bahan kajian mk. dasar ilmu tanah dasar-dasar sifat kimia tanah
DESCRIPTION
BAHAN KAJIAN MK. DASAR ILMU TANAH DASAR-DASAR SIFAT KIMIA TANAH www.marno.lecture.ub.ac.id. Review Satuan (Unit). “mole” menyatakan jumlah unsur atau senyawa yang mengandung atom atau molekul sebanyak bilangan Avogadro ( 6.023x10 -23 ). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
BAHAN KAJIANMK. DASAR ILMU TANAH
DASAR-DASAR SIFAT KIMIA TANAH
www.marno.lecture.ub.ac.id
Review Satuan (Unit)
“mole” menyatakan jumlah unsur atau senyawa yang mengandung atom atau molekul sebanyak bilangan
Avogadro (6.023x10-23)
1. ppm = tidak lazim pada kebanyakan journal saat ini, lazimnya disebut dengan : mg kg-1, mg L-1
2. Molarity (Moles L-1; M) (sangat populer)3. Molality (Moles kg-1; m) (jarang dipakai)4. Gram Equivalents (moles muatan, equivalents, eq L-1
dalam larutan, meq 100g-1 dalam unit lama, molc L-1 atau cmolc kg-1 dalam unit SI yang baru)
Molar dan bobot ekuivalen (molc) kation pada tapak pertukaran tanah
______________________________________________ Valensi
Bobot Molar Bobot ekuivalen
g mole-1 g molc-1
______________________________________________Ca2+ 2
40.08 20.04Mg2+ 2
24.31 12.155K+ 1
39.10 39.10Na+ 1
22.99 22.99Al3+* 3
26.98 8.99H+ 1
1.01 1.01
*dapat juga ditulis sebagai valensi -1, +1, atau +2 tergantung pada pH. Seringkali diberi notasi Aln+
Menghitung konsentrasi kation-tukar berdasarkan muatan
Banyak laboratorium masih melaporkan konsnetrasi tanah dalam satuan ppm, yang sebenarnya adalah mg kg-1
Untuk mengubah ini menjadi satuan-satuan muatan (millimoles muatan per kilogram):
Y mmolc kg-1 = (X mg kg-1)/bobot ekuivalen
Untuk mengkonversi menjadi satuan-satuan yg lazim centimoles muatan per kilogram:
cmolc kg-1 = (mmolc kg-1 )/10
Misalnya: 300 ppm Ca:
Y mmolc kg-1 = [(300 mg kg-1)/20.04] = 14.7 mmolc kg-1
cmolc kg-1 = (14.7)/10 = 1.47 cmolc kg-1
Menghitung konsentrasi kation-tukar berdasarkan muatan
• Normality (Molc L-1; N)
Awalan m = milli atau 0.001, micro = μ, or 0.0000001K = kilo, or 1,000 M = mega, or 1,000,000
mislanya 1,000 mg = 1 g; 1,000,000 μg = 1 g1 kg = 1,000 g; 1 Mg = 1,000,000 g
Review Satuan (Unit)
Sifat Kimia Tanah yang mendasar
1. Total C: organic matter + carbonates (normally in units of %, mg g-1, or g kg-1)
2. Total N: mostly organic (normally in units of %, mg g-1, or g kg-
1)3. C:N Ratio: Faktor utama yg mempengaruhi ketersediaan N
(tanpa satuan)4. Kapasitas Tukar Kation (KTK = CEC): Muatan permanen (liat )
dan muatan tergantung pH (bahan organik) (biasanya dg satuan cmolc kg-1, atau dalam pustaka lama meq 100 g-1)
5. Kation Tukar : Ca2+ , Mg2+ , K+ , Na+ Al3+ , (biasanya dalam satuan cmolc kg-1, atau dalam pustaka lama meq 100 g-1; dapat juga dengan satuan mg kg-1, atau ppm dalam pustaka lama)
6. Kejenuhan Basa : [(Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+)/CEC] x 100 (satuannya %)
7. Orto-fosfat dan SO42-terjerap: berhubungan dnegan
konsentrasi sesquioxide dan bahan organik (biasanya dnegan satuan mg kg-1, atau ppm dalam pustaka lama).
KTK (CEC): Kemampuan tanah untuk mnejerap dan menukarkan kation pada tapak muatan negatif permukaan
koloid liat.
-----------
++
+
+ ++
++ ++
++
+ +++
+
++
++
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
--
-
--
-
-
-
-
Awan ion di dekat permukaan liat yg bermuatan negatif (lapisan rangkap
difuse)
Kation lebih banyak di dekat permukaan liat
1. Kation H+;
• Sumber: bahan organik dan tepi-patahan liat• Tergantung pH, seperti asam lemah.
2. Substitusi isomorfik pada mineral liat :• Substitusi Al3+ untuk Si4+ dalam lapisan tetrahedral
liat• Substitusi Mg2+ untuk Al3+ dalam lapisan octahedral
liat• Tipe KTK seperti ini disebut KTK muatan permanen
karena tidak dipengaruhi oleh pH.
