tekstur tanah

Universitas Gadjah Mada 1

BAB III

TEKSTUR TANAH

III.1. Pengertian tentang tekstur

Setelah memperkenalkan konsep tanah sebagai suatu sistem berfase tiga, kits akan

melihat lebih dekat pada fase padat, yang merupakan komponen tetap tanah dan

merupakan komponen utama bagi seluruh tubuh tanah. Barangkali orang dapat mempunyai

tanah tanpa udara, atau tanpa air, dan di dalam ruang Nampa dapat diperoleh tanah tanpa

udara maupun air (sebagaimana kasus bagi "tanah" yang ditemukan di bulan). Tetapi

nampaknya sangat mustahil menunjukkan dalam kondisi apapun suatu tanah tanpa fase

padat.

Bahan yang menyusun fase padat tanah terdiri atas partikel-partikel mineral yang

terpisah satu terhadap yang lain dengan berbagai ukuran, maupun dari senyawa-senyawa

amorfus, yang umumnya menempel atau kadangkala menyelimuti partikel-partikel (zaeah-

zarah) tersebut. Karena kandungan bahan amorfus, seperti misalnya oksida besi terhidrasi

dan humus, umumnya rendah, maka sebagian besar fase padat terdiri atas zarahzarah

yang terpisah-pisah, diantaranya yang terbesar dapat dilihat dengan biasa dan yang terkecil

yang berbentuk koloid dan hanya dapat dilihat dengan bantuan mikrokop elektron.

Istilah tekstur tanah (soil texture) bermakna kisaran ukuran zarahzarah di dalam

tanah, yakni apakah zarah-zarah tersebut tersusun dari partikel terutama berukuran besar,

kecil, atau ukuran sedang atau kisaran ukuran. Istilah ini mumpunyai dua makna balk

kualitatif maupun kuantitatif. Secara kualitatif, tekstur mewakili "rasa" dari bahan tanah,

apakan kasar dan "ngeres" atau halus dan lembut. Seorang yang berpengalaman dapat

membedakan tanah dengan cara menguli atau meraba tanah yang lembab dengan jari-jari

tangannya, apakah tekstur tanah tersebut kasar atau halus dan dapat pula menentukan

secara semikuantitatif masuk mana di antara beberapa kelas tekstur yang ada. Tetapi ,

dalam arti yang lebih kuantitatif terinci istilah tekstur menunjukkan sebaran (agihan)

ukuran zarah atau proporsi (kesebandingan) kisaran berbagai ukuran zarah yang terjadi di

dalam suatu tanah tertentu.

Untuk membedakan tekstur tanah, umumnya zarah-zarah tanah dipilahkan menjadi

ukuran-ukuran yang umumnya dinamakan kisaran ukuran pisahan yang dikenal sebagai

fraksi tekstur atau pisahan, yakni pasir (sand), debu (silt), dan lempung (clay). Porsedur

untuk memisahkan fraksi-fraksi ini dan untuk mengukur kesebandingan ketiganya


dinamakan analisis mekanik. Hasil dari analisis ini disebut komposisi mekanik tanah

tersebut, suatu istilah yang seringkali digunakan secara campur aduk dengan tekstur tanah.

Ada beberapa cara pemberian nama (klasifikasi) terhadap suatu jenis tekstur tanah, ini

menurutkan konsep dari negara atau lembaga penggunanya. Gambar 3.1. menunjukkan hal

ini.

Gambar 3.1 Beberapa cara klasifiakasi fraksi tanah menurut kisaran garistengah partikel.

Walaupun terdapat perbedaan cara klasifikasi, yang menarik dari itu adalah adanya

kesepakatan batas tertinggi ukuran lempung serta batas tertinggi ukuran pasir. Ada

beberapa cara memberikan klasifikasi lebih jauh terhadap fraksi debu dan ada yang

terhadap fraksi pasir, misalnya BSI, MIT dan USDA, DIN. Semacam ada suatu kesepakatan

untuk menerima istilah bahan tanah sebagai zarah-zarah berukuran < 2 mm. Ukuran

yang lebih besar dinamakan kerikil, dan yang berukuran lebih besar daripada pecahan batu,

beberapa cm garistengahnya, seringkali disebut batu, kerakal, atau bila sangat besar

disebut bom (boulder). Bila fraksi kerikil dan batu mendominasi tanah dan dapat

mengganggu proses-proses fisika tanah, maka persen volumenya perlu dilaporkan selain

untuk mencirikan bahan tanah halos.

