tsl220 3(2-3) kimia tanah kuliah 13
TRANSCRIPT
Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc.
Semester Genap 2019/2020Program Studi Sarjana (MSL)
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya LahanInstitut Pertanian Bogor
TSL220 – 3(2-3)KIMIA TANAH
Kuliah 13
Berbagai unsur penting dalam kimia tanah memiliki perilaku kimia
dan biokimia yang beraneka. Masing-masing unsur memiliki ke-
khusus-an biokimia menyangkut esensialitas dan toksisitasnya
terhadap organisme.
Walaupun masing-masing memiliki perilaku khusus yang
berbeda, namun terdapat perilaku umum yang sama.
Perilaku umum yang sama dapat dikelompokkan lebih
sederhana, salah satunya menjadi 6 kelompok ion-ion penting.
Memudahkan dalam mempelajari ion-ion penting dalam tanah.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
3
1. Kation Dapat Ditukar Utama
2. Anion Utama (Anion Larut)
3. Anion Sukar Larut (Oksianion)
4. Logam Transisi dan Aluminium
5. Ion Toksik
6. Ion Aktif dalam Oksidasi-Reduksi (Unsur Redoks)
Beberapa ion dapat masuk dalam lebih dari satu kelompok
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+, Al3+ (H+)
Dominan dalam bentuk dapat ditukar.
Mudah dimanipulasi melalui pengapuran, irigasi dan
pengasaman.
Dapat diekstrak dengan larutan garam netral.
Al-dd banyak pada tanah masam.
Ca-dd dominan pada tanah pertanian.
Tanah pertanian produktif : Ca2+ > Mg 2+ > K+ Na+.
Tanah salin dan tanah arid: Na > K.
Tanah sodik: K > Na.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
5
Calcium
• Sangat diperlukan oleh tanaman budidaya.
• [Ca2+] tinggi pH sekitar netral.
• [Mg & Al] tinggi dapat menekan serapan Ca.
• Sumber Ca: mineral aluminosilikat dan BO
Magnesium
• Kation terbanyak setelah Ca
• Defisiensi Mg terjadi pada tanah berpasir masam
• [Mg] tinggi biasanya berkorelasi dengan fisik tanah buruk,
dan pH tinggi (tanah sodik)
Kation dapat ditukar utama
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
6
Kalium
• Unsur pupuk utama ketiga setelah N & P
• Tanah di daerah humid dan sedang kekurangan K
• [K+] dalam larutan tanah < K-dd
• Masalah ketidaktersediaan K paling besar karena terfiksasi
Natrium
• Masalah Na kadar yang berlebihan (5 – 15% total kation-dd)
• Tetapi pada tanah berpasir, kadar Na-dd tinggi justru
menguntungkan karena memperlambat infiltrasi.
• Akumulasi Na terjadi pada daerah yang dipengaruhi air laut,
daerah arid/ daerah dgn air irigasi banyak menganding Na
• Na-dd pada tanah mengembang-mengerut juga menguntungkan
karena memungkinkan air terinfiltrasi.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
7
Al & H
• Kation Al: ciri khas tanah masam, Al-dd terhidrolisis
melepas H+ ke larutan tanah
• Nilai pH menyatakan [H+] dalam larutan tanah
Hubungan antara pH dan dominasi kation dapat ditukar
diilustrasikan sebagai berikut:
Tanah – Al3+ + H2O Tanah – AlOH2+ + H+; pH sekitar 5
Tanah – (Ca2+, Mg2+) + H2O (sedikit terjadi reaksi hidrolisis);
pH sekitar 7
Tanah – Na+ + H2O Tanah – H+ + Na+ + OH-; pH sekitar 9
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
NO3-, SO4
2-, Cl-, HCO3-, CO3
-
Konsentrasi lebih rendah dari kation-dd, kecuali pada tanah
bertekstur pasir atau tanah salin jumlahnya hampir sama.
Ion NO3- dan SO4
2- merupakan hara penting tanaman.
Ion SO42-, Cl- dan HCO3
- banyak dijumpai pada tanah salin.
CO32- banyak pada tanah dengan pH > 9.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
9
Anion Utama
Konsentrasi anion tergantung:
1. tingkat pemupukan dan pengolahan tanah
2. aktivitas tanaman dan mikroba
3. intrusi air laut
4. komposisi air irigasi
5. sumbangan dari atmosfer
Pada tanah salin konsentrasi anion relatif tinggi
Deret umum dalam tanah: Cl- > SO42- > HCO3
- > NO3-
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
H2PO4-, HPO4
2-, H2AsO4-, AsO2, H3BO3, H2BO3
-, Si(OH)4, MoO42-
Ditahan sangat kuat oleh padatan tanah.
Erapan dan fiksasi oleh tanah bergantung pH.
Borat paling mudah larut.
Molibdat dan silikat lebih larut pada pH tinggi.
Fosfat lebih larut pada pH netral dan agak masam.
Oksianion: ion kompleks yang tersusun dari kation pusat
berukuran kecil dan bervalensi tinggi dikelilingi oleh ligand
oksigen atau hidroksil dengan ikatan yang kuat.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Anion Sukar Larut (Oksianion)
Fosfor
Konsentrasi fosfat dalam air tanah: 0.1-1 ppm
Permasalahan pemupukan P, mudah difiksasi tanah.
