas dalam skala peta dunia VV Dokuchaev (1900) Tanah adalah bangunan alam tersusun atas horizon-horizon yang terdiri atas bahan yang berbeda-beda dan dapat dibedakan dari bahan-bahan di bawahnya dalam hal morfologi, sifat dan susunan fisik, kimia dan biologinya  Unsur fisika, kimia, biologi dan morfologi dilibatkan dalam pengertian ini Jacop S Joffe (1949)

Jadi Pengertian Tanah adalah suatu benda alami yang terdapat di permukaan kulit bumi, yang tersusun dari bahan mineral sebagai hasil pelapukan bebatuan dan bahan organik sebagai hasil pelapukan sisa-sisa tanaman dan hewan, yang mampu menumbuhkan tanaman dan memiliki sifat tertentu sebagai akibat pengaruh iklim, jasad hidup yang bertindak terhadap bahan induk dalam keadaan wilayah tertentu selama jangka waktu tertentu

Tanah dari sudut pertanian  alat produksi produk tanaman peranan tanah sebagai alat produksi : Melayani tanaman sebagai tempat berpegang dan bertumpu Menyediakan unsur-unsur mineral (unsur hara) Memberikan air dan melayani persediaan air Menyediakan tata udara tanah yang baik

Gambaran Vertikal Tanah dan Lapisan-lapisan Tanah Profil tanah  penampang vertikal tanah yang menunjukkan susunan horizon tanah yang terdiri dari solum tanah dan bahan induk tanah Horison tanah  lapisan-lapisan tanah yang berbeda dalam susunan fisika dan kimia yang kurang lebih sejajar dengan permukaan tanah sebagai akibat dari proses perkembangan tanah Pedon  satuan individu terkecil dalam tiga dimensi dari suatu tanah

Regolit  bahan-bahan lepas (termasuk tanah) di atas batuan keras Solum tanah  horizon tanah di atas batuan induk yang terdiri dari horison O, horizon A dan horizon B Kedalaman ekfetif tanah  kedalaman tanah yang masih dapat ditembus dengan akar tanaman Top soil  lapisan tanah yang paling atas yang biasanya mengandung bahan organik dan berwarna gelap dan subur dengan tebal sampai dengan 25 cm yang sering disebut lapisan olah tanah Sub soil  lapisan bawah permukaan dengan sedikit bahan organik (kurang subur) dan lebih tebal dari top soil

Nama Horison O Horison Organik (Kadar BO > 20%) O1 Oi, Oe Nama Lama Nama Baru Keterangan O Horison Organik (Kadar BO > 20%) O1 Oi, Oe Tingkat dekomposisi kasar ( i = fibrik, e = hemik) O2 Oe, Oa Tingkat dekomposis halus ( e = hemik, a = saprik) A1 A Horison mineral permukaan campuran dng BO A2 E Horison eluviasi (pencucian) maksimum A3 AB Peralihan A1 (A) ke B (lebih menyerupai A1 (A) EB Peralihan A2 (E) ke B (lebih menyerupai A2 (E) B1 BA Peralihan A1 (A) ke B (lebih menyerupai B BE Peralihan A2 (E) ke B (lebih menyerupai B B2 B Horison iluviasi (penimbunan) maksimum B3 BC Peralihan dari B ke C, lebih menyerupai B CB Peralihan dari B ke C, lebih menyerupai C C Bahan induk tanah , lunak (belum ada proses perkembangan) R Batuan induk (keras)

II. BAGIAN-BAGIAN PENYUSUN TANAH, TANAH MINERAL DAN TANAH ORGANIK Biosfer Atmosfer Bahan Mineral 45 % Air 25 % Udara BO 5 % Hidrosfer Litosfer

Tanah Sistem kompleks dan dinamis Udara tanah menempati ruang pori makro untuk pernafasan akar tanaman dan mikrobia Air tanah mengandung senyawa asam dan basa yang dapat menguraikan dan melarutkan mineral tanah Lempung dan humus sebagai gudang penyimpanan dan pelepasan unsur hara tanaman

Tanah Mineral dan Tanah Organik Tanah organik/Histosol/Gambut/Organosol Tanah dengan kandungan bahan organiknya lebih dari 20 % Terbentuk karena proses penguraian LEBIH LAMBAT dibanding penimbunan Terjadi di daerah dengan DRAINASE BURUK yang selalu tergenang air sehingga hanya mikrobia anaerab yang menguraikan bahan organik Misal di daerah rawa pasang surut  Bersifat pH rendah, unsur hara rendah, sulit pengelolaannya

Tanah mineral  tanah yang kandungan bahan organiknya kurang dari 20 % atau kandungan mineralnya lebih dari 80 %

III. FAKTOR-FAKTOR PEMBENTUK TANAH f (Iklim, Jasad Hidup, Bentuk Wilayah, Bahan Induk, Waktu) Faktor Pasif Faktor Aktif Proses Pembentukan Tanah Pelapukan Perkembangan Profil

Pelapukan  Berubahnya bahan penyusun batuan menjadi bahan penyusun tanah (Geologi Destruktif) Contoh : batuan feldsfat  mineral lempung batuan besar  kerikil Perkembangan Profil  Terbentuknya lapisan tanah yang disebut horizon yang merupakan salah satu ciri suatu jenis tanah (Pedologis Kreatif) Contoh : terbentuknya horizon tanah akibat proses pencucian dan pengendapan

Iklim Temperatur Curah hujan Perbedaan temperatur yang besar menimbulkan pelapukan fisik. penguraian mineral secara kimia dan memperbesar evapotranspirasi Penguraian mineral dan bahan organik yang menimbulkan pencucian (eluviasi) dalam tanah

Berdasarkan Curah Hujan Humid (Curah Hujan Tinggi) Arid (Curah Hujan Rendah) mempercepat proses penghancuran kimia vegetasi lebat bahan organik tinggi pelapukan intensif Kurang Subur Profil tanah dalam Klimosekwen  Hubungan antara pembentukan jenis tanah akibat pengaruh iklim

Jasad Hidup Proses pembentukan tanah Vegetasi Jasad makro Mikrobia tanah Manusia Sumber bo  berkedudukan tetap dan waktu lama Pengurai bahan organik Pembentuk tanah

Batuan Induk Tekstur batuan induk dan sifat masam basa Mudah sukarnya pelapukan mineral Olivin Mudah Lapuk Piroksin Ca-Plagioklas Hornblende Na-Plagioklas Biotit K-Feldspat Muscovit Sukar Lapuk Kwarsa Goldich

Lithosekwen  Penyebaran jenis tanah karena pengaruh batuan induk Misal Di daerah iklim tropika : Batuan induk volkan andesit  latosol Batuan induk pasir kuarsa  podsolik merah kuning

Bentuk Wilayah  Berpengaruh pada Pergerakan Air Datar Berombak Bergelombang Berbukit Bergunung  Berpengaruh pada Pergerakan Air Contoh BI pasir kuarsa  bergelombang  Podsolik Merah Kuning  datar  hidromorf BI Volkan andesit  datar  Latosol  bergelombang  Latosol merah kecoklatan  berbukit  Latosol coklat  bergunung  Andosol Toposekwen  hub pembentukan jenis tanah akibat pengaruh bentuk wilayah

Waktu Tergantung batuan induk, iklim, jasad hidup dan bentuk wilayah Misal : Di daerah tropika dengan curah hujan, temperatur tinggi & vegetasi lebat maka pembentukan tanah perlu 50 tahun Bahan induk abu volkan hanya perlu 14 tahun

