DASAR DASAR ILMU TANAH

Transkripsi

1 HIBAH PENULISAN BUKU AJAR DASAR DASAR ILMU TANAH (141G2103) Oleh: PROF. DR. IR. MUSLIMIN MUSTAFA, M.Sc. (NIDN: ) ASMITA AHMAD, ST.MSi. (NIDN: ) MUH. ANSAR, SP.MSi. (NIDN: ) IR. MASYHUR SYAFIUDDIN (NIDN: ) PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI JURUSAN ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2012 Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 1

2 HALAMAN PENGESAHAN HIBAH PENULISAN BUKU AJAR BAGI TENAGA AKADEMIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2012 Judul : Dasar Dasar Ilmu Tanah Nama Lengkap : Prof. Dr Ir Muslimin Mustafa, M.Sc. NIP : Pangkat/Golongan : Pembina Utama Madya / IV d Jurusan : Ilmu Tanah Makassar, 19 November 2012 Mengetahui : Ketua Jurusan Ilmu Tanah Penanggungjawab Penulisan, (DR Ir Burhanuddin Rasyid, MSc.) (Prof. Dr Ir Muslimin Mustafa, M. Sc) NIP NIP Mengetahui, Dekan Fakultas Pertanian (Prof. DR Yunus Musa, MSc.) NIP Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 2

3 KATA PENGANTAR Buku pengajaran Dasar-Dasar Ilmu Tanah ini disusun sebagai bahan untuk memahami pengetahuan dasar tentang tanah secara umum, yang meliputi; tanah sebagai bagian dari litosfer, pembentukan tanah dan prosesnya serta faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan tanah tersebut. Dasar-Dasar Ilmu Tanah merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa Fakultas Pertanian, karena menjelaskan dan membahas tentang tanah sebagai media pertumbuhan tanaman. Dalam proses pembentukan tanah, buku pengajaran Dasar-Dasar Ilmu Tanah ini memberikan penjelasan tentang peran faktor fisik, biologi, kimia dalam pembentukan tanah seperti perubahan iklim, temperatur, curah hujan serta mikroba dalam tanah. Pembahasan-pembahasan pokok serta kaitan antara setiap faktor pembentukan tanah tersebut akan memberikan pengertian tentang tanah sebagai media tumbuh tanaman. Berdasarkan pokok bahasan yang disampaikan maka diharapkan agar mahasiswa pertanian yang memahami proses pembentukan tanah tersebut dapat memiliki pemahaman tentang tanah sebagai media pertumbuhan tanaman. Materi bahasan dalam buku ajar ini akan merupakan dasar pemahaman untuk beberapa mata kuliah lanjutan yang berhubungan dengan tanah sebagai media tumbuh tanaman, seperti agrohidrologi, fisika tanah, kimia tanah, biologi tanah dan konservasi tanah dan air. Pokok-pokok bahasan dalam buku ajar ini sebagian besar bersumber dari bahan-bahan perkuliahan selama ini yang disempurnakan sesuai dengan literatur yang terkait. Buku ajar ini merupakan hasil revisi dari buku ajar yang telah diterbitkan pada tahun Revisi ini dilakukan guna meningkatkan kualitas buku ajar serta menambah khazanah membelajaran bagi mahasiswa. Para penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan, serta keterbatasan pokok bahasan yang diuraikan dalam buku ajar ini. Koreksi dan Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 3

4 komentar serta usulan perbaikan buku ajar ini sangat kami harapkan. perhatiannya kami mengucapkan terima kasih. Atas Makassar, 19 November 2012 Tim Penyusun Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 4

5 RINGKASAN Tanah memiliki kemampuan memberikan makanan air, maupun udara sehingga tanaman dapat hidup dan tumbuh. Berdasarkan fakta tersebut, maka tanah didefenisikan sebagai bahan atau massa yang terdiri dari mineral dan bahan organik yang mendukung pertumbuhan tanaman di permukaan bumi. Tanah terdiri dari partikel-partikel batuan, bahan organik, mahluk hidup, udara dan air. Tanah merupakan sistem 3 fase, yaitu padat, cair dan gas yang selalu mengalami dinamisasi dalam kondisi seimbang. Dipandang dari sisi pedologi, tanah adalah suatu benda alam yang dinamis dan tidak secara khusus dihubungkan dengan pertumbuhan tanaman. Tanah yang dipelajari dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman disebut edaphologi. Tanah yang terbentuk dari berbagai proses fisik, kimia dan biologi menghasilkan lapisan-lapisan yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lainnya baik sifat fisik, kimia maupun sifat biologinya. Dalam istilah tanah, lapisan tersebut dikenal dengan nama horison. Penampakan vertikal dari tanah yang terdiri atas horison-horison disebut profil tanah. Cepat atau lambatnya pembentukan horisonhorison tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor pembentuk tanah, yaitu: bahan induk, iklim, biota, topografi dan waktu. Fraksi anorganik tanah terdiri dari fragmen batuan dan mineral dengan berbagai ukuran dan susunan. Berdasarkan ukuran, dikenal fraksi utama yaitu : kerikil (>2 mm); pasir (2,0 0,05 mm); debu (0,05-0,002 mm) dan liat (<0,002 mm). Fraksi ini secara umum tersusun oleh mineral silikat sekunder (mineral liat tipe 1:1, 2:1 dan 2:2), mineral besi oksida dan aluminium oksida, serta mineral primer yang resisten (kuarsa dan mika). Perbedaan ukuran fraksi tanah dan kandungan bahan mineral serta bahan organik tanah menyebabkan setiap tanah di dunia memiliki perbedaan sifat baik secara fisik, kimia dan biologi. Cirri-ciri fisik yang yang sangat penting dalam pengamatan dan penelitian tanah adalah warna, tekstur dan struktur. Ketiga hal Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 5

6 tersebut dapat menceritakan proses-proses yang mempengaruhi kondisi tanah pada saat terbentuk. Air mempunyai fungsi yang penting dalam tanah, antara lain pada proses pelapukan mineral dan bahan organik tanah, yaitu reaksi yang mempersiapkan hara larut bagi pertumbuhan tanaman. Selain itu, air juga berfungsi sebagai media gerak hara ke akar-akar tanaman. Akan tetapi, jika air terlalu banyak tersedia, hara-hara dapat tercuci dari daerah-daerah perakaran atau bila evaporasi tinggi, garam-garam terlarut mungkin terangkat kelapisan tanah atas. Air yang berlebihan juga membatasi pergerakan udara dalam tanah, merintangi akar tanaman memperoleh O 2 sehingga dapat mengakibatkan tanaman mati. Setiap tanah mempunyai kadar air tanah kering udara, kadar air kapasitas lapang, dan kadar air maksimum yang berbeda-beda. Kadar air di dalam tanah dipengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah, kandungan bahan organik, kedalaman solum, iklim, tumbuhan, senyawa kimiawi garamgaraman, pupuk dan bahan amelioran. Kandungan bahan mineral dan bahan organik tanah yang berukuran sangat halus (koloid tanah) sangat mempengaruhi sifat kimia tanah, utamanya ph, kapasitas tukar kation (KTK) dan kejenuhan basa, Partikel-partikel koloid yang sangat halus yang dikenal sebagai mikro sel pada umumnya bermuatan negatif, sehingga ion-ion yang bermuatan positif akan tertarik dan membentuk lapisan ganda ion (ionic double layer). Semua zat-zat organik dalam tanah, hidup atau mati, segar atau melapuk, senyawa sederhana atau yang kompleks, merupakan bagian dari bahan organik yang terdapat di tanah. Binatang-binatang, demikian juga akar-akar tanaman yang hidup dalam tanah tidak dimasukkan dalam definisi ini. Pada pihak lain, bakteri-bakteri, cendawan dan mikroba hidup dimasukkan sebagai bagian dari bahan organik karena alasan sederhana yaitu disebabkan tidak mungkin memisahkannya dari bahan organik lainnya dalam tanah. Bahan organik sangat penting peranannya di dalam tanah karena ikut serta menentukan sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Perombakan bahan organik menjadi humus dilakukan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut menyerap nitrogen bebas dari tanah dan udara, yang Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 6

7 kemudian menghubungkannya dengan elemen lain dalam bentuk yang tersedia bagi tanaman. Mikroorganisme tanah dibedakan menjadi flora dan fauna baik makro maupun mikro, seperti; cacing tanah, protozoa, bakteri, fungi, aktinomisetes, alga dan lain sebagainya. Kesuburan alamiah sutau tanah bergantung pada banyak sedikitnya hara yang dapat diberikan oleh bahan induk. Penyedian ini tidak dapat bertahan lama dalam sistem kesuburan tanah diakibatkan banyaknya kebocoran yang terjadi, seperti erosi dan panen. Untuk mencegah hal tersebut dapat dilakukan pemupukan dan ameliorasi. Pemupukan dan ameliorasi dapat dilakukan dengan pemilihan jenis pupuk yang tepat (contohnya pupuk organik atau pupuk anorganik) dan bahan amelioran (contohnya; kapur). Pengklasifikasian jenis tanah dimaksudkan untuk memudahkan dalam membedakan jenis-jenis tanah yang terdapat di dunia. Klasifikasi tanah yang umum digunakan adalah klasifikasi Pusat Penelitian Tanah Bogor, klasifikasi FAO/UNESCO dan USDA yang dikenal dengan nama Soil Taksonomi. Tanah dan air sebagai sumberdaya alam lahan yang terbatas luas dan kualitasnya serta tidak dapat diperbaharui, sedangkan kehidupan dan kelangsungan hidup manusia dan seluruh mahluk hidup lainnya sangat tergantung dari hasil eksploitasi tanah dan air. Karena itu tanah dan air yang terbatas ini perlu dikelola secara benar, tepat dan efisien secara berkesinambungan dan berkelanjutan agar dapat dimanfaatkan terus. Hal ini dapat dicapai bila tanah dan air dikelola secara benar, tepat dan efisien. Tanah dan air sebagai modal dasar pembangunan untuk berbagai aspek kepentingan, untuk berbagai sektor pembangunan. Untuk itu setiap bidang tanah perlu diatur peruntukan dan pemanfaatannya, yang disesuaikan dengan kemampuan tingkat kesesuaian lahan. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 7

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN KATA PENGANTAR RINGKASAN DAFTAR ISI MODUL 1 : KONSEPSI TANAH... 1 BAB I. Pendahuluan... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Ruang Lingkup Isi... 1 C. Sasaran Pembelajaran Modul... 2 BAB II. Pembahasan... 3 A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 2 : PROSES PEMBENTUKAN TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 3 : MINERAL DALAM TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 8

9 MODUL 4 : SIFAT FISIK TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 5 : KONSEP AIR TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 6 : SIFAT-SIFAT KIMIA TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 7 : BAHAN ORGANIK TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 9

10 MODUL 8 : SIFAT BIOLOGI DASAR BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 9 : KESUBURAN TANAH DAN PEMUPUKAN BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 10 : KLASIFIKASI TANAH BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka MODUL 11: PENGELOLAAN TANAH UNTUK PRODUKSI YANG BERKELANJUTAN BAB I. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Ruang Lingkup Isi C. Sasaran Pembelajaran Modul BAB II. Pembahasan A. Indikator Penilaian B. Contoh Tugas dan Latihan BAB III. Penutup Daftar Pustaka Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 10

11 LAMPIRAN Garis Besar Pokok Pengajaran (GBRP) Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 11

12 MODUL 1 KONSEPSI TANAH BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang T anah adalah bagian dari permukaan bumi yang terbentuk dari bahan induk (P) yang telah mengalami proses pelapukan akibat pengaruh iklim (C) terutama faktor curah hujan, suhu dan pengaruh aktivitas organisme hidup (O) termasuk vegetasi, organisme (manusia) pada suatu topografi (R) atau relief tertentu dalam jangka waktu (T) tertentu pula. Menurut soil survey staff (1975) tanah adalah kumpulan tubuh alami pada permukaan bumi yang dapat berubah atau dibuat oleh manusia dari penyusunnya yang meliputi bahan organik yang sesuai bagi perkembangan akar tanaman. Di bagian atas dibatasi oleh udara atau air yang dangkal, ke samping dapat dibatasi oleh air yang dalam atau bahkan hamparan es atau batuan, sedangkan bagian bawah dibatasi oleh suatu materi yang tidak dapat disebut tanah yang sulit didefinisikan. Ukuran terkecilnya 1 sampai 10 m 2 tergantung pada keragaman horisonnya. B. Ruang Lingkup Isi Modul ini akan membantu mahasiswa dalam memahami konsepsi tentang tanah termasuk kepentingan tanah, tanah sebagai hasil pelapukan, tanah sebagai medium tumbuh tanaman dan tanah sebagai sistem tiga fase. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 1

13 C. Sasaran Pembelajaran Modul Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami kepentingan ilmu tanah dalam sistem produksi serta mampu menjelaskan tanah sebagai suatu sistem, penyusunan tanah, dan tanah sebagai media tumbuh tanaman. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 2

