KARAKTERISTIK TANAH DENGAN HORISON PENIMBUNAN LIAT YANG BERKEMBANG DARI BATUAN SEDIMEN DAN VOLKANIK OLEH : AFRA D. N. MAKALEW

Transkripsi

1 KARAKTERISTIK TANAH DENGAN HORISON PENIMBUNAN LIAT YANG BERKEMBANG DARI BATUAN SEDIMEN DAN VOLKANIK OLEH : AFRA D. N. MAKALEW SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006

2 ABSTRAK AFRA D.N. MAKALEW. Karakteristik Tanah dengan Horison Penimbunan Liat yang Berkembang dari Batuan Sedimen dan Volkanik. Dibimbing oleh SARWONO HARDJOWIGENO, SUDARSONO, BUDI MULYANTO, dan SUBAGYO HARDJO-SUBROTO. Pemanfaatan tanah-tanah yang memiliki horison akumulasi atau penimbunan liat banyak menghadapi faktor pembatas produksi. Horison yang relatif padat di bawah lapisan olah dan dekat dengan permukaan tanah mengakibatkan laju perkolasi terhambat, tanah cepat jenuh air dan mudah tererosi, serta terbatasnya daerah perakaran tanaman, sehingga produktivitas tanah menjadi terbatas. Di Indonesia tanah-tanah yang memiliki horison penimbunan liat seperti Alfisol (5,2 juta ha), Ultisol (45,8 juta ha), dan Inceptisol (70,5 juta ha) merupakan alternatif untuk pengembangan usaha pertanian. Tanah-tanah tersebut dapat berkembang dari bahan induk sedimen (batuliat dan batukapur) maupun pada bahan induk bahan volkan (volkanik). Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mengidentifikasi sifat-sifat tanah dengan horison penimbunan liat dan proses-proses pembentukannya, yang berkembang dari batuan sedimen (batuliat dan batukapur) dan batuan volkanik (andesitik dan dasitik); (2) membandingkan sifat-sifat horison penimbunan liat dan proses-proses pembentukannya pada tanah Ultisol, Alfisol, dan Inceptisol, baik pada regim kelembaban tanah akuik, perudik, maupun ustik; (3) mengetahui sifat-sifat horison penimbunan liat yang penting kaitannya dengan pengelolaan tanah Ultisol, Alfisol, dan Inceptisol, baik yang berkembang dari batuliat, batukapur, maupun batuan volkanik (andesitik dan dasitik). Penelitian dilaksanakan pada 10 pedon pewakil yang tersebar di daerah Kabupaten Bogor dan Banten. Lokasi pedon-pedon pewakil tanah Ultisol, Alfisol, dan Inceptisol yang terletak di desa Cendali, Cijayanti-1, Cijayanti-2, Pasircabe- Jonggol, Ciampea dan Jasinga (Kabupaten Bogor), dan Cipocok-Serang (Kabupaten Banten). Parameter yang diamati meliputi sifat-sifat fisika, kimia, mineralogi, dan mikromorfologi (irisan tipis) tanah, penentuan horison penimbunan liat merupakan argilik atau bukan argilik menggunakan kriteria dalam Taksonomi tanah (Soil Survey Staf, 2003). Hasil penelitian diperoleh bahwa : (1) Karakteristik tanah dengan horison penimbunan liat berbeda-beda pada setiap jenis bahan induk, baik yang berkembang dari batuan sedimen maupun batuan volkanik, jumlah peningkatan kandungan liat, ketebalan horison penimbunan liat, dan bukti adanya iluviasi liat sebagai kriteria argilik, hanya dijumpai pada pedon AM7 dan AM8 (perudik) yang berkembang dari bahan Volkanik-Andesitik, serta pedon AM10 (akuik) berkembang dari bahan Volkanik-Dasitik. Horison penimbunan liat pedon-pedon AM1, AM2, dan AM3 (batuliat), AM4,AM5, dan AM6 (batukapur), dan AM9 (bahan volkanik-dasitik diidentifikasi sebagai horison kambik. (2) Horison argilik relatif lebih tebal terdapat pada pedon AM8 (125 cm) dengan letak 20 cm dari permukaan tanah, pada pedon AM10 (114 cm) terletak relatif lebih dalam, yakni pada 26 cm dari permukaan tanah, sedangkan pedon AM7 (86 cm) terletak pada ii