Fase pembentukan tanah (menurut MOHR) 1 Fase pembentukan tanah (menurut MOHR) 1. Taraf Permulaan  BI baru mengalami pelapukan & belum ada perkembangan profil 2. Taraf Juvenil  Proses perkembangan profil mulai berjalan 3. Taraf Viril  Proses perkembangan dalam saat optimum 4. Taraf Senil  Proses perkembangan sudah lanjut 5. Taraf Terakhir  Proses pelapukan sudah berakhir

IV. MINERALOGI DAN PELAPUKAN BAHAN INDUK Mineralogi BI Mineral Primer Mineral penyusun batuan dengan ukuran debu/pasir (0,002 – 1,00 mm) Misal : feldspar, amfibol, piroksin, kuarsa dll Mineral Sekunder Mineral primer yang telah lapuk secara fisik, kimia & biologi membentuk koloid dengan ukuran < 0,002 mm & bersifat aktif Misal : lempung kaolinit, montmorilonit, illit, mika & limonit Mineral Asesoria Mineral yang tahan pelapukan & bergabung dengan kuarsa atau campuran bermacam mineral Misal : apatit, magnetit, zircon dan pirit

Golongan Mineral bukan Silikat Oksida-oksida, hidroksida-hidroksida, sulfat, klorida, karbonat dan fosfat dengan struktur yang sederhana Golongan Mineral Silikat Mempunyai struktur yang komplek dengan satuan utamanya (A) “silica-oksigen tetrahedron” 1 ion Si dikelilingi oleh 4 ion oksigen. Yang penting dalam struktur tetrahedron ini adalah penggantian ion Si oleh Al yang disebut “pergantian isomorfik” yang menyebabkan ketidakseimbangan muatan listrik yang akan mengikat Na, K, Mg dan Fe. Satuan lain (B) adalah “alumunium hidroksil octahedron” yang tersusun 1 ion Al; dikelilingi oleh grup hidroksil ( 6 OH-)

2- 4+ 4+ 2- 2- 3+ 3+ 2- SILIKAT-TETRAHEDRAL O 2- Si 4+ O 2- Si 4+ SILIKAT-TETRAHEDRAL TERDIRI 1 ATOM Si DIKELILINGI 4 ATOM O O 2- Al 3+ OH- O 2- Al 3+ OH- ALUMINIUM-OKTAHEDRAL TERDIRI 1 ATOM Al DIKELILINGI 6 ATOM OH ATAU HIDROKSIL

Batuan dibedakan menjadi : 1. Batuan Beku  terbentuk karena magma yang membeku Batuan beku Jenis batuan Batuan beku atas Liparit Trachit Dasit Andesit Basalt Pikrit Batuan beku gang Granit Sienit Diorit, kuarsa Diorit Gabro Batuan beku dalam Peridotit Sifat Makin masam -– Intermidier -– Makin alkalis

2. Batuan Sedimen  Batuan endapan tua a 2. Batuan Sedimen  Batuan endapan tua a. Batuan Gamping  endapan laut, sebagian besar terdiri kalsit dan dolomit b. Batu Pasir  banyak mengandung pasir kuarsa c. Batu Konglomerat & Breksi  macam-macam mineral d. Batu Liat  Kadar lempung tinggi Misal : napal atau shale

3. Batuan Metamorfose  Berasal dari batuan beku atau sedimen yang karena tekanan dan suhu tinggi berubah menjadi jenis lain Misal : kuarsit dari batu pasir, marmer dari batu kapur, mika dengan lembar halus, granit dengan lembar kasar

Proses Pelapukan 1. Pelapukan Fisik Pemecahan batuan menjadi ukuran yang lebih kecil tanpa perubahan kimia yang disebabkan perbedaan temperatur, angin atau gerakan air 2. Pelapukan Kimia Pelunakan batuan & penguraian mineral penyusunnya yang diikuti dengan pembentukan mineral baru atau mineral sekunder melalui proses hidrasi-dehidrasi, oksidasi, reduksi, hidrolisis dan pelarutan

a. Hidrasi : molekul air terikat oleh senyawa tertentu sehingga mineral menjadi lunak dan meningkat daya larutnya CaSO4 + H2O  CaSO4.2H2O b. Dehidrasi : hilangnya molekul air oleh senyawa tertentu sehingga terjadi perubahan volume sehingga mempercepat proses disintegrasi c. Oksidasi : muatan listrik negatif berkurang sehingga terjadi perubahan ukuran dan muatan maka mineral mudah hancur (terjadi jika cukup oksigen), penting untuk mineral yang mengandung besi seperti biotit, glaukonit, hornblende dan piroksin Fe++  Fe+++ + e-

d. Reduksi : penambahan elektron (tidak ada oksigen) dari besi feri menjadi fero yang mudah bergerak (mobil) Fe+++ + e-  Fe++ e. Hidrolisis : penggantian kation dalam struktur kristal oleh hidrogen sehingga struktur kristal rusak dan hancur K Al Si3 O8 + H+  H Al Si3 O8 + K+ f. Pelarutan : terjadi pada garam sederhana Misal : Karbonat, klorida dll CaCO3 + 2 H+  H2CO3 + Ca++

3. Pelapukan Biologi Pelapukan dan penguraian batuan oleh hewan dalam tanah Ex. rayap, semut, cacing, tanaman, mikrobia dan hewan lainnya Tiga proses pelapukan yang berlangsung bersama-sama menghasilkan mineral sekunder yang tersusun atas mineral lempung, seskuioksida, humus dan senyawa lainnya

A : bagian yang tertinggal B : batuan segar semula Hasil Umum Pelapukan (Merrill, 1912) A (B x C) = X 100 – X = Y A : bagian yang tertinggal B : batuan segar semula C : hasil bagi seskuioksida sisa bahan dibagi seskuioksida batuan segar X : persentase bagian yang tetap ada Y : bagian asal yang hilang

Penelitian LINCK dan BLANK (1923) ; Batuan andesit (lereng G. Halimun)  mengalami Dekomposisi  4 lapisan (berbeda warna dan susunan kimia) : Inti padat  lapisan batuan paling dalam Lapisan yang sedang mengalami pelapukan Lapisan yang telah mengalami pelapukan lanjut Lapisan paling luar berupa tanah yang dihasilkan

Hasil analisa kimia ; Laps I Laps II Laps III Laps IV Al2O3 Fe2O3 SiO2 Kandungan Senyawa Kimia Laps I Laps II Laps III Laps IV Kadar % mol Al2O3 14,94 100 0,146 21,39 143 0,209 28,98 139 0,284 29,60 197 0,288 Fe2O3 7,93 0,050 16,49 206 0,101 11,41 142 0,071 16,98 212 0,106 SiO2 62,30 1,030 59,74 96 0,990 57,53 93 0,904 32,49 85 0,870 CaO 6,84 0,121 20,22 3 0,004 0,46 7 0,008 5,00 MgO 3,18 0,079 0,92 29 0,023 0,45 14 0,011 0,37 11 0,009 K2O 1,87 0,020 0,39 20 0,33 0,13 0,001 Na2O 2,27 0,036 0,34 0,005 17 6,096 0,20 8 0,003 Jumlah 99,78 100,47 108,57 100,73 (Al2O3+Fe2O3) 5,26 3,20 2,55 2,21