14 BAB II. PEMBAHASAN Tanah Sebagai Sumber Kehidupan Setiap hari kita menginjak tanah, serta di sekitar kita tumbuh tanaman pepohonan maupun rumput-rumputan. Berbagai pertanyaan muncul tentang tanah yang kita injak dan tempat pohon dan rumput tersebut tumbuh. Kenapa tanaman dapat tumbuh di atas tanah dan dari mana asal tanah tersebut. Masih banyak keingintahuan kita tentang tanah yang perlu dijawab, mengingat keanekaragaman dari tanah itu sendiri misalnya tanah di pegunungan, di lembah maupun di sekitar pantai. Namun kalau mengacuh pada kenyataan bahwa tanaman dapat tumbuh di atas tanah, maka tanah memiliki kemampuan memberikan makanan air, maupun udara sehingga tanaman dapat hidup dan tumbuh. Berdasarkan fakta tersebut, maka tanah didefenisikan sebagai bahan atau massa yang terdiri dari mineral dan bahan organik yang mendukung pertumbuhan tanaman di permukaan bumi. Tanah terdiri dari partikel-partikel batuan, bahan organik, mahluk hidup, udara dan air. Tanah dapat menumbuhkan tanaman sebagai makanan bagi mahluk hidup (hewan dan manusia), yang menghasilkan kalori sebagai sumber energi maka tanah dinilai sangat penting dan mendapatkan perhatian dari semua pihak baik secara individu maupun secara kelompok. Kita semua berharap agar tanah selalu berkembang secara kualitatif dan tidak berkurang secara kuantitatif tanah menjadi perhatian khusus bagi petani, masyarakat wilayah maupun secara nasional. Pihak yang sangat berkepentingan terhadap tanah adalah petani, baik secara individu maupun secara kelompok. Karena standar atau tingkat penghidupannya tergantung pada produksi pertanian yang dikelolanya masa depan para petani sangat ditentukan oleh cara petani mengelola tanahnya, mereka membutuhkan informasiinformasi yang mendukung usaha peningkatan produksi pertaniannya. Tanah yang baik memberikan perspektif kehidupan yang sehat dan tanaman yang baik. Perlu pula diingatkan bahwa produktif pertanian yang baik dari hasil upaya pengolahan yang baik bukan hanya dinikmati oleh petani, tetapi juga masyarakat, Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 3

15 dan pemerintah membutuhkan makanan dan pakaian yang untuk hidup sehat oleh produksi pertanian yang cukup dan baik. Pemahaman terhadap peran tanah sebagai faktor produksi kebutuhan makan bagi mahluk hidup sangat diperlukan. Pengertian Tanah Tanah mengandung pengertian yang berbeda-beda bagi tiap kepentingan. Seorang pembuat patung menganggap tanah sebagai bahan utama dalam pembuatan patungpatungnya. Lain halnya dengan seorang ahli tambang yang menganggap tanah sebagai sesuatu yang menghalangi kerj mereka oleh karena menutupi batuan atau mineral yang harus mereka gali. Demikian pula halnya dengan seorang ahli jalan yang menganggap tanah sebagai bagian permukaan bumi yang lembek sehingga perlu dipasang batu-batu di permukaannya agar menjadi kuat. Ibu-ibu rumah tangga menganggap tanah sebagai biang penyebab kotornya sepatu, lantai, karpet. Istilah tanah memang mempunyai pengertian yang luas dan arti yang berbeda sesuai dengan peruntukkannya. Dalam bidang pertanian, tanah diartikan lebih khusus yaitu sebagai media tumbuhnya tanaman darat. Tanah berasal dari hasil pelapukan batuan bercampur dengan sisa-sisa bahan organik dari organisme (vegetasi atau hewan) yang hidup diatasnya atau didalamnya. Selain itu, di dalam tanah terdapat pula udara dan air. Air dalam tanah berasal dari air hujan yang ditahan oleh tanah sehingga tidak meresap ke tempat lain. Dalam pengertian ini ada dua variabel yang membedakan pengertian tanah di bidang pertanian dengan bidang lainnya, yaitu kedalaman tanah dan ukuran partikelnya. Kedalaman tanah dalam pengertian pertanian dibatasi pada bagian atas kulit bumi yang telah mengalami pelapukan atau adanya aktivitas biologi. Jika bagian yang telah mengalami pelapukan adalah dangkal, maka bagian tersebutlah dipakai sebagai batas kedalaman tanah. Sebaliknya, jika bagian yang telah mengalami pelapukan sangat dalam (4-6 m), maka tidak semua bahan lapuk tersebut disebut tanah, melainkan sampai kedalaman tempat terdapat aktivitas biologi. Pada umumnya, pembahasan tanah dalam bidang pertanian dibatasi pada kedalaman Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 4

16 sekitar 2,0 m. Kedalaman ini jauh berbeda dengan kedalaman tanah di bidang keteknikan yang dapat mencapai puluhan meter. Berkaitan dengan ukuran partikelnya, para pakar pertanian membatasi tanah pada partikel berukuran (0,02 2 mm), dibandingkan dengan pakar keteknikan yang juga tertarik pada ukuran yang lebih besar dari 2 mm seperti kerikil bahkan batu, atau pakar bidang keramik yang hanya tertarik pada partikel yang berukuran 2 μm. Jika kita membuat irisan tegak tanah dengan cara membuat lubang (1,0 x 1,5 m dengan kedalaman sekitar 2,0 m) dan selanjutnya diamati pada penampang tegaknya, akan terlihat laisan-lapisan dengan arah sejajar permukaan kulit bumi yang relatif mudah dibedakan satu sama lainnya. Lapisan-lapisan ini dalam ilmu tanah disebut horizon. Horizon tanah yang berada diatas bahan induk disebut solum. Lapisan tanah bagian atas pada umumnya mengandung bahan organik yang lebih tinggi dibandingkan lapisan tanah dibawahnya. Karena akumulasi bahan organic inilah maka lapisan tanah tersebut berwarna gelap dan merupakan lapisan tanah yang subur sehingga merupakan bagian tanah yang sangat penting dalam mendukung pertumbuhan tanaman. Lapisan tanah ini disebut lapisan tanah atas (top soil) atau disebut pula sebagai lapisan olah, dan mempunyai kedalaman sekitar 20 cm. Lapisan tanah dibawahnya, yang disebut lapisan tanah-bawah (subsoil) berwarna lebih terang dan bersifat relatif kurang subur. Hal ini bukan berarti bahwa lapisan tanah bawah tidak penting perannya bagi produktivitas tanah, karena walaupun mungkin akar tanaman tidak dapat mencapai lapisan tanah-bawah, permeabilitas dan sifat-sifat kimia lapisan tanah bawah akan sangat berpengaruh terhadap lapisan tanah atas dalam peranannya sebagai media tumbuh tanaman. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 5

17 Asal Mula Tanah Pertanyaan yang logis adalah tanah itu terbentuk dari apa (faktor-faktor) apa dan bagaimana prosesnya. Beberapa faktor alamiah menunjukkan bahwa tanah merupakan bagian dari kulit bumi yang mengalami proses pelapukan biofisik-kimia dalam waktu yang sangat panjang. Proses-proses biofisik-kimia yang beragam dari setiap lokasi, menampakkan kondisi lingkungan tanah yang beraneka ragam seperti keadaan geomorfologi wilayah serta kondisi geologi dari bagian litosfer yang berada di atas permukaan air. Perbedaan posisi bumi terhadap matahari secara langsung berpengaruh terhadap sifat-sifat bagian litosfer yang terangkat di permukaan air seperti diketahui bahwa berdasarkan letak bumi terhadap matahari, maka bumi di bagi dalam zona iklim yaitu : tropis, sub tropis, dingin dan kutub. Ke-4 zona tersebut akan mengalami proses pelapukan yang berbeda karena berada pada ruang dengan batasbatas kondisi wilayah yang spesifik. Penjelasan tentang asal mula tanah ini perlu difahami, karena walaupun tanah bagian dari litosfer dari bumi, namun proses dan dinamika terbentuknya hanya berlangsung pada bagian litosfer yang mendapat pengaruh luar seperti penyinaran, udara, maupun air, suatu kondisi yang memungkinkan kelanjutan kehidupan berlangsung. Tanah, Media Tumbuh Tanaman Untuk pertumbuhannya, tanaman memerlukan unsur hara, air, udara, dan cahaya. Unsur hara dan air diperlukan untuk bahan pembentuk tubuh tanaman. Udara dalam hal ini CO 2,dan air dengan bantuan cahaya menghasilkan karbohidrat yang merupakan sumber energi untuk pertumbuhan tanaman. Disamping faktor-faktor tersebut, tanaman juga memerlukan tunjangan mekanik sebagai tempat bertumpu dan tegaknya tanaman. Dalam hubungannya dengan kebutuhan hidup tanaman tersebut tanah berfungsi sebagai : Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 6

18 Tunjangan mekanik sebagai tempat tanaman tegak dan tumbuh Penyedia unsur hara dan air Lingkungan tempat akar atau batang dalam tanah melakukan aktivitas fisiknya Akhir-akhir ini banyak digunakan sistem budidaya tanaman secara hidroponik. Dalam sistem ini sebagai media pertumbuhannya, tanaman tidak memerlukan tanah, tetapi berupa larutan unsur hara, dan agar tanaman berdiri tegak dibantu dengan penopang. Tetapi cara ini sangat mahal dan memerlukan pengetahuan atau hal-hal yang rumit. Pedologi vs Edapholgi Pengertian tanah jika dipandang dari sisi pedologi adalah suatu benda alam yang dinamis dan tidak secara khusus dihubungkan dengan pertumbuhan tanaman. Walapun demikian, penemuan-penemuan dalam bidang pedologi akan sangat bermanfaat pula dalam bidang pertanian maupun non pertanian seperti pembuatan bangunan. Apabila tanah dipelajari dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman disebut edaphologi. Dalam hal ini dipelajari sifat-sifat tanah dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman, serta usaha-usaha yang perlu dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat tanah bagi pertumbuhan tanaman seperti pemupukan, pengapuran dan lain-lain. Tanah, Sistem 3 Fase Sebagai benda alam, tanah merupakan sistem tiga fase yang selalu berada dalam keseimbangan dinamis. Ketiga fase tersebut adalah fase padat, fase cair dan fase gas, merupakan sistem yang selalu berubah tetapi selalu berada dalam keadaan seimbang. Pada keadaan kering, misalnya rongga yang ditempati udara tana lebih Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 7

19 banyak dibandingkan rongga yang ditempati cairan. Jika tanah tersebut basah baik terjadi akibat pengairan atau hujan, maka rongga yang berisi udara berkurang dan rongga yang berisi cairan bertambah. Jika tanah digemburka, misalnya dengan pengolahan tanah, maka bagian relatif yang terisi oleh udara bertambah, dan bagian relatif padatan berkurang. Sebaliknya, jika tanah dipadatkan, bagian relatif padatan bertambah, dan bagian relatif udara berkurang. Susunan Tubuh Tanah Tanah tersusun dari 4 bahan utama yaitu : bahan mineral, bahan organik, air dan udara. Bahan-bahan penyusun tanah tersebut jumlahnya masing-masing berbeda untuk setiap jenis tanah ataupun setiap lapisan tanah. Pada tanah lapisan atas yang baik untuk pertumbuhan tanaman lahan kering (bukan sawah) umumnya mengandung 45% (volume) bahan mineral, 5% bahan organic, % udara, 20-30% air. Bahan Mineral Bahan mineral dalam tanah berasal dari pelapukan batu-batuan. Oleh karena itu susunan mineral di dalam tanah berbeda-beda sesuai dengan susunan mineral batubatuan yang dilapuk. Bahan mineral di dalam taah terdapat dalam berbagai ukuran yaitu : batu. Pasir (2mm 50 μ) Debu (50 μ 2 μ) Liat < 2 μ Bahan mineral yang lebih besar dari 2 mm terdiri dari kerikil, kerakal atau Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 8

20 Bahan Organik Bahan organik umumnya ditemukan di permukaan tanah. Jumlahnya tidak besar, hanya sekitar 3-5% tetapi pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah besar sekali. Adapun pengaruh bahan organic terhadap sifat-sifat tanah dan akibatnya juga terhadap pertumbuhan tanaman adalah: Sebagai granulator, yaitu memperbaiki struktur tanah Sumber unsur hara N, P, S, unsur mikro dan lain-lain Menambah kemampuan tanah untuk menahan air Menambah kemampuan tanah untuk menahan unsur-unsur hara (KTK tanah menjadi tinggi) Sumber energi bagi mikroorganisme Air dan Udara. Air terdapat di dalam tanah karena ditahan oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainase yang kurang baik. Udara dan air mengisis pori-pori tanah. Banyaknya pori-pori di dalam tanah kurang lebih 50% dari volume tanah, sedangkan jumlah air dan udara di dalam tanah berubah-ubah. Kelebihan dan kekurangan air dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Adapun kegunaan air bagi pertumbuhan tanaman adalah : 1. Sebagai unsur hara tanaman. Tanaman memerlukan air dari tanah dan CO 2 dari udara untuk membentuk gula dan karbohidrat dalam proses fotosintesis 2. Sebagai pelarut unsur hara. Unsur-unsur hara yang terlarut dalam air diserap oleh akar-akar tanaman dari larutan tersebut 3. Sebagai bagian dari sel-sel tanaman. Air merupakan bagian dari protoplasma Air dapat meresap atau ditahan oleh tanah karena adanya gaya-gaya adhesi, kohesi, dan gravitasi Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 9