3 kedalaman 19 cm. Sedangkan ketebalan horison kambik paling tebal terdapat pada pedon AM1 dan AM3 yang berkembang dari batuliat, yakni 120 cm. Paling tipis dijumpai pada pedon AM2 (perudik) yang berkembang dari batuliat, yakni 99 cm dari permukaan tanah. Rata-rata jumlah peningkatan liat total 48,9%, merupakan peningkatan tertinggi yang dijumpai pada pedon-pedon yang berkembang dari bahan volkanik-dasitik. Diikuti oleh pedon-pedon yang berkembang dari batuliat sebesar 37,9%, volkanik-andesitik sebesar 34,4%. Sementara peningkatan paling rendah, sebesar 19,9%, terdapat pada pedonpedon dari batukapur. Peningkatan liat total tersebut cenderung lebih tinggi pada pedon yang memiliki regim kelembaban akuik dibanding perudik dan ustik. Hasil pengamatan irisan tipis pada horison argilik mendapatkan bahwa selaput liat (berdasarkan ada tidaknya laminasi) terlihat dengan urutan tingkat perkembangan : dari sangat berkembang sampai kurang berkembang. Urutan tingkat perkembangannya dari yang sangat berkembang adalah bahan volkanikdasitik (AM10) kemudian volkanik-andesitik (AM8). Selaput liat yang paling tebal dijumpai pada pedon AM10 (volkanik-dasitik), kemudian AM8 (volkanikandesitik). Berdasarkan pengamatan ketiga sifat horison penimbunan liat (terutama ketebalan dan jumlah peningkatan liat halus), dapat disimpulkan bahwa genesis horison argilik dan bukan argilik sangat dipengaruhi oleh faktor bahan induk, yang berinteraksi dengan faktor pembentuk tanah lainnya seperti iklim dan topografi. (3) Adanya horison argilik dapat menimbulkan aliran air bawah permukaan, sehingga sifat-sifat penting horison penimbunan liat yang berkaitan dengan pengelolaan tanah Ultisol, Alfisol, dan Inceptisol adalah letak dan ketebalannya. iii

4 ABSTRACT AFRA D. N. MAKALEW. Characteristics of Soil with Clay Accumulation Horizons in Sedimentary and Volcanic Rocks. Under Supervision of SARWONO HARDJOWIGENO, SUDARSONO, BUDI MULYANTO, and SUBAGYO HARDJOSUBROTO. A study of soil with clay accumulation horizon was conducted on 10 pedons of Ultisols, Alfisols, Inceptisols derived from sedimentary and volcanic rocks. The investigation was aimed to study the characteristics of soil with clay accumulation horizons through the use of physical, chemical, mineralogical, macro- and micro-morphological data. Soil morphology and particle size distributions indicated that not all of the B horizons of pedons sampled meet the argillic horizon definition. Microscopic study resulted that, not all pedons sampled have visible clay skins as the evidence of clay transportation. Kinds of parent materials affect morphology and physical characteristics of soil with clay accumulation horizon, i.e. on the thickness, depth, position of maximum fine and total clay content. Thin sections of Bt horizons of AM8 and AM10 pedons showed illuvial features, confirming the presence of an argillic. Clay position is lying adjacent to voids, occur as a limpid clay coating, some superimposed with ferruginous coating. Kaolinite, smectite, and haloysite were dominant clay minerals of the clay accumulation horizons, which are also found at the upper horizons of the observed pedons. Similarity in characteristics of the surface and subsurface horizons, especially on the composition of soil sand fraction mineral and clay mineral, proved that the clay comes from the same soil material. It was also concluded that the formation of clay accumulation horizons as Bt in the studied pedons dominated by elluviation and illuviation processes, and the formation of clay accumulation horizons as Bw were dominated by the sedimentation processes. Some important results of this research showed that (1) Not all of the sampled pedons have argillic horizons. Only AM7, AM8 and AM10 pedons meet all requirements of argillic criterias ; The uppper boundary of argillic was found at 26 cm from the soil surface on AM10 pedon, on AM8 it was at 20 cm, and at 19 cm from the soil surface found on AM7 pedon; Pedons derived from volcanic rocks have the highest average total clay contents, i.e. 48.9%, followed respectively by pedons developed from claystone 37,9%, andesitic-volcanic rocks 34.4%, and limestone 19.9%; Development of clay skins was found strongest on soils derived from dasitic-volcanic rocks; (2) Types of parent material together with other soil forming factors (climate and topography) affect characteristics of clay accumulation horizons, especially on the thickness and content of fine clay; (3) Thickness and position of clay accumulation horizons from the soil surface are the main properties that most related to management of Alfisols, Ultisols, and Inceptisols. Key words : Clay accumulation horizon, Elluviation, Illuviation, Argillic, Cambic, Ultisols, Alfisols, Inceptisols, Sedimentary and Volcanic rocks. iv