Sumber-sumber KTK
1. Sementara (akhirnya akan terdekomposisi)2. Tidak larut air, tetapi larut dalam basa (pH tinggi)3. Mengandung 30% proteins, lignin, complex sugars4. 50% C dan O, 5% N5. KTK sangat tinggi berdasarkan bobotnya6. Muatan negatif terjadi karena disosiasi H+ dari gugusan
hidroksil (-OH), carboksil (-COOH), dan fenolik ( -OH) kalau terjadi peningkatan pH (konsentrasi H+ dalam larutan menurun)
Bahan organik tanah sebagai sumber KTK
OH
OH
O-
OH
K +
pH rendah , tapak-tapak proton
Tidak ada KTK
pH tinggi (deprotonasi,
Tapak pertukaran kation)
Bahan Organik : KTK tergantung pH
+ OH- + H2O
Liat silikat sebagai sumber KTK
Mineral liat Kaolinit tipe 1:1
Al OktahedraSi Tetrahedra
Kaolinite
K K K K K K K1.0 nm
Mica (Primary mineral)
H+ K K K H+ H+ 1.0 nm
Illite (Med. CEC)
0.93 nm
Chlorite (Low-Med CEC)
≈1.4 nm Ca Mg H 2O Ca H 2O
Vermiculite (High CEC, expands/contracts somewhat)
Ca Mg H 2O Ca H 2O
Smectite (or Montmorillonite (High CEC, expands/contracts a lot)
SiO 4Al(OH) 3
≈1.8 to 4.0 nm
0.72nm H+ bonding
Liat Silikat: KTK muatan permanen muncul dari substitusi isomorfik Al3+ menggantikan Si4+ dalam lapisan tetrahedra atau Mg2+
menggantikan Al3+ dalam lapisan oktahedra (tidakk terpengaruh oleh pH )
Al octahedral layer
Si tetrahedral layer
Al lapisan oktahedra
Si lapisan tetrahedra
------
..Na+
..Na+
Pertukaran kation sederhana: Ca2+ menukar menggantikan Na+
[Ca2+]
------
..Ca2+ [Na+][Na+]
2XNa+ + Ca2+ XCa2+ + 2Na+
Liat bermuatan negatif
Larut dalam larutan tanah
X = dapat ditukar
Kation-kation dapat ditukar (kation-tukar):
Kation-kation “Basa” : Na+, K+, Mg2+, Ca2+
• NH4+ juga ada, tetapi jumlahnya sangat kecil
• Jumlahnya banyak biasanya : Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+
• Perkecualian serpenting yg kaya Mg2+ atau Sodik yang kaya Na+)
Kation-kation “Asam” : H+, Al3+
• Al berfungsi sebagai asam : Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+
• Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+
• Al(OH)2+ Al(OH)3 + H+
• Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
Bentuk-bentuk Al dalam larutan dikendalikan oleh pH larutan
pH larutan
Pers
enta
se d
ari t
otal
alu
min
ium
Tidak larut - mengendap
Deret Liotrofik :
1. Kekuatan suatu kation menggantikan kation lain dari tapak pertukaran:
2. H+ > Al3+ > Ca2+ = Mg2+ > K+ > Na+
3. Itulah sebabnya mengapa tidak semua kation tukar H+ dan Al3+ ?
4. Hukum Aksi Massa: Kation yg konsnetrasinya tinggi dalam larutan tanah akan menggantikan kation-tukar dari tapak-jerapan meskipun kation-tukar ini posisinya lebih tinggi pada deret Liotrofik
Al3+
Al3+
Al3+
Al3+
Ca2+Ca2+
Ca2+
Ca2+Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Tap a
k pe
rtu k
aran
kati
on
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Tap a
k pe
rtu k
aran
kati
on
Ca2+
Ca2+ menggantikan Al3+ melalui hukum aksi-massa , walaupun Al3+ dijerap dengan kekuatan lebih besar
pH meningkat, Al mengendap sebagai gibbsite:
Al3+ + 3OH- Al(OH)3
Konsentrasi Ca++ jauh lebih besar daripada konsentrasi Al+++)
Kejenuhan basa (%BS) didefinisikan sebagai jumlah kation basa tukar (Ca2+, Mg2+, K+, dan Na+) dibagi dnegan KTK. Biasanya dinyatakan sebagai persentase KTK, sehingga :
Unit-unit dalam ekuivalen muatan : • Sistem lama: meq per 100g tanah (meq 100g-1)• Sistem baru : SI units, centimoles muatan per
kg tanah (cmolc kg-1 ) (angkanya identik, berbeda nama satuannya)
CCCa%
22
ENaKMgBS
Kejenuhan Basa
Kalau kita hanya mempertimbangkan kation-tukar yg utama,
KTK = Ca2+ +Mg2+ + K+ + Na+ + Al3+ + H+ (in cmolc kg-1)
sehingga:
HAlNaKMg
NaKMgBS 322
22
CaCa%
Kejenuhan Basa
0 100
Persen Kejenuhan Basa
Soi
l pH
3
4
5
6
7
3 4 5 6 7
pH
Kap
asita
s Tu
kar K
atio
n
KTK muatan permanen
KTK tergantung pH
Kation basa (Ca2+ K+ Mg2+ Na+) Kation asam (H+ + Al 3+)
Kapasitas Tukar Kation (KTK))
Pengasaman tanah
Pengasaman tanah yg tidak punya KTK tergantung pH
Kation basa (Ca2+ K+ Mg2+ Na+) Kation asam (H+ + Al 3+)
Pengasaman tanah
Pengasaman tanah yg mempunyai KTK tergantung pH
Kapasitas Tukar Kation (KTK))
1. KTK diukur dengan mengaplikasikan larutan pekat NH4Cl atau NH4OAc ke sampel untuk menukar semua semua kation-tukar dengan NH4
+ melalui proses aksi massa. 2. Larutan pengekstraks dianalisis Ca2+, Mg2+, K+, Na+, dan
juga Al untuk menentukan apa yang ada pada kompleks jerapan.
3. Pada suatu titik KTK dapat diukur. NH4+ digantikan oleh
kation lainnya (misalnya Na+ atau K+ ) oleh proses aksi massa, dan NH4
+ kemudian diukur untuk mendapatkan estimasi KTK.
KTK dan Kejenuhan Basa
1. Asumsi yg lazim adalah sumbangan NH4+
terhadap KTK sangat kecil dan dapat diabaikan.
2. NH4+ tukar seringkali diukur secara terpisah
dg menggunakan larutan ekstraks pekat KCl. 3. H+ (pH) tidak diukur pada pengekstraks ini; H+
tukar diukur dengan cara lain.
Pengukuran KTK dan Kejenuhan Basa
Ada tiga cara untuk mengukur KTK
1. Metode Jumlah Kation:1. KTK = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + Al3+ (H+ diabaikan) 2. Ekstraksi dnegan larutan 1M NH4Cl (garam netral yg
tidak membuffer pH). 3. KTK jumlah kation, CECsum, dan diukur dalam
ekstraks pertama. 4. Dalam sistem liat murni (tidak ada bahan organik,
oksida hidrous Fe dan Al, tidak ada alofan; yakni tidak ada KTK tergantung pH) KTK ini mencerminkan KTK dan kation pada mineral liat (KTK muatan permanen).
