lutviaresta.files.wordpress.com · web viewproses pelapukan batuan induk menjadi bahan induk...

DASAR-DASAR ILMU TANAH

1


Ilmu Tanah, dan Kaitannya dengan Ilmu-ilmu Lain

Matematika Statistika Sistem Informasi Geografi

2

FISIKAKIMIA BIOLOGI

PEDOLOGI GEOLOGI

KLIMATOLOGI

MINERALOGI

ILMU TANAH

EDAPHOLOGI

KESUBURAN TANAH

AGRONOMI KEHUTANAN


3


I. PENDAHULUAN

Mengapa Dasar ILmu Tanah perlu dipelajari (untuk Pertanian)Tanah adalah media tumbuh tanaman, dan tempat hidup jasad hidup tanah, baik makro maupun mikroTanaman tumbuh karena ada interaksi antara tanah dan tanamanAkar tanaman menyerap hara dan air dari dalam tanah

Tanaman akan tumbuh dengan baik apabila tanah mempunyai sifat fisik, kimia, dan biologi yang sesuai dengan kebutuhan tanaman.

Ruang lingkup yang dipelajari (untuk Pertanian)Pedologi ilmu yang mempelajari tanah secara utuh sebagai tubuh

alamEdaphologi ilmu yang mempelajari hubungan tanah, air dan

tanamanSifat Kimia, Fisika, dan Biologi tanah

1.1. DEFINISI TANAHTanah adalah akumulasi tubuh alam bebas, berdimensi tiga, menduduki sebagian (besar) permukaan bumi, yang mampu menumbuhkan tanaman, dan memiliki sifat sebagai akibat pengaruh iklim dan jasad hidup yang bertindak terhadap bahan induk pada kondisi topografi/relief tertentu dan selama waktu tertentu (Donahue, 1970).

Jadi Tanah merupakan fungsi dari iklim, jasad hidup, bahan induk, topografi, dan waktu:

T = f {iklim ,jasad hidup, bahan induk, topografi, waktu}

4

Udara(25%)

Mineral (45%)

Air(25%)

Bahan Organik (5%)


Gambar. 1. 1. Komposisi Utama Tanah Bertekstur Lempung berdebu

1. 2. SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU TANAH1. Permulaan abad 17.

Percobaan yang dilakukan oleh van Helmont (1577-1644) merupakan era baru dalam penelitian bidang pertanian.Pada awal percobaan:

Tanaman seberat 2,3 kg ditanam dalam pot berisi 90,8 kg tanah dan tanaman hanya disiram air hujan selama 5 tahun

Pada akhir percobaan: Tanaman tumbuh hingga seberat 76,8 kg, dan tanah dalam

pot berkurang 57 g.

Kesimpulan: air merupakan azas tumbuh dari tanamanAlasan bahwa percobaan tersebut tidak benar adalah:

1. 57 g tanah yang hilang ternyata tersusun dari mineral-mineral, misalnya: kalsium, kalium, fosfor yang diabsorbsi oleh tanaman. (Jika tanaman tersebut dibakar, maka akan diperoleh kembali 57 g mineral tanah dalam bentuk abu tanaman tersebut).

2. Tanaman tersebut terutama terdiri dari karbon yang berasal dari karbon dioksida dan oksigen dari atmosfer, bukannya berasal dari air.

2. Pada tahun 1731.Jethro Tull dari Oxford, menyimpulkan mengolah tanah merupakan

salah satu dari pekerjaan utama dalam bercocok tanam karena tanaman mudah menyerap makanan.

3. Pada tahun 1757.Francis Home, menyatakan bahwa magnesium sulfat, natrium dan

kalium nitrat, kalsium sulfat dan olive oil merupakan bahan-bahan yang meningkatkan pertumbuhan tanaman.

4. Pada tahun 1840.Justus von Liebig, ahli kimia dari Jerman, melaporkan bahwa:

5


Karbon hara tanaman berasal dari karbon yang terdapat dalam udara dan air.

Nitrogen berasal dari amoniak. Fosfor dibutuhkan untuk produksi biji dan kalium untuk

perkembangan tanaman rumput-rumputan dan sereal.

Dengan menganalisis abu tanaman, dapat diformulasi pupuk yang akan dipergunakan untuk mensuplai semua unsur esensial untuk tanaman berikutnya.(dalam hal ini Justus von Liebig gagal).

Hukum minimum (Law of the minimum): Pertumbuhan tanaman dibatasi oleh unsur esensial yang berada

dalam jumlah yang relatif paling sedikit

5. Pada tahun 1870.Pasteur di Perancis, mengemukakan bahwa nitrifikasi (konversi

ammonium menjadi nitrat) adalah merupakan suatu proses yang dilakukan oleh bakteri.

6. Pada tahun 1890.S. Winogradsky, berhasil mengisolasi bakteri nitrifikasi.

7. Pada periode yang sama.

6

Gambar 1. 2. Ilustrasi Hukum Minimum (Law of he minimum). Batas muka air pada tiap tong menunjukkan batas produksi tanaman. (a) N ditunjukkan sebagai factor yang paling membatasi. Walaupun elemen hara lain dalam jumlah cukup, produksi tanaman tidak dapat tinggi daripada yang diberikan oleh N. (b) Jika N ditambah, produksi tanaman meningkat sampai factor lain muncul sebagai faktor pembatas, dalam kasus di atas adalah K.


H. Hellriegel dan H. Wilfarth, membuktikan bahwa bakteri pada nodula legum mengasimilasi gas nitrogen dan sebagian nitrogen tersebut kemudian dapat tersedia bagi tanaman.

8. Semenjak 1940.Pengetahuan tentang tanaman telah tumbuh luar biasa.

Hal ini sangat menguntungkan sebab: ada urgensinya dengan kebutuhan bercocok tanam untuk

menghasilkan makanan dan serat untuk kebutuhan manusia.

9. Pada tahun 1825 – 1840. Edmund Ruffin, ahli pertanian dari Virginia, adalah yang pertama kali

menggunakan kapur untuk memperbaiki produktivitas yang rendah dari suatu tanah yang disebabkan oleh kemasaman tanahnya.

10. Pada tahun 1843.J. B. Lawes dan J.H Gilbert di Rothamsted, Inggris, adalah pembaharu

penyelididkan pertanian secara ilmiah, yang membuat Pusat Percobaan pertama kali di dunia.Dari hasil percobaannya pada 1855, disimpulkan bahwa:

Tanaman membutuhkan garam kalium dan fosfor Tanaman membutukan sumber nitrogen dalam tanah Penambahan pupuk buatan dapat menjaga kesuburan tanah

11. Pada akhir abad 19. Dimulai pengkajian tanah dengan tanpa mempertimbangkan

peranannya sebagai media untuk pertumbuhan tanaman.

12. Pada tahun 1886.V. V. Dokuchaiev, mengklasifikasikan tanah ke dalam:

Normal (upland) Transisional (padang rumput, calcareous, alkali) Abnormal (organik, alluvial, aeolin)

13. Pada tahun 1912. Coffey mengklasifikasikan tanah ke dalam 5 kategori, yaitu:

1. Arid soil2. Dark – colored prairie soils3. Light – colored timbered soils4. Black swamp soils5. Organic soils

7


1. 3. FAKTOR PERTUMBUHAN TANAMANTanah dapat dipandang sebagai campuran partikel organic dan

mineral dengan berbagai ukuran dan komposisi.Ruang Pori, berfungsi:1. sebagai saluran untuk pergerakan udara dan air2. lalu lintas binatang tanah3. sebagai jalan untuk perluasan dan pertumbuhan akar

Akar tanaman dengan cara mengkait/menjangkar tanah menyangga bagian atas tanaman serta akar tanaman mengabsorbsi air dan hara.

Lingkungan tanah perakaran harus bebas dari faktor penghambat.Tiga hal esensiil dimana tanaman mengabsorbsi dari dalam tanah dan menggunakannya:1. air dievaporasikan dari daun2. hara untuk nutrisi3. udara untuk respirasi akar.

8


II. PROSES PEMBENTUKAN TANAH

2. 1. Faktor pembentuk tanah:

Tanah = f {Iklim, Jasad hidup, Bahan induk, Topografi, Waktu}

1. Iklim2. Jasad hidup3. Bahan induk4. Topografi/relief5. Waktu

Proses Pelapukan batuan induk menjadi bahan induk dibedakan dalam dua kategori.1. Pelapukan fisika disintegrasi2. Pelapukan kimia dan transformasi dekomposisi

2. 2. Proses pelapukan fisika meliputi:

1. Pembekuan dan pencairanGaya yang dihasilkan oleh air saat membeku cukup kuat untuk

memisahkan/memecahkan mineral/batu. Tekanannya dapat mencapai 146 kg/cm2.

2. Pemanasan dan pendinginanPerbedaan temperatur dapat menimbulkan ekspansi dan kontraksi

diferensial, yang mampu memecahkan mineral. Perubahan temperatur juga menyebabkan pengelupasan keseluruhan permukaan mineral/batuan.

3. Pembasahan dan pengeringan

9

Batuan Tanah

Bahan

Induk

Pelapukan Genesa

Tanah


Pembasahan dan pengeringan menyebabkan pengembangan dan pengkerutan, serta abrasi diantara partikel dalam tanah sehingga membuat partikel lebih halus.4. Tindakan penggosokan (saling berbenturan)

Gesekan (gosokan) batuan atau partikel tanah yang bergerak apakah karena air, angin, atau gravitasi menyebabkan desintegrasi yang efektif.

5. Tindakan organisme (tanaman, binatang, dan manusia)Gerakan akar cukup mampu untuk memecahkan batuan.

Pengerongan/ pelubangan yang terus menerus oleh binatang juga menambah aksi disintegrasi fisik tanah. Sedangkan tindakan manusia mempercepat proses pelapukan fisik dengan pembajakan dan penanaman.

Pelapukan Kimia dan Transformasi (dekomposisi)

Perubahan Kelarutan Perubahan Struktur1. Pelarutan:

NaCl + H2O Na+ + Cl- + H2O

2. Hidrolisis: KAlSi3O8 + H2O HAlSi3O8 +

KOH

3. Karbonatasi:CO2 + H2O H+ + HCO3-

CaCO3 + H+ + HCO3- Ca(HCO3)2

1. Hidrasi:2Fe2O3 + 3 H2O 2Fe2O3 ۰ 3 H2O hematite limonit

2. Oksidasi: (proses pemberian e-) oksidasi4FeO + O2 2Fe2O3 reduksi

3. Reduksi:(proses penerimaan e-)

Pelapukan Fisika (Disintegrasi)Merupakan proses mekanik, dimana batuan-batuan masif pecah

menjadi fragmen berukuran kecil namun tanpa perubahan kimia.Faktor yang sangat dominan berpengaruh adalah suhu dan air.

Contoh:Air masuk ke dalam celah batuan membeku volumenya

bertambah besar memberikan tekanan batuan pecah proses hydrothermal.

10


Batuan terdiri dari berbagai mineral dengan sifat berbeda. Jika suhu berubah dengan tiba-tiba, mineral dalam batuan berkontraksi dan berekspansi batuan pecah.

Gerakan akar tumbuhan mempunyai tekanan yang cukup memecahkan batuan.

2. 3. Pelapukan Kimia (Dekomposisi)Merupakan proses kimiawi dan menyebabkan terjadinya perubahan

kimiawi mineral/batuan (dekomposisi).Terdiri dari proses-proses:

1. Yang menyebabkan perubahan kelarutan

a. PelarutanNaCl + H2O Na+ + Cl- + H2OGaram Air (Ion-ion terlarut dalam air)terlarut

b. Hidrolisis(yang terpenting dalam pelapukan kimia) tergantung pada disosiasi

partial air menjadi H+ dan OH-, dibantu oleh CO2- dan asam-asam organik.KAlSi3O8 + H2O HAlSi3O8 + KOHOrtoklas asam silikat

lempung

proses ini dianggap sebagai awal terbentuknya lempung.

c. Karbonatasi (persenyawaan dengan asam karbonat)CO2 + H2O H+ + HCO3-

CaCO3 + H+ + HCO3- Ca(HCO3)2Kalsit Asam Kalsium bikarbonat

Karbonat mudah larut

2. Yang menyebabkan perubahan Struktura. Hidrasi/Hidratasi

2Fe2O3 + 3 H2O 2Fe2O3 ۰ 3 H2O hematite limonitmerah kuning

b. Oksidasi (penambahan oksigen pada mineral)

oksidasi4FeO + O2 ------ 2Fe2O3Ferroues Ferric

11


Oxide oxide

3. Reduksi (pemindahan oksigen)Terjadi pada kondisi air tergenang redoks potensial rendah

reduksi2Fe2O3 ------ 4FeO + O2Ferric FerrouesOxide oxide(hematit)

III. GENESA TANAH

3. 1. Faktor Pembentuk Tanah:Lima faktor dominan yang mengendalikan pembentukan tanah

adalah:1. Bahan induk pasif2. Iklim aktif3. Organisme/biosfer aktif4. Relief/Topografi pasif5. Waktu netral

12


Gambar 3. 1. Outline Bahan IndukKelima faktor tersebut saling berhubungan. Hubungan antara faktor

dan sifat tanah oleh Jenny diekspresikan sebagai berikut:Sifat Tanah = F {Bahan induk, Iklim, Jasad hidup, Topografi, Waktu}

AtauSoil Properties = f {p, cl, b, r, t, …}

F = fungsi atau ketergantungan padap = parent materialcl = climateb = biosphere

13


r = relief (position or landform)t = time

1. Bahan Induk dan Pembentukan Tanah

Lumut mati pembusukan peningkatan bahan organik asam-asam organik mempercepat penghancuran batuan.

Contoh: batuan granit melapuk melepaskan hara-hara rendah, dan pasiran

2. Iklim dan Pembentukan TanahFaktor iklim yang dominan terhadap pembentukan tanah adalah

curah hujan dan suhu.Pengaruh langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah

(1) akumulasi kapur(2) tanah masam (di wilayah humid)(3) erosi(4) pengendapan bahan-bahan tanah ke lapisan bagian

bawah(5) pelapukan, pelindian dan erosi

Pengaruh tidak langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah(1) Hutan (vegetasi dominan daerah humid) profil

berkembang banyak horison.(2) Padang rumput (daerah arid, semi arid) profil tanah

sedikit berkembang horison sedikit

Hutan banyak B.O aktivitas organisme banyak horison

14

Lumut Batuan melapuk sampai cukup mensuplai elemen/hara bagi hidupnya lumut dan jenis jenis tanaman rendah


Padang lapisan permukaan aktivitas org. horisonRumput kurang terdekomposis kurang sedikit

3. Organisme (Biosfer) dan Pembentukan TanahAktivitas: tanaman dan binatang, serta dekomposisi bahan organikYang dominan berperan adalah:

(1) akar tanaman(2) binatang penggali tanah (cacing, serangga tanah, tikus, kelinci)(3) manusia (kegiatan manusia merubah struktur tanah)(4) mikro organisme (jamur, bakteri)

PEDOTURBASI: proses bercampurnya tanah secara fisik.ARGILI – PEDOTURBASI: by shrinking and swelling to clay.CRYO: by growth of ice crystal followed by freezing and thawingSEISMI: by earth quakeANTHRO: by human activity (plowing and cultivation).

4. Relief dan Pembentukan TanahRelief mempengaruhi pembentukan tanah melalui terutama yang

berhubungan dengan hubungan air dan suhu. Tanah-tanah yang berada dalam area iklim yang sama, dibentuk dari bahan induk yang sama dan berkembang pada tebing yang curam umumnya memiliki horison A dan B yang tipis, karena sedikitnya air yang meresap ke dalam profil (sebagai akibat dari runoff yang cepat dan karena permukaan tanah tererosi dengan cepat).

Tanah yang terdapat pada tebing yang landai memiliki kemampuan meloloskan air ke profilnya lebih banyak. Profil tanah umumnya lebih dalam, lebih banyak variasi vegetasinya, dan kandungan bahan organik juga lebih tinggi dibandingkan dengan yang terdapat pada tebing yang lebih curam.

Dalam daerah geografik tertentu, sifat-sifat tanah berikut umumnya berhubungan dengan relief.

(1) kedalaman solum tanah(2) ketebalan dan kandungan bahan organik dalam horison A (3) kebasahan (kelengasan) profil tanah(4) warna profil(5) derajat/tingkat diferensiasi horison

15

AirHorison tipis

Runoff


(6) reaksi tanah(7) kandungan garam-garam terlarut(8) macam dan tingkat perkembangan pan(9) suhu tanah

Gambar 3. 2. Relief dan Pembentukan Tanah.

16

Air

Horison lebih dalam

Kemiringan sedang

Banyak tanaman


5. Waktu dan Pembentukan TanahLamanya waktu yang dibutuhkan suatu tanah untuk mengembangkan

lapisan-lapisan yang disebut horison bergantung pada beberapa faktor yang saling berkaitan. Faktor-faktor tersebut adalah iklim, sifat bahan induk, organisme, dan relief.

Horison cenderung berkembang pesat pada kondisi: (a) hangat/panas; (b) humid/lembab; (c) kondisi hutan dimana tersedia cukup air untuk memindahkan koloid dan menyebabkan bahan organik mudah dirombak.

Pada kondisi yang ideal, profil tanah yang lengkap dibentuk dalam kurun waktu 200 tahun. Pada kondisi yang kurang mendukung, waktu tersebut dapat diperpanjang sampai ribuan tahun.