Kelompok terbesar zarah umumnya dikenal sebagai pasir, yang didefinisikan sebagai

zarah dengan kisaran garistengah daro 2000 mikron (2 mm) turun hingga 50 mikron

(menurut klasifikasi USDA) atau hingga 20 mikron (klasifikasi ISSS). Fraksi ini seringkali

dipilahkan lagi menjadi sub-selanjutnya dipilah lebih lanjut menjadi tipe yang dapat

mengembang (membengkak) dan yang tidak dapat mengembang. Akhirnya, masing-


masing tipe ini memasukkan sejumlah mineral khas yang dapat diidentifikasi berdasarkan

sinar X, elektron mikroskop, atau teknik analisis termal.

Mineral tipe 1:1 yang paling umum adalah kaolinit. Mineral yang lain yang dalam

kelompok yang sama adalah halloysit dan dickit. Lapisan dasar di dalam struktur kristal

adalah sepasang lembaran silika-alumina, dan lapisan-lapisan ini melekat satu sama lain

secara bergantian dan terikat bersama-sama oleh ikatan hidrogen (hydrogen bonding) ke

dalam suatu kisi lapisan ganda yang kaku, yang seringkali membentuk suatu lempengan

heksagonal. Karena air dan ion-ion tidak dapat masuk di antara lapisanlapisan dasar

tersebut, sehingga ikatan ini tidak dapat dibelah atau dipisahkan. Dan , karena hanya

permukaan luar dan ujung-ujung dari lempengan ini yang terbuka, maka kaolinit mempunyai

permukaan jenis yang agak rendah. Kristal-krsital kaolinit umumnya mempunyai kisaran

garis tengah antara 0,1-2 mikrondengan ketebalan berlisar kira-kira antara 0,02-0,05 mikron.

Akibat ukuran zarahnya yang nisbi besar dan permukaan jenisnya nisbi rendah, maka

kaolinit menunjukkan kurang hat (plastis), kurang kohesif, dan kurang membengkak

dibandingkan mineral-mineral lempung lainnya. Rumus lapisan unit kaolinit adalah

Al4Si4O10(OH)8.

Bertolak belakang dengan kaolinit adalah montmorillonit, suatu mineral 2:1 yang

masuk tipe dapat mengembang (membengkak), yang juga termasuk di dalamnya

vermiculit dan beidelit. Lamellae (lidah-lidah) montmorillonit terikat dalam ikatan yang

longgar yang disebut taktoid. Air dan ion-ion dapat ditarik masuk ke dalam bidang-bidang

belch antara lidah-lidah (lamellae), dan karena kristal tersebut mengembang seperti

layaknya akordion, dia dapat mudah terpisah menjadi unit-unit pipih yang tipis dan

akhimya menjadi individu-individu lamellae, yang tebalnya hanya 100A. Karena kristal-

kristal montmorillonit mengembang, maka permukaan dakhil maupun luarnya sangat

berperan, sehingga meningkatkan permukaan jenis efektifnya sebesar beberapa kali lipat.

Karena kecenderungan nya untuk mengembang dan terceraiberai besar, montmorillonit

menunjukkan kelakuan kembang-kerut yang nyata, begitu pula sifat plastis dan kohesinya

yang tinggi. Pada proses pengeringan, tanah-tanah montmorillonitik, terutama jika

terdispersi, akan cenderung menjadi retak dan biasanya membentuk bongkahan yang

keras. Rumus lapisan unit montmorillonit adalah Al3,5 Mgo,5Si8O20(OH)4.


Mineral-mineral lempung yang lain antara lain, illit, chlorit (tipe 2:2), attapulgit, atau

palygorskit, dan lain-lain. fraksi-sub-fraksi seperti pasir kasar, medium, dan halus. Butir

pasir umumnya tersusun dari kuarsa, tetapi juga dapat dari feldspar, mika, dan kadangkala

mineral-mineral berat seperti zirkon, tourmalin, dan hornblende, walaupun yang terakhir ini

sangat jarang. Dalam banyak hal butri pasir mempunyai ukuran yang kurang lebih seragam,

dan dapat dikatakan bulat, walaupun mereka tidak selalu halus permukaanya tetapi justru

kasar dan jika digabungkan dengan kekerasannya mereka mempunyai sifat mengikis.