Pengukuran KTK
2. KTK efektif (CECeff) pada kondisi aktual pH tanah.
1. Ini mencakup KTK permanen plus KTK tergantung pH yg ada pd kondisi aktual pH tanah.
2. Ini ditentukan dari ekstraks ke dua ; setelah ekstraksi dnegan 1M NH4Cl, tanah dicuci dengan ethanol untuk mengusir NH4
+ yg terlarut, dan kemudian diekstraks dengan 1M NaCl untuk menggantikan semua NH4
+ tukar 3. Ekstraks dianalisis kandungan NH4
+ .
Pengukuran KTK
Tahap 1: Ekstraksi dgan 1 M NH4Cl
NH4+ menggantikan Ca2+, Mg2+, K+,
Na+, Al3+ ke dalam pengekstraks; ini menghasilkan KTK jumlah kation
(CECsum)--- Ca2+
--- K+
--- Mg2+
--- Na+
--- H+
--- Al3+
+ NH4+
Tahap 2: Ekstraksi dnegan 1 M KCl
K+ menggantikan NH4+ tukar ke dalam
pengekstraks; ini menghasilkan KTK efektif (CECeff) yg mencakup H+ tukar pada kondisi normal pH tanah
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
+ K+
-- K+
-- K+
-- K+
-- K+
-- K+
-- K+
Sampel tanah
diambil
KTK Ammonium chloride (tidak mengontrol pH tanah)
Contoh tanah
Tabung ekstraksi
Larutan terekstraks
Tahap 1: Ekstraksi dnegan 1 M Ammonium acetate
NH4+ menggantikan Ca2+, Mg2+, K+,
Na+, Al3+ ke dalam pengekstraks; karena pH tinggi, Al3+ pdiendapkan
sebagai Al(OH)3 --- Ca2+
--- K+
--- Mg2+
--- Na+
--- H+
--- Al3+
+ NH4+
Tahap 2: Ekstraksi dengan 1 M KCl
K+ menggantikan NH4+ tukar ke dalam
pengekstraks; ini menghasilkan KTK efektif (CECeff) yg mencakup H+ tukar pada pH 7.0 (yg seringkali lebih besar
daripada pH tanah)-- NH4
+
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
-- NH4+
+ K+
-- K+
-- K+
-- K+
-- K+
-- K+
-- K+
Contoh tanah
diambil
KTK Ammonium acetate (membuffer pH pada nilai 7.0)
Contoh tanah
Tabung ekstraksi
Larutan terekstraks
Al(OH)3
3. KTK Ammonium asetat (CECOAc).
1. Ini meliputi KTK permanen plus semua KTK tergantung pH.. KTK ini diukur dengan mengekstraks tanah menggunakan ammonium asetat (NH4OAc, buffers pH = 7.0)..
2. Kemudian prosedur yg sama diikuti seperti KTK garam netral.
3. Catatan: Al tukar harus diukur secara terpisah dengan ekastrak KCl karena Al mengendap sebagai Al(OH)3 pada kondisi pH tinggi
Pengukuran KTK
KTK muatan permanen
KTK tergantung pH
CECeff
CECOAc
CECsum: diukur sbg jumlah Ca + Mg + K + Na + Al yh terekstraks ammonium chloride dalam ekstraksi pertama
CECeff: diukur dg ammonium chloride, garam netral, setelah ekstraksi ke dua
CECOAc: diukur dengan ammonium acetate pada pH 7
Tipe KTK tergantung pada cara pengukurannya
CECsum
1. KTK dapat diukur dengan cara yg berbeda-beda, %BS juga beragam sesuai metode pengukurannya, dan harus dispesifik-kan.
2. Untuk suatu tanah dengan jumlah tertentu basa-tukar, % BS yg dihitung dari CECsum akan lebih besar dari %BS yg dihitung dari CECeff , dan akan lebih besar dari %BS yg dihitung dari CECtot karena lebih banyak kemasaman potensial pd KTK tergantung pH dihitung sebagai (yaitu CECsum < CECeff < CECtot).
3. Contoh gambar berikut menunjukkan bagaimana hal ini terjadi. Dalam masing-masing kasus, kation basanya sama (6 cmolc kg-1); menjadi pembilang ….. Mengukur perubahan KTK.
Kejenuhan Basa (%BS)
Kation-kation BasaCa2+ + Mg2+ + K+ + Na+ = 6 cmolc kg-1
Kation –kation AsamAln+ = 1 cmolc kg-1
H+ = 3 cmolc kg-1
CECeff = 8 cmolc kg-1 CECOAc= 10 cmolc kg-1
Nilai kejenuhan basa tergantung pada pengukuran KTK
CECsum = 7 cmolc kg-1
%BSsum=
__________________________
Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na +
CECsum
=Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na +
Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na++ Aln+
________________________
= X 100
X 100
X 100 67
= 85%
%BSeff=Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na +
CECrff
________________________ X 100 X 10068
= 75%=
%BSOAc=Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na +
CECOAc
________________________ X 100 X 100 610
= 60%=
Pendekatan Kerr untuk koefisien selektivitas :
[AlX]2/3 [Ca2+]Ks = ----------------------
[CaX] [Al3+]2/3
Products multiplied together (each raised to the power of the number of molecules in the reaction)
over reactants (also raised to the power of the number of molecules)
Persamaan Pertukaran Kation
Persamaan dapat disusun kembali menjadi :
[AlX]2 [Al3+]2 ------------- = Ks --------------------
[CaX]3 [Ca2+]3
Kedua sisi persamaan dibyulatkan untuk mengeliminir “pangkat pecahan”.