Rumus Perhitungan : A = 100% - (% Al2O3 + % Fe2O3) lapisan IV B = 100% - (% Al2O3 + % Fe2O3) lapisan I (% Al2O3 + % Fe2O3) lapisan IV (% Al2O3 + % Fe2O3) lapisan I  X = persentase bagian yang tetap ada 100 – X = Y  Y = bagian yang hilang C = A (B x C) = X

CONTOH A = 100% - (29,60 + 16,98)% = 43,42 % B = 100% - (14,94 + 7,93)% = 77,13 % 29,60+16,98 14,94+7,93  X = 25,58% Y = 100%-25,58% = 74,42% Jadi bagian yang hilang adalah 74,42% C = = 2,2 A (B x C) = X

4 proses pelapukan (Polinov, 1937) Phase I  hasil pelapukan kehilangan Cl dan S Phase II  hasil pelapukan kehilangan basa-basa Ca, Na, K dan Mg Phase III  basa-basa hilang Al dan Si menjadi mobil Phase IV  hasil pelapukan berakhir sebagian besar terdiri atas seskuioksida

Hasil Pelapukan 1. Bahan sisa residu Berasal dari pelapukan batuan setempat (insitu) tanah tidak mengandung bahan asing, dengan ciri bahannya tidak berlapis-lapis, susunan kimia ditentukan oleh bahan induk setempat 2. Bahan terangkut Bahan hasil pelapukan dipindahkan dari tempat asalnya melalui gaya oleh air, angin, gravitasi dan es

a. Bahan terangkut oleh air Endapan aluvial : terbentuk akibat banjir dengan sifat berlapis-lapis Endapan lacustrin : terbentuk di dasar danau atau kolam dengan tekstur beraneka Endapan marine : terbentuk di dasar lautan dan banyak mengandung kuarsa b. Bahan terangkut oleh angin Endapan puntuk pasir : terdapat di pantai dan kurang subur Endapan loess : kadar debu tinggi, diendapkan masa pleistocen

c. Bahan terangkut oleh gravitasi (Endapan Coluvial) Timbunan batuan ke kaki lereng secara lambat akibat gravitasi d. Bahan terangkut oleh es (Glacial Till Deposits)

V. PROSES PERKEMBANGAN TANAH Batuan Induk Tanah Bahan Induk Tanah Tanah Perkembangan Tanah Pelapukan A. Perkembangan Profil Azasi Mencakup proses-proses : Akumulasi bo  membentuk horison O Eluviasi/pencucian  membentuk horison A Iluviasi/pengendapan  membentuk horison B Diferensiasi horison

a. Proses Pembentukan Horison O Penimbunan bo di permukaan tanah Bo terdekomposisi : - Terhumifikasi  membentuk humus - Termineralisasi  membentuk mineral; H2O; CO2; dan gas lain Di daerah : - humid tropik & sub tropik  CH & suhu tinggi  dekomposisi intensif  hor. O tidak tebal, mengandung garam karbonat  pH tidak begitu masam - humid sedang & dingin  suhu rendah  dekomposisi lamban  penimbunan bo  hor. O tebal & masih mentah dengan pH masam

b. Proses Pembentukan Horison A Sifat/karakteristik hor. A ditentukan : Sifat larutan pencuci Sifat bahan tanah Larutan Dari Hor. O Bahan Tanah Di Bawahnya Hor. A Lapisan tanah Yang mengalami pencucian Mencuci Reagent Residu (hor. Eluviasi) Obyek

c. Proses Pembentukan Horison B Materi hasil pencucian dari hor. A akan diendapkan ke lapisan bawah, pada horison iluviasi/hor. B Karakteristiknya sangat khas, karena tempat akumulasi bahan-bahan organik halus, basa-basa, lempung & senyawa-senyawa lain dari atasnya

d. Diferensiasi Horison Di bawah hor. B  hor. C yang merupakan bahan batuan induk yang telah lapuk, tapi belum mengalami perkembangan profil  horison batuan induk tanah (hor. C) Lapisan paling bawah berupa batuan induk yang masih utuh  horison R O  hor. organik A  hor. eluviasi/pencucian B  hor. iluviasi/pengendapan C  hor. bahan induk tanah R  hor. batuan induk tanah Profil tanah yang berkembang lengkap

Jadi penyebab utama diferensiasi horison adalah larutan tanah yang membawa bahan-bahan dari harioson O & horison A diendapkan di horison B  larutan tanah merupakan ajang dinamika proses perkembangan tanah

B. Perkembangan Profil Khusus  proses-proses khusus perkembangan tanah azasi  akan terbentuk jenis-jenis tanah tertentu a. Latosolisasi/Laterisasi/Feralitisasi CH & suhu tinggi (di daerah humid tropik & sub tropik)  dekomposisi bo intensif  asam karbonat terbentuk  mampu mencuci hampir habis basa-basa, silika & bo halus  residu berapa penimbunan oksida-oksida Fe, Al & Mn yang berwarna merah yang tebal (hor. B) Tanah yang terbentuk latosol, laterit & mediteran merah kuning

b. Podsolisasi/Silikasi CH yang tinggi & suhu rendah dengan vegetasi lebat (di daerah humid sedang dan dingin)  dekomposisi lambat  terbentuk larutan sangat masam  mencuci hampir semua unsur-unsur kecuali silika (berupa kuarsa) sebagai residu yang berwarna pucat Dihasilkan tanah podsol yang berwarna pucat c. Kalsifikasi Proses penyebaran CaCO3 & MgCO3 dlm profil CH sedikit dengan vegetasi rumput/semak  perkolasi air terbatas  air tidak mampu menghanyutkan semua kapur ke lapisan tanah basah

d. Gleisasi Keadaan lembab & basah yang silih berganti  terjadi proses redoks senyawa besi  kelarutan Ca, Mg & Mn tinggi Terjadi tanah dengan warna kelabu kebiruan dengan beberapa motling/bercak di sana-sini e. Hidromorfik Keadaan yang selalu jenuh air (pada daerah rendah)  anaerob  proses reduksi Kondisi yang selalu tereduksi menghasilkan tanah hidromorfik dengan warna hampir seragam kelabu-biru

f. Pembentukan Tanah Gambut Topografi & iklim yang mendukung  bo segar lebih banyak dan dekomposisi lambat  pelonggokan bo yang sangat tebal  dibedakan 3 jenis tanah gambut : 1) Gambut pantai yang ombrogen  tanah di hutan yang berawa-rawa 2) Gambut topogen  di daerah cekungan di pegunungan 3) Gambut pegunungan  bekas kawah pegunungan yang menjadi paya-paya

g. Salinisasi & Desalinisasi Di daerah kering & agak kering  CH rendah & penguapan tinggi  akumulasi garam-garam clorida, sulfat, nitrat & karbonat dari basa alkali & alkali tanah di permukaan tanah  terbentuk tanah garaman (solonchak) Drainase tinggi  solonchak  desalinisasi  tanah Chesnut h. Alkalisasi & Dealkalisasi Proses menghasilkan pH tinggi karena akumulasi garam karbonat & bikarbonat dengan Na  tanah solonetz Jika drainase tinggi  terbentuk tanah Soloth  prosesnya disebut Solodisasi

i. Alterasi Merupakan proses pelapukan fisik maupun kimia yang merupakan langkah awal dari pembentukan tanah Terbentuk mineral-mineral baru hasil rentetan proses perombakan, pemindahan dan pembentukan senyawa baru j. Lixifiasi Proses pencucian lempung ke bawah, tertimbun pada hor. B Lempung menyumbat/menempati ruang pori-pori atau menyelimuti (coating) butir-butir-butir tanah pada horizon B