Faktor-faktor yang menghambat perkembangan profil tanah:(1) curah hujan rendah pelapukan lambat, sedikit pencucian(2) kelembaban relatif rendah sedikit lumut, jamur, dan algae(3) kandungan kapur (Ca, Mg) atau Na bikarbonat bahan induk, tinggi(4) Tanah didominasi oleh pasir kuarsa dengan sedikit debu dan

lempung yang mudah dilapukkan pelapukan lambat, sedikit koloid dapat dipindahkan

(5) Kandungan lempung yang tinggi aerasi buruk, pergerakan air lambat

(6) Bahan induk yang resisten (tahan lapuk), seperti granit

pelapukan lambat(7) Kemiringan lereng yang curam hilangnya tanah karena erosi,

sedikit air yang masuk ke dalam tanah, mengurangi pencucian(8) Muka air tanah yang tinggi daya pencucian rendah, kecepatan

pelapukan rendah(9) Temperatur rendah/dingin proses kimia diperlambat(10) Akumulasi bahan tanah secara konstan oleh deposisi bahan

selalu baru untuk membentuk tanah baru(11) Erosi angin dan air yang hebat terhadap bahan tanah

memunculkan bahan baru(12) Pencampuran oleh tindakan hewan (penggali lubang) dan

manusia (pengolahan tanah, penggalian)

17


IV. MORFOLOGI TANAH

Pembentukan tanah identik dengan (merupakan) perkembangan horison secara alami.

Pengkajian bentuk dan sifat profil tanah dan horison-horisonnya disebut morfologi tanah.

Umumnya horison dapat dikenali karena mereka berbeda dalam kandungan lempung, warna tanah, kandungan bahan organik, dan jenis serta jumlah berbagai garam.

Penamaan Horison (Simbol Horison)

Oi,OeHorison organik (20-30% BO) umumnya merupakan bagian tanaman (daun, ranting, dahan, akar) terdapat pada permukaan tanah sebagai lapisan paling atas.

Oa,OeHorison organik, mengalami perombakan ekstensif bentuk bahan asal tidak dikenali. Umumnya terdapat di atas lapisan tanah mineral di bawah Oi,Oe

A1 Horison mineral paling atas. Permukaan tanah terolah (Ap), agak berwarna gelap karena kandungan BO

EHorison mineral. Warna lebih cerah dari A1. Lempung halus dan sedikit bahan organik terlindi ke bawah oleh hujan. Umum terdapat pada daerah curah hujan tinggi hutan

AB/EB Horison transisi. Lebih mirip A2 daripada B di bawahnya.

BA/BE Horison transisi. Lebih mirip dengan B2 daripada A1 atau E di atasnya.

B/BwHorison mineral lebih dalam, di bawah A1 atau A2. Partikel halus yang tercuci dari A1 dan A2 terakumulasi di sini, karena filtrasi, pelonggokan, kekurangan air. Kandungan lempung sering > dari A1, dan selalu > dari A2.

BC/CB Horison transisi ke horison C atau R

C Bahan mineral lepas-lepas tanpa perkembangan horison

R Batuan padat terpadu.

i = fibrik, e = hemik, a = saprik

Gambar 4.1. Profil Tanah (Hipotetik)

18


Simbol Indeks HorisonIndeks tambahan dapat ditambahkan pada penamaan horison untuk

mencirikan sifat horison lebih tepat/rinci. Indeks ini selalu ditulis dengan huruf kecil.

a bahan organik melapuk lanjut (sangat lapuk) digunakan dengan horsion O. Kandungan BO mentah < 17% dari volume.

b Horison genetik tertimbun digunakan bagi tanah mineral untuk menandakan horison-horison dengan kenampakan genetik utama yang terbentuk sebelum penimbunan. Sedangkan horison pada tanah penimbun, dapat atau tidak terbentuk. Simbol ini tidak berlaku untuk tanah organik atau untuk memisahkan lapisan organik dari lapisan mineral.

c konkresi (concretions) atau nodul diperkaya mineral mengandung Fe, Al, Mn, dan Ti, dan selain dolomit, kalsit, atau garam-garam mudah larut.

e bahan organik setengah melapuk menandakan bahan organik hemik yang melapuk sedang dipadukan dengang horison O

f tanah beku menandakan horison yang mengandung es permanen.

19

Gambar 4. 2. Diagram Bunga Faktor-faktor Pembentukan Tanah.


g gleisasi kuat, pengudaraan yang jelek dalam waktu lama akibat air berlebih. Warna tanah kelabu hingga biru dan hijau.Misal: B1g

h akumulasi (illuvial) humusi bahan organik sedikit melapuk menandakan bahan organik yang

paling sedikit melapuk.j jarosit (K. Na, Fe-SO4 mineral,-kekuningan), ada dan diyakini dibentuk

dalam horison oleh proses asam Sulfat.k akumulasi Ca, Mg-Karbonat kapur (lime)Misal: B2k

m sementasi kuat (pengerasan, seperti batuan lunak) beberapa lapisan keras (padas)

n akumulasi Na tertukaro akumulasi residual sesquioksida p pembajakan (plowing) atau pengadukan yang lain, umumnya pada

A1q sementasi oleh silika terlarut dalam alkali (hanya pada horison C)s akumulasi illuvial sesquioksida dan bahan organik t pengendapan/akumulasi (illuvial) lempung silika, umumnya pada B2.v plinthite menandakan adanya bahan berwarna merah, sedikit

humus, kaya Fe yang keras atau sangat keras jika lembab, dan mengeras terus jika terkena udara serta pembasahan–pengeringan bergantian.

x sifat dan ciri Fragipan (keras dan rapuh)y akumulasi gipsum, (CaSO4)z akumulasi garam yang lebih mudah larut daripada CaSO4

Horison dalam Profil TanahTanah dapat saja memiliki sedikit atau banyak horison. Deposit

dataran banjir (floodplains) yang baru mungkin hanya memiliki horison C, atau horison A1 yang tipis di atas C. Daerah padang rumput yang tua mungkin memiliki A1, A3, B1, B2t, B3, C, dan R. Tanah pegunungan dengan vegetasi hutan mungkin mempunyai O1, O2, suatu A1 tipis, A2 yang dalam, B1, B2, B3, C, dan R (batuan kapur, limestone, pada kedalaman 183 cm).

Penggunaan simbol horison membantu memperjelas sifat dan ciri profil. (lihat Notes 2-3 dan 2-4).

20


21


22


Taksonomi Tanah Berasal dari kata Yunani, taxis, berarti pengaturan/penyusunan/

pengelompok-an, adalah pengelompokan barang yang sama/mirip secara sistematik.

Taksonomi tanah merupakan pengelompokan tanah-tanah yang mirip/sejenis secara ilmiah.

Semua tanah dimasukkan ke dalam 12 Order, terdiri atas > 54 suborder, >> 200 great-group, >> dari 1000 sub-group, >> 4500 famili, dan >> 10 500 seri tanah.

23

Gambar 4. 3. Diagram Ideal Profil Tanah Jutan di Maryland (Typic Fragiudult), menunjukkan kategori horizon ABC suatu tanah dengan dua diskontinuitas lithologik.


HORISON DESKRIPSI

OTerdiri/tersusun atas bahan organik tanah Oi (filorik), Oe (hemik); Oa (saprik)

ATerbentuk dari bahan mineral tanah, tetapi digelapkan oleh bahan organik tanah terhumifikasi yang tercampur dengan mineral tanah

E

Horison mineral dengan lempung silikat, Fe, Al, atau kombinasinya tercuci dan tereluviasi, meninggalkan horison berwarna cerah yang didominasi oleh mineral tanah lapuk (kuarsa berukuran pasir dan debu)

ABHorison transisi antara A dan B, tetapi lebih menyerupai A dari pada B

EB Horison transisi antara E dan B, lebih meyerupai E dari pada B

A/BHorison transisi yang lebih cocok sebagai horison A, kecuali untuk inklusi yang < 50 % volume material yang cocok sebagai B

E/BHorison transisi yang lebih cocok sebagai E, kecuali untuk inklusi < 50 % volume bahan yang cocok sebagai B.

BA Horison transisi antara A & B, lebih menyerupai B dari pada A

BEHorison transisi antara B dan E, lebih menyerupai B dari pada E.

B/AHorison transisi yang lebih cocok sebagai B, kecuali inklusi < 50 % volume materi yang cocok sebagai A

B/EHorison transisi yang cocok sebagai B, kecuali untuk inklusi < 50 % volume materi yang sesuai sebagai E

B Horison yang terbentuk dibawah A, E dan O, dan didominasi oleh adanya struktur batuan asalnya, dan oleh adanya: (1) konsentrasi illuvial silica; (2) bukti hilangnya karbonat; (3) konsentrasi residu sesquioksida; (4) pembungkusan sesquioksida, meyebabkan horison memiliki value rendah, chroma tinggi, atau hue lebih merah daripada horison diatasnya maupun dibawahnya tanpa illuviasi Fe; (5) alterasi yang membentuk lempung silikat, dan yang membentuk

24


struktur granuler, gumpal atau prismatik; (6) gabungan/kombinasi semuanya.

BCHorison transisi antara B dan C, lebih menyerupai B dari pada C

CBHorison transisi antara B dan C, lebih menyerupai C dari pada B

CHorison mineral, relatif tidak dipengaruhi oleh proses pedogenik dan tidak memiliki sifat-sifat horison O, A, E, atau B

RLapisan terdiri dari batuan induk yang padat/keras, tidak dapat dihancurkan/digali dengan cangkul/skop.

Diskripsi 12 Order Tanah (USDA)

Taksonomi Tanah Diskripsi

Histosols Tanah Organik Berbagai kedalaman akumulasi sisa tanaman di air tergenang dan rawa

Andisols Tanah abu volkan

Bagian permukaan tanah mineralnya berketebalan 30-60 cm dan memiliki sifat andic

Alfisols Pedalfers (Al-Fe)Beriklim subhumid. Umumnya pada vegetasi hutan. Akumulasi lempung pada B2, sedang A2 umumnya tebal

Spodosols Tanah berabuPasiran, tanah hutan dingin koniferus terlindi. Hor O sangat masam, A2 terlindi. Akumulasi BO dan/ Fe, Al –oksida pada hor B2.

Oxisols Tanah oksidaTanah melapuk lanjut, dalamnya > 3m, kesuburan rendah, didominsai lempung Fe & Al oksida dan asam.

Ultisols Tanah pelindihan Sangat asam, tanah tropika dan subtropik yang melapuk lanjut. Hor A2 dalam. Dicirikan dengan akumulasi lempung di B2

Vertisols Tanah membalik

Kandungan lempung (mengembang –mengkerut) tinggi. Membutuhkan musim basah dan kering untuk berkembang. Umumnya hanya memiliki hor A1 mencampur sendiri yang dalam.

Mollisols Tanah lunakTanah padang rumput, hor A1 berwarna gelap, mungkin memiliki B2 dan akumulasi kapur.

Inceptisols Tanah muda Tanah dengan pembentukan horison lemah. Seperti Entisols, dengan cukup waktu membentuk hor A1 yang tegas dan B2 lemah. Tanah tergenang

25


Taksonomi Tanah Diskripsi

menghambat pengembangan hor.

Entisols Tanah baru berkembang

Tanah tanpa perkembangan profil, kecuali mungkin hor A1 yang tipis. Deposit dataran banjir tepi sungai, deposit abu volkan, dan pasir merupakan Entisols.

Aridosols Tanah Arid (Pedocals)

Tanah daerah beriklim kering/arid. Ada perkembangan akumulasi kapur/gipsum, lapisan garam, dan/ hor A1 dan B2.

Gelisols Tanah Beku Tanah daerak kutub utara/selatan

Sifat tanah Andic: Pedalfter: pedon with accumulation of Al dan Fe

V. SIFAT FISIK TANAH

5. 1. Pendahuluan

Sifat fisik tanah meliputi:

Tekstur (Texture) Struktur (Structure) Kerapatan (Density) Konsistensi (Consistency) Porositas (Porosity) Warna (Color) Temperatur (Temperature)

Sifat fisik tanah sangat mempengaruhi: pertumbuhan tanaman dan produksi tanaman. Sebab, sifat fisik tanah menentukan:

Retensi/penahanan air mobilitas air dalam tanah Drainase Aerasi/pengudaraan tanah ketersediaan O2

Nutrisi tanaman

Sifat fisik tanah juga mempengaruhi sifat kimia dan biologi tanah.Sifat fisik tanah bergantung pada:

26


Jumlah, ukuran, bentuk, susunan, dan komposisi mineral dari pertikel tanah.

Macam dan jumlah bahan organik tanah. Volume dan ukuran pori-porinya, serta perbandingan air: udara

yang menempatinya.

5. 2. Tekstur Tanah (Distribusi Ukuran Partikel Tanah)

Tekstur tanah secara khusus menyatakan perbandingan relatif berbagai ukuran

partikel (separasi/fraksi) dalam tanah, dinyatakan dalam %.

Separasi Tanah: pengelompokan ukuran partikel tanah.

Pasir (Sand) | Debu (Silt) | gabungan proporsionil ketiganya disebut Lempung (Clay) | geluh LoamUkuran separasi tanah yang umum dipakai untuk keperluan pertanian

(termasuk ilmu tanah) adalah separasi tanah berdasarkan sistem klasifikasi partikel tanah oleh USDA (Departemen Pertanian Amerika Serikat), yiatu:

Separasi Tanah Kisaran Diameter (mm)Kerikil (Gravel) 2.0Pasir sangat kasar

Sand

1.0 - 2.0Pasir kasar 0.5 – 1.0Pasir sedang 0.25 – 0.5Pasir halus 0.10 – 0.25Pasir sangat halus 0.05 – 0.10Debu Silt 0.002 – 0.05Lempung Clay < 0.002

5. 3. Peranan TeksturTekstur tanah mempengaruhi beberapa karakter (ciri) tanah seperti:

Tingkat penyerapan air Penyimpanan/penahanan air Pengudaraan tanah Kemudahan pengolahan tanah Kesuburan tanah

27


Contoh:Tanah Lempungan Tanah Pasiranpartikel halus - mudah diolahikatan kuat - cukup udarapori makro < - pori makro dominanpori mikro dominan - mudah dibasahisulit dibasahi - mengering secara cepatsulit diatuskan - terdrainase secara cepat

- mudah kehilangan hara

5. 4. Kelas Tekstur TanahSebagaimana tanah tersusun dari pertikel dengan banyak variasi

ukuran dan bentuknya, istilah khusus dibutuhkan untuk membawa beberapa ide pembentukan teksturnya dan memberikan beberapa penandaan sifat dan ciri fisikanya.

Penamaan tekstur tanah diberikan berdasarkan perbandingan relatif (dalam %) fraksi pasir, debu, dan lempung.

Penamaan kelas tekstur diberikan berdasarkan pembacaan pada diagram segitiga tekstur.Contoh: jika tanah memiliki kandungan

28

Gambar 5. 1. Klasifikasi partikel tanah menurut ukuran berdasarkan empat

sistem. Sistem USDA yang digunakan dalam teks.


- lempung tinggi kelas tekstur lempung- debu tinggikelas teksturnya debu- pasir tinggi kelas tekstur pasir

Contoh lebih spesifik: jika suatu tanah mengandung pasir 30%, debu 40%, dan lempung 30% maka kelas teksturnya adalah geluh (loam).

Analisis Distribusi Ukuran Partikel Analisis distribusi ukuran partikel dilakukan untuk menentukan kelas

tekstur tanah.(a) Metode Perasaan ( Feeling Method )

Umumnya dilakukan di lapangan. Dikenal pula sebagai metode lapangan.

Dilakukan dengan meraba/merasakan (rubbing) tanah diantara ibu jari dan jari-jari lain. Umumnya tanah dibasahi lebih dulu untuk diperkirakan plastisitasnya secara lebih tepat.

Jika tanah digenggam dan diperas, mengeluarkan bentuk menyerupai pita kontinyu diantara ibu jari dan sela-sela jari, itu menandakan adanya sejumlah lempung. Kandungan lempung yang tinggi ditandai dengan makin lengketnya tanah basah. Partikel pasir dapat dirasakan dari kekasarannya. Sedangkan debu memiliki rasa rabaan yang licin seperti tepung atau bedak jika kering, dan hanya sedikit plastik dan lekat jika basah.

(b) Metode Laboratorium(1) metode pipet dilakukan dengan pemipetan sedimen tanah

dalam tabung sedimentasi pada jarak dan waktu tertentu menunjukkan kecepatan yang menentukan diameter partikel tertentu.

(2) metode hidrometer dilakukan dengan pengukuran kekentalan sedimen tanah dalam tabung sedimentasi pada kedalam dan jangka waktu tertentu kekentalan mengekspresikan konsentrasi partikel berukuran (berdiameter) tertentu.

29


Gambar 5. 2. Segitiga Kelas Tekstur Didasarkan pada Perbandingan Kadar Pasir, Debu, dan Lempung, yang Dikembangkan oleh USDA

Kedua metode di atas berdasarkan pada hukum Stokes kecepatan jatuhnya partikel butiran (bulat) dalam larutan yang diketahui kerapatan dan kekentalannya.

2 g r2 (D1 – D2)V = ----------------------

9

V = kecepatan jatuh partikel (cm/detik)g = percepatan gravitasi (cm/detik2)r = dengan jari-jari partikel (cm)D1 = kerapatan partikel (g/cm3)D2 = kerapatan jenis larutan (g/cm3) = kekentalan (viskositas) larutan (dyne-detik/cm2)

5. 5. Struktur Tanah (Pengelompokan/pengaturan partikel tanah kedalam agregat atau kumpulan yang mantap)

Agregat: unit sekuder/granula yang tersusun dari ikatan/sementasi partikel tanah oleh bahan penyemen (oksida besi, karbonat, lempung/silika, humus)

Ped: agregat alami

Clod: agregat yang terbentuk karena aktivitas manusia (peng-olahan tanah).