21 Fungsi Lahan/Tanah Seringkali orang-orang mendeskripsikan tanah (soil) dan lahan (land) sebagai dua hal yang sama jika akan dibuat definisinya. Namun, pada dasarnya kedua kata tersebut sangatlah berbeda. Jika membicarakan tentang tanah, maka akan membahas bahan penyusun tanah, sifat-sifat tanah baik fisik, kimia dan biologi. Pembahasan tentang tanah akan mengarahkan kita pada pengertian suatu bagian permukaan bumi yang sifatnya beragam dari satu tempat ke tempat lain. Lain halnya dengan pengertian lahan yang sifatnya lebih luas karena menyangkut berbagai faktor termasuk tanah. Jika membicarakan tentang lahan akan lebih mengarahkan kita pada sesuatu yang menyangkut tempat (place) yang berarti akan membicarakan tentang iklim, vegetasi, organisme termasuk manusia serta aspek manajemen yang diterapkan. Selanjutnya tanah dapat diartikan sebagai tubuh alami yang terdiri atas bahan mineral, bahan organik, udara dan air yang terbentuk dari pelapukan bahan induk yang dipengaruhi aktivitas organisme hidup pada topografi dan iklim tertentu dalam kurun waktu yang cukup lama. Bagaimana halnya dengan fungsi tanah atau lahan? Berikut penjelasan mengenai fungsi tanah. Tanah berperan sebagai tempat tumbuh tanaman. Akar tanaman berjangkar pada tanah sehingga dapat berdiri dan tumbuh dengan baik. Tanah mampu menyediakan air dan berbagai unsur hara baik makro maupun mikro. Disamping itu, tanah juga mampu menyediakan oksigen (O 2 ) bagi pertumbuhan tanaman yang dikenal melalui sistem aerasi tanah. Tanah menopang berdirinya tanaman. Akar tanaman perlu berkembang baik dalam tanah agar dapat menjamin berdirinya tanaman. Kalau drainase tanah terhambat, akar hanya berkembang pada lapisan atas yang aerasinya baik. Dengan perakaran yang dangkal, tanaman akan mudah rebah. Tanah juga berperan sebagai tempat hidup organisme hidup termasuk mikroorganisme dan makroorganisme tanah. Selain itu, juga berperan sebagai tempat hidup berbagai vegetasi yang hidup diatasnya. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 10

22 Tanah berfungsi sebagai tempat wisata atau rekreasi. Jika kita membahas peran ini, maka akan menuntun kita berpikir tentang lahan karena akan menilai suatu tempat beserta segala yang ada di tempat tersebut, termasuk nilai artistik, keindahan, mistik, budaya, manusia, alam, iklim dan hal-hal lainnya. Contoh : Danau Toba denga Pulau Samosir dengan segala keindahan alam dan budaya yang ada di tempat tersebut telah menjadi petunjuk bagi kita bahwa lahan berfungsi lebih luas selain hanya sebagai tempat tumbuh tanaman semata. Tanah dapat menjadi penyangga atau buffer system, sehingga jika terdapat senyawa-senyawa yang sifatnya meracun atau jumlahnya berlebihan, maka tanah berperan sebagai penyaring racun atau menetralisir bahan atau senyawa tersebut. Atau dengan kata lain tanah berperan dalam menanggulangi kasus polusi tanah dan tentunya air yang menjadi bagian penyusun utama tanah selain udara. Tanah juga dijadikan sebagai tempat didirikannya bangunan, jembatan, landasan pesawat dan lain-lainnya. Olehnya itu, orang-orang pekerjaannya berkecimpung dalam bidang teknik sipil, bangunan, sangat perlu untuk mengetahui sifat tanah dimana akan mendirikan bangunan. Ilmu yang mendalami tentang hal tersebut disebut Mekanika Tanah. Mengingat begitu banyaknya peran tanah atau lahan dalam kehidupan manusia dan organisme lainnya, maka perlu diperhatikan perencanaan tata guna lahan dengan tepat. Prinsip/konsep keseimbangan biotik harus menjadi pertimbangan dalam pengelolaan lahan agar tujuan keberlanjutan (sustainable) lahan tetap terjaga. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 11

23 A. Indikator Penilaian Penilaian dalam penugasan pada modul 1 ini didasarkan pada hasil kerja perorangan dan kelompok. Setiap mahasiswa wajib untuk membuat deskripsi setiap proses pembentukan tanah beserta layout tiap proses dalam bentuk presentasi kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 5 % dari nilai akhir. B. Contoh Latihan dan Tugas 1. Jelaskan jenis-jenis bahan induk tanah 2. Apa yang dimaksudkan dengan tanah adalah sistem 3 fase? 3. Jelaskan perbedaan lahan dan tanah? 4. Jelaskan fungsi lahan/tanah? Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 12

24 BAB III. PENUTUP Pemahaman mahasiswa akan asal mula tanah dan konsepsi tentang tanah sangat dibutuhkan untuk memahami fungsi tanah/lahan sebagia media tumbuh tanaman. Sumber pustaka: 1. Foth, H.D Fundamentals of Soil Science. 8 Ed. John Wiley & Sons. New York. 2. Hardjowigeno, S Ilmu Tanah. Akademika Pressindo. Jakarta. 3. Soepardi, G Sifat dan Ciri Tanah. IPB Bogor. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 13

25 MODUL 2 PROSES PEMBENTUKAN TANAH BAB 1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang P erubahan batuan induk menjadi bahan induk yang kemudian membentuk tanah, terjadi melalui proses pelapukan secara fisik, kimiawi dan biologi. Tanah disebut sebagai media yang dinamik disebabkan karena proses pelapukan fisik, kimiawi dan biologinya terus berlanjut tanpa pernah berhenti. Ketiga proses tersebut menjadi proses yang sangat penting dalam pembentukan tanah. Cepat atau lambatnya ketiga proses tersebut bekerja membentuk sebuah solum tanah sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor: jenis bahan induk, iklim, biota, topografi (relief) dan waktu. Proses dan faktor pembentuk tanah merupakan sebuah sistem yang terbuka, dimana dari sistem tersebut dapat terjadi pembentukan atau penambahan sebuah materi yang baru dan dapat juga menghilangkan sebuah materi. Oleh sebab itu dari sistem ini dihasilkan tanah dengan karateristik yang berbedabeda sesuai dengan tempat terbentuknya. Oleh karena mengingat pentingnya proses dan faktor tersebut, maka sangat penting untuk memahami lebih lanjut mekanisme proses dan faktor tersebut. B. Ruang Lingkup Isi Modul ini akan membantu mahasiswa dalam memahami proses dalam pembentukan tanah terutama yang ada di sekitarnya, dengan cara memahami faktor-faktor pembentuk tanah yang mendorong terbentuknya tanah tersebut. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 14

26 C. Sasaran Pembelajaran Modul Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami proses-proses dalam pembentukan tanah yang sangat menentukan sifat dan karakteristik serta jenis tanah yang terbentuk. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 15

27 BAB II. PEMBAHASAN Proses-Proses Pembentukan Tanah Istilah proses pembentukan tanah adalah penjelasan tentang perubahan-perubahan biofisik dan kimia yang menjadikan pelapukan pada bagian litosfer yang tampak di permukaan air. Secara nyata menunjukkan bahwa proses fisik secara alamiah dan langsung berpengaruh nyata terhadap pelapukan batuan melalui perubahan temperatur, peningkatan dan penurunan temperatur yang berpengaruh terhadap pemuaian dan penyusutan yang tidak seragam sehingga secara fisik terjadi retakan. Hasil retakan tersebut memberikan ruang yang memungkinkan air masuk, hewan kecil masuk maka terjadilah proses kimia, seperti hidrolisa, terbetuknya garam serta matinya hewan-hewan kecil sebagai bahan organik. Proses-proses penyinaran, hujan, hidrolisis, kepunahan hewan berlangsung lamban tetapi pasti sehingga dalam periode tertentu tanah akan terbentuk. Tanah yang terbentuk dari berbagai proses fisik, kimia dan biologi menghasilkan lapisan-lapisan yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lainnya baik sifat fisik, kimia maupun sifat biologinya. Dalam istilah tanah, lapisan tersebut dikenal dengan nama horison. Penampakan vertikal dari tanah yang terdiri atas horison-horison disebut profil tanah (Gambar 1). Adapun proses-proses tersebut antara lain : a. Proses fisik Proses pelapukan fisik (disintegration) dikenal juga dengan nama proses mekanik, hal ini disebabkan oleh proses perubahannya meliputi perubahan wujud/fisik dari suatu materi atau benda. Faktor yang berpengaruh dalam proses ini adalah: naik turunnya suhu (temperatur), air dan aktivitas biota. Batuan merupakan benda padat yang tidak dapat menghantarkan panas, tetapi batuan yang mengalami pemanasan secara kontinu akan menyimpan panas dalam tubuhnya yang berakibat terjadinya reaksi pada mineral-mineral Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 16

28 horizon boundary Gambar 1 Kenampakan profil tanah dengan horisonhorisonnya, setiap horison memiliki sifat fisik, kimia dan biologi yang berbeda. (bahan mineral dicirikan dengan warna yang terang dan bahan organik dengan warna yang gelap) (Singer & Munns, 1991). penyusunnya. Mineral yang tersusun atas kristal-kristal akan merefleksikan panas yang diterima melalui bidang kristalnya sehingga kelebihan panas yang diterima dapat membuat mineral terbelah ataupun pecah baik melalui bidang belah ataupun tidak. Mineral-mineral yang terbelah ataupun pecah, memperlihatkan retakan pada tubuh batuan, yang sedikit-demi sedikit akan semakin besar sehingga batuan pecah menjadi ukuran yang lebih kecil. Perbedaan suhu yang ekstrim juga dapat menyebabkan pelapukan fisik pada batuan. Hal ini dapat terjadi pada daerah beriklim kering (Arid), dimana suhu Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 17

29 pada siang hari sangat tinggi dan pada malam hari sangat rendah. Hal ini mengakibatkan batuan yang berwarna lebih gelap lebih cepat hancur dibanding batuan yang berwarna terang. Batuan yang berwarna gelap akan menyerap lebih banyak panas pada siang hari dan lambat mengeluarkannya pada malam hari sehingga reaksi pada kristal mineralnya akan lebih intens terjadi sehingga batuan lebih mudah hancur. Proses perubahan suhu udara dapat menimbulkan hujan. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi memiliki tenaga mekanik yang dapat mengikis permukaan batuan dan mempercepat pelapukan fisik. Proses pengisian celah retakan pada batuan oleh air dapat mempercepat penghancuran batuan. Terlebih pada daerah yang beriklim dingin, dimana air yang mengisi celah akan membeku yang mengakibatkan pertambahan volume, sehingga batuan menjadi mudah dihancurkan. Pengangkutan batuan dari suatu tempat ke tempat lain oleh air juga dapat menyebabkan pelapukan secara fisik. Akar-akar tanaman masuk ke dalam batuan melalui rekahan-rekahan yang kemudian berkembang mempunyai kekuatan yang sangat besar untuk menghancurkan batuan tersebut b. Proses kimiawi Hidratasi; proses penambahan molekul air dalam struktur mineral, tetapi molekul air yang masuk ke dalam struktur mineral tidak terdisosiasi. Contoh : 2Fe2O3 + 3H2O 2Fe2O3. 3H2O Hematite merah Hematit kuning CaSO4 + 2H2O CaSO4. 2H2O Anhidrit Gipsum Oksidasi dan reduksi; proses penambahan dan pengurangan oksigen yang berakibat pada bertambah atau berkurangnya elektron (muatan negatif) dalam penguraian dan pembentukan mineral. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 18

30 Contoh: 2FeS2 + 7H2O + 15O 2Fe(OH)3 + 4H2SO4 Pirit Geotit Karbonatasi dan Asidifikasi; adalah proses pelapukan kimia akibat reaksi mineral dengan Asam. Asam ini dihasilkan dari reaksi CO2 yang dihasilkan dari dekomposisi bahan organik dan air hujan dengan air tanah. Meskipun H2CO3 yang dihasilkan dari dari bahan organik merupakan asam lemah (mudah terurai menjadi gas CO2 dan H2O), tetapi sangat efektif meningkatkan kerapuhan kristal mineral. Contoh: 2KAlSi3O8 + 2H2CO3- H4Al2Si2O8 + K2CO3 + 4SiO2 Orthoklas Asam karbonat Kaolin Kuarsa Hidrolisis; adalah proses pergantian kation dalam struktur kristal mineral oleh ion H + dari molekul H 2 O. Contoh : KAlSi3O8 + H2O HAlSi3O8 + KOH Orthoklas Kaolin Kalium hidroksida Pelarutan; adalah proses pelapukan kimia oleh media Air, terutama air yang mengandung ion-ion seperti: CO2, HCO3 -, NO3 -, dan asam-asam lainnya. Air, selain menjadi media dalam meningkatkan pelarutan mineral juga sebagai media dalam melarutkan (leaching) hasil penguraian senyawa dari mineral dan bahan organik. Proses podsolisasi (horizon A yang berwarna pucat), dan desilikasi (pengurangan silika dari horison) terjadi akibat intensnya proses pencucian. Sedangkan akibat sebaliknya dari proses pencucian terjadi penumpukan hasil pencucian pada horison yang lebih dalam berupa proses salinisasi dan alkalinisasi (penumpukan garamgaraman) serta proses ferrolisis (penimbunan besi dan aluminium yang membentuk mineral sesquioksida). Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 19