5 Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya v

6 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Karakteristik Tanah dengan Horison Penimbunan Liat yang Berkembang dari Batuan Sedimen dan Volkanik adalah karya saya sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Desember 2006 Afra Donatha Nimia Makalew NRP vi

7 KARAKTERISTIK TANAH DENGAN HORISON PENIMBUNAN LIAT YANG BERKEMBANG DARI BATUAN SEDIMEN DAN VOLKANIK OLEH : AFRA D. N. MAKALEW Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Tanah SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006 vii

8 Judul : Karakteristik Tanah dengan Horison Penimbunan Liat yang Berkembang dari Batuan Sedimen dan Volkanik Nama : Afra Donatha Nimia Makalew N r p : Program Studi : Ilmu Tanah Menyetujui, 1. Komisi Pembimbing Prof.Dr.Ir. Sarwono Hardjowigeno,MSc Ketua Prof.Dr.Ir. Sudarsono,MSc Anggota Dr.Ir. Budi Mulyanto,MSc Anggota Dr.Ir. Subagyo Hardjosubroto,MSc.APU Anggota Mengetahui, 2. Ketua Program Studi Ilmu Tanah 3. Dekan Sekolah Pascasarjana Dr.Ir. Komaruddin Idris,MS Dr.Ir. Khairil A.Notodiputro,MS Tanggal Ujian : 12 September 2006 Tanggal Lulus : viii

9 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Tomohon-Minahasa pada tanggal 19 Januari 1965 sebagai anak ke-8 dari pasangan P.D.Makalew (Alm) dan Chatarina Wanget (Almh). Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian Universitas Sam Ratulangi Manado, lulus pada tahun Pada tahun 1992, penulis diterima di Agricultural and Food Engineering Program, Asian Institute of Technology (AIT) Bangkok, Thailand dan menamatkannya pada tahun Kesempatan untuk melanjutkan program doktor pada program studi Ilmu Tanah Sekolah Pascasarjana IPB Bogor diperoleh pada tahun Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Universitas Mercu Buana Jakarta dan BPPS Dikti (Tahun ). Penulis bekerja sebagai Dosen Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sam Ratulangi (UNSRAT) Manado sejak 1988 sampai 1994, dan sebagai Dosen KOPERTIS Wilayah III ditempatkan di Fakultas Pertanian (sekarang Fakultas Manajemen Agribisnis) Universitas Mercu Buana (UMB) Jakarta sejak tahun 1995 sampai sekarang. ix