Ini setara dengan persamaan Gaines-Thomas Equation)
Persamaan Pertukaran Kation
Persamaan Gaines-Thomas merupakan salah satu persamaan untuk memodel penggantian Al3+ pada kompleks
pertukaran oleh Ca+ dalam proses pengapuran (analogi dengan kesetimbangan kimia, hasil kali konsentrasi reaktan :
gtK
3
2
)(X)(X
233
332
CaAl
AlCa
}}
{{
X = fraksi tukar, ekuivalen( ) = aktivitas fase larutan, moles L-1
Kgt = koefisien selektivitas (konstante)
Peningkatan (Ca2+) akibat pengapuran akan menghasilkan:
1) Peningkatan XCa2+, yg selanjutnya mengurangi XAl3+ atau
2) Menurunkan (Al3+) kalau Kgt tetap kostan :
Oleh karena itu, aksi massa secara total dapat diprediksi dengan model pertukaran kation.
gtK
3
2
)(X)(X
233
332
CaAl
AlCa
}}
{{
Persamaan pertukaran kation juga memprediksi perubahan “disproportionate” dalam larutan tanah
Al3+ relatif terhadap Ca2+:
2/32
2/3233
CaCaAl
Al XX
gtK
Sehingga, (Al3+): (1) menurun sebesar XCa2+pangkat 3/2, tetapi (2) meningkat sebesar (Ca2+) pangkat 3/2
2/323 Ca'Al K
Pada jangka pendek, XAl3+ dan XCa2+ relatif konstan (perubahannya lambat). Sehingga:
constantCa
Al' 2/32
3
}{XX }{
gtKK
Dimana:
Perubahan (Al3+) sebesar pangkat 3/2 dari (Ca2+) dalam waktu singkat tanpa perubahan larutan tanah itu sendiri.
Persamaan lain untuk Pertukaran Kation:Gaines-Thomas, Gapon, Vaneslow
Misalnya: Pertukaran Ca – Al(Sumber: Reuss, 1983)
Hubungan untuk sistem pertukaran Ca-Al dinyatakan sbb:
1. Saline: Kadar garam tinggi, potensial osmotik tinggi, tanaman sulit menyerap air dari tanah ini.
2. Sodik: persentase Na-tukar yang tinggi (ESP) (>15%).
3. Saline-Sodic: Mempunyai kedua ciri-ciri tersebut
Tanah Saline dan Sodik
Persentase Na-tukar, Exchangeable Sodium Percentage (ESP): Ukuran sodisitas dari fase pertukaran tanah (unitnya
cmolc kg-1)
Tanah-tanah sodik seringkali bersifat alkalin, kation tukar Al3+ dan H+ dapat diabaikan, sehingga:
CCENaESP
NaKMgNa
ENaESP 22CaCC
Tanah-tanah Saline dan Sodik
Sodium Activity Ratio (SAR): Ukuran sodisitas dari larutan.
Kalau satuannya mole L-1:
Kalau satuannya mole muatan (molc L-1):
Tanah-tanah Saline dan Sodik
Q = XM2+ (Na+)
XNa+ (M2+)1/2
Dimana X = penukar, M2+ = (Ca2+ + Mg2+)
Sehingga kalau Ca2+ dan Mg2+ mendominasi penukar , maka
SAR ≈ (Q)( XNa+/XM2+) = (Q )(ESP)
SAR diturunkan dari persamaan Gapon
SAR: Pada tanah-tanah sodik, permeabilitas sangat
rendah karena Na+ menyebabkan koloid liat saling menempel dan merapat sehingga infiltrasi dan
porositas tanah snagat rendah
SAR >13:Clays repel each other and
line upPoor aeration, infiltration
Sodic soils
SAR <13:Clays attract each other and
stack on endGood aeration, infiltration
Tanah-tanah Sodik mudah diperbaiki dnegan gipsum CaSO4
------
..Na+
..Na+[Ca2+]
------
..Ca2+ [Na+][Na+]
2XNa+ + Ca2+ XCa2+ + 2Na+
Liat bermuatan negatif
Larut dalam larutan tanah
X = dapat ditukar
Anion utama dalam larutan tanah:
1. Khloride: garam laut2. Sulfat: Garam laut, deposisi atmosfir, pyrit3. Bicarbonat: udara tanah CO2
4. Nitrat: nitrificasi, polusi udara, pupuk, fiksasi N (hanya pada beberapa kasus)
5. Ortho-P: tidak penting dalam moles L-1, tetapi hara esensial sangat penting
Kimia Larutan Tanah
Kation utama dalam larutan tanah:
1. Sodium: garam laut, mineral (bukan penukar)2. Potassium: mineral, penukar3. Calcium: mineral, penukar4. Magnesium: minerals, penukar5. Aluminum: hanya pada tanah masam;
penukar
Kimia Larutan Tanah
Si dilepaskan pada pelapukan mineral, tetapi netral sebagai asam silikat :
MIsalnya, pelapukan albite melepaskan ion aluminum dan asam silikat:
NaAlSi3O8 + 6H20 + 2 H+ Na+ + Al(OH)2+ +
3Si(OH)4 + 2 H20
Kimia Larutan Tanah
1. Kation berinteraksi dnegan kation lainnya melalui reaksi pertukaran kation, dan perubahan proporsional individu kation dalam larutan tanah tergantung pada total konsentrasi kation larutan tanah
2. Apa yg mengendalikan konsnetrasi kation dalam larutan tanah?
3. Satu model semi-empirik yg bagus adalah Model Mobilitas Anion: Total kation harus diimbangi dengan total anion dalam larutan tanah (atau larutan lain) atas dasar setara (ekuivalen) muatan:
∑ cations = ∑ anions dalam satuan eq L-1 (sama dengan satuan SI, molc L-1)
Model Mobilitas Anion :Prediksi konsentrasi total kation dalam larutan tanah
Kation dan anion utama dalam larutan tanah:
H+ + Al3+ + Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+ = HCO3
- + SO42- + Cl- +NO3
- + H2PO4-
Kadangkala juga ada NH4+, CO3
-, HPO42-
Misalkan persamaan pertukaran kation dalam moles L-1; untuk menyeimbangkan muatan, kita harus
mengkonversi cations dan anions menjadi mole muatan, molec L-1; Ini snagat sederhana:
molc L-1 = (mol L-1) (valensi)
Misalnya:Al3+ molc L-1 ( Al3+ mol L-1) X 3K+ molc L-1 = (K+ mol L-1) x 1
Ca2+ molc L-1 = (Ca2+ mol L-1) x 2
Apa yg mengendalikan konsentrasi anion dalam larutan tanah?