31 c. Proses Biologi Faktor utama dalam proses biologi adalah aktivitas dekomposisi bahan organik oleh mikroba di dalam tanah yang mengubah N-organik menjadi N-anorganik sebagai bahan penyusun tubuh mikroba. Proses ini akan menghasilkan asam organik yang mempercepat proses pelapukan kimia mineral. Selain itu untuk melindungi akar tanaman dari bakteri yang merugikan maka akar tanaman juga menghasilkan asam-asam organik yang dapat mempercepat pelapukan kimia dan fisik pada batuan. Horisonisasi Pembentukan horison tanah dihasilkan dari kehilangan, transformasi, dan translokasi sepanjang waktu tertentu pada bahan induk. Contoh sejumlah proses penting yang menghasilkan horison tanah antara lain : 1. penambahan bahan organik dari tanaman terutama pada topsoil 2. transformasi yang diwakili oleh pelapukan batuan dan mineral dan dekomposisi bahan organik 3. hilangnya/larutnya komponen dapat larut oleh pergerakan air melalui tanah yang membawa serta garam-garam dapat larut 4. translokasi yang diwakili oleh pergerakan mineral dan bahan organik dari topsoil ke subsoil Pembentukan Horison A dan C Pengaruh dekomposisi bahan organik Humifikasi : membentuk humus pada topsoil yang turut mempengaruhi warna dari topsoil yang lebih gelap dibanding lapisan dibawahnya. Topsoil ini kemudian dikenal dengan HORISON A. Terkadang horison A disebut Ap, huruf p menunjukkan pembajakan, atau penggunaan tanah untuk diolah, budidaya atau sebagai lahan pertanian. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 20

32 Horison yang tepat berada langsung diatas bagian bahan induk yang telah mengalami perubahan disebut sebagai HORISON C Pembentukan horison E (Eluviasi) atau horison pencucian yang lebih banyak terjadi pada tanah-tanah hutan dibadingkan di daerah padang rumput. Warna horison E biasanya lebih terang (putih) Pembentukan HORISON O pada tanah-tanah organik yang pada umumnya terbentuk didaerah yang sering tergenang air seperti danau dengan air dangkal, rawa-rawa yang memungkinkan terakumulasinya gambut (bahan organik) akibat kurangnya oksigen yang membantu proses dekomposisi. Tanah yang terbentuk kemudian dikenal sebagai tanah organik yang mempunyai horison O. Faktor-Faktor Pembentuk Tanah Bahan induk (parent material) Tanah-tanah yang terbentuk berdasarkan proses pelapukan batuan dikenal sebagai tanah mineral yaitu tanah-tanah yang mengandung unsur-unsur hara yang berkaitan dengan sifat-sifat tanah dilihat dari berbagai faktor. Bahan induk mempunyai pengaruh besar terhadap kesuburan dan kandungan mineral tanah. Tingkat kekerasan bahan induk dapat dijadikan prediksi dalam menilai laju pembentukan tanah. Semakin mudah untuk dilapukkan Batuan Metamorf Batuan Beku Batuan sedimen dan Batuanpiroklastik Laju pembentukan tanah dari bahan induk yang berasal dari batuan metamorf berjalan sangat lambat. Hal ini disebabkan batuan metamorf memiliki tekstur dan struktur batuan yang sangat kompak (masif) serta mineral yang sangat resisten. Batuan metamorf terbentuk dari hasil rekrsitalisasi ulang dari mineral yang terdapat Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 21

33 dalam batuan beku dan sedimen, sehingga menghasilkan mineral yang memiliki kristal yang kompak karena terbentuk dari temperatur dan tekanan yang tinggi. Laju pembentukan tanah dari bahan induk yang berasal dari batuan beku bervariasi kecepatannya. Hal ini diepngaruhi oleh jenis magma asal pembentukan, ukuran kristal mineral dan kandungan mineral. Jenis magma asal akan memberikan perbedaan: kandungan kadar silika, kandungan mineral, warna batuan dan sifat batuan. Ukuran kristal akan memberikan perbedaan temperatur pembentukan dan perbedaan tekstur batuan. kandungan mineral dipengaruhi oleh temperatur pendinginan magma dan kandungan silika magma. Laju pembentukan tanah dari pelapukan langsung bedrock cukup bervariasi. Batupasir (sandstone) yang sementasinya lemah, pada lingkungan humid (basah) dapat membentuk rata-rata 1 cm tanah per 10 tahun. Batuan kapur yang mudah larut meninggalkan residu berupa bahan yang sulit larut yang diperkirakan mencapai 100,000 tahun untuk membentuk lapisan tanah pada daerah dengan batuan induk kapur di daerah humid. Bahan induk yang diturunkan dari sedimen dibawa oleh air, angin, atau gravitasi. Sedimen koluvial terjadi pada lereng terjal dimana gravitasi adalah kekuatan utama yang menyebabkan pergerakan dan sedimentasi. Sedimen alluvial umumnya ditemui pada daerah yang lebih landai, oleh karena penyebarannya oleh banjir dan aliran sungai. Contoh: kebanyakan tanah-tanah pertanian di California terbentuk di lembah dimana alluvial adalah bahan induk yang dominan. Sedimen abu volkan sebagai bahan induk juga dapat ditemui. Bahan induk ini bersifat amorf mengandung alofan, oksida besi dan Aluminium. Alofan mempunyai ph tinggi. Disamping batuan induk sebagai bahan induk pembentukan tanah, dikenal juga adanya bahan induk organik, yaitu bahan induk yang terdiri dari pelapukan sisa tanaman, hewan dan sisa lainnya yang melapuk pada kondisi anaerob karena kondisi geomorfologi yang terbentuk secara alamiah. Terdapat perbedaan nyata dari profil Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 22

34 tanah-tanah mineral dan tanah organik. Pada tanah mineral terdapat perbedaan perbedaan batas horizon nyata sebagai hasil pelapukan, serta proses pelapukan dan pencucian. Pada profil tanah organik, perbedaan horizon ditampakkan oleh tingkat pelapukan bahan organik yang belum melapuk, sedang melapuk atau sudah melapuk, tidak jelas hubungan antar horizon dalam suatu profil pada tanah-tanah organik, karena proses pelapukan tidak berada pada perbedaan lingkungan yang nyata. Misalnya kondisi jenuh/ lembab yang terjadi pada lapisan bawah, juga dapat terjadi pada lapisan permukaan. Berdasarkan kondisi geomorfologi yang terbentuk secara alamiah menunjukkan bahan penyebaran tanah-tanah organik di Indonesia cukup luas meliputi Sumatera, Kalimantan, Papua dan sebagian kecil di Sulawesi bagian tengah. Iklim Iklim sangat berpengaruh terhadap pembentukan tanah. Pada area yang permanen kering dan atau membeku (frozen) (pengaruh es), tanah sulit terbentuk. Dua komponen iklim yang sangat berpengaruh adalah curah hujan dan temperatur. Pengaruh hujan Air penting untuk pelapukan mineral dan pertumbuhan tanaman. Air yang melebihi kapasitas lapang akan berperan dalam membawa/translokasi partikel koloid dan garam-garam terlarut. Suplai air yang terbatas pada daerah gurun akan membentuk tanah alkalin, relatif sulit terlapuk, mempunyai kandungan liat, bahan organik dan KTK yang rendah. Secara umum tanah-tanah di daerah arid dan subhumid cenderung lebih subur kecuali jika terbatas mikroba untuk mineralisasi bahan organik dan untuk mensuplai N tersedia. Jika air tersedia hanya cukup untuk pencucian yang terbatas, maka CaCO3 terbawa sampai pada jarak yang pendek saja sehingga terbentuk zone akumulasi CaCO3. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 23

35 Peningkatan curah hujan berkorelasi positif dengan lebih besarnya/tingginya : 1. Pencucian kapur dan kedalaman lapisan k (akumulasi kapur) makin meningkat 2. Perkembangan/meningkatnya kemasaman tanah 3. pencucian dan kandungan liat 4. pertumbuhan tanaman dan bahan organik Pengaruh Temperatur Setiap kenaikan temperatur 10 o C akan mengakibatkan meningkatnya laju reaksi kimiawi menjadi 2X lipat. Meningkatnya pelapukan dan pembentukan liat terjadi seiring dengan meningkatnya temperatur. Hubungan antara rata-rata temperatur dan pertumbuhan tanaman serta akumulasi bahan organik cukup kompleks. Kandungan bahan organik tanah adalah jumlah antara hasil penambahan bahan organik+laju mineralisasi bahan organik+kapasitas tanah melindungi bahan organik dari mineralisasi (liat amorf) Biota Tanaman mempengaruhi proses pembentukan tanah melalui produksi bahan organik, siklus hara dan pergerakan air melalui siklus air. Mikroorganisme memainkan peran penting dalam mineralisasi bahan organik dan pembentukan humus. Fauna tanah adalah konsumer dan dekomposer bahan organik terutama pergerakan cacing tanah, rayap dll. Pengaruh organisme yang penting terhadap proses pembentukan tanah disebabkan oleh vegetasi alami baik pohon maupun padang rumput. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 24

36 Pengaruh vegetasi terhadap pencucian dan eluviasi Perbedaan spesies tanaman mempengaruhi perkembangan tanah. Spesies yang menjerap sejumlah basa-basa seperti kation Ca, Mg, K, dan Na akan memperlambat terjadinya kemasaman tanah oleh karena tanaman mendaur ulang kation-kation ini lebih banyak ke permukaan tanah melalui penambahan bahan organik. Data pada tabel berikut dapat membantu menjelaskan hal tersebut. Tipe hutan Horison ph Cemara, berdaun jarum Berkayu keras, berdaun lebar O E Bs1 Bs2 C O A Bw1 Bw2 C 3,45 4,60 4,75 4,95 5,05 5,56 5,05 5,14 5,24 5,32 Peranan Binatang/Fauna dalam pembentukan tanah Peran binatang dalam proses pembentukan tanah cukup besar seperti halnya peran cacing tanah, rayap (termites) yang mampu membangun rumah dari partikel tanah yang dibawa dari lapisan bawah tanah dan kemudian membentuk morfologi tertentu di permukaan. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 25

37 Peran manusia terhadap pembentukan tanah Manusia berperan dalam pembentukan tanah melalui aktivitasnya seperti pemanfaatan lahan untuk kegiatan pertanian yang membajak, membalikkan tanah, pemupukan, menyumbang bahan organik dan aktivitas pertanian lainnya yang mempengaruhi terbentuknya tanah. Hal ini ditunjukkan dengan terdapatnya lapisan permukaan yang terbentuk akibat aktivitas manusia yang dikenal sebagai epipedon antropik dan plaggen. Topografi (Relief) Topografi yang dimaksud adalah konfigurasi permukaan dari suatu area/wilayah. Perbedaan topografi akan mempengaruhi jenis tanah yang terbentuk. Tanah pada daerah lereng, infiltrasi kurang dibandingkan kehilangan melalui runoff, sedangkan pada daerah datar atau rendah, menerima kelebihan air yang menyediakan air lebih banyak untuk proses pembentukan tanah. Pengaruh slope/lereng Kemiringan dan panjang lereng berpengaruh pada proses pembentukan tanah. Semakin curam lereng makin besar runoff dan erosi tanah. Hal mengakibatkan terhambatnya pembentukan tanah oleh karena pertumbuhan tanaman terhambat dan sumbangan bahan organik juga lebih kecil, pelapukan menjadi terhambat begitu pula dengan pembentukan liat. Disamping itu, pencucian dan eluviasi berkurang. Dengan kata lain tanah lebih tipis dan kurang berkembang di daerah lereng. Pengaruh tinggi muka air dan drainase Tanah mempunyai drainase baik pada slope yang muka air tanah jauh dibawah permukaan tanah. Tanah yang berdrainase buruk ditandai dengan muka air yang muncul di permukaan tanah yang menyebabkan terjadinya kondisi anerobik dan reduksi. Tanah yang berdrainase buruk mempunyai horison A biasanya berwarna gelap olehkarena tingginya bahan organik, tapi horison bawah permukaannya Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 26

38 cenderung kelabu (grey). Tanah berdrainase baik, mempunyai horison A yang warnanya lebih terang, dan horison bawahnya seragam lebih gelap. Waktu Berkaitan dengan waktu pembentukan tanah, maka dikenal tanah muda, tanah dewasa dan tanah tua. Seiring dengan waktu, pembentukan lapisan tanah akan menunjukkan umur tanah tersebut. Proses pembentukan tanah jauh lebih singkat dibanding proses pembentukan batuan (Gambar 2). Tanah yang muda ditunjukkan dengan masih tipisnya lapisan tanah dan terkadang tersusun atas 2 horison atau 1 horison langsung diatas batuan. Tanah tua ditunjukkan dengan solum yang dalam, horison biasanya lengkap dan telah menunjukkan adanya horison eluviasi dan iluviasi baik penimbunan liat, oksida-oksida besi, dan bahan organik. Skala Waktu Geologi Periode pembentukan tanah Periode pembentukan batuan Gambar 2 Periode pembentukan batuan dan tanah Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 27