30


Kelas Struktur TanahUnit struktur tanah (ped) dapat dijelaskan dengan3 macam ciri: tipe,

kelas, dan derajat struktur.(1) Tipe Struktur

(a) Lempeng (platy)(b) Prisma dan kolum (prismtatic & columnar)(c) Gumpal menyudut dan gumpal membulat (angular blocky &

subangular blocky)(d) granular dan remah (granular & crumb)

(2) Kelas Struktur(a) Sangat halus atau sangat tipis (very fine or very thin)(b) Halus atau tipis (fine or thin)(c) Sedang (medium)(d) Kasar atau tebal (coarse or thick)(e) Sangat kasar atau sangat tebal (very coarse or very thick)

(3) Derajat Struktur(a) Tidak berstruktur (structureless)(b) Lemah (weak)(c) Sedang (moderate)(d) Kuat (strong)

31


Gambar 5. 3. Tipe (bentuk dan susunan), Kelas (ukuran), dan

Derajad (ketahanan/stabilitas) Struktur Tanah.

32


Gambar 5. 4. Bermacam Tipe Struktur pada Tanah-tanah Mineral

Genesa Struktur TanahPed terbentuk karena adanya kombinasi kembang kerut dan

sementasi.Tanah basah mengembang |

kering mengkerut | garis-garislemah terbentuk

membentuk ped retakan Retakangumpal ke arah horisontal

33


34


35


Kembang kerut ke arah vertikal tidak membentuk retakan struktur prismatik

Ped membulat granuler, remah, sementasi oleh BO pencampuran oleh cacing, tikus, dll. semua sisinya membulat dan berukuran kecil.

Ion tunggal yang menyebabkan perubahan struktur secara cepat Na

ion terhidrasi > dalam larutan dengan muatan yang rendah tidak menetralkan secara efektif.

36

Gambar 5. 5b. (Kiri) Contoh struktur tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman. Tipe: granular; kelas: medium; derajad: moderat. (Kanan) Contoh struktur tanah yang tidak baik untuk pertumbuhan tanaman. Tipe: subangular blocky; kelas: kasar; derajad: kuat.

Gambar 5. 5a. Suatu tanah yang berkembang dengan kelebihan garam-garam dalam profil. Ciri-ciri: 2-5 cm horizon A2 putih bergaram. Horison B2 berstruktur prismatik atau kolumnar pada kedalaman dangkal. Seringkali prisma atau kolumnar dibungkus humus berwarna hitam. Dan bahan induk padat terdapat pada kedalaman dangkal. Pada gambar ini, bahan induk mulai tampak pada kedalaman 20cm.


Hasilnya penolakan partikel yang berdampingan sebab muatan sama terjadi destruktif terhadap struktur.

5. 6. Berat Jenis Volume = Kerapatan Isi (=BV) (Bulk Density = BD) ρb

(Kerapatan Ruah/Kerapatan Jenis Volume)

Kerapatan isi merupakan perbandingan antara massa total tanah kering (padatan) dengan volume total tanah.

37

Gambar 5. 6. Contoh Tipe Struktur dan Pengkerasan. (a) pembentukan struktur lempeng; (b) dan (c) adalah lempeng: (b) dengan tebal lempeng 1.3 cm pada jangka olah dalam geluh berpasir, (c) pada 122 cm, disebabkan oleh fluktuasi muka air; (d) dan (e) gumpal menyyudut: (e) dengan gumpal prisma lemah (diantara tanda panah); (f) 10-23 cm prisma dari geluh berlempung; (g) 12.5 cm prisma; (h) tanah geluh berdebu lahan kering: tanah memiliki struktur permukaan yang lepas-lepas dan membentuk kerak dengan lapisan tipis padata tanah.


Nilai BV (BD) sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah (ukuran dan kepadatan jenis partikel), struktur tanah (ruang pori), dan kandungan bahan organik tanah. Nilai BV tanah-tanah pertanian bervariasi antara 1.1-1.6 g/cm3.

5. 7. Berat Jenis Partikel (=BJP) (Particle Density) ρp

(Kerapatan Jenis Partikel)Berat jenis partikel (BJP) merupakan perbandingan antara massa

tanah kering (padatan) dengan volumenya (volume padatan).Berat jenis partikel merupakan fungsi perbandingan antara komponen

bahan mineral dan bahan organik. BJP untuk tanah-tanah mineral berkisar antara 2.6 - 2.7 g/cm3, dengan nilai rata-rata 2.65 g/cm3, sedang BJP tanah organik berkisar antara 1.30 – 1.50 g/cm3.

5. 8. Konsistensi Tanah

38

Gambar 5. 7. Struktur tanah mempengaruhi kecepatan infiltrasi air, seperti ditunjukkan di atas.


Menerangkan daya tahan tanah pada berbagai kandung-an lengas (kelembaban) terhadap tekanan atau manipulasi mekanik.

Menyatakan/merupakan ekspresi gabungan gaya-gaya kohesi dan adhesi yang menerangkan kemudahan suatu tanah dapat diubah bentuknya atau hancur.

Umumnya diukur dengan perasaan, dan manipulasi tanah dengan tangan

(1) Tanah BasahUntuk tanah basah konsistensi didiskripsikan dalam istilah berikut:

(a) kelekatan (stickiness)Derajat kelekatan dibedakan sebagai berikut:

tidak melekat (non sticky)melekat sedikit (slightly sticky)melekat (sticky)sangat melekat (very sticky)

(b) plastisitas (plasticity)

39

Gambar 5. 8. Berat Jenis Volume, dan Berat Jenis Partikel Tanah. Lakukan perhitungan dengan hati-hati dan perhatikan istilah dengan benar. Dalam kasus di atas, berat jenis volume adalah setengah dari berat jenis partikel, dan % pori adalah 50%


kapasitas tanah dapat di bengkok-kan (molded) berubah bentuk sebagai respons terhadap gaya dan mempertahankan bentuk tersebut walaupun gayanya dihilangkan.

Derajat plastisitas dinyatakan sebagai berikut:tidak plastik (non plastic)sedikit plastik (slightly plastic)plastik (plastic)sangat plastik (very plastic)

(2) Tanah LembabKonsistensi tanah lembab sangat penting karena mene-rangkan

keadaan tanah terbaik di lapangan kapan untuk diolah. Dalam praktik, itu merupakan ukuran umum daya tahan tanah bila dihancurkan antara ibu-jari dan telunjuk. Dibedakan dalam istilah-istilah berikut mulai dari yang paling tidak koherens sampai yang saling melekat kuat (bertahan) terhadap gaya hancur ibu-jari dan telunjuk.

Lepas-lepas (loose: noncoherent)Sangat mudah hancur (very friable: coherent but very easily crushed)Mudah hancur (friable: easily crushed)Kuat (firm: crushable under moderate pressure)Sangat kuat (very firm: crushable only under strong pressure)Sangat-sangat kuat (extremely firm: resistant to crushing between thumb and forefinger)

Karena konsistensi tanah lembab sangat bergantung pada tingkat kelembaban tanah. Ketepatan pengukuran karakteristik tanah ini di lapangan bergantung pada pendugaan tingkat kelembaban tanah. Tanah kasar pasiran diharapkan memiliki konsistensi lepas-lepas. Loams dan silt loams yang berganulasi baik diharapkan sangat mudah hancur, atau mungkin kuat. Clays, silty clays dan silty clay loams diharapkan memiliki konsistensi kuat atau sangat kuat, khususnya jika rendah kandungan bahan organiknya. Namun, generalisasi di atas harus disertai kehati-hatian karena konsistensi tanah bergantung pada banyak faktor seperti jenis lempung, dan macam serta banyaknya humus.

(3) Tanah KeringJika kering, tanah cenderung tahan terhadap gaya penghancuran atau

manipulasi lainnya. Derajat ketahanan ini dihubungakan dengan gaya

40


tarikpertikel satu dengan lainnya dan dinyatakan dalam istilah kekakuan (rigidity) dan kemudahan hancur (brittleness).

Lepas-lepas (loose: noncoherent)Lunak (soft: breaks under slight pressure between thumb and

forefinger)Agak keras (slightly hard: breaks under moderate pressure)Keras (hard: breaks with difficulty under pressure)Sangat keras (Very hard: very resistant to pressure, cannot be

broken between thumb and forefinger)Sangat-sangat keras (extremely hard: extreme resistant to pressure;

cannot be broken in the hand).

5. 9. Tetapan atau Angka ATTERBERGAtterberg, Cassagrande, Puchner, dan Mohr telah me-nguji dan

menetapkan tetapan konsistensi tanah yang dikenal dengan istilah sebagai berikut.Batas Cair (BC) kadar lengas yang menyebabkan tanah dapat

menggelincir terhadap pengaruh getaran standar atau ketukan tertentu. Disebut juga batas alir atau batas plastisitas tanah tertinggi.

Batas Gulung (BG) kadar lengas yang memungkinkan tanah dapat digulung-gulung menjadi batang kecil berdiameter 3mm, dan mulai retak-retak serta pecah. Disebut pula batas plastisitas terendah.

Batas Lekat (BL) kadar lengas yang memungkinkan tanah dapat melekat pada alat pengukur tertentu.

Batas Berubah Warna (BBW) kadar lengas yang menunjukkan keadaan tanah mulai berubah warnanya.

Kisaran nilai antara dua batas tetapan menghasilkan:Indeks Plastisitas (IP) = BC -BGJangka Olah (JO) = BL - BGSurplus (S) = BL – BCPersedian Air Maksimum (PAM) = BC - BBW

5. 10. WARNA TANAHWarna tanah dapat menunjukkan beberapa gambaran tentang

keadaan tanah.- Menunjukkan perbedaan asal mineral tanah (bahan induk) atau dalam

perkembangan tanah.

41


- Warna putih menunjukkan adanya endapan garam atau karbonat (kapur).- Bercak (mottles) umumnya warna karat menunjukkan tanah mempunyai

periode pengudaraan yang tidak cukup dalam setiap tahun.- Warna kebiruan, kelabu dan kehijauan, (gleisasi) menunjukkan adanya

periode panjang keadaan tergenang dan pengudaraan yang tidak mencukupi.

- Warna yang lebih gelap menunjukkan kandungan bahan organik tanah yang lebih banyak. Makin tua warna tanah makin tinggi kandungan bahan organiknya.

- Warna terang umumnya disebabkan oleh adanya/banyaknya kandungan mineral yang tidak bernilai gizi (kandungan haranya sedikit).

Untuk mencapai suatu kesepakatan atau obyektifitas, dipergunakan suatu warna standar yang dinyatakan dalam sistem numerik. Salah satu contoh yang terkenal dan dipakai untuk membedakan warna tanah adalah Munsell Soil Colour Charts.

Parameter yang digunakan pada Munsell Soil Colour Charts adalah:HUE spektrum warna atau warna pelangi yang dominan (merah, kuning,

biru, dan hijau).Menggambarkan warna yang dominan suatu berkas panjang gelombang cahaya, atau kualitas yang membedakan antara merah dan kuning.Misal: 5R; 7.5 R; 10R; 2.5YR; 5YR; 7.5YR; …

VALUE Kehitaman atau (ke) putih (an) relatif, banyaknya cahaya yang direfleksikan.Menggambarkan nisbah (warna kecerahan) : (warna putih mutlak). Atau, kisaran berangsur-angsur dari putih ke hitam.1/ .. (hitam)2/..

9/.. (putih)

CHROMA Kemurnian (purity) warna, yang meningkat bila kekelabuan menurun.Berkisar dari kelabu netral ???Atau dari putih ???Dalam Musell:

42


../1 ../2 ../3 ... ../8Contoh: Menuliskan suatu warna dengan Munsell Chart

7.5YR 3/2 m Dark brown, moist7.5YR 6/4 d Light brown, dry

43

Gambar 5. 9. Representasi Warna, yang dibedakan untuk keperluan Ilmu Tanah. Hue merupakan warna berbedaU, Value merupakan jumlah sinar yang direfleksikan (Hitam dan putih), dan Chroma merupakan kemurnian dari spectrum. Simbol warna selalu ditulis dalam urutan hue, value, chroma.


5.11 AIR TANAH

I. Fungsi Air Tanah(1) sebagai penyusun utama protoplasma (85-95%)(2) sebagai bahan esesnsial untuk proses fotosintesa dan konversi

karbohidrat menjadi gula.(3) sebagai pelarut hara ke dalam dan melewati bagian-bagian

tanaman.(4) memberi ketegaran tanaman (turgidity), yang memberikan bentuk

dan posisi bagian tanaman yang pas untuk menangkap sinar matahari.

25%

25%

50%

II. Prinsip Kapilar dan Air TanahKapilaritas terjadi karena dua gaya:

(1) gaya adhesi oleh dinding (permukaan) padatan pada rongga , dan(2) tegangan permukaan air, yang disebabkan oleh gaya tarik molekul-

molekul air satu dengan yang lain (kohesi).

Mekanisme KapilarMolekul-molekul air ditarik oleh dinding tabung oleh gaya adhesi dan

bergerak naik. Gaya kohesi antara molekul-molekul air juga menyebabkan air yang tidak berkontak dengan dinding tabung naik. Tinggi naiknya air

44

Udara

Air tersedia

Air tak tersedia

Padatan tanah

Gambar 5. 10. Komposisi ideal tanah (udara, air, dan padatan tanah).


dalam tabung sama dengan beratnya untuk mengimbangi gaya-gaya adhesi dan kohesi.

Naiknya kapilar dapat diekspresikan sebagai:2T 2 T Cos

h = ------- h = --------------rdg rdg

h = tinggi naiknya kapilar dalam tabung, T = tegangan permukaan, r = jari-jari tabung, d = densiti (kerapatan) larutan, dan g = percepatan gravitasi. Untuk air, persamaan di atas menjadi:

Naiknya Air dalam TanahGaya kapilar juga bekerja untuk semua tanah basah. Tetapi,

kecepatan dan ketinggian naiknya air lebih lambat dalam pori tanah, karena pori tanah tidak lurus dan tidak seragam. Belum lagi adanya udara yang terperangkap dalam pori yang menyebabkan lambatnya gerakan kapilar.

45

Gambar 5. 11. Tampilan dua dimensi molekul air. Sudut HOH =105° menghasilkan susunan yang asimetri. Satu sisi (dengan dua H) bermuatan elektro positif, dan lainnya elektro-negatif. Hal ini menyebabkan polarity dari air.


Umumnya, tingginya kenaikan kapilar lebih besar pada tanah bertekstur halus, tetapi tidak terlalu halus atau kompak.

Konsep Energi Air TanahBeberapa fenomena yang berhubungan dengan energi adalah: retensi

(penambatan) dan pergerakan air dalam tanah, pengambilan dan translokasi dalam tanaman, serta hilangnya air ke atmosfer. Berbagai macam energi terkait termasuk energi potensial, kinetik, dan elektrik. Tetapi, istilah energi bebas digunakan untuk mencirikan status energi air. Energi bebas merupakan gabungan (penjumlahan) semua bentuk energi tersedia.

Gerakan air dalam tanah terjadi dari zona (kedudukan) dengan energi bebas air tinggi ke kedudukan dengan energi bebas air lebih rendah.

Gaya-gaya yang mempengaruhi Energi Bebas(1) Adhesi, atau penarikan oleh padatan (matriks) tanah terhadap air,

memberikan gaya matriks (menyebabkan kapilaritas).

46

Gambar 5. 12. Pergerakan kapileritas ke atas, (a) dalam tabung gelas yang berbeda ukuran, dan (b) dalam tanah. Mekanisme kapilaritas sama dalam tabung dan dalam tanah. Tetapi terdapat ketidak teraturan dalam tanah akibat sifat kekelokan (tortous) dan keragaman ukuran pori, dan udara yang terperangkap.


(2) Osmotik, penarikan oleh ion-ion dan larutan lain terhadap air, cenderung mengurangi/menurunkan energiu bebas larutan tanah.

(3) gravitasi, gaya gravitasi cenderung menarik air tanah ke bawah.

47

Gambar 5. 13. Dua “bentuk” air yang bersama-sama menaikkan potensial matriks. Padatan tanah menjerap air dengan sangat kuat, sedang gaya kapiler bertanggung-jawab atas air yang dipegang/ditahan dalam pori-pori kapiler.