Usaha-usaha mengurangi fiksasi P:
1. Penggunaan pupuk NH4-fosfat
2. Pembuatan pupuk fosfat polimer
3. Penggunaan pupuk P-elemen, N-P, organofosfat
4. Pengaturan pH tanah
5. Pemberian amelioran organik, asam humat.
6. Pemberian silikat atau ion pesaing lain
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Boron
- Terdistribusi merata dalam tanah
- Dijumpai pada mineral turmalin
- Jerapan maksimum pada pH 7-9
- Defisiensi B terjadi pada tanah terlapuk lanjut
- Toksik (konsentrasi tinggi) pada daerah arid dan beririgasi
Silikon
- Penting dalam reaksi pelapukan
- Unsur utama yang hilang dalam pelapukan (desilikasi)
- Tanah berpasir mengandung 90% SiO2,
- Tanah terlapuk lanjut 20%
- Essensial bagi hewan (hara makro)
- Penguat dinding sel (tanaman)
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
13
Molibdenum
- Anion molybdate (dalam tanah)
- Essensial bagi organisme simbiotik (fiksasi N)
- Membantu pembentukan polong dan fiksasi N
- Defisiensi disebabkan karena ketidaktersediaan
- Mudah keracunan
Selenium dan Arsen
- Bahan insektisida (arsen)
- Essensial bagi hewam (selenium)
- Defisiensi/toksisitas terjadi pada unggas dan
hewan pemakan rumput
- Legume dapat mengakumulasi Se
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+, TiOOH+, Fe(OH)2
+, Fe2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+
Dalam bentuk hidroksida cenderung terakumulasi.
Fe dan Mn hidroksida terakumulasi dalam keadaan
teroksidasi, lebih mudah larut dalam keadaan tergenang/
reduktif.
Cu dan Zn lebih mudah larut dibanding ion lain, kecuali pada
tanah sangat masam. Ketersediaannya meningkat dengan
menurunnya pH.
Terikat sangat kuat oleh bahan organik tanah.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
15
Logam Transisi dan Aluminium
- Dijumpai dlm bentuk asosiasi dengan ligan O2-
dan OH-.
- Cenderung terpresipitasi sebagai hidroksida
Logam Transisi menjadi penting karena:-Kadar yang tinggi (Al, Ti, Fe) dalam tanah-Essensial/toksik bagi tanaman/hewan (Cu, Zn, Mo, Mn,Co, V, Cr,Ni, Sr, Cd, Hg, Pb)
Pada tanah masam cenderung defisiensi Zn, Cu, Co, MoPada tanah terlapuk lanjut, kehilangan Cu, Zn, Co > Fe, Al, Mn
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Cd2+, Al3+, Pb2+, Hg2+, Be2+, AsO43-, CrO4
2-
Perilaku dalam tanah sama dengan logam transisi.
Al3+ toksik terhadap tanaman, merusak akar.
Lainnya toksik terhadap hewan.
Ion Cd2+ relatif mudah tersedia bagi tanaman, jerapannya
tidak bergantung pH.
Ion lainnya kurang tersedia bagi tanaman apabila pH
naik, kecuali As.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Unsur Toksik
Tanaman lebih toleran terhadap keracunan dibanding hewankarena:
- retensi oleh tanah
- perakaran tanaman terbatas
- translokasi ke bagian atas terbatas
Masalahnya, tanaman dapat mengakumulasi unsur-unsurtoksik, yang kemudian dapat masuk ke rantai makanan
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
C (organic HCO3-), O (O2-
O2), N (-NH2 NO3-),
S (-SH SO42-), Fe (Fe2+
FeOOH), Mn (Mn2+ --> MnO1.7)
Biokimia tanah bersiklus pada perubahan status
oksidasi senyawa C, N dan S.
Molekul O2 merupakan elektron akseptor utama.
Fe (III), Mn (III-IV), NO3- dan SO4
2- adalah elektron
akseptor bila suplai O2 menurun.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Unsur-unsur yang Mengalami Oksidasi-Reduksi- utama : C, N, S, dan O (O dominan) - kecil : Fe, Mn, Se, Hg, As
Karbon: Bahan organik tanah, terutama di lapisan atas.
Proses bahan organik menjadi bahan organik tanah.
Kondisi oksidatif mudah terdekomposisi, sebaliknya padakondisi reduktif.
Nitrogen: khususnya N-organik,
- oksidasi N-organik menjadi N2 dan NO2 (denitrifikasi)
- oksidasi N-organik menjadi NO3-
- reduksi N2 ke N-organik (fiksasi N)
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
Belerang: berasal dari presipitasi atmosfir dan bahan
organik:
Kondisi reduktif, S-tanah sangat stabil berikatan dengan
logam.
Kondisi oksidatif akan membentuk H2SO4 menurunkan pH
Besi dan Mangan:
Bila O2, NO3- dan SO4
2- terlarut tanah habis, mikrob tanah
akan memanfaatkan Fe(III) dan Mn(III-IV) sebagai
electron akseptor. Dalam hal ini Fe(III) atau Mn(III-IV)
akan tereduksi Fe2+ atau Mn2+.
Syaiful Anwar, Soil, IPB, 2020
21