39 A. Indikator Penilaian Penilaian dalam penugasan pada modul 2 ini didasarkan pada hasil kerja perorangan dan kelompok. Setiap mahasiswa wajib untuk membuat deskripsi setiap prosesproses khusus dalam pembentukan tanah beserta layout tiap proses dalam bentuk presentasi kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 5 % dari nilai akhir. B. Contoh Latihan dan Tugas 1. Jelaskan pengaruh iklim terhadap pembentukan tanah? 2. Jelaskan proses-proses pembentukan tanah baik secara fisik, kimiawi dan biologi-kimiawi? Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 28

40 BAB III. PENUTUP Pemahaman mahasiswa akan proses pembentukan tanah sangat dibutuhkan untuk memahami karakteristik tanah yang berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lainnya. Proses pembentukan tanah baik secara fisik, kimiawi dan biologi harus dipahami dengan jelas oleh mahasiswa termasuk faktor-faktor pembentuk tanah. Sumber Pustaka : 1. Foth, H.D Fundamentals of Soil Science. 8 Ed. John Wiley & Sons. New York. 2. Singer, M.J. and D.N. Munns Soils An Introduction. 2 nd. Macmilan Publishing Company. New York. 3. Van Breemen, P. Buurman, R. Brinkman Processes in Soils. Text for Course J , Dept. Soil Science and Geology, Agricultural University Wageningen. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 29

41 MODUL 3 MINERAL DALAM TANAH BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang S alah satu faktor pembentuk tanah adalah batuan induk. Batuan merupakan hasil akumulasi mineral-mineral. Oleh karena itu tanah yang dihasilkan dari pelapukan batuan induk juga mengandung bahan mineral. Mineral yang terkandung dalam batuan dapat sama dan dapat juga berbeda sesuai dengan bahan awal pembentuknya. Berdasarkan sumber dan proses pembentukannya batuan terbagi atas; batuan beku, piroklastik, sedimen dan metamorf. Batuan beku dan piroklastik memiliki kandungan mineral yang relatif sama, hal ini disebabkan karena keduanya berasal dari hasil aktivitas magma dan vulkanisme. Batuan sedimen mengandung mineral hasil rekristalisasi, alterasi dan ubahan dari mineral primer (mineral yang terdapat dalam batuan beku dan piroklastik). Sedangkan batuan metamorf memiliki kandungan mineral yang lebih resisten dibanding batuan lainnya. Hal ini disebabkan karena proses penambahan tekanan dan temperatur yang menyebabkan mineralnya mengalami alterasi dengan struktur yang lebih resisten, seperti mineral kyanit dan zircon. Batuan beku dan piroklastik merupakan batuan induk yang banyak mengandung unsur-unsur hara tanaman sedangkan batuan endapan terutama endapan tua (sedimen) dan metamorfosa umumnya mengandung mineral-mineral yang rendah kadar unsur haranya. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 30

42 B. Ruang Lingkup Isi Modul ini akan berisi tentang klasifikasi mineral tanah, pembentukan mineral, mineral liat dan peranan mineral tanah. C. Sasaran Pembelajaran Modul Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami jenis-jenis, sifat-sifat serta peranan mineral dalam tanah. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 31

43 BAB II. PEMBAHASAN Fraksi anorganik tanah, yang menjadi obyek proses degradasi, terdiri dari fragmen batuan dan mineral dengan berbagai ukuran dan susunan. Berdasarkan ukuran, dikenal fraksi utama yaitu : kerikil (>2 mm); pasir (2,0 0,05 mm); debu (0,05-0,002 mm) dan liat (<0,002 mm). Walaupun susunannya beraneka ragam, fraksi tanah tersebut trutama berupa silikat dan oksida. Silikat tanah diklasifikasikan ke dalam 6 (enam) kelompok berdasarkan ikatan silikon dan oksigen dalam strukturnya (Tabel 1). Fraksi pasir dan debu terutama berupa neso-, soro-, siklo-, ino-, atau tektosilikat, sedang liat silikat terutama tergolong filosilikat. Filosilikat juga dijumpai pada fraksi debu dan pasir, sedang feldspar yang tergolong tektosilikat dijumpai pula pada fraksi liat. Tabel 1. Enam kelompok silika tanah berdasarkan ikatan Si dan O dalam strukturnya Kelompok Mineral Silikat Ratio Contoh Si : O Nesosilikat 1 : 4 Olivin ((Mg, Fe) 2 SiO 4 ), Garnet, Zirkon, dan Topaz Sorosilikat 2 : 7 Melilit (Ca 2 MgSi 2 O 7 ), Lawsonit Cyclosilikat 1 : 3 Beryl (Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6 ), Tourmalin Inosilikat 1 : 3 Piroksin grup; Hypersten ((Mg,Fe)SiO 3 ), Diopsid, dan Augit Amphibol grup; Hornblende, Tremolit ((Mg,Fe) 5 (OH) 2 (Si 4 O 11 ) 2 ) Filosilikat 2 : 5 Talc (Mg 3 (OH) 2 (Si 2 O 5 ) 2 ), Serpentin, Clay minerals, Mika; Muskovit Tektosilikat 1 : 2 Kuarsa(SiO 2 ), Feldspar, Orthoklas, Albit, Anorthit, Feldsphatoid dan Nepheline. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 32

44 Kadang-kadang dijumpai pula istilah mineral sekunder dan primer untuk membedakan kelompok liat dari kelompok mineral lainyya. Walaupun sejumlah ahli pedologi tidak sepakat penggunaan istilah ini, maka untuk tujuan praktis dan kemudahan, digunakan istilah mineral primer untuk kelompok mineral yang bertahan di dalam tanah dan secara kimia tidak berubah dari asalnya dalam batuan induk, dan istilah mineral sekunder untuk kelompok mineral yang terbentuk dari pelapukan mineral primer. Komposisi Mineral Batuan Kombinasi unsur-unsur yang terdapat di kerak bumi akan membentuk mineralmineral. Komposisi mineral batuan beku, piroklastik, sedimen, dan metamorf ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Komposisi mineral batuan Batuan Granit Andesit Basalt Dunit Tufa Batupasir Arkose Batulempung/batuserpih Batugamping Baturijang Schist Gneiss Marmer Slate Mineral Utama Orthoklas, kuarsa, muscovit Amphibol, plagioklas, piroksen Olivin, piroksin, Ca-plagioklas Olivin, piroksin Piroksin, biotit, kuarsa Kuarsa, muscovite, orthoklas Orthoklas >25%, kuarsa Liat (kaolinit grup dan smektit grup) Kalsit, dolomit Silika Mika (biotit dan muscovite), amphibol dan klorit Kuarsa, biotit, hornblende Kalsit dan Wollastonit Kuarsa dan klorit Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 33

45 Pelapukan dan Komposisi Mineral Tanah Tanah berasal dari bahan induk, yang terdiri atas mineral primer dan sekunder. Pelapukan dalam tanah berupa degradasi mineral dan sintesa mineral baru. Mineralmineral yang ketahanannya rendah akan melapuk terlebih dahulu. Mineral-mineral yang tahan seperti kuarsa akan banyak ditemui pada tanah yang telah melapuk lanjut dengan jumlah cukup besar. Proses Pelapukan Sejumlah contoh pelapukan dapat diamati tiap hari. Hal ini termasuk pengkaratan logam dan pelapukan dinding tembok. Pelapukan mineral lebih banyak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang masam. Respirasi akar-akar dan mikroorganisme menghasilkan karbondioksida yang bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat (H 2 CO 3 ). Lingkungan yang masam akan merangsang reaksi air dengan mineral. Reaksi ini merupakan reaksi pelapukan yang sangat penting. Contoh reaksi : Hidrolisis Feldspar Plagioklas 2NaAlSi 3 O 8 + 9H 2 O + 2H + == H 4 Al 2 Si 2 O 9 + 4H 4 SiO 4 + 2Na + Albit kaolin Mineral adalah senyawa anorganik dengan berbagai sifat fisik dan kimia yang digolongkan menjadi mineral primer dan sekunder. Mineral-mineral primer mengalami pelapukan dan melepaskan sejumlah elemen-elemen ke dalam larutan tanah. Beberapa elemen-elemen yang dilepaskan dalam proses pelapukan akan membentuk ikatan dengan elemen lainnya membentuk mineral-mineral sekunder. Mineral sekunder yang dihasilkan dari proses pelapukan umumnya memiliki ukuran partikel yang kecil. Oleh karena itu mineral mineral sekunder umunya mendominasi fraksi liat tanah. Tabel 3 berikut menunjukkan jenis mineral dan penggolongannya. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 34

46 Tabel 3. Beberapa jenis mineral dan penggolongannya Jenis mineral Feldspar Amfibols dan piroksen Kuarsa Mika Apatit Liat Oksida-oksida besi Karbonat Klorit Golongan mineral Primer Primer Primer Primer Primer atau sekunder sekunder sekunder sekunder Primer atau sekunder Tabel 4. Hubungan kandungan mineral tanah dengan sifat grup tanah Jenis mineral Sifat tanah Tingkat pelapukan Gypsum (halit, sodium nitrat) Kalsit (dolomit dan apatit) Olivin-hornblende (piroksen) Biotit Albit Kuarsa Muskovit Liat silika tipe 2:1 (vermikulit) Smektit (montmorilonit) Fraksi tanah yang didominasi mineral-mineral ini adalah debu dan liat. Ditemui pada wilayah bergurun dimana keterbatasan air menyebabkan pelapukan secara kimiawi sangat minimum Fraksi tanah didominasi oleh mineral-mineral ini adalah debu dan liat dan dapat ditemui pada wilayah atau daerah subtropis/temperat dibawah vegetasi pohon dan tempat MINIMAL SEDANG Kaolinit Gibsit Hematit /Goethit Anatase (rutil, zirkon) Fraksi tanah dominan liat, ditemukan didaerah tropika basah dan panas. Tanahnya masam dan kurang subur INTENSIF Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 35

47 Mineral Liat Tanah Pelapukan mineral primer secara bertahap akan membentuk mineral sekunder dan seiring berjalannya waktu komposisi mineralogi tanah akan berubah. Tanah-tanah akan didominasi mineral sekunder termasuk mineral-mineral liat. Beberapa jenis mineral liat yang berkaitan erat dengan jenis tanah tertentu antara lain smektit, alofan, kaolinit, liat-liat oksida. Smektit Smektit adalah nama grup untuk silikat lapis 2:1 dengan kapasitas tukar kation tinggi. Smektit yang umum dalam tanah adalah montmorilonit. Pembentukan montmorilonit dipengaruhi oleh lingkungan dimana terdapat Si dan Mg yang cukup tinggi yang berarti pada lingkungan yang pencuciannya terbatas. Tanah-tanah yang didominasi oleh mineral-mineral liat smektit mempunyai sifat vertik (mengembangmengerut) Kaolinit Pembentukan kaolinit berasal umumnya berasal dari pelapukan mineral feldspar. Pembentukan kaolinit berasal dari kristalisasi larutan Mekanisme lain adalah disintegrasi. Liat tipe 2:1 yang kemudian menjadi tipe 1:1. Pembentukan ini dipengaruhi oleh lingkungan pelapukan yang masam yang dapat ditemukan pada tanah yang mengalami pelapukan intensif dimana Si terbawa oleh pencucian. Alofan Mineral non kristalin dan dapat ditemukan di daerah gunung api pada ketinggian di atas 500 meter. Sifat Alofan : 1. Kapasitas pegang air tinggi 2. Bobot isi rendah 3. Sulit terdispersi 4. Menyerupai gel pada saat basah Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 36

48 Liat-liat Oksida Dapat ditemui pada regim/daerah yang pencuciannya cukup intensif. Fraksai liat oksida yang banyak dijumpai adalah besi-oksida dan aluminium-oksida, Contoh : Gibsit (Al(OH) 3 ), Hematit (Fe 2 O 3 ), Goethit (FeOOH). Liat-liat oksida banyak ditemukan pada tanah-tanah yang berwarna merah pada wilayah tropika basah. Tanah ini biasanya bersifat masam. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 37

49 A. Indikator Penilaian Penilaian dalam penugasan pada modul 3 ini didasarkan pada hasil kerja kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 10 % dari nilai akhir. B. Contoh Latihan dan Tugas Jelaskan hubungan antara jenis tanah dan bahan mineral yang terdapat dalam tanah. Buat dalam bentuk bahan presentasi dan dikerjakan secara berkelompok. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 38