Debu terdiri atas zarah-zarah berukuran tengah-tengah antara pasir dan lempung

(yang merupakan ukuran terkecil dari fraksi). Secara mineralogi dan fisik, zarah debu (silt)

umumnya mirip dengan zarah pasir, tetapi karena mereka lebih kecil dan mempunyai

permukaan yang lebih besar per satuan massa dan sering dilapisi oleh lempung yang

menempel kuat, maka debu menunjukkan, hingga batas-batas tertentu menunjukkan sifat

seperti lempung.

Fraksi lempung (clay) dengan ukuran zarah < 2 mikron, merupakan fraksi koloidal.

Zarah-zarah lempung dicirikan oleh bentuknya yang pipih atau seperti jarum dan umumnya

termasuk ke dalam kelompok mineral mineral yang disebut alumino-silikat. Ini merupakan

mineral sekunder, yang terbentuk di dalam tanah sendiri selama proses evolusinya dari

mineral-mineral primer yang dikandung oleh batuan induk (asal). Namun, dalam

beberapa hal, fraksi lempung juga tersusun dari sejumlah zarah-zarah halus yang tidak

termasuk kategori lempung alumino-silikat, misalnya oksida besi atau kalsium karbonat.

Karena luas permukaan per satuan massanya jauh lebih besar dibandingkan pasir dan

debu, maka kegiatan fisiko-kimianya sangat menentukan watak tanah. Fraksi lempung

menyerap air dan hidrasi, sehingga menyebabkan tanah dapat membengkak saat basah

dan mengkerut pada saat mengering.

III. 2. Sifat-sifat zarah lempung

Karena zarah lempung merupakan pusat kegiatan watak tanah maka akan dibahas

secara khusus dalam sub-bab ini.

- Struktur lempung

Mineral-mineral lempung biasanya diklasifikasikan menjadi dua kelompok, yakni

berstruktur dan amorfus. Lempung-lempung yang terstruktur disubklasifikasi menurut

struktur kristal dakhil (internal)nya, (yakni susunan lapisan lembaran-lembaran tetrahedra

dan oktahedranya) menjadi dua tipe mineral pokok 1:1 dan 2 :1. Mineral-mineral tipe 2:1


Fraksi lempung mungkin juga mengandung sejumlah mineral nonkristalin (amorfus).

Misalnya, allophan merupakan kombinasi secara acak dari komponen silika dan alumina

yng terstruktur buruk yang rumusnya ditunjukkan sebagai A1203.2Si02.H20. Dalam kelompok

ini nisbah mol fosforus dan besi oksidanya berkisar antara 0,5-2,0. Watak lempung amorfus

ini mirip dengan lempung-lempung kristalin, misalnya dalam hal jerapan, pertukaran ion,

dan kelenturannya (plastisitasny).

Penyusun fraksi lempung yang adalah kelompok oksida terhidrasi dari besi dan

alumunium atau yang sering disebut seskuioksida-seskuioksida, yang banyak

mendominasi terutama tanah-tanah di daerah tropis dan bertanggungjawab terhadap

terjadinya warns (hue) tanah yang kemerahan atau kekuningan. Komposisi kimianya

dapat diperikan sebagai Fe203.nH2O dan A1203.nH2O, yang nisbah hidrasinya n dapat

sangat bervariasi. Contohcontoh khas tipe oksida besi terhidrasi ini antara lain, limonit dan

goethit, dan contoh oksida aluminium adalah gibsit. Lempung-lempung seskuioksida ini

sebgaian terkristal tetapi seringkali amorfus.

III.3. Humus

Kita akan membahas dalam sub-bab ini bahan padat selain yang berasal mineral di

dalam tanah, yakni humus. Bahan ini umumnya berwarna gelap, dijumpai terutama pada

zone permukaan tanah (horizon A), yang didefinisikan sebagai fraksi yang kurang lebih

stabil dari bahan organik tanah yang tetap tinggal setelah bagian besar sisa-sisa tumbuhan

dan hewan yang ditambahkan telah mengalami perombakan (dekomposisi).