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah yang Maha Kuasa, sehingga disertasi ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini berhubungan dengan sifat-sifat dan pembentukan horison penimbunan liat pada tanah-tanah yang berkembang dari batuan sedimen dan volkanik. Pada Kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Sarwono Hardjowigeno, MSc. sebagai Ketua Komisi Pembimbing 2. Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc. sebagai Anggota Komisi Pembimbing 3. Dr. Ir. Budi Mulyanto, MSc. Sebagai Anggota Komisi Pembimbing 4. Dr. Ir. Subagyo Hardjosubroto, MSc. APU. sebagai Anggota Komisi Pembimbing 5. Rektor, Dekan SPs, Ketua Program Studi Ilmu Tanah SPs IPB 6. Program Beasiswa BPPS-Dikti 7. Rektor Universitas Mercu Buana, Dekan, Ketua Jurusan Agronomi, seluruh Staf Pengajar, dan Karyawan Fakultas Managemen Agrbisinis UMB Jakarta 8. Seluruh Staf Pengajar dan Mahasiswa Program Studi Ilmu Tanah SPs IPB 9. Ketua dan seluruh Staf Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian IPB 10. Staf Laboratorium Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian IPB 11. Staf Laboratorium Mineral, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor 12. Staf Laboratorium Tanah, Fakultas Geografi UGM Yogyakarta 13. Mahasiswa HIMPIT, Mahasiswa Program Ilmu Tanah SPs-IPB Angkatan 99, dan rekan-rekan kelompok G Orangtua, suami, dan anak-anak Akhirnya penulis mengharapkan disertasi ini dapat menjadi tambahan informasi bagi ilmu yang terkait dan bagi para pembaca. Bogor, Desember 2006 Penulis x

11 DAFTAR ISI Halaman PRAKATA DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN... x xii xiii xiv PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Hipotesis TINJAUAN PUSTAKA Definisi Horison Penimbunan Liat. 5 Genesis Horison Penimbunan Liat Mikromorfologi Horison Penimbunan Liat Bahan Induk Tanah Tanah-tanah dengan Horison Penimbunan Liat BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Bahan Penelitian Metodologi Penelitian Analisis Data KEADAAN UMUM DAERAH PENELITIAN Lokasi Penelitian Geologi Topografi Iklim Penggunaan Lahan Vegetasi HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Morfologi dan Fisika tanah Sifat Kimia Tanah Mineralogi Horison Permukan dan Penimbunan Liat Horison Diagnostik Klasifikasi Tanah Pedon-Pedon Pewakil Karakteristik Horison Argilik dan Kambik Implikasi Adanya Horison Penimbunan Liat KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

12 DAFTAR TABEL No. Halaman 1. Lokasi, Jenis Bahan Induk, dan Regim Kelembaban Tanah Pedon-Pedon Pewakil Jenis-jenis Analisis Tanah, Metode dan Kegunaannya dalam Penelitian Curah Hujan (mm) Bulanan ( Rata-rata 10 tahun) di daerah penelitian Data Suhu Udara Maksimum Minimum, dan Rata-rata Bulanan di daerah Kabupaten Bogor, diwakili stasiun Darmaga (259 dpl) ( ) Sifat Morfologi dan Fisika Tanah Masing-masing Horison Pedon Pewakil yang Berkembang dari Batuliat Siifat Morfologi dan Tanah Masing-masing Horison Pedon Pewakil yang Berkembang dari Batukapur Siifat Morfologi dan Tanah Masing-masing Horison Pedon Pewakil yang Berkembang dari Bahan Volkanik-Andesitik Sifat Morfologi dan Fisika Tanah Masing-masing Horison Pedon Pewakil yang Berkembang dari Bahan Volkanik-Dasitik Beberapa Sifat Kimia Masing-masing Horison dari Pedon Pewakil (Batuliat) Beberapa Sifat Kimia Masing-masing Horison dari Pedon Pewakil (Batukapur) Beberapa Sifat Kimia Masing-masing Horison dari Pedon Pewakil Bahan Volkanik-Andesitik Beberapa Sifat Kimia Masing-masing Horison dari Pedon Pewakil Bahan Volkanik-Dasitik Penyebaran Mineral Fraksi Pasir Total pada Horison Eluviasi dan Horison Iluviasi...76 xii

13 14. Jenis Mineral Liat pada Horison Eluviasi dan Iluviai Maksimum setiap Pedon Pewakil Mineral Liat yang Dominan pada Horison Iluviasi dan Horison di Atasnya pada Masing-masing Pedon Pewakil Jumlah Liat Total pada Horison Eluviasi dan Horison Iluviasi, serta Jumlah Minimal Liat Total sebagai Horison Penimbunan liat (Argilik) Batas Atas dan Bawah, serta Ketebalan Horison Iluviasi pada Masing-masing Pedon Pewakil Tebal, Jumlah, dan Perkembangan Selaput Liat pada masing-masing Horison Iluviasi Masing-masing Pedon Pewakil AM8 dan AM Hasil Identifikasi Horison Penimbunan Liat (Argilik) Berdasarkan Kriteria Jumlah Kandungan Liat, Ketebalan Horison, dan Selaput Liat pada Pedon Pewakil Pedon Pewakil dan Klasifikasi Tanahnya Kandungan Liat Halus dan Liat Total Maksimum (%) pada Masing-masing Kedalaman Pedon Pewakil Mikromorfologi Horison Penimbunan Liat Beberapa Pedon Pewakil..110 xiii