5. 11. Potensial Air Tanah TotalPerbedaan energi bebas dari suatu tempat ke tempat lain merupakan

pengetahuan praktik yang penting. Perbedaan ini sering disebut sebagai potensial air tanah total (t).

t = w + z

t = potensial total; w = potensial air; z = potensial gravitasi (sering ditulis g). Sedang w merupakan gabungan dari p, m, dan s.

w = p + m + s

p = potensial tekanan; m = potensial matriks; s = potensial larutan (osmotik). Jadi potensial total:

48

Gambar 5. 14. Hubungan antara enerji bebas air murni dan air tanah, dan pengaruh elevasi terhadap enerji bebas untuk mengilustrasikan potensial gravitasi. Catatan: pengaruh osmotic dan tarikan padatan tanah (matriks) terhadap air keduanya mengurangi enerji bebas air tanah. Tingkat penurunan ini menunjukkan potensial osmotic dan matriks. Pengaruh gravitasi meningkatkan enerji bebas, jika titik referensi standard pada air bebas berada pada elevasi lebih rendah daripada air tanah dalam profil. Catatan: potensial osmotic dan matriks negatip, menerangkan mengapa keduanya sering disebut sebagai tarikan atau tensi. Potensial gravitasi umumnya positip. Perilaku air tanah pada suatu waktu tertentu dipengaruhi oleh ketiga potensial


t = p + m + s + z

5. 12. Potensial Gravitasi (z atau g)Gaya gravitasi bekerja terhadap air sama seperti terhadap benda

lainnya, yaitu penarikan ke pusat bumi. Dinyatakan sebagai.z = ghh, ketinggian (jarak air tanah dari kedudukan referensi)

Berat merupakan salah satu metod yang paling mudah untuk menspesifikasi satuan air. Jadi dalam hal z, merupakan perbedaan jarak-vertikal/ketinggian suatu titik/kedudukan yang ditanyakan dengan titik/kedudukan referensi. Jika titik tersebut berada di atas titik referensi, maka z positif (+), dan jika berada di bawah titik referensi, maka z negatif (-).Catatan:

Potensial = = usaha = gaya * jarak = F * hsedang F = m*a (dimana a = percepatan = g)jadi jika unit potensial dinyatakan dalam satuan berat, maka

= (F * h)/berat = (F * h)/(F) = h (satuan jarak)

5. 13. Potensial Matriks

49

Gambar 5. 15. Dasar kapileritas dan Air Tanah. (a) keadaan sebelum tabung kapiler dimasukkan ke dalam muka air; (b) jika tabung dimasukkan ke dalam air/cairan, air akan naik dalam tabung, menunjukkan: (c) gaya tarikan antara air dan dinding tabung (adhesi) dan tarikan mutual antara molekul air (kohesi). Air akan naik sampai gaya tarik gravitasi ke bawah sama dengan gaya adhesi


Potensial matriks, m, dihubungkan dengan gaya-gaya adsorpsi matriks tanah. Jika kuantitas satuan air dinyatakan dalam berat, maka m

pada suatu titik, adalah jarak vertikal titik tersebut dalam tanah terhadap permukaan air dalam manometer yang dihubungkan dengan titik tersebut melalui mangkuk keramik.Potensial matriks merupakan ciri tanah yang dinamik. Pada tanah jenuh, m = 0.

5. 14. Potensial Tekanan (p)Pada kondisi lapangan , potensial tekanan, p, berlaku terutama

untuk tanah yang jenuh air. Jika satuan kuantitas air dinyatakan dalam berat, maka p adalah jarak vertikal dari titik yang ditanyakan (dalam tanah) terhadap permukaan air dalam piezometer ( permukaan air tanah) yang dihubungkan ke titik tersebut.

Di lapangan p = 0 jika berada di atas atau pada permukaan air dalam piezometer. Di bawah level tersebut p selalu positif, dan bertambah besar dengan bertambahnya kedalaman dibawah permukaan air.

5. 15. Potensial OsmotikPotensial osmotik muncul dengan adanya bahan larutan dalam

larutan tanah. Bahan larutan mungkin ionik atau non-ionik, tetapi pengaruhnya adalah mengurangi energi bebas air. Hal itu terjadi terutama karena molekul-molekul bahan larutan menarik molekul-molekul air.

Tidak seperti potensial matriks, potensial osmotik mempunyai pengaruh yang kecil terhadap gerakan massa air dalam tanah. Pengaruh utamanya adalah terhadap penyerapan air oleh akar tanaman.

50


51

Gambar 5. 16. (A) Potensial matriks air tanah pada mangkkuk keramik adalah jarak vertical pada titik tengah mangkuk terhadap muka air pada manometer. Untuk ilustrasi (A), m= -15 cm.(B) Suatu tensiometer dibuat dengan menghubungkan mangkuk keramik dengan manometer air raksa melalui tabung penuh air. Simbol-simbol mengacu pada persamaan m= - 13.6 ZHg + Z dan m= - 12.6 ZHg + Z0, yang dapat digunakan untuk menghitung potensial matriks, C.(C) Tabung Piezometer yang digunakan untuk menentukan batas muka air tanah dan juga menentukan potensial tekanan air tanah. Potensial tekanan pada sembarang titik dalam tanah adalah jarak antara titik tersebut dengan batas air dalam tabung piezometer. Jadi, potensial tekanan pada titik A, P = 10 cm.

A B C

Gambar 5. 17. Menunjukkan tenaga yang dibutuhkan untuk menghilangkan sejumlah air dari tanah yang dibasahi. Jumlah tenaga tekanan yang dibutuhkan sama dengan jumlah tenaga hisapan.


5. 16. Pengukuran Kelangasan/Kelembaban TanahBeberapa metod untuk mengukur kelengasan tanah (kandungan air

tanah).

52

Gambar 5. 18. Hubungan antara potensial osmotic, matriks, dan kombinasi keduanya.


1. Metode GravimetriMenyatakan kandungan air dalam tanah (kelengasan tanah) dalam

persen berat air (dalam tanah tersebut) terhadap berat tanah kering (kering oven, 100-105 s.d 110oC).2. Metode Daya Hantar Listrik (metod Tahanan, Resistance Method)

Kenyataannya bahwa bahan porous seperti gipsum, nilon, dan fiberglas memiliki tahanan listrik yang berhubungan dengan kandungan airnya.

Jika blok bahan tersebut dihubungkan dengan elektroda, dan kemudian ditempatkan tanah basah di atasnya, maka blok bahan tersebut akan menyerap air sampai mencapai kesetimbangan. Tahanan listrik blok ditentukan oleh kandungan air. Hubungan antara pembacaan tahanan dan kandungan air dapat ditentukan melalui kalibrasi. Akurasi pembacaan kelengasan dalam kisaran 1-15 bars.

3. Metode TeganganTensiometer lapangan mengukur tegangan dimana air

diikat/dipegang oleh matriks tanah. Kisaran kemampuannya untuk mengukur kelengasan tanah antara 0 –0.8 bar.

Ada pula yang disebut tension plate untuk kondisi di laboratorium. Tanah ditempatkan pada piring porus kemudian dilakukan penghisapan (suction). Kisaran ukurannya 0-1 bar.

Pressure membrane, menggunakan piring porous yang tahan sampai tekanan 100 bars.

53


4. Metode Neutron Probe (Metode Radioaktif Neutron)

54

Gambar 5. 19. Mekanisme pengukur kelembaban neutron. Alat tersebut, yang memiliki sumber neutron cepat dan detector neutron lambat, diturunkan melalui lubang tabung yang dibuat. Neutron di emisikan oleh sumber neutron (missal: radium, atau americium-beryllium) pada kecepatan sangat tinggi (fast neutron). Jika neutron ini bertabrakan dengan atom berukuran kecil seperti H yang dikandung air, arah dan gerakannya berubah dan mereka kehilangan enerji. Neutron yang diperlambat diukur dihitung oleh tabung detector dan scalar. Pembacaan, berkaitan dengan kandungan air tanah.


5. 17. Pergerakan Air dalam Tanah

1. Pergerakan Air Jenuh

Rumus: V = K f (cm/jam)V = total volume air yang dipindahkan (digerakkan) per satuan waktu;

K = konduktivitas hidraulik (cm/jam); f = gaya penggerak air (gaya yang menyebabkan air bergerak) f = ∆/L f = ∆h/L

Faktor-faktor yang mempengaruhi konduktivitas hidraulik (K) tanah jenuh.Semua faktor yang mempengaruhi ukuran dan konfigurasi pori tanah

akan mempengaruhi konduktivitas hidraulik. Yang terutama adalah tekstur dan struktur, disamping itu kandungan bahan organik tanah (BO) dan kandungan air dalam tanah juga mempengaruhi nilai K.

55


2. Pergerakan Air Tak JenuhPada kondisi lapangan pergerakan air tanah terjadi terutama pada

kondisi dimana pori tanah tidak jenuh air. Pada tegangan rendah K > pada tanah pasiran daripada tanah

lempungan, sebaliknya pada tegangan tinggi K > pada tanah lempungan daripada pasiran. Hal itu karena pada tanah bertekstur kasar pori-pori besar mendorong terjadinya aliran jenuh. Sebaliknya tanah dengan pori-pori kecil mendorong terjadinya aliran tak jenuh.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Aliran Tak JenuhTerjadinya aliran tak jenuh juga sama dipengaruhi oleh faktor-faktor

yang mempengaruhi aliran air jenuh, yaitu perbedaan tegangan/hisapan lengas/air perbedaan potensial.

Perbedaan tegangan disebabkan oleh perbedaan kandungan lengas. Kandungan air yang lebih tinggi menyebabkan perbedaan tegangan (perbedaan potensial) lebih besar aliran lebih cepat.

56

Gambar 5. 20. Perbandingan kecepatan pergerakan air irigasi ke dalam tanah geluh berpasir dan geluh berlempung. Catatan: kecepatan pergerakan air lebih cepat pada geluh berpasir khususnya kea rah bawah.


5. 18. Retensi Kelengasan Tanah di Lapangan

1. Kapasitas Menahan Air Maksimum2. Kapasitas Lapangan3. Titik Layu Permanen4. Koefisien Higroskopik (air higroskopik)5. Kelengasan vs tegangan.

57

Gambar 5. 21. Volume air dan udara dari 100 gr tanah geluh berdebu bergranulasi baik pada berbagai tingkatan kelembaban.


58

Gambar 5. 22. Hubungan umum antara karakteristik kelembaban tanah dengan tekstur tanah.


59

Gambar 5. 23. Perbandingan kelembaban tanah dengan persamaan hisapan/tekanan (dalam bar), dikaitkan terhadap ketersediaan air relative untuk tanaman.


Pengambilan Air oleh TanamanTampaknya ada dua fenomena yang mempelajari pengambilan air

oleh tanaman, yaitu: (a) pergerakan kapilar air tanah menuju akar tanaman, dan (b) pertumbuhan akar tanaman ke arah lengas tanah.1. Kecepatan Pergerakan Kapilar.2. Kecepatan Perkembangan Akar.3. Distribusi Akar.4. Kontak Akar-Tanah.

Faktor-Faktor yang Mengendalikan Kecepatan Air ke dalam Tanah

% pasir, debu, lempung (Clay) Tektur tanah Struktur tanah Jumlah bahan organik dalam tanah Kedalam tanah terhadap lapisan padas, batuan induk dan lapisan

kedap lain Jumlah air dalam tanah Temperatur tanah

Kecepatan infiltrasi diklasifikasikan: sangat rendah, rendah, sedang, tinggiHara-hara yang sering hilang oleh pelindian:

60

Gambar 5. 24. Kurva Tekanan/tegangan kelembaban tiga tanah mineral. Kurva menunjukkan hubungan yang diperoleh dengan mengeringkan sempurna tanah jenuh secara perlahan-lahan.


1. Ca Jumlah yang besar2. Mg, S,K Terbesar berikutnya3. N NO3-

4. PMekanisme absorpsi air1. Absorpsi pasif

2. Perluasan perakaran

3. Absorpsi aktif Adanya akumulasi garam pada perakaran

Jeluk pengambilan air Pada umumnya diambil pada jeluk dangkal Pada daerah kering akar mencari air sp pada zona + 3m

Saat tanaman membutuhkan air

61

Air

Transpirasi

Layu sementara

Layu permanen

Evapotranspirasi?Air yang diserap

+ air

+ air

tanah

tanahtanah

tanah


Penggunaan air konsumtifJumlah kehilangan air oleh evapotranspirasi (ET) + yang terkandung

dalam jaringan tanaman(a) Evapotranspirasi (ET)

(b) Efisiensi penggunaan airJumlah kebutuhan air (transpirasi, pertumbuhan, evapotranspirasi, drainase) untuk menghasilkan unit bahan berat ukuran efisiensi penggunaan air.

62

Evapotranspirasi

Kehilangan air dari tanah dan tanaman


5. 19. AERASI TANAHDua reaksi biologi paling penting yang melibatkan gas/udara yang

terdapat dalam tanah adalah:(1) respirasi tanaman tingkat tinggi(2) proses dekomposisi residu organik oleh mikroorganisme.

Walaupun berbeda dalam beberapa hal, kedua proses tersebut sama-sama merupakan proses oksidasi komposisi/rangkaian organik. Reaksi umumnya dapat digambarkan sebagai berikut:

[C] + O2 CO2KomposisiOrganik

Jadi, setiap proses di atas menggunakan O2 dan menghasilkan CO2.Masalah aerasi tanah di lapangan(1) Kelebihan kelembaban

Kondisi air tanah yang jenuh dapat menyebabkan mala-petaka terhadap tanaman tertentu hanya dalam waktu singkat, terutama tanaman yang sebelumnya sudah tumbuh pada kondisi aerasi yang baik.Untuk pencegahan, dibutuhkan pembuangan air yang cepat baik dengan drainase atau dengan aliran permukaan (run-off) terkendali.

(2) Pertukaran gasKetidak-cukupan pertukaran gas antara tanah dengan atmosfer bebas diatasnya bergantung terutama pada dua faktor yaitu:

(a) kecepatan reaksi biokimia yang mempengaruhi gas tanah.(b) kecepatan aktual gas bergerak masuk ke- dan keluar dari-

tanah.Makin cepat penggunakan O2 dan dengan sendirinya pelepasan CO2,

makin besar pula pertukaran pertukaran gas yang dibutuhkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi biologi ini, seperti temperatur, residu organik, dll, sangat penting dalam menentukan status udara tanah.

Pertukaran gas a dalam tanah dengan atmosfer difasilitasi oleh faktor yaitu: (a) aliran masa (mass flow) perbedaan tekanan , dan (b) difusi.

tekanan parsialnya.Pengkarakteran Aerasi Tanah

Status aerasi tanah dapat dicirikan dalam tiga cara:

63


(1) kandungan O2 dan gas lainnya dalam atmosfer tanah,(2) kecepatan difusi O2 (oxygen diffusion rate, ODR),(3) potensial oksidasi-reduksi (redox)

(1) Oksigen (O2) TanahJumlah O2 dalam tanah ditentukan oleh banyaknya pori berisi udara

dan proporsi dari pori tersebut yang terisi O2. Kedua parameter ini saling berhubungan, karena apabila jumlah pori berisi udara terbatas, maka banyaknya O2 yang sedikit dalam ruang tersebut akan cepat dikonsumsi oleh akar tanaman, dan mikrobia tanah, serta CO2 dilepaskan.

Dalam atmosfer di atas tanah mengandung 21% O2, 0.03% CO2 , dan hampir 79% N2. Sebagai perbandingan udara tanah mengandung sama atau sedikit lebih tinggi N2, tetapi mengandung O2 yang selalu lebih rendah dan CO2 yang lebih tinggi. Kandungan O2 sedikit < 20% pada lapisan permukaan tanah dengan struktur yang mantap dan banyak pori makronya. Kandungan O2 akan turun cepat sampai <5% atau bahkan 0% dalam tanah lapisan bawah (subsoil) yang berdrainase jelek dengan sedikit pori makro.

Terdapat hubungan yang berbalikan antara kandungan O2 dan CO2

dalam udara tanah, yaitu kandungan O2 berkurang bila kandungan CO2

meningkat. Kandungan CO2 dalam udara tanah larut dalam air tanah membentuk

asam karbonat (H2CO3). Asam ini secara umum berguna, khususnya dalam hubungannya dengan pH dan kelarutan mineral-mineral tanah.

(2) Kecepatan Difusi OksigenPengukuran status udara tanah yang terbaik, mungkin dinyatakan

dalam kecepatan difusi oksigen (ODR), yang menyatakan/menentukan kecepatan O2 dapat diganti/diisi ulang apabila telah terpakai oleh respirasi akar tanaman atau oleh mikroorganisme tanah, atau diganti oleh air.

ODR berkurang seiring dengan kedalaman tanah. Walaupun sampai menggunakan udara atmosfer bebas dengan kandungan 21% O2, ODR pada 97 cm < dari ½ kali ODR pada 11 cm. Apabila konsentrasi O2 yang digunakan lebih rendah, maka ODR akan berkurang lebih cepat lagi.

Secara alami beberapa tanaman terpengaruhi oleh ODR yang rendah. Rumput-rumputan cenderung lebih toleran terhadap ODR rendah daripada

64


kacang-kacangan (legume). Gula bit dan alfalfa membutuhkan ODR lebih tinggi daripada cengkih ladino (ladino clover).

(3) Potensial Oksidasi-Reduksi ( Redox ) (Eh)Jika suatu tanah memilki aerasi baik, maka tanah didominasi oleh

bentuk/keadaan teroksida Fe-ferik (Fe3+), Mn manganik (Mn4+), nitrat (NO3-), dan sulfat (SO42-). Dalam kondisi tanah berdrainase dan beraerasi buruk, maka elemen-elemen tersebut didapatkan dalam bentuk tereduksi, yaitu: Fe-fero (Fe2+), Mn-mangano (Mn2+), amonium (NH4+), dan sulfida (S2-).

Indikasi status oksidasi-reduksi dari suatu sistem (termasuk dalam tanah) dinyatakan dengan potensial oksidasi-reduksi (redox potential) (=Eh), yang memberikan pengukuran kecenderungan suatu sistem untuk mereduksi atau mengoksidasi senyawa kimia, dan umumnya dinyatakan dalam volts (v) atau milivolts (mv). Jika nilainya positif dan tinggi, menunjukkan kondisi oksidasi yang kuat. Sebaliknya jika nilainya rendah dan bahkan negatif, maka elemen-elemen atau senyawa kimia akan didapatkan dalam bentuk tereduksi.

Aerasi tanah mempunyai pengaruh yang nyata terhadap terdapatnya unsur-unsur kimia khusus dalam tanah dan tentunya juga berkaitan dengan ketersediaan dan tingkatan keracunan spesies-spesies kimia tersebut.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aerasi TanahKomposisi udara tanah sangat bergantung pada banyaknya pori

udara tersedia, bersama-sama dengan reaksi bio-kimia, dan pertukaran gas. Porositas total tanah ditentukan oleh BD-nya. Dan itu berhubungan

dengan tekstur dan struktur tanahnya, dan bahan organik tanah. Konsentrasi O2 dan CO2 dalam udara tanah sangat berhubungan

dengan aktivitas biologi dalam tanah. Komposisi mikrobial dari residu organik sangat menentukan porsi utama CO2 yang terbentuk. Pemberian pupuk kandang (manur), residu tanaman, atau lumpur pembuangan kotoran (sewage sludge) dalam jumlah banyak, khususnya apabila kelembaban dan temperaturnya optimum, akan merubah komposisi udara tanah. Pengaruhnya digambarkan pada Figure 4.5.