VI. SIFAT FISIKA TANAH Tekstur Struktur Konsistensi Warna Temperatur Lengas Udara

A. TEKSTUR Perbandingan relatif partikel-partikel tanah, yaitu pasir debu, dan lempung dalam suatu masa tanah Penggolongan tekstur tanah didasarkan atas perbandingan fraksi (golongan partikel tanah) yang menyusunnya Segitiga Klas Tekstur Tanah USDA membagi 12 klas tektur dari yang paling kasar (pasiran) sampai halus (lempung)

Penetapan klas tekstur dapat dilakukan secara kualitatif (di lapangan) dan secara kuantitatif (di laboratorium) a. Kualitatif  dengan membasahi tanah lalu dipijit-pijit - pasir  terasa kasar dan tajam - debu  terasa licin - lempung  terasa liat dan lengket b. Kuantitatif  dengan analisis mekanik/granuler (lebih teliti) dan dilakukan di laboratorium

Tanah bertekstur halus (lempung tinggi) bersifat lengket, meyerap air banyak sehingga sukar atau berat untuk diolah  disebut Tanah Berat, kebalikannya adalah Tanah Ringan (pasir tinggi) Tanah terbaik untuk pertanian adalah Tekstur Sedang (tekstur geluh)  tanah yang mempunyai perbandingan pasir, debu, dan lempung hampir seimbang

Modified from : Agriculture and Agri-food Canada (2005)

Klasifikasi Fraksi Tanah 1. Sistem Internasional 0,002 0,02 0,2 2 mm Kerikil Kasar Halus Pasir Debu Lempung 2. Sistem USDA 0,002 0,05 0,5 2 mm Kerikil Sangat Kasar Halus Pasir Debu Clay Kasar Sedang Sangat Halus 1 0,1 0,25

Kadar P, K dan Ca pisahan fraksi tanah lapisan di AS Tanah yang dibentuk dari bahan Residual Kristalin Residual Batu Kapur Dataran Pantai Glasial dan Loess Arid Pasir Debu Lempung % P 0.03 0.10 0.31 0.12 0.16 0.34 0.07 0.38 0.08 0.20 % K 1.33 2.00 2.37 1.21 1.52 2.17 1.10 1.34 1.43 2.55 2.53 3.44 4.20 % Ca 0.36 0.59 0.67 8.75 7.83 7.08 0.05 0.14 0.39 0.91 0.93 1.92 2.92 6.58 5.73

B. STRUKTUR TANAH Susunan ikatan partikel tanah satu sama lain PED : agregat terbentuk dengan sendirinya Clod : agregat terbentuk karena pengolahan tanah Pengamatan struktur tanah di lapang : Tipe struktur : bentuk & susunan agregat Kelas struktur : ukuran agregat Derajat struktur : kuat lemahnya agregat

Tipe Struktur Lempeng Tiang Gumpal Remah Granulair Berbutir tunggal Pejal (masif) Prismatik Kolumner Bersudut Membulat

Tipe Struktur

Kelas Struktur Sangat tipis  sangat tebal Sangat halus  sangat kasar Derajat Struktur Tak beragregat Lemah Sedang Kuat

Sangat tipis  sangat tebal Sangat halus  sangat kasar Kelas Struktur Sangat tipis  sangat tebal Sangat halus  sangat kasar Ukuran Lempeng Tiang/prisma Gumpal Remah/ granular Sangat halus < 1 mm < 10 mm < 5 mm halus 1 – 2 mm 10 – 20 mm 5 – 10 mm Sedang 2 – 5 mm 20 – 50 mm Kasar 50 – 100 mm Sangat kasar > 10 mm > 100 mm > 50 mm

Derajat Struktur Tak beragregat  butir-butir tunggal terlepas-lepas Lemah  apabila struktur tersentuh mudah hancur Sedang  agregat jelas terbentuk dan masih dapat dipecahkan Kuat  agregatnya mantap dan jika dipecahkan terasa agak sukar dan berketahanan

Faktor-faktor yang mempengaruhi struktur tanah : Pembasahan & pengeringan Pembekuan & pencairan Aktivitas perakatan tanaman Kation terjerap Pengolahan tanah Bahan organik

Struktur tanah yang dikehendaki tanaman adalah struktur “REMAH” karena perbandingan bahan padat dan tuang pori kuranglebih seimbang Tujuan pengolahan tanah adalah agar mendapatkan struktur tanah dalam bentuk, besar, dan ketahanan yang dikenhendaki tanaman

C. KONSISTENSI TANAH Derajat kohesi dan adesi partikel tanah dan resistensi terhadap perubahan bentuk Penentuan konsistensi tanah dapat dilakukan pada 3 fase keadaan : 1. Tanah Basah kandungan air di atas kapasitas lapangan a. Kelekatan  kekuatan melekat dengan benda lain : - tidak lekat - agak lekat - lekat - sangat lekat

b. Plastisitas  kemampuan tanah membentuk gulungan : - tidak plastis - agak plastis - plastis - sangat plastis 2. Tanah lembab Kandungan air mendekati kapasitas lapangan  kering angin : - sangat gembur - sangat teguh - gembur - luar biasa teguh - teguh

3. Tanah kering Tanah dalam keadaan kering angin - lepas - lunak - agak keras - keras - sangat keras - luar biasa keras

D. WARNA TANAH Salah satu sifat tanah yang mudah silihat dan dapat menunjukkan sifat-sifat tanahnya Bersifat tidak murni Faktor yang mempengaruhi : 1. Kadar lengas & tingkat pengatusan 2. Kadar bahan organik 3. Kadar dan mutu mineral Warna tanah berhubungan dengan daya menyerap panas dari cahaya matahari Warna Hitam/gelap > menyerap panas

Warna tanah secara langsung dapat dipakai : Menaksir tingkat pelapukan atau proses pembentukan tanah Menilai kandungan bahan organik Menilai keadaan drainase Melihat adanya horison pencucian dan horison pengendapan Menaksir banyaknya kandungan mineral

Urutan warna tanah yang menunjukkan penurunan produktivitas tanah Hitam – coklat – coklat karat – abu coklat – merah – abu-abu – kuning – putih Panjang gelombang cahaya yang tampak oleh mata Warna Panjang gelombang, λ Lila Biru Hijau Kuning Jingga Merah 0.38 – 0.45 0.45 – 0.49 0.49 – 0.57 0.57 – 0.60 0.60 – 0.62 0.62 – 0.75

Penetapan warna tanah dengan “Munsell Soil Color Charts” Dikenal parameter warna : Hue : warna utama tanah/yang merajai berkas cahaya yang terlihat Ex. 5R, 7.5R, 10R, 2.5YR, 5YR, dst Value : derajat terangnya warna/kisaran dari putih (9/10) ke hitam (nilai 1 atau 0) Chroma : intensitas warna atau perubahan kemurnian warna dari kelabu netral atau putih

Hue Spectrum “The Rainbow”

Value Spectrum “Light to Dark” 10

Chroma Spectrum “Intensity” 10

Ex. Penyebutan warna tanah dengan “Munsell” 7 Ex. Penyebutan warna tanah dengan “Munsell” 7.5YR 3/2 (w)  dark brown (wet) 7.5YR 5/4 (m)  brown (moist) 7.5YR 6/4 (d)  light brown (dry) Hue Value Chroma