14 DAFTAR GAMBAR No. Halaman 1. Peta Lokasi Pedon Pewakil di Kabupaten Bogor Peta Lokasi Pedon Pewakil di Kabupaten Serang Peta Geologi Lokasi Penelitian (Daerah Bogor) Peta Geologi Lokasi Penelitian (Daerah Serang) Lokasi setiap Pedon Pewakil dalam Topografi Distribusi C-organik, Fe-bebas, dan Liat Total dalam Tanah pada Pedon AM1, AM2, dan AM3 yang Berkembang dari Distribusi C-organik, Fe-bebas, dan Liat Total dalam Tanah pada Pedon AM4, AM5, dan AM6 yang Berkembang dari Distribusi C-organik, Fe-bebas, dan Liat Total dalam Tanah pada Pedon AM7 dan AM8 yang Berkembang dari Bahan Volkanik- Andesitik Distribusi C-organik, Fe-bebas, dan Liat Total dalam Tanah pada Pedon AM9 dan AM10 yang Berkembang dari Bahan Volkanik-Dasitik a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM1 Berkembang dari Batuliat b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt2) Pedon AM1 Berkembang dari Batuliat a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM2 Berkembang dari Batuliat b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt3) Pedon AM2 Berkembang dari Batuliat a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM3 Berkembang dari Batuliat xiv

15 12b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt3) Pedon AM3 Berkembang dari Batuliat a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Peralihan (AB) Pedon AM4 Berkembang dari Batukapur b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt2) Pedon AM4 Berkembang dari Batukapur a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM5 Berkembang dari Batukapur b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt3) Pedon AM5 Berkembang dari Batukapur a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM6 Berkembang dari Batukapur b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt2) Pedon AM6 Berkemban dari Batukapur a. HasilAnalisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (A) Pedon AM7 Berkembang dari Bahan Volkanik-Andesitik b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt3) Pedon AM7 Berkembang dari Bahan Volkanik-Andesitik a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM8 Berkembang dari Bahan Volkanik-Andesitik b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt3) Pedon AM8 Berkembang dari Bahan Volkanik-Andesitik a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (A) Pedon AM9 Berkembang dari Bahan Volkanik-Dasitik b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt3) Pedon AM9 Berkembang dari Bahan Volkanik-Dasitik a. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Permukaan (Ap) Pedon AM10 Berkembang dari Bahan Volkanik-Dasitik b. Hasil Analisis XRD Fraksi Liat Horison Penimbunan Liat (Bt4) Pedon AM10 Berkembang dari Bahan Volkanik-Dasitik xv

16 20. Selaput Liat (Coklat kekuningan) pada Irisan Tipis Horison Bt4 dari Pedon AM8 Berkembang dari Bahan Volkanik Andesitik Selaput Liat pada Irisan Tipis Horison Bt4 Pedon AM10 yang Berkembang dari Bahan Volkanik Dasitik Distribusi Liat Halus dan Liat Total pada Tanah Inceptisol serta Batas Argilik (Argillic line) pada Pedon AM8 dan AM Irisan Tipis Horison Bt dari Pedon AM2 dan AM3 yang Berkembang dari Batuliat Irisan Tipis Horison Bt dari Pedon AM5 yang Berkembang dari Batukapur xvi

17 DAFTAR LAMPIRAN No. Halaman 1. Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Deskripsi Profil Pedon AM Regim Temperatur dan Kelembaban Tanah Stasiun Cimulang Stasiun Pasirmaung Stasiun Jonggol Stasiun Dramaga Stasiun Jasinga Stasiun Serang xvii