Anion-anion tersebut adalah:
1. HCO3- : Tekanan parsial CO2 dalam udara tanah dan pH
2. SO42- : terutama oleh penjerapan, sangat dipengaruhi
pH3. Cl- : input dan ET, tidak ada interaksi kimiawi tanah
atau biologi tanah yg penting (a good tracer for water)4. NO3
- : nitrifikasi dan serapan biologis, penjerapan minimal
5. H2PO4- : penjerapan, pengendapat dengan Ca pada
kondisi pH tinggi, penyerapan biologis
Kontrol anion HCO3- dan CO3
2-
Kh K1 K2
CO2 + H2O -----> H2CO3 ----> HCO3- + H+ ---- CO3
2- + H+
132COH
H3HCOK
2-3HCO
H23CO
K
Eq 1
Eq 2
pCO2 = tekanan partial CO2 dalam udara tanahKh = Konstante hukum HenryK1 dan K2 = konstante kesetimbanganH2CO3* = gas CO2 yg larut + H2CO3 , menurut konvensi
2h32 pCOKCOH
Eq 3
Kontrol anion HCO3- dan CO3
2-
Kh K1 K2
CO2 + H2O -----> H2CO3 ----> HCO3- + H+ ---- CO3
2- + H+
1. CO32- relatif tidak penting hingga pH > 8
2. HCO3- penting dari pH 5 hingga pH 9 (biasanya dominan pada
kondisi pH lebih besar dari 5)
Perc
ent o
f tot
al c
arbo
nate
spe
cies
Kontrol anion HCO3- dan CO3
2-
Kh K1 K2
CO2 + H2O -----> H2CO3 ----> HCO3- + H+ ---- CO3
2- + H+
H
pCOhK1K
3HCO2
Menyelesaikan persamaan 1 dan 2 untuk HCO3-:
HCO3- dalam larutan tanah dikendalikan oleh tekanan
partial CO2 dalam udara tanah dan pH. Oleh karena itu, perkalian (K1)(Kh) relatif konstan dengan temperature karena K1 meningkat dnegan suhu dan Kh menurun
dengan suhu.
Faktor pengendali SO42- dan ortho-P
Biological uptake by plants and microbes (usually more important for ortho-P than for SO4
2-)
Jerapan anion dalam tanah•Jerapan non-spesifik: • Pertukaran kation Fe, permukaan oksida hidrous Al• Sangat tergantung pH• Lemah, melibatkan NO3
-, Cl-
Jerapan spesifik :• Pertukaran ligand (dengan OH-)• Sangat kuat, dapat “memfiksasi” Ortho-P atau SO4
2-
Apakah itu ortho-P?Disolusi asam fosfat (asam lemah)
H3PO4 H2PO4- + H+
H2PO4- HPO4
2- + H+
HPO4- PO4
3- + H+
Bentuk fosfat merupakan fungsi pH dan dapat dengan mudah berubah; sehingga didefinisikan:
Ortho-P = H2PO4- + HPO4
2- + PO43-
Kelarutan Ortho-P juga sangat dikontrol oleh pengendapan dengan Ca2+ pada kondisi pH tinggi
Sidebar on P:Kalau tanah melapuk, bentuk P berubah secara sistematis
From Johnson and Cole, 1980
Jerapan AnionOksida hidrous Fe dan Al bersifat amfoter : dapat bermuatan positive, zero, atau negative tergantung pada pH
Kondisi pH dimana tidak ada muatan disebut titik NOL muatan (point of zero charge, PZC).
Titik nol muatan pada oksida hidrous Fe, Al dan allophane adalah pH 8 - 9, sehingga mereka biasanya betindak sebagai penukar anion
AlOH +
2
OH
Cl -
Low pH (protonated,anion exchange site)
AlOH
OH
AlO -
OH
K +
Zero Point of Charge High pH (depronotated,cation exchange site)
Non-specific Adsorption
Jerapan Specifik : Ikatan dnegan oksida hidrous Fe dan Al, kadangkala sangat kuat sehingga ortho-P yg terjerap tidak dapat lepas
Jerapan Non-specifik : Diikat dengan lemah, seperti kation-tukarSangat tergantung pH
1. Ortho-P dan SO42- memasuki jerapan spesifik
2. NO3- dan Cl- tidak
3. Urutan umum tarikan anion kepada tapak jerapan tanah adalah: ortho-P > SO4
2- > NO3- = Cl-
4. Tidak ada pertukaran anion seperti pada pertukaran kation;
5. Ortho-P akan menggantikan SO42-, tetapi tidak dapat
sebaliknya
6. NO3- dan Cl- mungkin dapat saling menukar, tetapi
tidak dapat menggantikan SO42- atau ortho-P
Jerapan Anion
1. Kontrol pada NO3- : biasanya nitrifikasi dan serapan
biologis (oleh microba dan tanaman).
2. Kontrol pada Cl-: : sesungguhnya nol, mobil secara lengkap. Sehingga dapat menjadi “tracer” untuk air.
3. Hanya sedikit pada tanah-tanah tropis yg kaya oksida hidrous Fe dan Al, atau tanah Andisol adalah faktor penjerapan untuk anion.
Jerapan Anion: Penyerap yg buruk
Kontribusi kation tukar Al3+ dan H+ . Al3+ berfungsi sebagai asam:
Al3+ + H2O ---------> Al(OH)2+ + H+
Kation tukar H+ pd mineral liat “berumur singkat”, dan cepat digantikan oleh Al3+ dari dalam lapisan oktahedra.