Sebagaimana halnya lempung, humus bermuatan listrik negatif. Selama hidrasi

(bergabung dengan air), tiap partikel humus membentuk sebuah micelle dan berperan

seperti gabungan anion raksasa yang mampu menjerap bayak ion. Namun demikian,

kapasitas pertukaran kation humus jauh lebih besar, per unit massa, dibandingkan dengan

lempung. Tidak seperti umumnya lempung, humus tidak berbentuk kristalin tetapi

amorfus. Karena sebagian besar tersusun dari karbon, oksigen, dan hidrogen, muatan

pada permukaanya lebih disebabkan oleh disosiasi kelompok karboksilik (--COOH) dan

fenolik (--A--OH) daripada oleh penyulihan isomorfis kation. Karena proses pertukaran

kation bergantung pada pendesakan hidrogen dalam kelompok ini, maka humus

bergantung kepada pH, dengan kapasitas pertukaran kation (KPK) umumnya meningkat

pada nilai pH lebih tinggi. Peranan penting humus tidak hanya pada pengaruhnya terhadap

jerapan kation atau bahkan terhadap hara tanaman, tetapi juga seringkali membantu dalam

proses koagulasi (penjendalan) bersama lempung


dan berperan sebagai bahan semen (perekat), pengikat, dan pemantap agregat-agregat

tanah.

III.4. Lapisan ganda baur

Karena pada umumnya permukaan lempung bermuatan listrik negatif, maka kalau di

sekeliling sebuah mecelle lempung dikerubungi larutan air yang mengandung ion-ion, maka

ion-ion tersebut akan terpilah menjadi dua kelompok yakni kelompok bermuatan positif yang

mendekati permukaan micelle dan semakin jauh dari permukaan micelle larutan akan

didominasi oleh kelompok ion bermuatan negatif. Jadi kedua kelompok ion yang bermuatan

berbeda ini akan membentuk lapisan ganda (double leyers) yang batas kekuasaannya tidak

jelas (baur).

Bayangan lapisan ganda ini dapat dilihat pada Gambar 3.2., 3.3, 3.4, 3.5, dan 3.6.

Gambar 3.2 melukiskan suatu bentuk lapisan ganda baur (diffuse double layer) di

dalam suatu micelle yang (a) dalam keadaan kering dan (b) dalam keadaan terhirasi. Dalam

gambar tersebut diumpamakan bahwa larutan luar hanya terdiri atas ion-ion bermuatan

positif. Kumpulan kation yang dijerap dapat dianggap sebagai terdiri atas suatu lapisan yang

kurang lebih terjerap pada posisi dekat dengan permukaan partikel dan dikenal sebagai

lapisan Stem dan suatu kelompok baur kation melebar hingga jarak tertentu menjauhi

permukaan partikel dan secara berangsur konsetrasinya semakin menurun.

Ganbar 3.2. Pembentukan sebuah lapisan ganda baur di dalam sebuah mecelle

yang terhidrasi, (a) menunjukkan keadaan kering, dan (b) menunjukkan

keadaan terhidrasi.


Gambar 3.3. Agihan ion-ion positif dan negatif di dalam larutan dengan jarak dari

permukaan sebuah micelle lempung yang mengandung muatan negatif. di sini

no merupakan konsentrasi ion di dalam larutan di luar lapisan listrik ganda.

Gambar 3.4. Perbandingan agihan kation (Na) monovalen yang terhidrasi kuat dengan

kation divalen (Ca) yang juga terhidrasi kuat di dalam lapisan ganda baur. akibat

muatannya yang lebih besar kation divalen tertarik lebih kuat dan terikat lebih

dekat terhadap permukaan zarah. Areal di bawah setiap kurve melukiskan

rniliekuivalen kation-kation per unit permukaan, yang sama besarnya.


Gambar 3. 5. Pengaruh perubahan konsentrasi larutan n1, n2) terhadap ketebalan

lapisan ganda baur. Kurve-kurve utuh menggambarkan kation-kation dan

kurve-kurve titik-titik melukiskan anion-anion. Peningkatan konsentrasi ion-

ion pada larutan luar telah menenkan lapisan ganda.

Gambar 3.6. Laukisan secara skematik meningkatnya konsentrasi kation di dalam lapisan

ganda sebagai akibat interaksi nya dengan zarah-zarah di sekelilingnya. Kurve

patah-patah menunjukkan agihan hipotetis kation kation bagi masing-masing

kedua zarah bila diseduh sendiri-sendiri di kisaran larutan yang sama.

tekstur tanah

Documents