50 BAB III. PENUTUP Bahan mineral sebagai salah satu penyusun tanah berbeda-beda menurut batuan asalnya. Tanah yang berasal dari pelapukan batuan volkanik akan menghasilkan tanah yang mengandung unsur hara yang lebih banyak dibandingkan tanah yang berasal dari batuan induk sedimen atau metamorf. Dengan demikian bahan mineral sangat berkaitan dengan sifat tanah yang terbentuk. Sifat tanah yang berbeda akan membentuk jenis tanah yang berbeda. Sumber Pustaka : 1. Foth, H.D Fundamentals of Soil Science. 8 Ed. John Wiley & Sons. New York. 2. Van Breemen, N, P.Buurman, R.Brinkman Process in Soils. Text for Course J Department of Soil Science and Geology. Agricultural University Wageningen. 3. Grim, R.E., Clay Mineralogy. Mc Graw Hill Book Company.New York 4. Loughnan FC Chemical Weathering of the Silicate Minerals. American Elsevier Publishing. New York. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 39

51 MODUL 4 SIFAT FISIK TANAH BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang S ecara fisik, tanah tersusun bahan mineral dan bahan organik dalam berbagai ukuran. Partikel mineral dan bahan organik mengisi matriks tanah sekitar 50% volume. Sisanya terdiri atas ruang pori, yang terisi air dan atau udara. Proporsi air dan udara berubah-uabah secara dinamis menurut kondisi keairan lingkungan tanah. Hal ini membentuk sistem 3 fase yaitu padatan, cair dan gas. Hampir di semua penggunaan tanah sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik tanah. B. Ruang Lingkup Isi Modul ini mencakup bahasan tentang sisem 3 fase, sifat fisik tanah diantaranya: tekstur, bulk density, porositas, struktur dan agregat serta warna tanah. C. Sasaran Pembelajaran Modul Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami sifat-sifat fisik dasar dari tanah dan cara mengatasi masalah sifat fisik tanah. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 40

52 BAB II. PEMBAHASAN Terdapat beberapa sifat fisik tanah yang perlu untuk ditelaah dengan baik antara lain: Warna Tanah Warna merupakan petunjuk untuk beberapa sifat tanah oleh karena warna dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yang terdapat dalam tanah. Adapun penyebab perbedaan warna tanah umumnya adalah akibat perbedaaan kandungan bahan organik; semakin banyak kandungan bahan organik tanah tersebut maka warnanya akan semakin gelap. Sebagian tanah warnanya disebabkan oleh warna mineral tanah itu sendiri. Pada lapisan bawah, warna tanah banyak dipengaruhi oleh bentuk dan banyaknya senyawa Fe. Pada daerah yang berdrainase buruk, yaitu sering tergenang air, maka seluruh tanah berwarna abu-abu karena senyawa Fe terdapat dalam keadaan tereduksi, sedangkan pada tanah berdrainase baik, yaitu tanah yang tidak pernah terendam air, Fe terdapat dalam keadaan oksidasi yang berwarna merah atau limonit yang berwarna kuning coklat. Bila tanah kadang-kadang basah dan kadang kering maka disamping berwarna abu-abu didapat pula bercak-bercak karatan merah atau kuning yaitu dimana udara dapat masuk sehingga terjadi oksidasi besi di tempat tersebut. Warna tanah ditentukan dengan menggunakan warna-warna baku yang terdapat dalam buku Munsell Soil Color Chart. Warna tanah akan berbeda bila tanah basah, lembab atau kering, sehingga dalam menentukan warna tanah perlu dicatat apakah dalam keadaan basah, lembab atau kering. Ada 3 komponen penentu warna tanah, yaitu: hue, kroma (chrome) dan nilai (value). 1. Hue: menunjukkan panjang gelombang cahaya dominan yang dipantulkan benda. Ada 5 hue tunggal (R, Y, G, B, P); dan 5 hue gabungan (YR, GY, BG, PB, RP) Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 41

53 2. Kroma: ukuran derajat kemurnian atau kejenuhan warna hue. Memiliki skala dr Makin tinggi warna makin terang. 3. Nilai: ukuran tingkat kebersihan atau kekotoran (terang-gelapnya) warna. Dinyatakan dengan skala 1-10 ( derajat kombinasi pigmen hitam dan putih). Tekstur Tanah Tekstur tanah menunjukkan perbandingan relatif antara fraksi tanah baik pasir, debu, dan liat. Menurut perbandingan tersebut diperoleh kelompok tekstur tanah sebanyak 14 macam (Tabel 1). Sebagian ahli membaginya ke dalam 12 saja. Ada banyak sifat tanah terutama sifat fisik dipengaruhi oleh tekstur tanah. Tabel 1. Jenis tekstur tanah Kasar Agak kasar Pasir Pasir berlempung Lempung berpasir Lempung berpasir halus Lempung berpasir sangat halus Sedang Lempung Lempung berdebu Debu Lempung liat Agak halus Lempung liat berpasir Lempung liat berdebu Liat berpasir Halus Liat berdebu Liat Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 42

54 Penentuan Tekstur Dilakukan dengan Menggunakan Diagram Segitiga Tekstur Tanah (Gambar 1) Tanah-tanah yang bertekstur pasir, karena butir-butirnya berukuran lebih besar, maka setiap satuan berat mempunyai luas permukaan yang lebih kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah-tanah yang bertekstur liat karena lebih halus maka setiap satuan berat mempunyai luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi. Tanah-tanah bertekstur halus lebih aktif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar. Gambar 1 Diagram segitiga tekstur tanah Tekstur mempengaruhi beberapa sifat tanah, yaitu : Kapasitas tukar kation (KTK) Kandungan bahan organik Kadar air Drainase Permeabilitas Struktur Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 43

55 Konsistensi Erodibilitas Struktur Tanah Struktur tanah cara tersusunnya butiran tanah, atau gumpalan kecil dari butir-butir tanah; yang sering juga disebut agregat. Gumpalan ini terjadi karena butir-butir pasir, debu dan liat terikat satu sama lain oleh suatu perekat seperti bahan organik, oksida-oksida besi dan lain-lain. Gumpalan-gumpalan kecil ini mempunyai bentuk, ukuran dan kemantapan yang berbeda-beda. Bentuk Struktur, bentuk-bentuk struktur (Gambar 2) antara lain : 1. Lempeng (platy): sumbu vertikal < sumbu horisontal, di hor E atau pada lapisan padas liat. Biasanya terjadi pada tanah liat yang baru terjadi secara deposisi (deposited) 2. Prismatik: sumbu vertikal > sumbu horisontal, hor B, daerah iklim kering. 3. Tiang (columner): sumbu vertikal >sumbu horisontal, bagian atas membulat, hor B, daerah iklim kering. 4. Gumpal bersudut (angular blocky): seperti kubus dengan sudut-sudut tajam, sumbu vertikal=sumbu horisontal, hor B, daerah iklim basah 5. Gumpal membulat(rounded blocky): seperti kubus dengan sudut membulat, sumbu vertikal=sumbu horisontal, hor B, daerah iklim basah 6. Granular: Agregat yang membulat, biasanya diameternya tidak lebih dari 2 cm. Umumnya terdapat pada horizon A yang dalam keadaan lepas disebut "Crumbs" atau Spherical. 7. Remah (single grain): bulat sangat porous, di hor A Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 44

56 Gambar 2 Bentuk-bentuk struktur tanah Ukuran Ukuran struktur tanah berbeda-beda sesuai dengan bentuknya (Tabel 2). Tabel 2. Ukuran butir-butir struktur tanah Ukuran Lempeng Prisma dan tiang mm Gumpal Granular Remah Sangat halus <1 <10 <5 <1 <1 Halus (kecil) Sedang Kasar (besar) Sangat kasar >10 >100 >50 >10 - Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 45

57 Pembentukan Agregat Agregat tanah terbentuk sebagai akibat adanya interaksi dari butiran tunggal, liat, oksida besi/ almunium dan bahan organik. Agregat yang baik terbentuk karena flokuasi maupun oleh terjadinya retakan tanah yang kemudian dimantapkan oleh pengikat (sementasi) yang terjadi secara kimia atau adanya aktifitas biologi. Faktor yang mempengaruhi pcmbeutukan agregat 1. Bahan Induk Variasi penyusun tanah tersebut mempengaruhi pembentukan agregat-agregat tanah serta kemantapan yang terbentuk. Kandungan liat menentukan dalam pembentukan agregat, karena liat berfungsi sebagai pengikat yang diabsorbsi pada permukaan butiran pasir dan setelah dihidrasi tingkat reversiblenya sangat lambat. Kandungan liat > 30% akan berpengaruh terhadap agregasi, sedangkan kandungan liat < 30% tidak berpengaruh terhadap agregasi. 2. Bahan organik tanah Bahan organik tanah merupakan bahan pengikat setelah mengalami pencucian. Pencucian tersebut dipercepat dengan adanya organisme tanah. Sehingga bahan organik dan organisme di dalam tanah saling berhubungan erat. 3. Tanaman Tanaman pada suatu wilayah dapat membantu pembentukan agregat yang mantap. Akar tanaman dapat menembus tanah dan membentuk celah-celah. Disamping itu dengan adanya tekanan akar, maka butir-butir tanah semakin melekat dan padat. Selain itu celah-celah tersebut dapat terbentuk dari air yang diserap oleh tanaman tersebut. 4. Organisme tanah Organisme tanah dapat mcmpercepat terbentuknya agregat. Selain itu juga mampu berperan langsung dengan membuat!ubang dan menggemburkna tanaman.secara Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 46

58 tidak langsung merombak sisa-sisa tanaman yang setelah dipergunakan akan dikelaarlan lagi menjadi bahan pengikat tanah. 5. Waktu Waktu menentukan semua faktor pembentuk tanah berjalan. Semakin lama waktu berjalan, maka agregat yang terbentuk pada tanah tersebut semakin mantap. 6. Iklim Iklim berpengaruh terhadap proses pengeringan, pembasahan, pembekuan, pencairan. Iklim merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap pembentukan agregat tanah. Kemantapan atau Tingkat Perkembangan Struktur Tingkat perkembangan struktur ditentukan berdasarkan atas kemantapan atau ketahanan bentuk struktur tanah tersebut terhadap tekanan. Ketahanan struktur tanah dibedakan menjadi: 1. tingkat perkembangan lemah 2. tingkat perkembangan sedang 3. tingkat perkembangan kuat Konsistensi Konsistensi menunjukkan kekuatan daya kohesi butir-butir tanah atau daya adhesi butir-butir tanah dengan benda lain. Hal ini ditunjukkan oleh daya tahan tanah terhadap gaya yang akan mengubah bentuk. Dalam keadaan lembab tanah dibedakan ke dalam bentuk konsistensi gembur sampai teguh. Dalam keadaan kering, tanah dibedakan ke dalam konsistensi lunak sampai keras. Dalam keadaan basah dibedakan plastisitasnya yaitu dari lastis sampai tidak plastis atau kelekatannya yaitu dari tidak lekat sampai lekat. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 47

59 Tanah basah: kandungan air di atas kapasitas lapang Kelekatan tidak lekat, agak lekat, lekat, sangat lekat Plastisitas-tidak plastis, agak plastis, plastis, sangat plastis Tanah lembab: kandungan air mendekati kapasitas lapang Lepas, sangat gembur, gembur, teguh, sangat teguh, sangat teguh sekali Tanah kering : tanah dalam keadaan kering angin Lepas, lunak, agak keras, keras, sangat keras, sangat keras sekali. Konsistensi merupakan bagian dari rheologi yaitu ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan bentuk dan aliran suatu benda. Sifat-sifat rheologi tanah dipelajari dengan menentukan angka Atterberg yaitu angka-angka kadar air tanah pada beberapa macam keadaan. Sifat-sifat tanah yang berkaitan angka Atterberg tersebut adalah : Batas mengalir : jumlah air terbanyak yang dapat ditahan tanah Batas melekat : kadar air dimana tanah mulai tidak dapat melekat pada benda lain Batas menggolek : kadar air dimana gulungan tanah mulai tidak dapat digolekkan lagi Indeks plastisitas : kadar air batas mengalir-batas menggolek Jangka olah : kadar air batas melekat-batas menggolek Batas ganti warna : tanah yang telah mencapai batas menggolek masih dapat kehilangan air, sehingga tanah lambat laun menjadi kering dan pada suatu ketika tanah menjadi berwarna lebih terang. Titik ini disebut titik ganti warna atau titik ubah Bobot Isi Tanah (Bulk Density) Bobot isi tanah menunjukkan perbandingan antara berat tanah kering dengan volume tanah termasuk volume pori-pori tanah. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 48

60 Bulk density = berat tanah kering (g) volume tanah (cm 3 ) Bobot isi tanah adalah petunjuk kepadatan tanah. Makin padat tanah maka makin tinggi bulk density yang berarti makin sulit untuk meneruskan air atau ditembus akar tanaman. Pada umumnya, bobot isi tanah berkisar antara 1,1-1,6 g/cm 3. Bulk density berbeda dengan particle density (kerapatan jenis zarah). Particle density = berat kering persatuan volume partikel-partikel (padat) tanah (jadi tidak termasuk volume pori - pori tanah). Tanah mineral mempunyai particle density = 2,65 g/cm 3. dengan mengetahui bulk density dan particle density, maka dapat diketahui banyaknya (%) pori-pori total tanah sebagai berikut : Bulk density X 100 % = % bahan padat tanah Particle density % pori total tanah = 100% - % bahan padat tanah Ruang pori total (%) = ( 1 - _Bulk density_ ) Particle density Pori-pori Tanah Pori tanah adalah bagian tanah yang tidak terisi bahan padat tanah (terisi oleh udara dan air). Pori-pori tanah dapat dibedakan menjadi pori-pori kasar dan pori-pori halus. Pori-pori kasar berisi udara atau air gravitasi, sedangkan pori-pori halus berisi air kapiler atau udara. Tanah-tanah pasir mempunyai pori-pori kasar lebih banyak daripada tanah liat. Tanah ini sulit menahan air sehingga tanaman sering mengalami kekeringan. Tanah-tanah liat mempunyai pori total lebih tinggi dari tanah berpasir. Porosistas dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 49