E. TEMPERATUR Berpengaruh pada proses pelapukan dan penguraian bahan induk, reaksi-reaksi kimia dan berpengaruh langsung pada pertumbuhan tanaman Ex. Perkecambahan jati > 30 OC Perkecambahan jagung optimum + 38 OC Nitrifikasi optimum + 30 OC Umbi kentang 16 – 21 OC Jasad hidup tanah 18 – 30 OC Jagung (produksi) 27 – 30 OC

Sumber panas : panas matahari yang menyinari bumi Kapasitas tanah mengikat panas dipengaruhi : Besar sudut datang Letak garis lintang Tinggi dari muka laut Agihan (distribusi) lahan dari perairan Keadaan vegetasi

G. TATA AIR DAN UDARA TANAH Erat hubunganya dengan penyebaran pori dalam tanah Berdasarkan ukuran : Pori tak berguna (Ø < 0.2 µ)  air tidak tersedia Pori berguna (Ø > 0.2 µ  0.2 – 8.6 µ)  air tersedia 8.6 – 30 µ pori drainase lambat (air tersedia) > 30 µ  pori drainase cepat (air tidak tersedia)/terisi udara

Lingkaran Pergerakan Air Air atmosfer Transpirasi Presipitasi Pengembunan & penjerapan Air limpas permukaan (run off) Infiltrasi Tanaman Lengas tanah Penguapan (evaporasi) Perkolasi Rembesan ke samping Air bumi (ground water) Larutan Aliran sungai

Kekuatan pengikatan air oleh tanah dinyatakan dalam : 1 Kekuatan pengikatan air oleh tanah dinyatakan dalam : 1. Atmosfer (atm) 2. Tinggi kolom air (cm) 1 atm = 1033.6 cm air 3. pF (free energy) = log tinggi kolom air Nilai pF 0 – 7 pF 0  tanah jenuh air pF  tanah kering mutlak Air yang tersedia bagi tanaman :  pF 2.54 – 4.2 atau 1/3 – 15 atm

Keadaan Air Tanah Air Adhesi Air adhesi ini merupakan selaput tipis (film air) yg menyelimuti butir tanah tapi bukan merupakan cairan, jumlahnya paling sedikit dan tidak tersedia bagi tanaman. Nilai pF nya hampir 7,0

2. Air Higroskopis Air ini juga bukan berupa cairan, merupakan selaput tipis (film air) yang menyelimuti agregat tanah, tebalnya kira-kira 15 – 20 molekul air, tidak tersedia bagi tanaman. Nilai pF - nya 4,5 – 7,0

3. Air Kapiler Air kapiler ini dibagi ke dalam dua keadaan yaitu : Kapasitas Lapangan (KL) Keadaan Titik Layu Permanen (TLP)

Kapasitas Lapangan Keadaan air pada kapasitas lapangan adalah air dalam tanah sesudah air gravitasi turun sama sekali. Dicapai pada saat tanah yang jenuh air karena hujan lebat atau irigasi kemudian dibiarkan selama 48 jam sehingga air gravitasi sudah turun sama sekali. Keadaan ini air dalam tanah tersedia bagi tanamannm dlm keadaan paling banyak, pori makro terisi udara pori mikro (kapiler) terisi air. Kekuatan yg menahannya sebesar ⅓ atm atau pF nya 2,54.

Nilai Kapasitas Lapangan tergantung : Tekstur Struktur Bahan organik Jenis koloid Macam kation pada koloid Na > K > Mg > Ca

Titik layu permanen Disebut juga Koefisien Layu, merupakan kandungan air tanah yang paling sedikit, akar tanaman tidak mampu menyerapnya sehingga tanaman mulai layu kemudian mati. Air ini ditahan oleh tanah dengan kekuatan 15 atm atau pF 4,2.

Klasifikasi lengas tanah pF Air penyusun dan air antar lapis > 7.0 Air higroskopis 7.0 – 4.5 Air kapiler 4.5 – 2.5 Air gravitasi 2.5 – 0.0 Air bumi (ground water) bebas tegangan

Mengalir karena gravitasi Keadaan Air Tanah Lengas Higroskopis Kapasitas lapangan Titik layu Zarah Tanah Air Kapiler Mengalir karena gravitasi Air adhesi 10.000 atm pF 7.0 31 atm 4.5 15 atm 4.2 1/3 atm 2.54

Tinggi satuan kolom ari Log tinggi kolom air (pF) atm 10 100 346 1.000 10.000 15.849 31.623 100.000 1.000.000 10.000.000 1 2 2.53 3 4 4.18 4.5 5 6 7 0.01 0.10 1/3 15 31 Air tersedia (Brady, 1974)

Permeabilitas Laju pergerakan suatu zat cair melalui media berpori (konduktivitas hidrolika) Aliran jenuh air : sebagian besar pori-pori diisi oleh air, ini terjadi di dalam zona air bumi atau kadangkala setelah hujan lebat atau selama irigasi Air dalam kondisi ini bebas tegangan Laju aliran jenuh : pasir > geluh > lempung Aliran tidak jenuh : pori-pori hanya sebagian saja berisi air, air dipengaruhi tegangan pasir < geluh < lempung

Kelas Permeabilitas tanah Keterangan Laju Permeabilitas cm/jam Simbol angka Sangat Lambat < 0,13 1 Lambat 0,13 – 0,51 2 Agak Lambat 0,51 – 2,00 3 Sedang 2,00 – 6,35 4 Agak Cepat 6,35 – 12,70 5 Cepat 12,70 – 25, 40 6 Sangat Cepat > 25,40 7

E. UDARA TANAH Udara tanah menempati pori-pori makro antara agregat-agregat sekunder tanah Udara tanah penting bagi pernafasan akar tanaman dan kegiatan jasad hidup tanah Udara tanah berbeda dengan udara atmosfer dalam hal : Udara tanah mengandung uap air > O2 < ; CO2 > Udara tanah tidak selalu menempati pori makro tapi silih bergnati dengan lengas tanah dan berasal dari atmosfer, proses kimia atau dari kegiatan biologi tanah

Kadar terhadap % volume udara tanah Komposisi Udara Tanah Tergantung dari proses biologi serta sukar mudahnya tukar menukar dengan udara atmosfer Contoh udara tanah sawah yang bebas air Gas-gas di lapis olah Kadar terhadap % volume udara tanah N2 O2 CO2 CH4 H2 75 – 11 2.8 – 0 2 – 20 17 – 73 0 – 2.2

Faktor-faktor yang mempengaruhi komposisi udara tanah : Iklim Sifat tanah seperti tekstur, struktur, tinggi permukaan air tanah Sifat tanaman Keterdapatan tanaman mengurangi kadar O2 dan menambah CO2, bo dan kegiatan jasad renik CO2 > (jika aerob), CH4 > (jika anaerob)

KIMIA TANAH ILMU DASAR UNTUK MENGETAHUI FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KETERSEDIAAN UNSUR HARA TERHADAP TANAMAN. MEMPELAJARI SESUATU YANG DIHUBUNGKAN DENGAN REAKSI-REAKSI YANG TERJADI PADA PERMUKAAN KOLOID TANAH DAN BAHAN KIMIA YANG LARUT, INTERAKSI KOLOID TANAH DENGAN pH TANAH.