Pengaruh Aerasi Tanah terhadap Aktivitas Biologi(1) Pengaruhnya terhadap Aktivitas Tanaman

65


Tanaman (tingkat tinggi) sangat dipengaruhi oleh aerasi tanah yang buruk dalam 4 cara, yaitu:

(a) pertumbuhan tanaman, khususnya akar, terhambat. Lihat Tabel 4.3.(b) penyerapan (absorpsi) nutrien/hara berkurang. Lihat Tabel 4.4.(c) penyerapan air juga terhambat, dan (d) pembentukan senyawa anorganik yang meracuni tanaman

umumnya terjadi pada kondisi aerasi yang buruk.

(2) Pengaruhnya terhadap MikroorganismeDalam sebagaian besar tanah. Metabolisme mikrobial sangat

berperan pada respirasi, walaupun ketika tanaman tumbuh dengan cepat/sehat. Karena respirasi membutuhkan O2 dan melepaskan CO2, mikroorganisme tanah sangat dipe-ngaruhi oleh aerasi tanah.

Bukti nyata pengaruh aerasi tanah terhadap aktivitas mikrobial adalah perombakan residu tanaman yang lambat pada daerah rawa (swampy areas).

Aerasi tanah juga menentukan macam mikroorganisme yang ada dalam tanah. Jika O2 tersedia, terdapat mikroorga-nisme aerobik yang menggunakan O2 untuk mengoksidasi bahan organik. Pada kondisi sebaliknya, mikroorganisme anaerobik menjadi dominan dan akan mengkonsumsi O2 dalam senyawa-senyawa NO3, Fe2O3, dan SO4, sehingga menimbulkan bentuk tereduksi dari senyawa tersebut.

Secara umum, kondisi yang menunjang bentuk-bentuk aerobik juga akan menunjang juga pertumbuhan sebagian besar tanaman.

66


67


(3) Pemadatan Tanah dan AerasiSemua efek negatif pemadatan tanah tidak disebabkan oleh aerasi

yang buruk. Lapisan-lapisan tanah menjadi begitu padat sehingga menghambat pertumbuhan akar walaupun jika kandungan O2 nya mencukupi dan tersedia.

68


69


70


71


72

Gambar 5. 25. Skema keseimbangan radiasi pada siang dan malam hari pada musim semi atau awal musim panas di daerah sub-tropis. Kurang lebih separuh dari radiasi sinar matahari mencapai bumi, baik langsung maupun tidak, dari radiasi atas bumi (sky radiation).


5. 20. TEMPERATUR TANAH

Temperatur tanah sangat mempengaruhi proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang terjadi dalam tanah. Dalam tanah yang dingin, kecepatan proses kimia dan biologi lambat. Dekomposisi biologi mendekati tidak berubah, sehingga menghambat kecepatan beberapa nutrien seperti N, P, S, dan Ca menjadi tersedia.

Pertumbuhan terbaik tanaman sangat bervariasi dalam hubungannya dengan temperatur tanah. Sebagai contoh: - perkecambahan jagung 7-10oC dan optimumnya ≈ 380C, walaupun ini

bervariasi pada kondisi temperatur udara dan kelembaban tanah yang berbeda.

- ubi kentang berkembang baik pada temperatur tanah 16-210C.- Oats juga tumbuh baik pada temperatur tanah 210C, tetapi akar tanaman

ini tumbuh lebih baik jika temperatur tanahnya ≈ 150C.- Pertumbuhan vegetatif apel dan peach yang optimum tercapai pada

temperatur tanah ≈ 180C, sedang untuk citrus ≈ 250C. Pada daerah dingin, hasil beberapa sayuran dan tanaman buah-buahan meningkat dengan penghangatan tanah (Figure 4.10). Siklus hidup tanaman bunga dan ornamen juga dipengaruhi oleh temperatur tanah. Umbi bunga Tulip membutuhkan pendinginan untuk pembentukan kuncup bunga di awal musim dingin, walaupun perkembangan bungannya terhambat sampai tanah menghangat pada musim semi berikutnya.

Penyerapan dan Kehilangan Energi MatahariBanyaknya panas yang diserap tanah ditentukan terutama oleh

banyaknya radiasi efektif yang mencapai bumi. Hanya sebagian dari radiasi solar yang mencapai tanah. Sisanya, sebelum mencapai bumi, dikembalikan kembali ke atmosfer oleh awan, diserap oleh gas-gas atmosfer, atau disebarkan ke atmosfer.

Pada daerah arid yang relatif bebas awan, 75% radiasi solar mencapai bumi/tanah. Sebaliknya, pada daerah humid hanya 35-45% yang mencapai tanah. Rata-rata umum ≈ 50%.

Temperatur tanah pada daerah lereng yang menghadap ke arah tertentu juga bervariasi berdasarkan waktu/ musim dan lintangnya.

73


Apakah suatu tanah dibiarkan terbuka atau ditutupi dengan vegetasi atau mulsa merupakan faktor lain yang juga menentukan banyaknya radiasi soalr mencapai tanah. Pengaruh hutan yang rapat/padat juga dapat diketahui. Tanah-tanah gundul/terbuka akan menghangat dan mendingin lebih cepat daripada tanah-tanah yang ditutupi vegetasi atau oleh mulsa tambahan/buatan.Panas Spesifik Tanah

Faktor lain yang mempengaruhi temperatur tanah adalah panas spesifik tanah atau kapasitas thermalnya dibandingkan dengan kapasitas thermal air.

Panas spesifik dinyatakan sebagai perbandingan kuantitas panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur subtansi 10C (dari 150C ke 160C) dengan panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur yang sama dari air. Sifat tanah ini sangat penting dalam mengontrol temperatur tanah. Penyerap-an sejumlah panas yang diberikan oleh tanah tidak menjamin kecepatan naiknya temparaturnya. Jika semuanya sama, suatu tanah dengan panas spesifik tinggi menunjukkan perubahan temperatur lebih lambat daripada tanah dengan panas spesifik rendah.

Kelembaban merupakan penyangga tanah dari perubahan temperatur yang cepat. Dalam kondisi lapangan aktual, kandungan lengas tanah merupakan faktor penentu (daripada faktor lainnya) energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur tanah. Panas Penguapan

Kelembaban tanah juga merupakan faktor yang penting dalm menentukan jumlah panas yang digunakan dalam proses evaporasi air tanah. Penguapan terjadi karena meningkatnya aktivitas molekul air tanah yang menyerap panas dari sekeli-lingnya. Ini menghasilkan efek pendinginan, khususnya dipermukaan tanah dimana evaporasi terjadi.

Penguapan 1 g air pada 200C membutuhkan ≈ 40 kalori.

Pergerakan Panas Dalam TanahRadiasi solar masuk kedalam profil tanah sebagian besar dengancara

konduksi. Konduksi panas dipengaruhi oleh beberapa faktor, tetapi yang terpenting adalah kandungan air dalam lapisan tanah (kelengasan tanah). Panas lebih mudah 150 kali bergerak melalui tanah ke air daripada tanah ke

74


udara. Jiak kandungan air dalam tanah meningkat, udara berkurang dan hambatan transfer panas juga berkurang.

Terjadinya perubahan-perubahan hampir selalu lebih kecil dalam tanah bagian bawah, (subsoil). Di daerah sedang, permukaan tanah cenderung lebih hangat selama musim panas, dan lebih dingin selama musim dingin daripada tanah bagian bawah, khususnya horison bawah dari subsoil.

Pengendalian Temperatur TanahTerapat dua macam praktik manajemen tanah yang mempengaruhi

temperatur tanah, yaitu:(a) yang mempertahankan macam penutup atau mulsa pada tanah, dan(b) yang mengurangi kelebihan air tanah.

Efek dari keduanya memberikan implikasi biologi yang berarti.

(a) Mulsa dan Pengolahan Tanah.Temperatur tanah dipengaruhi oleh penutup tanah dan khususnya

oleh residu organik dan mulsa macam lainnya yang ditempatkan pada permukaan tanah. Efek penggunaan mulsa juga dipelajari terutama yang dikaitkan dengan praktik pengolahan tanah yang mengikutinya. Praktik pengolahan tanah telah menyebabkan terakumulasinya hampir semua residu tanaman di dekat permukaan. Pengaruh dari pengolahan konservasi terhadap temperatur tanah digambarkan pada Figure 4.17.

Pengendalian Kelengasan TanahTanah berdrainase buruk mempunyai panas spesifik yang tinggi, oleh

karenanya dibutuhkan sejumlah besar energi radiasi untuk menaikkan temperaturnya di awal musim semi. Dan, karena kelebihan air tidak berperkolasi melalui tanah yang berdrainase buruk ini, maka harus dibuang dengan cara pe-nguapan, suatu proses yang mahal dalam pengertian penggunaan energi.

Seperti halnya terhadap udara tanah, pengaruh pengendalian air tanah terhadap temperatur tanah juga nyata dimana-mana. Pengaturan air tampaknya merupakan kunci terhadap praktik pengendalian temperatur tanah dilakukan dilapangan.

75


76

Gambar 5. 27. Pengaruh temperature tanah pada pertumbuhan awal tanaman jagung bagian atas dan akar ketika temperature udara dipertahankan optimum untuk pertumbuhan tanaman. Ternyata, jagung cukup sensitive terhadap perbedaan temperature tanah.


77


VII. Bahan Organik dan Jasad Hidup (Tanah)

Bahan organik (BO) mempengaruhi sifat fisik (memperbaiki struktur, meningkatkan porositas, memperbaiki hubungan air dan udara), dan kimia tanah (meningkatkan KTK. sumber hara N, P [5-60%], S [80%], B, dan Mo), walaupun terdapat dalam jumlah sedikit.

Umumnya mempengaruhi sedikitnya setengah dari KTK permukaan tanah, dan bertanggung jawab atas stabilitas agregat tanah melebihi faktor tunggal lainnya. Disamping itu BO mensuplai energi dan bahan pembentuk tubuh untuk kebanyakan mikro-organisme.

7. 1. Asal Bahan OrganikTanah Sumber utama BO adalah jaringan tanaman. Bagian atas, akar

pohon, perdu, rerumputan, dan tanaman asli/asal menyumbang sejumlah besar residu organik per tahun 1/20 – 1/3 bagian tanaman tertinggal dalam tanah.

Saat bagian tanaman tersebut di-dekompos dan dicerna oleh berbagai macam mikro-organisme,mereka menjadi bagian dari/menyatu dengan horison tanah dibawahnya melalui infiltrasi atau penyatuan fisik. Jadi jaringan tanaman tingkat tinggi menjadi sumber utama tidak saja

78


untuk makan berbagai mikroorganisme, tetapi juga sebagai utama BO yang sangat penting untuk pembentuk-an tanah.

Binatang dianggap sebagai sumber BO kedua. Saat mereka menyerang jaringan tanaman, mereka menyumbangkan produk sampingan dan meninggalkan tubuhnya untuk dikmonsumsi.

Hewan-hewan tertentu seperti cacing tanah, kaki seribu (centipedes), dan semut juga berperanan penting dalam pemindahan residu tanaman.

Komposisi Residu Tanaman

Elemen-elemen C, H, dan O merupakan yang dominan total jaringan organik dalam tanah, lebih dari 90% berat kering bahan ini merupakan C, H, dan O. Tetapi, elemen-elemen lainnya berperan penting dalam nutrisi tanaman dan memenuhi kebutuhan mikro-organisme.

N, S, P, K, Ca, dan Mg, merupakan hara-hara penting, demikian juga hara mikro yang dikandung dalam bahan tanaman.

Komposisi yang aktual dalam jaringan tanaman secara umum digambarkan dalam Fig. 8.2. o Komposisi umum:

Karbohidrat, tersusun atas C, H, dan O. Kisaran ke-kompleksan-nya dari gula sederhana s.d selulose.

Lemak (the fats) dan minyak (oils), juga tersusun atas C, H, dan O, merupakan gliserida dari asam-asam lemak seperti butirat, stearat, dan oleat; yang berasosiasi dengan berbagai macam resin dan lebih kompleks dari karbohidrat umumnya.

Lignins, komponen utamanya: C, H, dan O; terdapat pada jaringan yang tua seperti cabang, batang, dan jaringan berkayu lainnya. Merupakan susunan yang kompleks, beberapa memiliki struktur cincin. Tahan terhadap dekomposisi.

Protein mentah (crude protein) merupakan salah satu dari yang lebih kompleks. Tersusun atas C, H, O, N, dan sejumlah kecil S, Fe, dan P sebagai pembawa elemen-elemen esensial.

Dekomposisi Senyawa Organik

Kecepatan Dekomposisi

79


o Kecepatan dekomposisi senyawa organik sangat beragam. Berikut urutan senyawa organik mulai dari yang paling cepat terdekompos ke yang paling lambat terdekompos. Gula, karbohidrat, protein sederhana Protein mentah (crude protein) Hemiselulose Selulose Lignin, lemak, lilin, dsb

Jika jaringan organik diberikan ke tanahterjadi tiga reaksi umum, yaitu.o BO utuh oksidasi enzimatik CO2, H2O, energi, dan panas;

[C, 4H] + 2O2 ------------ CO2 + 2H2O + energi oksidasi enzimatik

o Pemecahan senyawa proteinpelepasan N, P, dan S, dan di-imobilasasi melalui rangkaian reaksi yang unik untuk setiap elemen; Proteinamida, asam-asam amino terhidrolisaCO2

dan senyawa NH4+ + lainnya Senyawa NH4+ NO3- ;

o Perombakan Organik (organik decay) oleh aktivitas mikroorganisme. Proses perombakan organik berdasarkan waktu ditunjukkan pada ilustrasi Fig. 8.3. Senyawa yang tahan terhadap aksi mikrobia dibentuk melalui modifikasi senyawa dalam jaringan tanaman asalnya, atau melalui sintesis mikrobia.

80


81


Proses dekomposisi residu tanaman dan BO tanah pada prinsipnya merupakan suatu proses penghancuran enzimatik. Proses tersebut semata-mata merupakan proses pencernaan seperti halnya bahan tanaman didalam perut hewan. Produk dari aktivitas enzimatik itu secara umum dibedakan dalam tiga kategori, yaitu:o energi yang dibebaskan sebagai panas,o hasil akhir sederhana seperti CO2, H2O, dan elemen lain ke

dalam larutan tanah atau atmosfer,o humus

Bakteri dan fungi merupakan pendekompos residu organik paling aktif, dibantu oleh actinomycetes, beberapa algae, cacing tanah, serangga, dan cacing benang, serta nematoda. Bakteri lebih aktif dibandingkan fungi dalam mendekompos jaringan tanaman.

Bakteri dan fungi bekerja optimal dalam tanah lembab pada temperatur 35oC, dan pH tanah mendekati netral.

Fungi toleran terhadap kondisi asam (pH<5.5) dan kekeringan.

7. 2. Energi BO Tanah Mikro-organisme tidak hanya membutuhkan substansi (bahan) untuk

sintesis jaringannya, tapi juga energi yang keduanya diperoleh dari BO tanah.

BO mengandung energi potensial yang sebagian besar siap ditransfer ke dalam bentuk latent atau dibebaskan sebagai panas.

7. 3. Produk Dekomposisi Sederhana Produk sederhana yang umum dihasilkan dari aktivitas mikro-

organisme tanah adalah:o C CO2, CO32-, HCO3-, CH4, C-elemeno N NH4+, NO2-, NO3-, dan gas No S S, H2S, SO32-, SO42-, CS2

o P H2PO4-, HPO42-

o Lainnya H2O, O2, H2, H+, OH-, Ca2+, Mg2+, dll.

82


7. 4. Siklus C C merupakan bahan umum penyusun BO dan terkait dengan semua

proses kehidupan yang esensial. Transformasi elemen C dalam Siklus C dalam kenyataan-nya

merupakan siklus hidup (biocycle) yang memungkin-kan kelangsungan hidup di bumi. (lihat Fig. 8.4.).

Pelepasan CO 2. melalui proses fotosintesis.o CO2 diassimilasi oleh tumbuhan tingkat tinggi dan di-

konversikan menjadi berbagai macam senyawa organik.

83


o Saat senyawa organik masuk ke tanah sebagai residu tanaman dicerna (digest) oleh (aktivitas) mikrobia dan CO2 dilepas. Pada kondisi optimum, dihasilkan > 100 kg/ha/hari CO2. Secara umum sekitar 25-30 kg/ha/hari.

o Sejumlah kecil CO2 bereaksi dengan tanah menghasilkan H2CO3

dan [Ca, K, Mg, dll]-CO3, [Ca, K, Mg, dll]-HCO3. Produk C Lainnya

o Sejumlah kecil C-elemen didapatkan dalam tanah;

84


o Pada kondisi anaerobic dihasilkan CH4 (methan) dan CS2 (carbon bisulfid) dalam jumlah sedikit.

Tampak jelas bahwa siklus-C tidak hanya memasukkan tanah beserta jasad hidup (flora dan fauna-nya) di dalam-nya, dan tumbuhan tingkat tinggi dalam setiap deskripsinya, tetapi juga hidup hewan, dan manusia. Kegagalan dalam berfungsi secara tepat dapat berarti bencana untuk semuanya. Hal tersebut juga merupakan siklus energi siklus kehidupan.