Kemasaman aktif : kemasaman yg segera dilepaskan ke dalam larutan tanah (pH tanah)Kemasaman Potential termasuk semua H+ pada tapak jerapan yg tergantung pH. Kemasaman aktif (pH) + Kemasaman Potential: (kation tukar. Al3+ + H+, anion jerap. SO4
2-) = Kemasaman total
Kemasaman Tanah
Kemasaman Potensial
Kemasaman Aktif
Buffering
Kemasaman total pd fase padatan > 10,000 x larutan tanahKeseimbangahn antara fase padatan dan larutan tergantung pada:
1. Konsnetrasi garam larutan tanah (pH biasanya lebih rendah dalam garam daripada dalam air)
2. Jumlah total asam-asam yg ada (seringkali ditentukan oleh kandungan BOT)
3. Derajat disosiasi asam-asam tanah (Binkley) 4. Kekuatan asam fase padatan (Binkley)
Kemasaman Tanah
1. Pencucian
a). Asam karbonat:
CO2 + H2O ------------> H2CO3 ---------> HCO3- + H+
X K+ + H+ ----------> X H+ + K+ ____________________________________________________________
CO2 + H2O X K+ ------------> X H+ + K+ HCO3-
X = fase (tapak) pertukaran
Kation basa (mis. K+) tercuci bersama bikarbonat dan tanah menjadi semakin masam.
Sumber alamiah asam dalam tanah
1. Pencucian
b). Asam-asam organik:
R-OH ---------------------> RO- + H+
X K+ + H+ ----------> X H+ + K+ ____________________________________________________________
R-OH + X K+ ------------> X H+ + K+ RO-
Anion organik biasanya kurang mobil dan terjerap di horison B.
Asam organik juga dapat mengkhelat kation tidak larut seperti Fe dan mencucinya ( terutama pada Spodosols)
Sumber alamiah asam dalam tanah
1. Pencucian
c). Nitrifikasi dan pencucian nitrat
2NH4+ + 4O2 --------> 2H+ + 2NO3
- + 2H2O2X K+ + H+ ----------> 2X H+ + 2K+
____________________________________________________________
2NH4+ + 4O2 + 2X K+ --------> 2X H+ + 2K+ + 2NO3
-
Garam nitrat tercuci ke luar tanah dan tanah menjadi semakin masam.
Sumber alamiah asam dalam tanah
2. Penyerapan oleh vegetasi (tumbuhan)Akar menyerap kation, larutan tanah kelebihan anion dan akar mengeluarkan H+
Ca2+, Mg2+
K+, NH4+
H+
SO42-, NO3
-,ortho-P
Ca2+, Mg2+
K+, NH4+
H+
SO42-, NO3
-,ortho-P
Kalau NH4+ diserap oleh akar
tumbuhan, terjadi efek pengasaman tanah karena
kesetimbangan muatan condong ke arah kation
Kalau NO3- diserap akar, efek
pengasaman lebih sedikit atau bahkan zero karena kation dan
anion hampir setimbang
Sumber alamiah asam dalam tanah
3. Pembentukan Humus
Tidak menyebabkan pengurangan kation-tukar basa kalau terjadi pencucian dan penyerapan oleh akar. Menambah kemasaman potensial dan KTK tergantung- pH ke dalam tanah
OH
COOH
O-
COO-
pH rendah
2H+K+
1/2Ca2+
pH lebih tinggi
Sumber alamiah asam dalam tanah
Pencucian
Deposisi H+
Serapan organisme
tanah
Serapan organisme
tanah
Jerapan anion SO4=
Pembentukan asam organik
Pembentukan asam karbonat
Nitrifikasi
NH4+NO3- SO4=
Serapan pohon
Serapan pohon
Serapan pohon
Pencucian daun
Serapan pohon
• Perakaran yg dalam dan daur-ulang oleh vegetasi
• Input kation basa atmosfir
• Pelapukan tanah:
• Proses mitigasi belum dipahami secara tuntas• Sulit pengukurannya
Proses Mitigasi akibat pengasaman tanah
Ketersediaan hara akibat pengasaman tanah
1. Ketersediaan lebih rendah Ca, Mg, dan K2. Ketersediaan dapat lebih rendah P karena
adanya penjerapan3. Ketersediaan lebih besar Fe
Efek Al :4. Toksik bagi akar beberapa jenis tumbuhan5. Dibutuhkan oleh jenis tanaman tertentu (mis. Tanaman
Teh) .6. Generalisasi efek positif dan negatif dari pengasaman
tanah sulit dilakukan.
Efek kemasaman pada vegetasi
1. Oksidasi : Kehilangan elektron (ada O2)
2. Reduksi: Penambahan elektron (tidak ada O2)
Oksidasi dan Reduksi
Potensial Redoks:
Dapat dinyatakan sebagai "Eh" atau "pe + pH". Eh: voltage di antara elektroda platinum dalam tanah dan elektrode baku hidrogen• Eh rendah: Kondisi reduksi• Eh tinggi : Kondisi oksidasi
Eh meningkat kalau pH menurun:1. Sehingga kadangkala lebih disenangi (pe + pH)
sebagai ukuran potensial redoks2. Kalau pe = - log (aktivitas elektron)3. Eh (millivolts) = 59.2 x pe
Oksidasi dan Reduksi
1. Oksidasi Pyrite
4FeS2 + 15O2 + 8H2O -------> 2Fe2O3 + 4O2 + 16H + + 8SO4
2- Thiobaccilus thioxidans
2. Oksidasi unsur S (dipakai untuk mengasamkan tanah):
2S + 3O2 + 2H2O -------> 2H+ + SO42- Thiobaccilus
thioxidans
3. Reduksi Sulfate (anaerobik):
SO42- + 4H2 -------> S2- + 4H2O Desulfovibrio
desulfuricans
Reaksi oksidasi-reduksi yg penting dalam tanah
4. Oksidasi ferro (Fe2+) dan mangano (Mn2+):
2XFe2+ + 1/2O2 + 5H2O ------> 4XH+ + 2Fe(OH)3
2XMn2+ + 1/2O2 + 5H2O ------> 4XH+ + 2Mn(OH)3
X = tapak pertukaran kation (tapak jerapan)
5. Reduksi Besi:
Terjadi pada kondisi tanah tergenang dan besi menjadi lebih tersedia bagi tanaman. Hal ini meningkatkan pH.