TANAH TERSUSUN OLEH : UDARA AIR MINERAL CLAY SILT SAND

PENYUSUN TANAH YANG BERPERAN AKTIF DALAM REAKSI KIMIA TANAH ADALAH ORGANIK DAN CLAY (LEMPUNG) YANG MEMPUNYAI DIAMETER < 1 MIKRON. BAHAN TERSEBUT DINAMAKAN KOLOID TANAH. MEMPUNYAI BIDANG PERMUKAAN TANAH YANG LUAS UNTUK PERUNIT MASSA TERSUSPENSI DALAM AIR BERMUATAN NEGATIF

KOLOID TANAH : AN ORGANIK KOLOID SILIKAT (SiO2nH2O) HIDROFIL, BERMUATAN NEGATIF HIDROKSIDA BESI [Fe(OH3)] MENIMBULKAN WARNA MERAH, KUNING, COKLAT ATAU CAMPURANNYA. HIDROKSIDA ALUMINIUM [Al(OH)3] ORGANIK KOLOID HUMUS MINERAL KOMBINASI 2 ATAU LEBIH UNSUR YANG TERDAPAT DALAM KULIT BUMI MEMBENTUK CAMPURAN DISEBUT MINERAL. MINERAL-MINERAL BERCAMPUR MEMBENTUK BATUAN.

MINERAL LEMPUNG MINERAL PRIMER MINERAL SEKUNDER BERDASARKAN KEJADIANNYA DIBEDAKAN : MINERAL PRIMER MINERAL YANG TERJADI LANGSUNG DARI MAGMA DAN MENYUSUN DIRI MEMBENTUK BATUAN-BATUAN TERTENTU SEBAGAI KERAK BUMI MINERAL SEKUNDER MINERAL YANG TERJADI DARI MINERAL PRIMER YANG TELAH MENGALAMI PELAPUKAN, BERKOMBINASI SATU DENGAN YANG LAIN MEMBENTUK MINERAL LAIN MISAL : MINERAL LEMPUNG

MINERAL LEMPUNG SILIKAT MINERAL LEMPUNG BUKAN SILIKAT : MERUPAKAN KELOMPOK SENYAWA HIDROKSIDA BESI DAN ALUMINIUM MISAL : GIBSIT (AlO3H2O) GOETIT (FeO3H2O) LIMONIT (FeO3nH2O) MINERAL LEMPUNG : BERPERAN DALAM KESUBURAN TANAH BERPENGARUH TERHADAP SIFAT DAN CIRI TANAH BERBENTUK KRISTAL DASAR STRUKTURNYA TERDIRI DARI : SILIKAT-TETRAHEDRAL ALUMINA-OKTAHEDRAL

2- 4+ 4+ 2- 2- 3+ 3+ 2- SILIKAT-TETRAHEDRAL O 2- Si 4+ O 2- Si 4+ SILIKAT-TETRAHEDRAL TERDIRI 1 ATOM Si DIKELILINGI 4 ATOM O O 2- Al 3+ O 2- Al 3+ ALUMINIUM-OKTAHEDRAL TERDIRI 1 ATOM Al DIKELILINGI 6 ATOM O ATAU HIDROKSIL

MINERAL LEMPUNG DIBAGI 4 GOLONGAN : TIPE 1:1 = KAOLINIT HAMPIR TIDAK TERJADI SUBSTITUSI ISOMORFIK 2a. TIPE 2:1 = MONTMORILONIT TERJADI SUBSTITUSI ISOMORFIK Al3+ OLEH Mg3+, Si4+ OLEH Al3+ 2b. TIPE 2:1 = VERMIKULIT TERJADI SUBSTITUSI ISOMORFIK. KAPASITAS JERAPAN KATION MELEBIHI YANG LAIN. 2c. TIPE 2:1 = ILLIT 15%Si DIGANTIKAN OLEH Al, KELEBIHAN NEGATIF DIJANUHI K. TIPE 2:2 = KLORIT 2 LEMBAR OKTAHEDRAL Mg(OH)2 DIAPIT 2 LEMBAR TETRAHEDRAL SILIKA. TIPE 2:1:1 = PALIGORSKIT;SEPIOLIT

MINERAL LEMPUNG ALOFAN : AMORF TIDAK KRISTALIN PADA TANAH ABU VULKAN KOMPOSISI KIMIANYA DICIRIKAN RASIO Al:Si = 1:1 ATAU 1:2 RUMUS KIMIA : SiO2Al2O32H2O Al2O32SiO2H2O TIPE LEMPUNG LAIN DALAM KELOMPOK INI ADALAH IMOGOLIT. TERDAPAT DALAM ABU VOLKANIK ATAU BANTALAN BATU APUNG RUMUS KIMIA : SiO2Al2O32.5H2O

TIPE MINERAL 1:1 TERDIRI DARI 1 LEMPENG SILIKA TETRAHEDRAL DAN 1 LEMPENG ALUMINA OKTAHEDRAL KEDUA LAPISAN TIAP UNIT KRISTAL DIIKAT OLEH ATOM OKSIGEN YANG DIPEGANG BERSAMAAN OLEH ATOM Si DAN Al DARI MASING-MASING KISI, AKIBATNYA KISI MANTAP DAN TIDAK TERJADI PENGEMBANGAN ANTARUNIT BILA BASAH (DAYA MENGEMBANG-MENGERUT SERTA PLASTISITASNYA RENDAH) SUBSTITUSI ISOMORFIK HANYA SEDIKIT AKIBAT ADANYA GUGUS HIDROKSIL YANG TERBUKA, TIPE INI MEMPUNYAI MUATAN NEGATIF YANG BERUBAH-UBAH TERGANTUNG pH KAPASITAS TUKAR KATIONNYA RENDAH (1-10 me/100g) KAPASITAS JERAPANNYA KECIL KARENA LUAS PERMUKAAN SPESIFIKNYA KECIL (7-30 m2/g) KELOMPOK TERDIRI : KAOLINIT; HALOYSIT;ANAUKSIT DAN DIKIT KAOLINIT DITEMUKAN DALAM TANAH ULTISOL,OXISOL, ALFISOL.

TIPE MINERAL 2:1 (MENGEMBANG) DICIRIKAN LEMPENG ALUMINA OKTAHEDRAL DIJEPIT OLEH DUA LEMPENG SILIKA TETRAHEDRAL ANGGOTA : MONTMORILONIT; BEIDELIT; NONTRONIT; SAPONIT; DAN VERMIKULIT IKATAN ANTAR KRISTAL LEMAH SEHINGGA MUDAH MENGEMBANG BILA BASAH DAN MENGERUT BILA KERING (PLASTISITAS DAN KOHESI TINGGI) DAN DAPAT MENYEMAT ION LOGAM DAN SENYAWA ORGANIK DIAMETER 0.01-1 MIKRON, LUAS PERMUKAAN SPESIFIK 700-800 M2/g KTK 70 me/100g SEDIKIT TERJADI SUBSTITUSI ISOMORFIK SUBSTITUSI ISOMORFIK OLEH Mg MENYEBABKAN MEMPUNYAI MUATAN NEGATIF YANG TINGGI MONTMORILONIT MEMPUNYAI Mg DAN Fe DALAM POSISI OKTAHEDRAL. BEIDELIT TIDAK PUNYA Mg DAN Fe TAPI Al TINGGI MUATAN BERUBAH-UBAH HANYA SEDIKIT, SEBAB SEMUA GUGUS HIROKSIL TERLETAK DALAM BIDANG PERMUKAAN YANG TERTUTUP JARINGAN ATOM OKSIGEN MONTMORILONIT SEBAGAI PENYUSUN TANAH-TANAH : VERTISOL, MOLLISOL, ALFISOL, DAN ENTISOL JARAK LAPIS : 12.4-14A0