61 dan tekstur tanah. Porositas tinggi jika bahan organik tinggi. Tanah dengan struktur granuler atau remah porositas lebih tinggi dibanding yang berstruktur masif. Drainase Tanah Tanah ditemukan baik di daerah yang tergenang air maupun daerah-daeah kering yang tidak pernah tergenang air. Mudah tidaknya air hilang dari tanah menentukan kelas drainase tanah tersebut. Drainase tanah dikenal dua macam; drainase eksternal dan drainase internal. Air dapat hilang melalui permukaan tanah (external drainage) maupun melalui peresapan ke dalam tanah (internal drainage). External drainage banyak ditentukan oleh bentuk permukaan tanah/lahan, sedang internal drainage ditentukan oleh tekstur tanah. Berdasar atas kelas drainasenya tanah dibedakan atas kelas drainase terhambat (tergenang) sampai sangat cepat (air sangat cepat hilang dari tanah). Keadaan drainase tanah menentukan jenis tanaman yang dapat tumbuh. Sebagai contoh, padi dapat hidup pada tanah-tanah dengan drainase buruk, tetapi jagung, karet, cengkeh, kopi dan lain-lain tidak akan dapat tumbuh dengan baik kalau tanah selalu tergenang air. A. Indikator Penilaian Penilaian dalam penugasan pada modul 4 ini didasarkan pada hasil kerja perorangan dan kelompok. Setiap mahasiswa wajib untuk membuat deskripsi setiap sifat fisik tanah dalam bentuk bahan presentasi kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 15 % dari nilai akhir. B. Contoh Latihan dan Tugas Jelaskan sifat-sifat fisik tanah dasar. dipresentasikan secara berkelompok. Buatlah dalam bentuk makalah dan Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 50

62 BAB III. PENUTUP Sifat fisik tanah dasar yang perlu dipahami mahasiswa antaralain tekstur, struktur dan agregat tanah, bulk density, dan porositas tanah. Pemahaman tentang sifat-sifat fisik tanah akan membantu mahasiswa menentukan potensi tanah kaitannya dengan pertumbuhan tanaman. Begitupula dengan sifat morfologi tanah yang dapat ditentukan jika sifat fisik tanah dipahami dengan baik. Sumber pustaka: 1. Foth, H.D Fundamentals of Soil Science. 8 Ed. John Wiley & Sons. New York. 2. Hardjowigeno, S Ilmu Tanah. Akademika Pressindo. Jakarta. 3. Singer, M.J. and D.N. Munns Soils An Introduction. 2 nd. Macmilan Publishing Company. New York. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 51

63 MODUL 5 AIR DALAM TANAH BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Air adalah senyawa yang penting bagi kehidupan di dunia. Lebih dari 80% komponen penyusun tubuh tanaman jenis herbaceous dan lebih dari 50% tanaman kayu-kayuan adalah air. Air baukan hanya penyusun tubuh tanaman, tetapi juga sebagai media pelarut dan transportasi unsur hara. Sumber air utama adalah air hujan yang jatuh ke tanah. Air hujan ada yang diteruskan ke dalam tanah dan akan mengisi ruang pori untuk digunakan di masa depan, dan ada/dapat juga mengalir di permukaan dan masuk ke sungai (sumber air lainnya). Bagian 5 dari modul ini akan menjelaskan potensi air dalam tanah yang akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan ketersediaan air. B. Ruang Lingkup Isi Bagian ini mencakup pembahasan tentang penentuan kadar air dalam tanah, konsep energi air, retensi air tanah, prinsip dasar pergerakan air dalam tanah, ketersediaan air dan absorpsi unsur hara. C. Sasaran Pembelajaran Modul Modul ini diharapkan menjadi pedoman bagi mahasiswa dan dosen untuk memahami konsep air dalam tanah untuk kepentingan produksi. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 52

64 BAB II. PEMBAHASAN Konsep Energi Air 1. Konsep Potensial Aliran air merembes tanah dapat dibandingkan dengan aliran panas melalui batang metal atau aliran listrik melalui kawat. Gaya yang mendorong air untuk mengalir dapat dibandingkan dengan perbedaan potensial listrik atau perbedaan panas, dan dapat diujudkan sebagai perbedaan tarikan dari dua bagian tanah terhadap air yang kadar airnya tidak sama. Apabila hanya terdapat satu gaya saja yang bekerja pada air, persoalan aliran air menjadi sangat mudah. Tetapi persoalannya tidaklah demikian, sebab selain gaya matriks, masih ada macam gaya lain yang bekerja, yaitu: gaya osmotik yang disebabkan adanya garam-garam terlarut dan gaya gravitasi. Jika kita dapat mengetahui besarnya ketiga macam gaya ini, maka kita dapat mengetahui bergerak atau tidaknya air, serta arahnya. Potensial Air dapat didefinisikan sebagai tenaga yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah satuan air dari tempat patokan yang dianggap potensialnya sama dengan nol ke tempat lain yang potensialnya mempunyai nilai tertentu. Sehingga potensial dapat diartikan sebagai petunjuk status energi atau ketersediaan air tanah. Jika potensialnya rendah maka ketersediaan air juga rendah. Potensial adalah skalar bukan vektor, ia mempunyai besaran tetapi tidak mempunyai arah. Jumlah aljabar dari komponen-komponen potensial adalah konstan dan jumlah ini disebut potensial total. Dengan demikian gaya dorong untuk pergerakan air hanyalah gradien potensial total untuk dua titik, yaitu potensial enersi Ф dalam jarak X. Konsep potensial air tanah adalah sangat penting. Konsep ini mengganti cara penggolongan air tanah yang umum dipakai pada masa lalu yaitu yang menggolongkan air tanah dalam beberapa bentuk: air gravitasi, air kapiler, air higroskopik dan sebagainya. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 53

65 Faktanya adalah bahwa semua air tanah, tidak hanya sebagian saja, dipengaruhi juga gravitasi, sehingga semua air adalah air gravitasi. Selanjutnya hukum kapiler tidak mulai atau berhenti pada suatu nilai kadar air, atau ukuran pori. Dengan demikian air tanah dapat berbeda dari tempat ke tempat dan dari waktu ke waktu tidak dalam bentuk tetapi dalam energi potensial. 2. Potensial Air Tanah a. Potensial Gravitasi Setiap benda di atas permukaan bumi ditarik ke arah pusat bumi oleh gaya gravitasi yang sama besarnya dengan berat benda tersebut, dimana berat benda tersebut adalah hasil kali massa dengan percepatan gravitasi. Untuk mengangkut suatu benda melawan tarikan, kerja harus dilakukan, dan kerja ini disimpan oleh benda yang diangkut dari dalam bentuk energi potensial gravitasi. medan gaya gravitasi. Besarnya energi ini tergantung pada tempat benda itu dalam Potensial gravitasi air tanah, pada setiap titik ditentukan oleh elevasi relatif titik bersangkutan terhadap suatu tempat referensi tertentu. Untuk mudahya adalah umum untuk menentukan tempat referensi pada suatu elevasi titik yang penting di dalam tanah, atau dibawah profil tanah yang sedang diteliti, agar potensial gravitasi selalu dapat bernilai + atau 0. Pada ketinggian z diatas suatu referensi, energi potensial gravitasi Eg, suatu massa air M air yang bervolum V adalah: E =Mgz =ρwvgz Dimana ρw=kerapatan air=bd air g=percepatan gravitasi z=ketinggian diatas referensi M z Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 54

66 b. Potensial tekanan =Potensial matriks Jika air tanah berada dalam keadaan dimana tekanan hidrostatik lebih besar daripada tekanan atmosfer, maka potensial tekanan dianggap positif (+). Jika air berada pada keadaan dimana tekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer, maka potensial tekanan dianggap negatif. c. Potensial Total dan Potensial Hidrolik Potensial total adalah hasil kombinasi komponen-komponen potensial yang bersangkutan : Ф = Фg + Фm + Фo + Ф (eksternal) Suatu keadaan seimbang akan tercapai jika transfer massa air dalam fase cair tidak ada. Keadaan ini dapat terjadi apabila potensial totalnya mencapai nilai yang tetap. Syarat yang cukup untuk terjadinya keseimbangan ini ialah jika jumlah komponen-komponen potensial adalah tetap. Dalam praktek potensial osmotik sering dapat diabaikan. Dalam keadaan seimbang jika tidak ada gaya external, yaitu jika tekanan di dalam tanah dan atmosfer sama, diperoleh persamaan : Фh = Фg + Фm =konstan (untuk tanah tidak jenuh) Фh= Фg + Фp=konstan(Dan untuk tanah jenuh) Dimana : Фh=potensial hidrolik Фp=ghp=potensial tekanan hidrostatik Hp=tekanan hidrostatik yang diukur dengan tinggi kolom air Sifat-sifat fisik air tanah sangat bergantung dari sifat-sifat tanah yang bersangkutan. Tanah yang halus atau yang mempunyai luas permukaan yang besar per satuan berat, mempunyai kadar air yang lebih besar dari pada tanah yang kasar atau mempunyai luas permukaan yang lebih kecil. Luas permukaan tanah berkisar antara 1000 cm 2 /g sampai dengan 10 6 cm 2 /g. Partikel tanah bersifat hidrofilik atau suka menyerap air dan yang terutama yang berbentuk koloida. Dalam air tanah terdapat dua macam interaksi Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 55

67 antara permukaan ialah antara benda padat dan cair serta antara benda cair dan udara. Interaksi antara permukaan inilah yang menyebabkan adanya tegangan antara permukaan dalam tanah dan mengakibatkan bergeraknya air. Tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman dapat ditunjukkan oleh adanya air dan udara yang seimbang dalam tanah. Penentuan Kandungan Air Tanah Kadar air tanah dinyatakan dalam satuan cm 3 /100 cm 3 (air per tanah) atau g air/100 g tanah. Padsa banyak literatur dinyatakan sebagai persen volume yaitu persentase volume air terhadap volume tanah atau persen berat. Cara penetapan kadar air dapat dilakukan dengan sejumlah tanah basah dikering-ovenkan dalam oven pada suhu 100 C 110 C selama 2 x 24 jam. Air yang hilang karena pengeringan merupakan sejumlah air yang terkandung dalam tanah tersebut. Air irigasi yang memasuki tanah mula-mula menggantikan udara yang terdapat dalam pori makro dan kemudian pori mikro. Jumlah air yang bergerak melalui tanah berkaitan dengan ukuran pori-pori pada tanah. Air mempunyai fungsi yang penting dalam tanah, antara lain pada proses pelapukan mineral dan bahan organik tanah, yaitu reaksi yang mempersiapkan hara larut bagi pertumbuhan tanaman. Selain itu, air juga berfungsi sebagai media gerak hara ke akar-akar tanaman. Akan tetapi, jika air terlalu banyak tersedia, hara-hara dapat tercuci dari daerah-daerah perakaran atau bila evaporasi tinggi, garam-garam terlarut mungkin terangkat kelapisan tanah atas. Air yang berlebihan juga membatasi pergerakan udara dalam tanah, merintangi akar tanaman memperoleh O 2 sehingga dapat mengakibatkan tanaman mati. Dua fungsi yang saling berkaitan dalam penyediaan air bagi tanaman yaitu memperoleh air dalam tanah dan pengaliran air yang disimpan ke akar-akar tanaman. Jumlah air yang diperoleh tanah sebagian bergantung pada kemampuan tanah yang menyerap air cepat dan meneruskan air yang diterima dipermukaan tanah ke bawah. Akan tetapi jumlah ini juga dipengaruhi oleh faktor-faktor luar seperti jumlah curah hujan tahunan dan sebaran hujan sepanjang tahun. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 56

68 Kapasitas lapang adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang menunjukan air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan oleh tanah tersebut terus menerus diserap oleh akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama makin mengering. Pada suatu saat akar tanaman tidak mampu lagi menyerap air tersebut sehingga tanaman menjadi layu (titik layu permanen). Kandungan air tanah antara kapasitas lapang dan titik layu permanen disebut total air tanah tersedia (TAW, Total Available Water). Titik kritis adalah batas minimum air tersedia yang dipertahankan agar tidak habis mengering diserap tanaman hingga mencapai titik layu permanen. Titik kritis ini berbeda untuk berbagai jenis tanaman, tanah, iklim serta diperoleh berdasarkan penelitian di lapangan (Benami dan Offen, 1984 dalam Yanwar, 2003).Kandungan air antara kapasitas lapang dan titik kritis disebut RAW (Readily Available Water). Perbandingan antara RAW dengan total air tanah yang tersedia dipengaruhi oleh iklim, evapotranspirasi, tanah, jenis tanaman dan tingkat pertumbuhan tanaman (Raes,1988). Retensi Air-Tanah Kapasitas lapang adalah kadar air yang dapat ditahan dengan gaya yang sama dengan gaya gravitasi tetapi arahnya berlawanan. Kapasitas lapangan ini juga dikenal dengan batas atas air yang tersedia untuk pertumbuhan tanaman. Jika terdapat permukaan air-bumi (groundwater table) yang dangkal dan tidak ada pergerakan air ke atas yang kuat karena evaporasi pada permukaan tanah, maka pada kurun waktu tertentu, terdapatlah suatu keseimbangan antara pergerakan air ke atas (kapiler) dan pergerakan air kebawah (gravitasi). Dalam keadaan seperti di atas maka kadar air di dekat permukaan tanah akan akan merupakan kadar air pada kapasitas lapang. Titik layu adalah kadar air untuk mana tanaman akan layu dan tidak dapat segar lagi. Kadar air pada titik layu ini dalam praktek akan seimbang dengan Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 57