Fe(OH)3 + e- + H+ -----> + Fe(OH)2 + H2O
Reaksi oksidasi-reduksi dalam tanah
1. Kalsium karbonat
Hal ini dapat membentuk lapisan caliche dalam tanah-tanah kering:
Ca2++ 2HCO3- ----> CaCO3(solid) + H2O + CO2(gas)
2. Gipsum:
Ca2+ + SO42- -----> CaSO4(solid)
• Gipsum lebih melarut daripada kalsit• Sehingga tidak ada lapisan gypsum di bawah lapisan
caliche (kalsit) dalam profil tanah prairie.
3. Ca-fosfat.
Reaksi pengendapan dalam tanah kering
Penjerapan = AdsorptionPenjerapan mencerminkan
kemampuan suatu obyek (tanah) untuk menarik dan mengikat
partikel pada permukaannya.
• Partikel padatan tanah mempunyai kemampuan menjerap
– Air– Hara dan bahan kimia lainnya
• Penjerap utama dalam tanah– Liat– Bahan organik
+ -
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
PENJERAPAN & PENYERAPAN
Absorption (Penyerapan):Merupakan proses dimana satu material ditarik memasuki
material lainnya, seperti air meresap masuk ke dalam sponge.
Adsorption (Penjerapan) : Proses dalam tanah yang menahan (mengikat) unsur hara dan
bahan kimia lainnya. Adsorpsi mencerminkan kemampuan permukaan padatan untuk menarik dan mengikat material lain pada permukaannya. Misalnya logam tertarik dan melekat di
permukaan magnit. Partikel yg diikat dnegan adsorpsi juga dapat lepas kembali,
proses adsorpsi bersifat bolak-balik.
Partikel padatan tanah mempunyai kemampuan “menjerap” air, hara dan bahan kimia lainnya.
Luas Permukaan Liat
¼ cup ¼ cangkir liat mempunyai luas permukaan lebih besar dari lapangan bola
Luasnya permukaan liat memungkinkannya untuk:
• Menjerap banyak air• Menahan hara• Melekat pada partikel lainnya
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Mineral liat pipih – berlapis-lapis
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
LUAS PERMUKAAN PARTIKEL KOLOID TANAH
Partikel liat cenderung untuk menempel satu-sama lain (lapisan-lapis atau lembar-lembaran) dan
menempel pada partikel tanah lainnya.
Liat dan BOT merupakan
penjerap yg bagus:Pori mikro dan luas
permukaannya
Liat bentuknya pipih dan berlapis-lapis (lembar-
lembaran) , permukaannya sangat luas
Liat mampu menjerap banyak molekul air dan molekul (ion)
hara)
Sifat-sifat Liat TanahPartikel liat bertumpuk ber-lapis-lapis
Setiap lapis (lembaran) terpisah satu sama lain pada kedua sisi permukaannya.
Setiap lembaran mempunyai muatan negatif di permukaannya.
Muatan negatif ini harus diimbangi oleh kation yg bermuatan positif.1/20,000 inhi
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
KARAKTERISTIK LIAT TANAH
Struktur seperti ini memungkinkan tanah menyimpan banyak air tersedia bagi tanaman.
Liat tanah tipe berlapis
Sejumlah lapisan atau lembaran
saling menempel berdekatan
Setiap lembaran dipisahkan satu sala lain oleh kedua sisi permukaannya. Struktur berlapis ini mengakibatkan luas permukaan liat sangat besar
Permukaan lembaran liat ini dapat menahan selimut air.
Sebagian air ini masih tersedia bagi tanaman
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
KARAKTERISTIK LIAT TANAH
Jumlah muatan negatif pd permukaan liat yg dapat menarik kation ini disebut “Cation Exchange Capacity” (CEC) atau
Kapasitas Tukar Kation (KTK)
Lembaran liat tersusun atas
kristal yg mengandung O, Si dan Al.
Pada saat pembentukan lembaran liat, sejumlah Al dapat
menggantikan posisi Si dalam kristal
Penggantian Si oleh Al ini
mengakibatkan muatan negatif di
permukaan lembaran liat
Muatan negatif pada permukaan Lembaran liat ini dapat menarik kation-kation.
Retensi Kation pada Liat Tanah
Copper, +2
Magnesium, +2
Ammonium, +1
Potassium, +1
Sodium, +1
Calcium, +2
Aluminum, +3
Hydrogen, +1
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Retensi Kation pada Liat Tanah
Dalam beberapa jenis liat, K+ dan NH4+ dapat diikat sangat kuat di antara lembaran-lembaran liat, sehingga “difiksasi” dan tidak mudah
dilepaskan kembali.
Kation dalam larutan tanah dapat
ditarik oleh permukaan liat yg bermuatan negatif
Kation yang diikat pada permukaan liat ini (Kation-jerap) tidak dapat tercuci, tetapi masih dapat diserap oleh akar
tanaman
Kation yang diikat pada permukaan liat ini dapat ditukar oleh kation lain yg
ada dalam larutan tanah (Pertukaran kation)
Retensi Kation pada Bahan Organik
pH = 4 - 5(tanah masam)
Tanah netral pH = 7
HydrogenHara
Peningkatan pHMeningkatkan KTK bahan organik
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
BAHAN ORGANIK TANAH:
. Stable soil organic matter is made up of large complex organic molecules that are resistant to further attack from soil microbes. Pieces of soil organic matter appear like coiled, twisted strands. This material coats particles of silt and clay and helps to hold clay and silt together in soil aggregates. The coiled structure
also gives organic matter a very large surface area.Soil organic matter is also like a sponge. It can soak up large amounts of water
and store it for plants to use.Soil organic matter has a very high cation exchange capacity. Unlike many
layer clays, the cation exchage capacity of organic matter changes as soil pH changes. As soil pH decreases (becomes more acid) more and more hydrogen cations stick to organic matter. At low pH this hydrogen is held very tightly and
will not exchange with nutrients or other elements. As soil pH increases the hydrogen is held less strongly and readily exchanges with other nutrient and
trace element cations like calcium, magnesium, potassium, and sodium. These cations will also exchange with each other at near neutral pH.