TIPE MINERAL 2:1 (TIDAK MENGEMBANG)=HIDRUSMIKA ANGGOTA TERPENTING ADALAH ILLIT MENGANDUNG KALIUM PADA ANTARLAPISANNYA SIFAT-SIFAT SEPERTI HIDRASI, MENJERAP KATION, MEMUAI DAN MENGERUT, PLASTISITAS SERTA DISPERSI TIDAK SEINTENSIF MONTMORILONIT, TETAPI LEBIH JIKA DIBANDING KAOLINIT KTK 30 me/100g JARAK LAPIS 10A0 DITEMUKAN DALAM TANAH : ENTISOL, INCEPTISOL, ARIDISOL, MOLLISOL, ALFISOL, SPODOSOL TIPE MINERAL 2:2 ANGGOTA TERPENTING ADALAH KLORIT TERDIRI DARI 2 LEMBAR TETRAHEDRAL SILIKA DAN 2 LEMBAR OKTAHEDRAL MAGNESIUM LEMPENG MAGNESIUM DISEBUT BRUSIT [Mg(OH)2] SUBSTITUSI ISOMORFIK TERJADI DALAM LAPISAN TETRAHEDRAL MAUPUN OKTAHEDRAL DITEMUKAN DALAM TANAH : ARIDISOL, MOLLISOL, ULTISOL

ASAL MUATAN NEGATIF PADA LEMPUNG : SUBSTITUSI ISOMORFIK ADALAH PERISTIWA DIMANA Si DLAM TETRAHEDRAL ATAU Al DALAM OKTAHEDRAL SERING DIGANTIKAN OLEH ION LAIN YANG BERUKURAN SAMA DISOSIASI DARI GUGUS HIDROKSIL YANG TERBUKA KEBERADAAN GUGUS OH PADA TEPI KRISTAL ATAU PADA BIDANG YANG TERBUKA, PADA pH TINGGI, HIDROGEN DARI HIDROKSIL TERURAI, SEHINGGA PERMUKAAN LEMPUNG MENJADI BERMUATAN NEGATIF (MUATAN BERUBAH-UBAH ATAU MUATAN TERGANTUNG pH)

PERTUKARAN KATION KOLOID TANAH BERMUATAN NEGATIF AKAN MENARIK ION-ION BERMUATAN POSITIF YANG DISEBUT KATION. KOLOID TANAH Al Ca K Mg Na AIR TANAH +++ ++ 4 KOLOID DENGAN SELAPUT AIR SEPERTI FILM MERUPAKAN LARUTAN TANAH

KATION-KATION BERASAL DARI : PEMUPUKAN PELAPUKAN MINERAL TANAH DAN BAHAN ORGANIK PELAPUKAN/PATAHAN MINERAL LEMPUNG (Al+++) AIR (H+) PERTUKARAN KATION TERJADI BILA : Al Ca K ++ DISERAP TANAMAN 2 MISEL 1 (DALAM LARUTAN TANAH) Ca (80%) ++ PENCUCIAN RATA-RATA DALAM TANAH Mg (15%) ++ K (5%)/NH + 4

+ Contoh pertukaran kation : Ca +2H+ +Ca2+ Pertukaran kation di alam Kita umpamakan : (L=ion logam bervalensi 1) Ca40 Ca38 Al20 Al20 H20 H25 L20 L19 Pertukaran kation terjadia atas dasar jumlah ekuivalen. Muatan negatif pada bidang adsorpsi koloid dinetralkan oleh kation-kation : Ca, K, Mg, Na, NH4, Al, Fe, H, dan lain-lain. Pengikatan ion-ion pada bidang adsorpsi berbeda-beda, tergantung : Konsentrasi atau jumlah ion-ion Jumlah muatan pada ion Kecepatan bergerak (aktivitas) tergantung : Ukurannya Tebalnya selubung air hidrat MISEL H MISEL + 5 H2CO3 2Ca(HCO3)2 L(HCO)3 +

Kation bervalensi 1 diikat dengan kekuatan kecil dibanding dengan yang bervalensi 3 yang terbesar. Kation yang berselubung air hidrat tebal lebih mudah ditukar. Mudah tidaknya ditukar, diberikan dalam DERET LYOTROPH : Li>Na>K>NH4>Mg>Ca>Ba>H Kation di sebelah kiri lebih mudah dilepaskan daripada ion-ion yang terletak disebelah kanannya. Definisi KTK : Banyaknya kation yang dapat dijerap oleh tanah persatuan berat tanah (biasanya per 100g), dan yang dapat dipertukarkan. Dinyatakan dalam satuan me/100g tanah kering oven. 1 me = 1 miligram hidrogen atau sejumlah ion lain

Faktor yang mempengaruhi KTK : Tekstur tanah (+jumlah lempung) Kasar KTK rendah Halus KTK tinggi Jenis lempung Tipe 1:1 KTK rendah Tipe 2:1 KTK tinggi Illit 37 me/00g Montmorilonit 100 me/100g Kaolinit 5 me/100g Jumlah kandungan bahan organik Setiap 1% BO KTK bertambah 2 me/100g tanah Humus KTK 200me/100g tanah Reaksi tanah/pH Secara umum : pH rendah KTK rendah pH tinggi KTK tinggi Pengapuran dan pemupukan (Berhubungan dengan pH)

Persentase Kejenuhan Basa KTK Indikasi kesuburan Kejenuhan basa tanah Kation-kation yang terdapat dalam jerapan koloid dapat dibedakan Kation basa dan kation asam Kation basa : Ca++, Mg++, K+, Na+;Kation asam : H+, Al+++ Persentase kejenuhan basa menunjukkan perbandingan antara jumlah kation basa dengan jumlah semua kation (basa+asam) yang terdapat dalam kompleks jerapan tanah %KB=40, artinya 40% bagian KTK diduduki basa dan 60% bagian didudki H+ dan Al+++. KB tanah pH tinggi>tanah pH rendah

REAKSI TANAH Reaksi tanah adalah istilah untuk menyatakan reaksi asam, basa di dalam tanah Reaksi tanah berpengaruh terhadap : Pertumbuhan tanaman Kelarutan dan ketersediaan hara tanaman Ada/tidaknya unsur/senyawa meracun tanaman Kecepatan dekomposisi/pelapukan mineral tanah dan BO Pertama kali oleh : Sorensen (1909) “logaritma negatif aktivitas ion H+” memudahkan : digunakan konsentrasi H+ pH = -log [H+] = log

Komposisi air (murni) : Pengukuran KEASAMAN Komposisi air (murni) : Molekul air Ion-ion hidrogen Ion-ion hidroxyl Ionisasi air : HOH H++OH- Pada 250C, 1 liter air beratnya 997g 1 mol air beratnya 18g 1 liter air ada 55.4 mol air Dua hal yang perlu dicatat : Hanya 1 mol air dari 554 juta mol yang terionisasi Jumlah, konsentrasi mol H+ seimbang dengan OH- setiap liternya