7. 5. Bahan Organik Aktif Manfaat yang diberiukan oleh BO sebenarnya berasal atau pengaruh

dari BO-aktif, yaitu merupakan BO yang sedang mengalami dekomposisi lanjut.

Jika hanya residu humus yang tertinggal (terdekomposi lambat)

pelepasan hara lambat. BO yang sedikit terdekompos menghasilkan sedikit gums

(polisakarida, tersusun atas rangkain gula yang panjang), yang menyemen mineral tanah menjadi agregat yang stabil memperbaiki struktur tanah dan pertumbuhan tanaman.

Kebanyakan tanah dengan pengolahan terus menerus kehilangan BO ≈ 2%/thn, tetapi pemilihan pertanaman yang tepat seperti rumputan, alfalfa, dan clovers, dapat menambah BO.

Pelepasan N dari BO tiga kelas tekstur tanah selama musim tanam.

% BO tanah Pelepasan N (lb/acre)Sandy Loam Silt Loam Clay Loam

1 50 20 152 100 45 403 - 68 454 - 90 755 - 110 90

7. 6. Residu Tanaman % Erosi Tanah, Penggunaan Air, dan Insulasi Penambahan residu tanaman (dan/mulsa) pada atau di dekat

permukaan tanah dapat mengurangi erosi tanah Pengelolaan mulsa (= mulch tillage) sering diapli-kasikan pada hamparan pasiran dimana angin dan air merupakan penyebab erosi ekstensif.

Mulsa sebagai insulator, menahan gerakan panas antara atmosfer dan tanah:o Pada musim panas menguntungkan perakaran tanaman,

tetapi di daerah dingin melambatkan pemanasan tanah pada musim semi.

85


o Di daerah dingin, residu tanaman di permukaan tanah dikurangi (tapi cukup untuk mengontrol erosi), me-nyebabkan kecepatan pemanasan pada musim semi, maksimum.

Apapun masalahnya, baik erosi atau temperatur tanah, yang paling serius harus ditanggulangi lebih dulu, tetapi tidak ada yang diabaikan.

7. 7. Ekses Residu Tanaman Pembakaran residu tanaman merupakan praktik yang umum, tetapi

sebenarnya bukan merupakan solusi yang diharapkan. Pembakaran residu tanaman merugikan karena:o Mengurangi BO yang melindungi tanah dari erosi,o Abu yang mengandung nutrisi tanaman potensial dapat hilang

karena erosi angin atau air,o Kebanyakan nutrisi di abu dalam bentuk mudah larut dan

mudah tercuci melalui tanah, dan o BO yang dekomposisinya menghasilkan gums untuk

menyemen tanah ke dalam agregat, hilang terbakar.

Pengaruh BO pada Sifat Tanah

Efeknya terhadap warna tanah coklat – hitam. Pengaruhnya pada sifat fisik tanah:

o Meningkatkan granulasio Mengurangi plastisitas, kohesi, dllo Menigkatkan kapasitas menahan air

Memiliki KTK yang tinggi:o 20-30 x lebih besar daripada koloid mineral (berdasar-kan

berat),o menyumbang 30-90% daya absorpsi tanah mineral.

Suplai dan ketersediaan Hara:o Adanya kation yang mudah diganti,o N, P, S, dan hara mikro diikat/ditahan dalam bentuk organik,o Humus melepaskan elemen dari mineral-mineral.

86


Rasio C/N

C merupakan komponen BO yang relatif dalam jumlah besar dan proporsi tertentu. Sedangkan N merupakan hara yang konsentrasinya sering mengontrol kecepatan dekomposisi BO (karena N digunakan untuk membentuk protein dalam populasi bakteri dan fungi).

Kandungan N dalam mikro-organisme dan BO dinyatakan dalam proporsinya terhadap kandungan C, dan disebut nisbah C/N.

Kenyataan bahwa C/N rasio tanah cukup konstan (10:1 - 12:1, tapi kisarannya mulai 8:1 s.d 15:1), memberikan arti penting dalam mengontrol:o Ketersediaan N,o Total BO, dan kecepatan perobakan organik,o Pengembangan model pengelolaan tanah yang me-nyeluruh .

C/N BO tanah penting untuk dua alasan utama yaitu:o Kompetisi antara mikro-organisme terhadap keterse-diaan N

akibat penambahan residu dengan nisbah C/N tinggi ke dalam tanah; dan

o Karena rasio ini relatif konstan dalam tanah, pemeliharaan C -dan juga BO tanah- sangat bergantung pada kandungan N tanah.

Beberapa contoh nisbah C/N BO.BO Nisbah C/N

Bakteria 4:1; 5:1Fungi 9:1Humus tanah terolah di daerah hangat 11:1Legume mature (alfalfa atau clover) 20:1Sampah hutan 30:1Jerami, batang jagung 90:1Serbuk gergaji 250:1

Banyaknya mikro-organisme terbatas jika N tersedia tidak mencukupi. Bakteria membutuhkan 1 kg N untuk setiap 4-5 kg C pengguna N yang berat.

Jika jerami dengan C/N 90:1 ditambahkan ke dalam tanah dengan N rendah, banyaknya bakteria akan me-ningkat lambat karena keterbatasan N. Jerami akan terdekompos lambat karena rendahnya hara makanan untuk mikro-organisme perombak.

87


Proses perombakan ini dapat dipercepat dengan menambahkan pupuk N untuk mensuplai kebutuhan mikroorganisme dan kebutuhan tanaman.

Pada kondisi BO dengan C/N tinggi di tambahkan ke dalam tanah

merugikan tanamantanaman akan kahat N, karena mikroorganisme menggunaan N dari tanah untuk menyusun tubuhnya.

88


Akibat dekomposisi:o Bahan terdekompos cepat hilang,o Bahan yang terdekompos lambat tinggal

Jika sebagian bakteri dan fungi mati tubuhnya memiliki kandungan N tinggi didekompos oleh mikro-organisme lain menghasilkan CO2

dan N kedalam la-rutan tanah. N yang dibebaskan ini tersedia untuk pertumbuhan tanaman.

Perubahan C/N berkorelasi dengan:o Curah hujano Suhuo C/N dalam jasad sendiri.

Jika pupuk hijau (C/N 20/1-30/1) dan pupuk kandang (C/N 90/1) ditambahkan ke dalam tanah, maka terjadi:o Penurunan C/N tumbuhan dan pupuk kandang,o Penyesuaian C/N organisme (C/N meningkat),o Pengambilan N dari dalam tanah (immobilisasi) N digunakan

mikrobia,o Terjadi persaingan antara N tanaman dan mikrobia tanaman

layu.

89


Sebaliknya, jika nitrifikasi baik C/N rendah Pada saat immobilisasi terjadi sampai humifikasi selesai NO3

rendah, Setelah N tidak di-imobilisasi NO3 tinggi C/N rendah.

90


VIII. PUPUK DAN PEMUPUKAN

8. 1. Pendahuluan Walaupun penggunaan kotoran hewan (sebagai pupuk kandang) pada

lahan pertanian merupakan praktik yang sudah umum dilaksanakan, garam-garam mineral sudah digunakan secara sistematik dan meluas untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman, lebih dari 100 tahun.

Sekarang sudah merupakan kebutuhan ekonomik pada hampir semua lahan.

Semua garam anorganik, seperti amonium-nitrat, ataupun senyawa/substansi organik, seperti lumpur-manure (sewage sludge), yang dibeli dan diaplikasikan pada lahan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman, dianggap sebagai pupuk komersiil.

Terdapat 14 elemen nutrisi esensiil, yang diperoleh oleh tanaman dari tanah. Dua diantaranya, Mg dan Ca,diaplikasikan sebagai kapur. Meski umumnya tidak dianggap sebagai pupuk, kapur memberikan efek nutrisi yang nyata.

Belerang terdapat pada beberapa pupuk komersiil, dan pengaruhnya dianggap penting, khususnya di daerah tertentu.

Hal itu menyisakan 3 elemen selain hara mikro, -N, P, dan K. Dan karena ketiganya sangat umum diaplikasikan dalam pupuk komersiil, mereka sering diacu sebagai elemen-elemen pupuk.

8. 2. Tiga Grup Pupuk

1. Pupuk Pembawa Na. Kelompok Organik-N Termasuk biji kapas, guano, kotoran ikan, gambut beramonia, dan

kotoran ternak, dll., Kandungan N rendah, Perlu biaya tinggi per unit N yang diaplikasikan, mensuplai < 2% dari total N yang diberikan sebagai pupuk komersiil, beberapa digunakan sebagai pupuk khusus untuk rumput halaman,

kebun bunga, dan tanaman pot, N dilepas secara lambat (sedikit demi sedikit) oleh aksi mikrobiologi, Membantu menyediakan suplai N kontinyu,

91


b. Kelompok Anorganik-N Banyak pembawa anorganik digunakan untuk mensuplai N dalam

pupuk campur (mixed fertilizers), Kisaran kandungan N, dari 3% dalam superfosfat beramonia s.d. 82%

dalam Anhydrous ammonia, (lihat Tabel 18.1), Proses sintesis pupuk N membutuhkan energi sangat tinggi, > 80%

dari energi yang dibutuhkan untuk memproduksi pupuk.

Amonia

Mungkin merupakan proses sintetik terpenting, yaitu gas amonia dibentuk dari elemen H dan N.o N2 + 3 H2 2 NH3 o Proses tsb membutuhkan temperatur dan tekanan tinggi, serta

energi yang banyak,o H berasal dari gas alam, dan N berasal dari atmosfer,o Reaksi tsb menghasilkan senyawa (dalam Tabel 18.1) dengan

harga unit N paling murah.

92


Amonia digunakan dalam pembentukan senyawa sintetik lainnya, paling tidak dalam 3 cara:o Pertama, dicairkan dibawah tekanan, menghasilkan anhydrous

ammonia, yang sebagian besar digunakan sebagai bahan untuk penggunaan langsung,

o Kedua, gas amonia, dilarutkan dalam air menghasilkan NH4OH, yang sering digunakan tersendiri (amonia cair), tetapi lebih sering digunakan sebagai solven pembawa N, seperti Urea, kini,banyak digunakan,

o Ketiga, penggunaan gas amonia dalam pembuatan pupuk N anorganik lainnya.

Amonium Sulfat:o N-nya lebih mahal dari bentuk cairnya dan urea,o digunakan pada tanah yang di kapur, karena pengaruh

keasaman dari residunya. Na- dan NH4-Nitrat:

o Oksidasi amonia asam nitrat, digunakan untuk pembuatan NH4- dan Na- Nitrat,

93


o Biaya per unit N dari Na- Nitrat cukup mahal, dianggap sebagai sumber N yang minor.

Urea:o Dalam tanah mudah terhidrolisis membentuk (NH4)2CO3:

CO(NH2)2 + H2O (NH4)2CO3 , yang ideal untuk nitrifikasi. Khususnya jika terdapat banyak basa-basa dapat ditukar,

o Produk akhirnya dalam bentuk ion NH4+ dan NO3- untuk diserap tanaman,

o (NH4)2CO3 tidak stabil pada pH > 7, melepas gas amonia ke atmosfer,

o Konsekuensinya lebih baik meberikan urea ke dalam tanah daripada memberikannya pada permukaan tanah, khususnya bila tanahnya alkalin.

Amonium-Fosfat:o Merupakan pupuk pembawa N dan P yang paling penting,o Dibuat dari asam fosfat dan amonia (Fig. 18.2.),

Pembawa N-sintetik lainnya:o Nitrofosfat, dibuat dengan pengasaman (acidulating) batuan

fosfat dengan nitrat. Pembawa N Melepas-lambat:

o Pupuk N yang ketersediaanya terlalu siap kurang meng-untungkan, karena menjadi tidak tersedia untuk waktu yang lama,

94


o Dibuat bahan yang memenuhi persyaratan melepas N-lambat: Kompleks urea-formaldehid (ureaform), Crotonylidene diurea (CDU), Isobutylidene urea (IBDU), Mg-NH4-fosfat juga merupakan sumber N melepas lambat, Kecepatan melepas N, bergantung terutama pada ukuran

partikelnya, Kesulitannya, adalah biayanya mahal. Lapisan bahan-bahan lilin, parafin, resin acrylic, dan elemen S

merupakan bahan yang melambatkan kelarutannya dan melindungi dari “serangan” mikrobia, mekanismenya dengan melambatkan masuknya kelembaban kedalam granul, dan menahan keluarnya larutan N.

95


Penghambat Nitrifikasi,o Banyak dikembangkan bahan-bahan/senyawa yang mampu

menahan proses nitrifikasi,o Fungsinya adalah mempertahankan N dalam bentuk NH4

sehingga melambatkan kemungkinan hilangnya N oleh pencucian dan denitrifikasi,

o Bahan/senyawa tsb dicampur dengan pupuk N, atau diaplikasi sebagai pelapis permukaan pada pelet.

2. Bahan Pupuk Fosfatik Sumber utamanya adalah batuan fosfat. Komponen esensiilnya

adalah mineral apatit, Ca3(PO4)2•CaX, dimana X mungkin F, OH, Cl, dll., Klasifikasi pupuk Fosfat:

o Larut dalam air, -Ca(H2PO4)2; NH4H2PO4; K-fosfat o Larut dalam sitrat, - CaHPO4,o Tidak larut, -batuan fosfat, Ca3(PO4)2•CaX (tak tersedia).

Pupuk fosforus dicirikan dengan kandungan ketersediaan fosfat yang dinyatakan dalam %-P2O5 bukan elemen P,

96


Superfosfat:o Kualitas yang biasa mengandung 16-21% P2O5, dibuat dari batuan

fosfat dengan H2SO4 dalam jumlah yang sesuai,o Reaksi yang terjadi dalam proses pembuatannya,

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 + bahan(insoluble) (water soluble) tak murni

o Juga sering terbentuk CaHPO4 (asam fosfat larut dalam sitrat), karena banyaknya asam yang ditambahkan tidak mampu menyelesaikan reaksi,

Triple superfosfat:

97


o Mengandung 40-47% P2O5 tersedia (17-21% P). lebih banyak P dan tanpa gypsum dibandingkan dengan superfosfat biasa,

o Dibuat dari sintesis batuan fosfat berkualitas tinggi de-ngan asam fosfat,Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3 Ca(H2PO4)2 + bahan tak murni(insoluble) (water soluble)

Amonium Fosfat:o Paling banyak digunakan di USA,o Diamonium fosfat mengandung s.d. 21% N dan 53% P2O5 (23% P),o Diamonium fosfat dibuat dengan mereaksikan asam fosfat (dari

batuan fosfat) dengan amonia:Ca3(PO4)2 + H2SO4 H3PO4 + 3 CaSO4 H3PO4 + 2NH3 (NH4)2HPO4

o Bahan lain yang mengandung amonium fosfat adalah ammophos, terutama monoammonium fosfat (11% N, dan 48% fosfat), dan superfosfat beramonia (3-4% N dan 16-18% fosfat).

Batuan Fosfat:o Harus digerus halus karena sifat ketidak-larutannya,o Ketersediaannya sangat meningkat dengan adanya Bo

yang melapuk,urutan kerterlarutan senyawa fosfat adalah:Amonium fosfat dan superfosfat, basic slag, tulang, dan batuan fosfat,

o Batuan fosfat yang halus sangat efektif bila ditambahkan pada tanah asam dan tanah yang kaya BO,

o Karena kelarutannya yang rendah, selalu digunakan sebagai sumber pembuatan senyawa-senyawa lain yang mudah larut.

Fosfat Analisis-tinggi (High-Ananlysis Phosphate):o Terdapat dua pupuk fosfat analisis-tinggi, Ca-metafosfat

[Ca(PO3)2] denga 62-63% P2O5 tersedia, dan asam-superfosfat, denga 76% P2O5

o [Ca(PO3)2] sering disebut meta-fos, dibuat dari batuan fosfat atau batuan kapur dicampur dengan fosforus pentaoksida,

98


o biaya produksinya sangat tinggi, mungkin tidak dikomersiailkan,

o Asam-superfosfat, produk sintetik baru dan merupakan bahan dengan kandungan P2O5 tertinggi. Dibuat dari campuran dari orthofosfat, pyrofosfat, dan asam poly-fosforic lainnya. Senyawa cair ini digunakan untuk membuat pupuk campur cair, atau membuat superfosfat analisis-tinggi (54% P2O5)

Nitro-fosfat:o Merupakan suatu proses penting dalam pembuatan

pupuk yang menggunakan asam nitrat, bukan asam sulfat atau asam fosfat untuk menambah kelarutan batuan fosfat,

o Produk dari proses ini disebut nitrofosfat, rekasinya:Ca3(PO4)2 + 4 H2NO3 Ca(H2PO4)2 + 2 (CaNO3)2 Ca3(PO4)2 + 6 HNO3 2 H3PO4 + 3 Ca(NO3)2

o Ca(NO3)2 selanjutnya dirubah menjadi NH4NO3 dengan interaksi dengan amonia dan CO2:Ca(NO3)2 + 2 NH3 CO2 + H2O 2 NH4NO3 + CaCO3

3. Pupuk Kalium

99


K diperoleh terutama dengan menambang dibawah hamparan garam,

Semua garam K yang digunakan sebagai pupuk adalah larut dalam air, dan karenanya di anggap sebagai pupuk yang siap tersedia,

Tidak seperti halnya garam-garam N, pupuk K walaupun digunakan dalam jumlah besar, memberikan sedikit atau tanpa pengaruh pada pH tanah.

K-Mg sulfat, walaupun rendah kandungan K-nya, digunakan untuk daerah-daerah dengan Mg-rendah. Karena ketersediaan Mg dalam material ini; tampak lebih diharapkan sebagai sumber Mg daripada salah satu dari batuan kapur (Dolomitik atau Dolomite).