• KTK mencerminkan jumlah total kation yang dapat ditahan oleh tanah dalam bentuk kation-tukar
• Semakin tinggi KTK , semakin besar kemampuan tanah menyimpan kation hara
• KTK tanah meningkat kalau:
– Jumlah liat bertambah– Jumlah BOT meningkat– pH tanah naik
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
KAPASITAS TUKAR KATION (KTK)
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
KAPASITAS TUKAR KATION (KTK)
Semakin tinggi KTK, tanah semakin mampu menahan hara dalam bentuk tersedia bagi tanaman .
KTK tanah tergantung pada :• Tipe dan jumlah liat dalam tganah,
• Jumlah bahan organik tanah• Nilai pH tanah.
BOT merupakan penyumbang utama KTK
tanah.
KTK mencerminkan jumlahtotal kation yg dapat
ditahan oleh tanah
+Phosphate Aluminum
Padatan aluminium fosfat
Pembentukan material padatan baru
Pertukaran anion
Phosphate
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Retensi Fosfat dalam Tanah
Tapak muatan positif pada
permukaan liat
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Retensi Fosfat dalam Tanah
Anion fosfat ditahan dengan kuatnya oleh aprtikel tanah. Ada beberapa cara pengikatan anion fosfat
dalam tanah.
Beberapa jenis liat tanah mempunyai muatan negatif di permukaannya, terutama pada
bagian tepian patahan lembaran liat. Anion fosfat dapat ditarik ke tapak-tapak
muatan positif ini.
Fosfat dalam pupuk komersial bersifat sangat larut, tetapi
kalau diaplikaiskan ke tanah ia akan bereaksi dengan kation yg
ada dalam larutan tanah membentuk bahan padatan
baru (mineral). Reaksi seperti ini dapat terjadi dengan kation aluminum, iron,
dan manganese.
Retensi Fosfat dalam Tanah
Permukaan oksida besi
Anion fosfat : Masing-masing diikat oleh dua ikatan kimia ke permukaan oksida
besi
Penjerapan pada permukaan oksida
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Ikatan kimia
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
. Retensi Fosfat dalam Tanah
Fosfat diikat dengan kuat oleh permukaan oksida-oksida ini
Fosfat bereaksi secara kimiawi dengan permukaan noksida ini dan diikat dengan kuatnya oleh ikatan
kimia rangkap.
Oksida-oksida Al
dan Fe
Oksida-oksida FeKemerahan
Kadang menyelimuti partikel liat
Retensi Nitrate (NO3-) dalam tanah
Kalau nitrat diserap oleh akar tanaman , maka ia hilang dari
tanah
Nitrat ditahan oleh tanah dnegan kekuatan yg lemah• Nitrat tidak bereaksi membentuk
padatan• Nitrat tidak ditahan oleh
permukaan oksida
NO3-
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Tanaman
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Nitrat dalam tanah
Nitrate is a very important form of nitrogen and is readily taken up by plants. Nitrate, however, is very weakly held by soils. Unlike phosphate it
is very soluble and does not react with with other elements in soils to form new solids. Nitrate also is not held by iron and aluminum oxide clay
surfaces. The only way nitrate is held in soils is by anion adsorption. Nitrate is held very weakly by anion adsorption and most Pennsylvania
soils have very little anion adsorption capacity.
Therefore nitrate tends to remain in the soil solution. Any nitrate that is not taken up by plants can very easily be leached from the soil as water moves downward through the soil. The nitrate can then move into tile
lines and into streams, or downward into groundwater. To prevent nitrate pollution of surface or groundwater it is important to carefully manage
nitrogen applications to crops.Nitrogen in manures and in commercial fertilizers is readily converted to
nitrate.
Akar tanamanHara pada tapak jerapan liat dan
bahan organik tanah
Hara dalam larutgan tanah
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Kesetimbangan hara dalam larutan tanah dengan kompleks jerapan dan penyerapan oleh akar tanaman
Kation dan anion larut
Kation dapat tukar
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Kesetimbangan ionReaksi Pertukaran ion
Kesetimbangan hara dalam larutan tanah dengan kompleks jerapan dan penyerapan oleh akar tanaman
Unsur hara kation dan anion dapat dijerap pada
permukaan koloid liat dan bahan organik
Kation - tukarAnion - tukar
Unsur hara kation dan anion juga dapat larut dalam larutan tanah
Kation - larutAnion - larut
Ketersediaan hara bagi tanaman
PlantRoot
Hara pada liat dan bahan organik
Hara hilang dalam air drainage
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
Kalau aplikasi hara ke tanah berlebihan, kemampuan tanah untuk menjerap hara dapat terlampaui. Konsentrasi hara dalam larutan tanah menjadi sangat tinggi. Hal ini memicu kehilangan hara melalui proses
pencucian , melalui runoff dan air drainage.Hara dalam larutan
tanah
Sumber: Richard Stehouwer, Department of Agronomy , PENNSTATE, College of Agricultural Sciences
PENYERAPAN HARA OLEH TANAMAN
Ion-ion hara yang terikat pada tapak-tapak jerapan koloid tanah berfungsi sebagai “gudang” hara tersedia, menghindarkan pencucian hara dan
kehilangan hara melalui air runoff.
Akar tanaman menyerap hara
dari larutan tanah, dan akar
mengeluarkan ion ke larutan tanah
Berkurangnya konsentrasi hara larutan tanah, memicu pelepasan sejumlah ion dari tapak
jerapan memasuki larutan tanah