HOH = 55.3999998 mol/l H+ = 0.0000001 mol/l OH- = 0.0000001 mol/l pH air murni dihitung sbb:

Penyebab kemasaman tanah Tanah masam : ion H+>ion OH- Kation-kation dapat dipertukarkan sebagai sumber H+ dan OH- Yang penting : Ion hidrogen (H+) yang terdapat bebas pada larutan tanah Ion aluminium (Al+++) penyebab tak langsung, berasal dari Al pada struktur oktahedral Al. Masuk kedalam larutan tanah (+H2O) Al++++3H2O Al(OH+)3+3H+ Al++++2H2O Al(OH+)2+2H+ Al++++H2O Al(OH++)+H+ Al dijerap pada bidang pertukaran Al+3H2O Al(OH)3+ H+ MISEL H MISEL

Sumber-sumber penyebab kemasaman tanah Humus atau bahan organik Gugus-gugus karboksil gugus-gugus phenolik timbunan ion H+ gugus-gugus kelompok amino Proses dekomposisi H2CO3 mencuci basa-basa terus-menerus H2SO4, HNO3 tambahan ion H+ Garam-garam yang larut Pemupukan Pelapukan mineral Dekomposisi BO menambah kation-kation, lalu menggantikan Al teradsorbsi Al masuk ke larutan tanah penyebab tambahnya H+

Tanah di daerah humid : basa-basa tercuci, tertinggal H+ dan Al+++ 3. Intensitas pencucian Tanah di daerah humid : basa-basa tercuci, tertinggal H+ dan Al+++ Al++++H2O Al(OH)+++H+ Al(OH)+++H2O Al(OH)+2+H+ Al(OH)+2+H2O Al(OH)3+H+ 4. Mineral lempung (liat) alumino silikat oleh pelapukan dari oktahedral Al membebaskan Al dengan 2 kemungkinan : Al teradsorbsi Al+3H2O Al(OH)3+ H+ Al dalam larutan 5. Karbon dioksida (CO2) CO2 dihasilkan oleh adanya respirasi akar dan jasad hidup dalam tanah, + H2O H2CO3 mencuci basa-basa MISEL H MISEL

KEMASAMAN AKTIF DAN KEMASAMAN CADANGAN Kemasaman aktif = jumlah ion H+ dalam larutan Kemasaman cadangan = jumlah ion H+ dan Al3+ yang terjerap

NETRALISASI KEMASAMAN DENGAN KAPUR Reaksi dengan H2O CaO+H2O Ca(OH)2 CaCO3+H2O Ca2++HCO3-+OH- Reaksi dengan H2CO3 CaCO3+H2CO3 Ca(HCO3)2 Ca(OH)2+2H2CO3 Ca(HCO3)2+2H2O Reaksi dengan misel (koloid) +Ca(OH)2 Ca +2H2O +Ca(HCO3)2 Ca +2CO2 +CaCO3 Ca +CO2 Bahan penting dari kapur dalam menetralkan kemasaman tanah adalah CO32- dan OH- yang dihasilkan Ion CO32- mampu menarik ion H+ dari koloid tanah Ion OH- dapat mengusir Al3+ dari kompleks jerapan MISEL H MISEL

Bila sumber kemasaman tanah adalah ion H+ CaCO3 Ca2++CO32- +CO32- +H2CO3 +Ca2+ Bila sumber kemasaman adalah ion Al3+ CaCO3 Ca2++CO2- CO32-+H2O HCO3-+OH- +OH- +Al(OH)3 MISEL MISEL H MISEL MISEL Ca MISEL Al MISEL MISEL Ca MISEL

UNSUR HARA PERAN UNSUR HARA Jaringan tanaman segar tersusun atas C,H dan O sebesar 94-99.6% 0.5-6% berasal dari unsur hara dalam tanah PERAN UNSUR HARA Sebagai penyusun molekul organik yang kompleks (terutama unsur mikro) Membantu peranan enzym Mempertahankan keseimbangan ion, yaitu antara kation bervalensi satu dan dua Berperan dalam sistem oksidasi-reduksi karena sifat valensinya yang dapat berubah Tanaman mengabsorbsi unsur hara dalam bentuk ion yang terdapat disekitar perakaran.

Berdasarkan kebutuhan tanaman, dibagi 2 kelompok : Unsur hara makro Unsur hra mikro Unsur hara dalam tanah berasal sari : Bahan organik Udara Air hujan Batuan/mineral BATUAN MINERAL PRIMER UNSUR-UNSUR HARA Si,Al mineral lempung K, Na bahan pendispersi Mn, Fe proses oksidasi reduksi pembentukan agregat Ca, Mg bahan penjonjot

UNSUR HARA : Membentuk senyawa baru yang sukar larut Tersdsorbsi pada permukaan koloid tanah Tercuci ke lapisan bawah ke laut Diserap tanaman/jasad renik Kekurangan unsur-unsur hara esensial akan menimbulkan gejala pada tanaman, seperti diserang penyakit, hal ini disebut penyakit fisiologis Unsur hara dapat dipakai untuk indikasi kesuburan tanah

Unsur hara yang dibutuhkan tanaman (esensial) Kriterianya (Arnon): Kekurangan unsur tersebut menghambat pertumbuhan Gejala kekurangan unsur tersebut dapat dihilangkan hanya dengan penambahan unsur tersebut Unsur tersebut harus secara langsung terikat dalam gizi makanan tanaman Unsur hara makro (dibutuhkan dalam jumlah banyak) C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S Unsur hara mikro (dibutuhkan dalam jumlah sedikit) Fe, Mn, Mo, Cu, B, Zn, Cl, Na, Ca, Va, Si

BAHAN ORGANIK Sumber : Jaringan tanaman Binatang Jaringan tumbuhan terdiri atas : Air 75% Padat 25% Pati 15% Protein 2.5% Lignin 2.5-7.5% Lemak 0.25-2% Atau C 11% O 10% H 2% abu 2%

Pengaruh BO terhadap tanah Fisik : Kemampuan menahan air meningkat Warna tanah menjadi coklat-hitam Meningkatkan granulasi dan kemantapan agregat Menurunkan kohesi, plastisitas, sifat buruk tanah Kimia : Meningkatkan daya jerap dan KTK N,P,S terhindar dari pencucian, karena terikat dalam tubuh jasad renik Membantu pelapukan mineral Biologi : Jumlah dan aktivitas organisme makro dan mikro dalam tanah meningkat Ditentukan oleh : Sumber dan susunannya Kelancaran dan dekomposisi Hasil dekomposisi

Komposisi BO cepat terurai : pati, gula, protein, hemi selulosa Komposisi BO lambat terurai : selulosa, lignin, lemak, minyak, waks Proses dekomposisi BO : Oksidasi enzymatik Pembebasan/imobilisasi unsur Sintesa menjadi senyawa baru HUMUS Adalah senyawa kompleks yang agak resisten pelapukan, amorf, bersifat koloidal, berwarna coklat kehitaman, berasal dari jaringan tumbuh-tumbuhan dan binatang, ligno protein sebagai intinya.

C/N C/N tanah = 10:1 sampai 12:1, tergantung iklim dan C/N tumbuh-tumbuhan serta jasad mikro. Bila C/N BO tinggi, akan terjadi persaingan antara tumbuhan dengan jasad mikro Pada dekomposisi BO tigkat lanjut akan menghasilkan C/N rendah Kadar BO dalam tanah tergantung kedalaman tanah, iklim, tekstur, dan drainase