4. Pupuk Campur(an) Telah lama petani menggunakan bahan yang mengan-dung lebih dari

dua elemen, dan umumnya mengandung ketiganya dalam perbandingan jumlah yang diharapkan untuk memenuhi kebutuhan elemen hara,

Larutan amonia, TSP, K-nitrat, dan pupuk organik mungkin diberikan jika pemupukan lengkap diharapkan.

5. Pengaruh Pemupukan Campur pada pH Tanah Pupuk pembentuk asam:

o Pupuk yang lengkap cenderung membentuk residu asam dalam tanah. Ini karena efek dari bahan pembawa N yang mensuplai amonia, atau membentuk amonia saat diberikan ke tanah

nitrifikasi.o Oksidasi senyawa amonium meningkatkan keasaman:

NH4+ +2 O2 2 H+ + NO3- + H2O o Urea yang terhidrolisis juga akan melepaskan amonium, yang

potensial sebagai sumber keasaman,o Pupuk P dan K memiliki sedikit pengaruh pada keasaman tanah

kecuali jika mengandung N,o Perlu diketahui bahwa beberapa bahan mengandung elemen

ditambahkan untuk meningkatkan keasaman tanah, misalnya S dalam Fe- atau Al- SO4.

Pupuk bukan pembentuk asam:

100


o Penambahan batuan kapur dolomit dalam pupuk N pembentuk asam, sebagai campuran.

Tetapi, secara ekonomi lebih disukai untuk menggunakan pupuk pembentuk keasaman terpisah de-ngan penggunaan kapur dalam jumlah banyak.

6. Metod Pengaplikasian Pupuk Padat Disebar secara random padang/taman rumput Dibenam dengan kedalaman dan jarak tertentu:

o diantara baris tanaman, atau di antara gulutan/bukit tanah,o di sekitar individu tanaman.

o

101


7. Aplikasi Pupuk Cair Aplikasi langsung ke tanah, menggunakan alat tertentu, Aplikasi dalam air irigasi, Disemprotkan melalui daun.

102


8. Faktor-faktor yang mempengaruhi macam dan jumlah aplikasi pupuk Macam tanamannya:

o Nilai ekonominyao Penghilangan harao Kemampuan penyerapan

Kondisi kimia tanah berkaitan dengan:o Total kandungan harao Kandungan hara tersedia

Status fisik tanah berkaitan dengan:efek tak langsungo Kandungan lengas tanaho Penghawaan (aerasi)

B.3 Pengelolaan Pupuk & Upaya Meningkatkan Efisiensinya

1. Konsep Pemupukan Berimbang Pelandaian produktivitas dapat disebakan oleh kemundur-an

kesehatan tanah baik fisik, kimia, maupun biologi akibat pengelolaan yang kurang tepat.

Penggenangan lahan terus-menerus (penanaman padi intensif) menyebabkan beberapa unsur hara kurang tersedia (K, S, Cu, dan Zn), menimbulkan gejala kekahatan hara dan gangguan fisiologi, tanaman rentan hama/penyakit dan efisiensi pupuk menurun.

Upaya untuk mengatasi gejala tsb adalah dengan perbaik-an kesehatan tanah melalui perbaikan pengelolaan dan tata air diantaranya rotasi tanaman dengan palawija.

Rotasi tanaman bertujuan untuk memberi aerasi tanah, membuang sulfida-sulfida, besi dan mangan berlebihan, serta asam-asam organik yang bersifat meracun bagi tanaman.

Konsep pemupukan berimbang seharusnya diartikan sebagai pemberian pupuk/hara sesuai kebutuhan tanaman baik jumlah maupun jenisnya, pada waktu dan cara yang tepat, yang didasarkan pada sifat tanah, status hara tanah dan kemampuan tanah menyediakan hara, serta cara pengelolaan yang tepat yang memungkinkan serapan hara secara optimal tanpa merusak sumber daya tanah.

103


2. Pengelolaan Hara Terpadu Tanah merupakan system hidup yang mampu mengolah pupuk

anorganik yang diberikan menjadi bentuk tersedia atau tidak tersedia bagi tanaman,

Kunci proses tsb adalah BO tanah yang berperanan sebagai penyangga biologi, kimia, dan fisika tanah yang mampu menyediakan hara untuk tanaman dalam jumlah berimbang,

BO memegang peranan penting dalam mempertahankan produktivitas tanah secara berkelanjutan.

Pengelolaan hara terpadu terdiri dari pupuk anorganik dan pupuk organik apapun sumbernya disertai dengan pengelolaan tanah dan tata air (missal: pengolahan dalam, drainase, rotasi tanaman) pada suatu lahan, merupakan kunci utama untuk menghilangkan pelandaian produktivitas dan mencapai produksitinggi berkelanjutan.

Pupuk anorganik diberikan dengan jenis, takaran, cara, dan waktu yang tepat, sesuai kebutuhan tanaman berdasarkan uji tanah (dan tanaman).

(Fertilzer Annex)

104


IX. PENCEMARAN TANAH

9. 1. Pendahuluan Secara ringkas pencemaran tanah dapat dicirikan sebagai tidak

berfungsinya tanah sebagai komponen lingkungan yang disebabkan oleh masuknya senyawa-senyawa asing yang dihasilkan karena aktivitas manusia. Pencemaran dapat terjadi misalnya dari pembuangan limbah rumah tangga, limbah industri, penggunaan bahan pupuk buatan dan pestisida secara berlebihan.

Untuk menjaga ekosistem tanah sebagai akibat pencemaran, perlu diketahui suatu pengertian umum mengenai senyawa pencemar, perangainya dalam tanah, cara-cara mengendalikannya, cara menghancurkan atau menghilangkan sifat keaktivannya, dan sebagainya.

9. 2. Bahan-Bahan PencemarTerjadinya pencemaran yang banyak terdapat di sekitar kita dan

sangat mempengaruhi ekologi tanah, berdasarkan jenis bahan pencemarnya, dapat dikelompokkan sebagai berikut:1. Bahan pestisida yang sebagian besar dipakai dalam usaha pertanian

dan semuanya mencapai tanah;2. Bahan pencemar anorganik seperti Hg, Cd, dan Pb yang ditemukan

dalam tingkat beracun dalam rantai bahan pangan;3. Bahan pencemar organik, seperti yang dihasilkan dari kandang ternak

dan industri makanan;4. Bahan pencemar garam;5. Bahan pencemar radionuklida.

1. Bahan PestisidaPenggunaan pestisida telah lama dikenal, misalnya orang-orang

Yunani pada tahun ±400 SM telah me nggunakan serbuk belerang untuk mengendalikan suatu penyakit tanaman. Penggunaan bubur Bordeaux (campuran kapur dan CuSO4), larutan senyawa arsenik, dan sebagainya telah digunakan hampir satu abad yang lalu.

Dengan majunya teknologi kimia, pada tahun 1939 diketemukan DDT sebagai pemberantas serangga (insektisida) dan tahun 1942 diketemukan 2,4 D yang mematikan gulma dan penemuan ini merupakan awal dari

105


revolusi kimia di bidang pertanian dan semenjak itu telah dibuat bahan pestisida secara besar-besaran di negara-negara maju. Pada tahun 1970 lebih dari 500 juta kg pestisida digunakan di Amerika dan kurang lebih 50% digunakan dalam bidang pertanian. Telah dibuat sekitar 900 macam senyawa kimia sebagai bahan pokok untuk pembuatan pestisida dan dari bahan pokok tersebut telah dibuat 60.000 macam ramuan untuk mengendalikan hama.

9. 3. Keuntungan Bahan Pestisida1. Tertolongnya berjuta-juta manusia dari demam kuning, malaria, dan

penyakit lain yang disebabkan oleh insektisida.2. Terlindungnya tanaman dan ternak dari gangguan berbagai macam

hama.3. Pengendalian gulma secara kimia, merupakan cara pemberantasan

gulma yang biasanya dilakukan secara mekanis dengan tenaga manusia.4. Melindungi bahan pangan selama perjalanan dari tempat dihasilkan

melalui proses penyiapan. Pemasaran, sampai akhirnya di meja makan.

9. 4. Problem dan Bahaya Pemakaian PestisidaAda 4 problem utama:

1. Pemakaian pestisida yang terus menerus menyebabkan beberapa organisme hama, terutama serangga mempunyai kemampuan menjadi kebal terhadap bahan kimia.

2. Beberapa pestisida tidak segera dapat dihancurkan secara biologik, dan cenderung untuk tetap aktif dalam waktu yang lama. Hal demikian bila ditinjau dari segi pemberantasan hama bersifat menguntungkan, tapi di sisi lain bersifat merugikan karena kemungkinan akan turut bergerak dengan rantai lingkungan.

3. Kemungkinan terjadinya efek merusak/mematikan terhadap organisme yang bukan tujuannya.

4. Kemungkinan terjadinya penimbunan dalam tubuh organisme dan dengan jalan ini akan membahayakan rantai makanan.

9. 5. Macam PestisidaPestisida pada umumnya diklasifikasikan berdasarkan kelompok

pengganggu yang dituju, yaitu:1. Insektisida: untuk membunuh serangga;

106


2. Fungisida: untuk membunuh fungi;3. Herbisida: untuk membunuh herba;4. Rodentisida: untuk membunuh tikus;5. Nematosida: untuk membunuh cacaing.

Yang banyak dipakai dalam pertanian adalah pestisida no.1 s/d 3 dan oleh karena itu sering mencemari tanah.

9. 6. Perangai Pestisida dalam TanahSetelah pestisida masuk ke dalam tanah, ada 5 kemungkinan yang

terjadi pada pestisida tersebut, yaitu:1. Bahan itu dapat hilang dan menguap ke atmosfer, tanpa mengalami

perubahan kimia, contoh: DDT, dieldrin, aldrin, diazinon, paration, dsb.2. Bahan itu dapat diserap oleh tanah, umumnya merupakan senyawa

yang mempunyai gugusan: -OH, NH2, NHR, COONH2, -COOHR, dan R3N+.3. Bahan itu dapat bergerak ke bawah melalui tanah, dalam bentuk

cairan atau larutan dan hilang bersama air cucian.4. Bahan itu dapat bereaksi secara kimia di dalam atau pada permukaan

partikel tanah.5. Bahan itu dapat dihancurkan oleh mikrobia tertentu.

9. 7. Pengaruh Pestisida terhadap Jasad TanahWalaupun tujuan pestisida adalah untuk membunuh suatu organisme

tanah tertentu tapi kenyataanya pestisida tersebut akan membunuh organisme-organisme tanah lainnya. Hal demikian menyebabkan terjadinya kegoncangan keseimbangan ekologi dalam tanah. Dari mikrobia tanah, berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan oleh para ahli, tampaknya nematoda, bakteri dan fungi yang paling banyak terkena.

9. 8. Pencemaran oleh Senyawa AnorganikAkhir-akhir ini perhatian banyak ditujukan kepada pencemaran yang disebabkan oleh senyawa-

senyawa anorganik, yaitu senyawa-senyawa yang mengandung Hg, Cd, Pb, As, Ni, Cu, Zn, Mn, F, dan B. Bahan-bahan tersebut sangat beracun bagi manusia dan binatang.

Cd dan As: sangat beracun;

Hg, Pb, Ni, F: tingkat keracunannya sedang;B, Cu, Mn, dan Zn: tingkat keracunannya rendah.

107


9. 9. Menghindari dan Menghilangkan Pencemaran Senyawa Anorganik Ada dua cara:1. Menghilangkan atau secara drastis menurunkan penambahan bahan

beracun ke dalam tanah (misalkan dengan dibuatnya peraturan-peraturan)

2. Mengelola tanah dan tanaman sedemikian rupa hingga peredaran bahan-bahan beracun untuk selanjutnya dapat dihindarkan (misalnya menurunkan sifat mobil unsure-unsur beracun dengan pemberian kapur atau tanah dikeringkan hingga terbentuk oksida-oksidanya).

Kegunaan beberapa Unsur dan Sumber Pencemarnya

Bahan Kegunaan utama: Sumber Pencemar

As Obat-obatan, pestisida, cat Pestisida

B Detergen, gelas, pupuk, bahan additif pada bensin

Pembakaran bensin, air irigasi

Cd Campuran logam Kotoran pupuk

Cu Kawat listrik, uang logam, pipa, campuran logam

Buangan pabrik, bahan-bahan fungisida

F Bahan sprayer, pupuk, pestisida Pupuk, pestisida, pencemar udara

Pb Additif pada bensin, baterai akkumulator

Pembakaran bensin bertimah, pestisida

Mn Ferromangan, batu baterai, pupuk Bocoran tambang, pembuangan baterai

Hg Bahan untuk penutup lubang gigi, obat-obatan, lampu fluorescence

Fungisida, penguapan Hg

Ni Baja tak berkarat, campuran logam, additif pada bensin

Pupuk, pembakaran bensin

Zn Campuran logam, logam kuningan, cat, kosmetik

Buangan industri, pupuk, pestisida

Sumber Bahan Pencemar AnorganikPembakaran batu bara dan bensin beradditif pencemaran PbPenggunaan detergen dan pupuk pencemaran BPupuk superfosfat pencemaran Cd, Cu, Mn, Ni, dan ZnPenggunaan bahan-bahan insektisida untuk kapas, tembakau, buah-buahan pencemaran As

108


Siklus Logam Berat

9. 10. Perangai Bahan Pencemar Anorganik

Zn, Cu, Mn, dan NiReaksi unsur-unsur tersebut dipengaruhih oleh pH, kadar bahan

organic, dan redoks tanah. Pada pH 6,5 atau lebih cenderung lambat tersedia bagi tanaman terutama bila dalam bentuk bervalensi tinggi.Cd

Sifat racun unsure Cd baru diketahui beberapa tahun yang lalu.Perangai unsure Cd dalam tanah dan dalam bahan makanan belum banyak diketahui.Hg

Hg yang mudah tersedia adalah yang bervalensi dua, yaitu Hg++. Mula-mula Hg dalam bentuk anorganik yamg sukar larut dan tak tersedia bagi organisme, kemudian berubah menjadi bentuk organic yang mudah diasimilasikan. Hg++ oleh mikrobia diubah menjadi ion methyl merkuri yang kemudian berubah menjadi dimethyl merkuri.

Hg++ CH3Hg+ dapat berlangsung dalam suasana aerobikCH3Hg+ CH3HgCH3, maupun anaerobic.

109

diserap tumbuh-tumbuhan

dimakan binatang (herbivor)

masuk ke dalam tanah

tercuci dalam air tanah

masuk ke sungai

dimakan ikan

Dimakan manusia (terjadi penimbunan)


Methyl air raksa dapat tertimbun dalam tubuh ikan melalui makanan ikan dan dapat mencapai tingkat racun bagi manusia.

PbPada saat ini ada kekhawatiran makin meningkatnya Pb di udara yang

dihasilkan dari pembakaran bensin.Pb dalam tanah sebagian besar tidak tersedia bagi tanaman, dan bila

ada pencemaran Pb pada tanaman pangan biasanya berasal dari atmosfer.Senyawa Pb sebagian besar sukar larut dalam air, terutama bila tanah tidak terlalu masam.

Diketemukannya Pb pada lapisan permukaan tanah, menunjukkan suatu bukti tidak adanya pergerakan ke bawah.

Ketersediaan Pb dalam tanah dapat dikurangi dengan pengapuran.

AsPemberian pestisida As yang cukup berat selama bertahun-tahun

telah menyebabkan terjadinya penimbunan dan bersifat racun. As bersifat seperti P, dan dikenal senyawa oksidanya yaitu arsenat AsO43-. Oleh karena itu sebagian besar arsenat yang ditambahkan ke dalam tanah, relatif tidak tersedia bagi tanaman. Pada suasana sedikit masam arsenat diikat oleh Al dan oksidasi hidrous besi.

Al+++ + H2AsO4 2H+ + Al(OH)2H2AsO4

Fe(OH)3 + H2AsO4 Fe(OH)2H2AsO4 + OH-

Pemakaian pestisida As yang terus menerus dalam jangka panjang dapat menimbulkan keracunan pada beberapa tanaman yang peka seperti kentang, jagung manis, kacang-kacangan, dsb.

Keracunan As dapat ditekan dengan menambah garam-garam Zn, Fe dan Al-sulfat ke dalam tanah. Hal ini mungkin karena terbentuknya senyawa arsenat dari Zn, Fe, dan Al yang sukar larut.

Boron (B)Pencemaran boron dalam tanah dapat terjadi karena air irigasi kaya

unsure boron atau karena pemberian pupuk yang berlebihan. Boron agak kurang larut dalam tanah dan sifat racunnya dapat tercuci pada tanah berpasir dan bersifat masam. Keracunan boron bersifat setempat.

Fluor (F)

110


Keracunan fluor bersifat setempat. Senyawa fluorida banyak dibentuk dari hasil iindustri. Fluorida yang terbentuk dalam tanah sangat tidak larut, dan kelarutannya menurun bila tanah mengandung cukup kapur.

9. 11. Pencemaran oleh Senyawa OrganikMenurut sumbernya pencemaran senyawa organik dapat terjadi karena:

1. Penimbunan sampah organik dari rumah tangga, pasar, industri makanan, pengolahan bahan pangan dan serat.

2. Sampah ternak, berupa kotoran ternak dan urine.Dari tempat pemeliharaan ternak, dengan adanya air hujan, akan

terangkut bahan organik yang dapat dihancurkan dan nitrat dalam jumlah yang banyak. Pada musim kemarau biasanya terjadi pencemaran udara yang disebabkan oleh pembentukan ammonia (NH3) dan gas-gas lainnya.

9. 12. Keuntungan dan Kerugian Sampah OrganikKeuntungan:1. Memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah;2. Meningkatkan produksi tanaman;3. Meningkatkan produktivitas tanah;4. Melindungi tanah terhadap bahaya erosi.

Kerugian:1. Karena kandungan haranya sangat rendah, bila sampah organik akan

digunakan sebagai pupuk akan dibutuhkan dalam volume yang besar;2. Comberan kotoran ternak mempunyai kadar logam berat dan senyawa

racun anorganik yang cukup besar. Mempertahankan pH tinggi merupakan syarat agar kemungkinan keracunan logam berat dapat dikurangi.

9. 13. Pembuangan Sampah OrganikSampah kota dan rumah tangga sebagian besar terdiri dari bahan

organik berupa sisa-sisa sayuran, buah-buahan, daun-daunan, kertas dan bahan-bahan yang sukar dihancurkan berupa plastik, gelas, logam, dsb.

Pembuangan sampah di Indonesia pada umumnya berupa penimbunan sampah secara terbuka pada lubang-lubang bekas galian.

111


Bahan organik berupa sisa sayuran, buah-buahan dan daun-daunan dapat mudah mengalami pelapukan dengan dibentuknya berbagai senyawa organik sederhana dan senyawa-senyawa anorganik yang sebagian besar mudah larut dalam air, hingga mudah mengalami pencucian. Pencucian dan aliran permukaan dari daerah penimbunan sampah dapat mencemari air tanah. Bahan pencemarnya dapat berupa larutan senyawa-senyawa organik dan anorganik, dan senyawa-senyawa logam berat yang tadinya terdapat sebagai senyawa organik dari sampah.

Pembuangan sampah secara terbuka mempunyai keuntungan dan kerugian.

Keuntungan:1. Pada tempat pembuangan sampah akan berkembang berbagai macam

mikro organisme penghancur sampah.2. Senyawa-senyawa anorganik yang dibentuk dari perombakan sampah

dapat bereaksi dengan beberapa jenis mineral tanah atau akan diserap oleh koloid tanah.

Kerugian:1. Sampah organik dalam jumlah besar dapat menyebabkan terjadinya

keracunan logam berat dan nitrat pada air tanah;2. Sampah organik kaya nitrogen bila melapuk menghasilkan senyawa

nitrat yang cukup banyak yang dapat mencemari air tanah.

112


X. Konservasi Tanah dan Air

10. 1. PendahuluanKonservasi tanah adalah usaha-usaha untuk menjga agar tanah tetap

produktif, atau memperbaiki tanah yang rusak karena erosi dan/atau mengalami degradasi kesuburannya, agar menjadi lebih produktif.

Konservasi air adalah usaha-usaha agar air dapat lebih banyak disimpan di dalam tanah sehingga dapat digunakan seoptimal mungkin dan mengurangi terjadi-nya banjir dan erosi.

10. 2. ErosiErosi merupakan suatu proses di mana tanah dihancurkan (detached) dan

kemudian dipindahkan oleh kekuatan air, angin, atau gravitasi. Di Indonesia erosi yang terpenting adalah yang disebabkan oleh air.

Erosi Geologi dan Erosi dipercepatErosi Geologi, adalah erosi yang berjalan sangat lambat, dimana jumlah tanah yang tererosi sama dengan jumlah tanah yang terbentuk. Erosi macam ini tidak membahayakan karena terdapat keseimbangan antara tanah yang hilang tererosi dan tanah baru yang terbentuk.

Erosi dipercepat, (accelerated erosion), adalah erosi yang berjalan relatif cepat, dimana jumlah tanah yang tererosi jauh lebih besar daripada tanah baru yang terbentuk, akibatnya tanah atas (top-soil) menjadi hilang. Terjadinya erosi ini sebagai akibat kegiatan manusia yang telah banyak melakukan perubahan terhadap lingkungan di atas tanah, misalnya penggundulan hutan.

10. 3. Jenis erosi oleh air1. Erosi Percikan (splash erosion)

Erosi percikan adalah erosi yang terjadi dalam bentuk percikan butir-butir tanah ke tempat-tempat lain yang lebih rendah sebagai akibat adanya pukulan tetesan air hujan yang jatuh ke permukaan tanah.

2. Erosi lembar (sheet erosion)Erosi lembar adalah erosi yang terjadi secara merata di semua tempat, hingga sepintas lalu erosi ini tak tampak, karena kehilangan lapisan-

113


lapisan tanah seragam. Erosi macam ini dapat berbahaya, karena baru disadari setelah seluruh top soil tererosi.

3. Erosi Alur (rill erosion)Erosi alur adalah erosi yang terjadi karena adanya genangan-genangan setempat di suatu lereng, yang kemudian air dalam genangan tersebut mengalir hingga terbentuk alur-alur bekas aliran air. Alur-alur tersebut dapat dihilangkan dengan pengolahan tanah biasa.

4. Erosi gully (gully erosion)Erosi ini merupakan lanjutan erosi alur, dimana alur-alur tersebut terus menerus dikikis oleh aliran air, hingga menjadi lebih dalam dan lebih lebar seperti selokan dengan aliran air yang lebih kuat.

5. Erosi Parit (channel erosion)Erosi parit terjadi karena adanya pengikisan pada dinding atau dasar parit oleh aliran air dalam parit, hingga dapat terjadi tebing di atas runtuh ke dasar parit atau makin dalamnya dasar parit.

6. LongsorLongsor adalah bergesernya suatu massa tanah yang besar dari suatu tempat ke tempat yang lebih rendah, karena adanya lapisan yang licin dan kedap air di bawah massa tanah yang bergeser tersebut. Longsor termasuk juga peristiwa erosi karena disini juga terjadi perpindahan sejumlah massa tanah.

10. 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi ErosiBeberapa faktor penting yang mempengaruhi besarnya erosi oleh air

adalah:1. curah hujan,2. sifat kepekaan tanah terhadap erosi,3. kemiringan dan panjangnya lereng,4. vegetasi,5. tindakan manusia.

1. Curah HujanSifat hujan yang perlu diperhatikan adalah:a. Intensitas hujan, menunjukkan banyaknya curah hujan per satuan

waktu. Umumnya dinyatakan dalam satuan mm/jam atau cm/jam.

114


b. Jumlah hujan, menunjukkan banyaknya air hujan selama terjadi hujan, dapat dihitung selama satu bulan atau satu tahun, dsb.

c. Distribusi hujan, menunjukkan penyebaran waktu terjadi hujan.

Dari sifat-sifat tersebut, yang terpenting dalam mempengaruhi besarnya erosi adalah intensitas hujan. Jumlah hujan rata-rata tahunan yang tinggi tidak akan menyebabkan erosi yang berat apabila hujan terjadi merata, sedikit demi sedikit sepanjang tahun. Sebaliknya, curah hujan rata-rata tahunan yang rendah mungkin dapat menyebabkan erosi berat bila hujan terseut jatuh sangat deras meskipun hanya sebentar.

2. Kepekaan Tanah terhadap ErosiKepekaan tanah terhadap erosi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara

lain:a. Tekstur tanah

Tekstur tanahyang paling peka terhadap erosi adalah debu dan pasir sangat halus. Tekstur kasar seperti pasir dan tekstur halus seperti lempung, tahan terhadap erosi.

b. Bentuk dan Kemantapan Struktur TanahTanah yang mempunyai struktur membulat (granuler, gumpal membulat), tidak mudah tererosi, karena mempunyai porositas yang tinggi, sehingga air mudah meresap dan aliran permukaan kecil. Demikian pula tanah dengan struktur mantap, tidak mudah hancur oleh pukulan air hujan, hingga tahan terhadap erosi.

c. Daya Inflitrasi atau Permeabilitas TanahTanah mempunyai daya inflitrasi yang besar air akan mudah meresap ke dalam tanah, sehingga aliran permukaan kecil, dan akibatnya erosi yang terjadi juga kecil.

d. Kandungan Bahan OrganikTanah-tanah yang cukup mengandung bahan organik umumnya menyebabkan struktur tanah menjadi mantap sehingga tahan terhadap erosi. Tanah dengan bahan organik yang rendah (kurang dari 2%), umumnya peka terhadap erosi.

3. Kemiringan dan Panjang Lereng

115


Erosi akan meningkat apabila lereng semakin panjang dan semakin curam. Lereng yang semakin panjang menyebabkan volume air yang mengalir menjadi semakin besar dan deras. Lereng yang semakin curam, kecepatan aliran permukaan semakin meningkat, sehingga kekuatan mengangkut meningkat pula.

4. VegetasiPengaruh vegetasi terhadap erosi adalah:a. Menghalangi air hujan agar tidak jatuh langsung di permukaan tanah,

sehingga kekuatan untuk menghancurkan tanah sangat dikurangi. Makin rapat vegetasi yang ada, makin efektif mencegah terjadinya erosi.

b. Menghambat aliran permukaan dan memperbanyak air inflitrasi.c. Penyerapan air ke dalam tanah diperkuat oleh transpirasi (penguapan

air) melalui vegetasi.

5. ManusiaKepekaan tanah terhadap erosi dapat diubah oleh manusia menjadi lebih

baik atau lebih buruk. Pembuatan teras-teras pada tanah yang berlereng curam merupakan pengaruh baik, karena dapat mengurangi erosi. Sebaliknya penggundulan hutan di daerah-daerah pegunungan merupakan pengaruh manusia yang jelek karena dapat menyebabkan erosi dan banjir.

Pendugaan ErosiBesarnya erosi tanah secara kuantitatif dapat dihitung menggunakan suatu

rumus yang disebut Universal Soil Loss Equation (USLE) atau Persamaan Umum Hilangnya Tanah. Persamaan ini dikemukakan oleh Wischmeier dan Smith (1962) dan digunakan untuk menduga besarnya erosi tanah-tanah di Amerika. Rumus tersebut kemudian digunakan juga oleh beberapa negara termasuk Indonesia.

Rumus USLE adalah sbb:A = R x K x L x S x C x P

A = jumlah tanah yang hilang (tererosi) setiap tahun dinyatakan dalam ton/ha/tahun.

R = indeks daya erosi curah hujan.

116


K = indeks kepekaan tanah terhadap erosi (erodibilitas tanah).L = panjang lereng dinyatakan dalam meter.S = kemiringan lereng dinyatakan dalam persen (%).C = faktor tanaman (vegetasi).P = faktor usaha-usaha manusia dalam pencegahan erosi.

Indeks Daya Erosi Curah Hujan (R)Indeks Daya Erosi Curah Hujan (erosivitas hujan) dapat dihitung dari rata-

rata daya erosi curah hujan, yang diperoleh dari pengamatan intensitas hujan (I) dan intensitas hujan selama 30 menit (I30), dengan menggunakan penakar hujan otomatik (ombrometer), dimana banyaknya dan penambahan hujan setiap saat dicatat secara otomatik dalam kertas plas (ombrograf).

Indeks Kepekaan Tanah terhadap Erosi (K)Indeks kepekaan tanah terhadap erosi atau erodibilitas tanah (K) merupakan

jumlah tanah yang hilang rata-rata setiap tahun per satuan indeks daya erosi curah hujan ada sebidang tanah tanpa tanaman (gundul), tanpa usaha pencegahan erosi, kemiringan lereng 9% dan panjang 22 meter.

Faktor Lereng (LS)Faktor LS merupakan rasio antara tanah yang hilang dari suatu petak

dengan panjang dan kecuraman lereng tertentu pada petak baku, yaitu tanah gundul, panjang lereng 22 meter, kecuraman (kemiringan) 9%, tanpa ada usaha pencegahan erosi.

Faktor Tanaman (C)Merupakan rasio dari tanah yang hilang pada tanaman tertentu dengan

tanah gundul. Pada tanah gundul dan petak baku, nilai C ditetapkan = 1.

Usaha-usaha Pencegahan ErosiMerupakan rasio antara tanah yang hilang pada tanah dengan dilakukan

usaha konservasi dan tanah yang hilang bila tanpa dilakukan usaha konservasi.

10. 5. Kerusakan-kerusakan Akibat ErosiAkibat dari erosi dapat terjadi kerusakan-kerusakan yang terjadi di tempat

terjadinya erosi dan di tempat penerima erosi.1. Kerusakan di tempat terjadinya erosi, antara lain:

a. penurunan produktivitas tanah.

117


b. hilangnya unsur hara yang diperlukan tanaman.c. menurunnya kualitas tanaman.d. laju inflitrasi menurun.e. menurunnya kemampuan tanah menahan air.

Dari kerusakan tersebut terjadilah tanah kritis. Tanah kritis adalah tanah yang mengalami kerusakan dan kehilangan fungsi hidro-orologis dan fungsi ekonomi.2. Kerusakan di tempat penerima hasil erosi, antara lain:

a. terjadinya polusi sediment, yaitu pengendapan bahan-bahan tanah.b. terjadinya polusi kimia dari pupuk, yaitu penimbunan senyawa unsur-

unsur hara dari hara pupuk.c. terjadinya polusi kimia dari bahan-bahan insektisida.

10. 6. Metode Konservasi TanahPada dasarnya ada tiga metode konservasi tanah, yaitu:

I. Metode vegetatifII. Metode mekanikIII. Metode kimia

I. Metode vegetatifTujuan metode ini adalah melindungi permukaan tanah terhadap pukulan

tetesan air hujan, memperkecil run-off dan meningkatkan daya inflitrasi tanah.Metode vegetatif yang banyak dilakukan, antara lain:

1. Penamaman stripBeberapa tanaman pokok ditanam dalam strip yang berselang-seling dengan tanaman penutup tanah yang disusun memotong lereng.

2. Pergiliran tanaman (rotation)

118

Tanaman pokok

Tanaman penutup tanahTanaman pokok


Penanaman berbagai tanaman secara bergilir dalam urutan waktu tertentu.

3. Tanaman penutup tanah (cover crop).

4. Pemberian mulsa (seresah) mulchingPemberian mulsa (mulching) dilakukan dengan tujuan menutupi tanah

menggunakan sisa-sisa tanaman, seperti daun, ranting, dsb.

II. Metode mekanikTujuan dari metode ini adalah mencegah terjadinya erosi dengan tindakan

atau membuat suatu konstruksi (bangunan) dengan tujuan:a. memperlambat aliran permukaan (run-off).b. menampung dan menyalurkan aliran permukaan agar tidak mempunyai

kekuatan yang merusak.Beberapa metode mekanik, antara lain:1. Pengolahan tanah.2. Pengolahan tanah menurut kontur.3. Pembuatan galengan/saluran menurut kontur.4. Pembuatan teras.

1. Pengolahan tanahPengolahan tanah dilakukan secara terbatas, dengan tujuan agar tanah

menjadi gembur, tapi tidak dibentuk tapak bajak. Dengan cara demikian, bila turun hujan air akan mudah meresap ke bawah (inflitrasi meningkat) dan aliran permukaan menjadi kecil.

2. Pengolahan tanah menurut konturCara ini dilakukan pada tanah-tanah miring (berlereng). Pembajakan

dilakukan memotong lereng (menurut kontur). Manfaat metode ini adalah terhambatnya aliran permukaan, hingga erosi dapat diperkecil.

3. Pembuatan galengan dan saluran menurut konturGunanya:

a. menghambat aliran permukaan.b. dengan saluran menurut kontur kecepatan aliran diperkecil.

4. Pembuatan teras

119


Gunanya:a. memperpendek panjang lereng.b. memperkecil kecepatan aliran permukaan.c. memperbesar daya inflitrasi tanah.

Dari jenis-jenis teras yang terkenal adalah teras bangku, yang dibedakan dalam teras datar, teras miring, dan teran tajam.

120


121


III. Metode kimiaMetode ini dilakukan dengan menggunakan bahan kimia untuk

meningkatkan kemantapan agregat tanah dan struktur menjadi lebih ramah. Dengan demikian tanah menjadi tahan terhadap pukulan tetes air hujan, inflitrasi tetap besar dan run-off kecil.

Bahan kimia yang banyak digunakan adalah bitumen dan krilium. Untuk skala yang besar, pelaksanaan metode ini membutuhkan biaya yang besar, hingga tak menguntungkan, oleh karena itu metode ini jarang atau tak pernah dilakukan.

Untuk keperluan khusus, misalkan terhadap lahan miring di halaman rumah mungkin metode ini akan dilakukan.

122


DAFTAR PUSTAKA

Brady, N. C. 1985. The Nature and Properties of SOILS. Ninth Edition. MACMILLAN Publishing Co., New York.750p.

Buol, S. W., F. D. Hole, and R. J. McCracken. 1973. Soil Genesis and Classification. The Iowa State University Press, Ames.360p.

123


Donahue, R. L., R. W. Miller, and J. C. Shickluna. 1977. SOILS. An Introduction to Soils and Plant Growth. Prentice-Hall, Inc., New Jersey. 626p.

Fanning, D. S. and Mary C. B. Fanning. 1989. SOIL Morphology, Genesis, and Classification. John Wiley and Sons. 395p.

Foth, H. D. and L. M. Turk. 1972. Fundamentals of Soil Science. Fifth Edition. Wiley international Edition. John Wiley and Sons, Inc. 454p.

Rini Wudianto. 2000. Mencegah Erosi. Penebar Swadaya. 31p.

Sanchez, P. A. 1976. Properties and Management of Soils in the Tropics. John Wiley and Sons, New York.618p.

Suripin. 2002. Pelestarian Sumberdaya Tanah dan Air. Penerbit NADI Yogyakarta. 208p.

Tisdale, S. and W. Nelson. 1975. Soil Fertility and Fertilizers. Third edition. Macmillan Publishing Co., Inc. New York. 694p.

124

lutviaresta.files.wordpress.com · web viewproses pelapukan batuan induk menjadi bahan induk...

Documents