69 hisapan matriks sebesar 15 bar, sedang kadar air pada kapasitas lapang sering diambil setara dengan hisapan matriks sebesar 1/3 bar. Ada beberapa mekanisme yang aktip dalam adsorpsi air oleh partikel-partikel tanah. Diantaranya ialah muatan listrik yang ada pada partikel-partikel tanah dan ion-ion lawan yang diadsorpsikan. Sedang mekanisme retensi air oleh tanah ialah adanya tegangan permukaan antara air dan udara di dalam tanah. Tengangan permukaan ini besarnya kurang lebih 72 dyne/cm atau 72 erg/cm 2 pada 25 o C. Air menempel pada permukaan tabung kapiler sekuat dengan aghesi dengan dirinya sendiri karena kerja untuk kohese besarnya juga sama dengan 2σ. Oleh karena itulah maka air dapat membasahi dinding gelas tabung kapiler, dan air yang menempel pada dinding tabung tersebut menarik sejumlah cairan setinggi h. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Air dalam Tanah Masing-masing tanah mempunyai kadar air tanah kering udara, kadar air kapasitas lapang, dan kadar air maksimum yang berbeda-beda. Hal itu disebabkan oleh beberapa faktor: a. Jenis air yang yang diserap yang didasarkan pada air tanah yaitu gaya adhesi, kohesi dan gravitasi. b. Kemampuan tanah menahan air dipengaruhi antara lain oleh tekstur tanah. Tanah-tanah bertekstur kasar mempunyai daya menahanair yang lebih kecil dari pada tanah yang bertekstur halus. Oleh karenanya tanaman yang ditanam pada tanah pasir umunya lebih mudah kekeringan daripada tanah-tanah bertekstur lempung atau liat. c. Kadar bahan organic tanah (BOT). Semakin tinggi kadar BOT akan makin tinggi kadar dan ketersediaan air tanah. d. Senyawa kimiawi. Semakin banyak senyawa kimiawi di dalam tanah akan menyebabkan kadar dan ketersediaan air tanah menurun. Tanah kering udara adalah tanah yang tidak terkena cahaya matahari langsung. Bahan organik tanah merupakan hasil dekomposisi atau elapukan bahan-bahan mineral yang terkandung didalam tanah. Bahan organik tanah juga dapat berasal dari Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 58

70 timbunan mikroorganisme, atau sisa-sisa tanaman dan hewan yang telah mati dan terlapuk selama jangka waktu tertentu.bahan organik dapat digunakan untuk menentukan sumber hara bagi tanaman, selain itu dapat digunakan untuk menentukan klasifikasi tanah (Soetjito, dkk. 1992). Sebagian besar air yang diperlukan oleh tumbuhan berasal dari tanah ( disebut air tanah). Air ini harus tersedia pada saat tumbuhan memerlukannya. Kebutuhan air setiap tumbuhan berbeda. Kadar dan komposisi udara tanah sebagian besar ditentukan oleh hubungan air dan tanah. Udara tanah yang terdiri dari campuran gas itu bergerak menuju ke pori-pori yang belum diduduki oleh air (Hakim,1986). Tumbuhan air umumnya memerlukan air lebih banyak dibandingkan jenis tumbuhan lain. Air diperlukan oleh tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan biologisnya, antara lain untuk memenuhi transpirasi, dalam proses asimilasi untuk pembentukan karbohidrat, serta untuk mengangkut hasil-hasil fotosintesisnya ke seluruh jaringan tumbuhan. Air tanah berfungsi sebagai pelarut unsur hara dalam tanah. Air tanah dan unsur hara ini membentuk larutan tanah. Air tanah berfungsi membawa unsur hara ke permukaan akar tumbuhan. Di dalam jariingan atau tubuh tumbuhan ini juga berperan mengangkut unsur hara yang diserap akar ke seluruh tanaman (Indranada, 1994). Tanah yang diovenkan beratnya akan berkurang dari berat awal. Hal inidikarenakan hilangnya kadar air yang terkandung pada tanah tersebut. Hal ini sesuai dengan literatur Craig (1994) yang menyatakan bahwa energi yang telah dilepaskan ketika air berubah dari uap air menjadi cairan. Pembebasan panas dan pembentukanair hujan merupakan sumber energi utama untuk sistem hujan. Bila butir-butir air hujan jatuh ke atas tanah kering dan diserap oleh permukaan partikel tanah, terjadi penurunan lebih lanjut dalam pergerakan dan mempunyai tapak positif dan negatif. Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar air di dalam tanah adalah: 1. Kadar Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah mempunyai pori-pori yang jauh lebih banyak daripada partikel mineral tanah yang berarti luas permukaan penyerapan juga lebih Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 59

71 banyak sehingga makin tinggi kadar bahan organic tanah makin tinggi kadar dan ketersediaan air tanah. 2. Kedalaman Solum atau Lapisan Tanah Kedalaman solum atau lapisan tanah menentukan volume simpan air tanah, semakin dalam maka ketersediaan dan kadar air tanah juga semakin banyak. 3. Iklim dan Tumbuhan Faktor iklim dan tumbuhan mempunyai pengaruh yang berarti pada jumlah air yang dapat diabsorbsi dengan efisiensi tumbuah dalam tanah. Temperatur dan perubahan udara merupakan perubahan iklim dan berpengaruh pada efisiensi pengguanaan air tanah dan penentuan air yang dapat hilang melalui saluran evaporasi permukaan tanah. Kelakuan akan ketahanan pada kekeringan keadaan dan tingkat pertumbuhan adalah fakto pertumbuhan yang berarti. 4. Senyawa Kimiawi Garam-garam dan senyawa pupuk atau amelioran baik alamaiah maupun non alamiah mempunyai gaya osmotic yang dapat menarik dan menghidrolisis air sehingga koefisien laju meningkat. Faktor lainnya yang mempengaruhi kadar air tanah adalah tekstur tanah, dengan adanya perbedaan jenis tekstur tanah dapat menggambarkan tingkat kemampuan tanah untuk mengikat air, contohnya tanah yang bertekstur liat lebih mampu mengikat air dalam jumlah banyak dibandingkan tanah yang bertekstur pasir, sedangkan tanah bertekstur pasir lebih mampu mengikat air daripada tanah bertekstur debu. Faktor lain yang mempengaruhi kadar air tanah adalah struktur tanah, pori tanah, dan peremeabilitas tanah. Tanah yang mempunyai ruang pori lebih banyak akan mampu menyimpan air dalam jumlah lebih banyak. Karena ruang-ruang pori tanah akan terisi oleh air. Peranan Air Tanah dalam Absorpsi Unsur Hara Air adalah salah satu komponen fisik yang sangat vital dan dibutuhkan dalam jumlah besar untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Sebanyak % dari bobot segar sel-sel dan jaringan tanaman tinggi adalah air. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 60

72 Setiap tanaman harus menyeimbangkan antara proses kehilangan air dan proses penyerapannya, bila proses kehilangan air tidak diimbangi dengan penyerapan melalui akar makan akan terjadi kekurangan air didalam sel tanaman yang dapat menyebabkan berbagai kerusakan pada banyak proses dalam tanaman. fungsi air bagi tanaman yaitu: 1) sebagai senyawa utama pembentuk protoplasma, 2) sebagai senyawa pelarut bagi masuknya mineral-mineral dari larutan tanah ke tanaman dan sebagai pelarut mineral nutrisi yang akan diangkut dari satu bagian sel ke bagian sel lain, 3) sebagai media terjadinya reaksi-reaksi metabolik, 4) sebagai rektan pada sejumlah reaksi metabolisme seperti siklus asam trikarboksilat, 5) sebagai penghasil hidrogen pada proses fotosintesis, 6) menjaga turgiditas sel dan berperan sebagai tenaga mekanik dalam pembesaran sel, 7) mengatur mekanisme gerakan tanaman seperti membuka dan menutupnya stomata, membuka dan menutupnya bunga serta melipatnya daun-daun tanaman tertentu, 8) berperan dalam perpanjangan sel, 9) sebagai bahan metabolisme dan produk akhir respirasi, serta 10) digunakan dalam proses respirasi. Kehilangan air pada jaringan tanaman akan menurunkan turgor sel, meningkatkan konsentrasi makro molekul serta senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah, mempengaruhi membran sel dan potensi aktivitas kimia air dalam tanaman. Peran air yang sangat penting tersebut menimbulkan konsekuensi bahwa langsung atau tidak langsung kekurangan air pada tanaman akan mempengaruhi semua proses metaboliknya sehingga dapat menurunkan pertumbuhan tanaman. Cekaman kekeringan dapat disebabkan oleh 2 (dua) faktor, yaitu kekurangan suplai air di daerah perakaran atau laju kehilangan air (evapotraspirasi) lebih besar dari absobsi air meskipun kadar air tanahnya cukup. Kekurangan air secara internal pada tanaman berakibat langsung pada penurunan pembelahan dan pembesaran sel. Pada tahap pertumbuhan vegetatif, air digunakan oleh tanaman untuk pembelahan dan pembesaran sel yang terwujud dalam pertambahan tinggi tanaman, pembesaran diameter, perbanyakan daun dan pertumbuhan akar. Keadaan cekaman air menyebakan penurunan turgor pada sel tanaman dan berakibat pada menurunnya proses fisiologi. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 61

73 Pada waktu musim kemarau maka ketersediaan air akan berkurang sehingga mengakibatkan penurunan pertumbuhan. Berapa tanaman masih dapat tumbuh dengan baik pada kondisi air tanah berkurang. Bergantung responnya terhadap kekeringan, tanaman dapat diklasifikasikan menjadi: 1) tanaman yang menghindari kekeringan (drought avoiders), dan 2) tanaman yang mentoleransi kekeringan (drought tolerators). Tanaman yang menghindari kekeringan membatasi aktivitasnya pada periode air tersedia atau akuisisi air maksimum antara lain dengan meningkatkan jumlah akar dan modifikasi struktur dan posisi daun. Tanaman yang mentoleransi kekeringan mencakup penundaan dehidrasi atau mentoleransi dehidrasi. Penundaan dehidrasi mencakup peningkatan sensitivitas stomata dan perbedaan jalur fotosintesis, sedangkan toleransi dehidrasi mencakup penyesuaian osmotik. Tanaman memiliki reaksi yang sangat kompleks menghadapi cekaman kekeringan. Bentuk morfologi, anatomi dan metabolisme tanaman yang berbeda menyebabkan tanaman memiliki respon yang beragam. Ketika kekeringan semakin meningkat maka tanaman menyesuaikan diri melalui proses fisiologi yang kemudian diikuti perubahan struktur morfologi tanaman seperti layu, meningkatkan pertumbuhan akar dan menghambat pertumbuhan pucuk. Penurunan proses fotosintesis dan pertumbuhan, sehingga tanaman juga mengalami penurunan produksi seperti berkurangnya hasil panen secara kualitas maupun kuantitas Bila tanaman dihadapkan pada kondisi kering terdapat dua macam tanggapan yang dapat memperbaiki status air, yaitu: (1) tanaman mengubah distribusi asimilat baru untuk mendukung pertumbuhan akar dengan mengorbankan tajuk, sehingga dapat meningkatkan kapasitas akar menyerap air serta menghambat pemekaran daun untuk mengurangi transpirasi, (2) tanaman akan mengatur derajat pembukaan stomata untuk menghambat kehilangan air lewat transpirasi. Relative Water Content (RWC) yang mengambarkan kadar relatif air daun merupakan parameter ketahanan tanaman menghadapi cekaman kekeringan. Proses fotosintesis pada sebagaian besar tanaman akan mulai tertekan bila nilai RWC Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 62

74 tanaman lebih rendah dari 70 persen, sehingga tanaman memerlukan pengaturan dalam tubuhnya diantaranya dengan melakukan penutupan stomata. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 63

75 A. Indikator Penilaian Penilaian dalam penugasan pada modul 5 ini didasarkan pada hasil kerja perorangan. Penilaian pada bagian ini mencakup 10 % dari nilai akhir. B. Contoh Latihan dan Tugas 1. Jelaskan tentang potensial air tanah 2. Jelaskan hubungan antara tekstur tanah dengan kapasitas pegang air Tugas ini dibuat dalam bentuk makalah perorangan yang akan didiskusikan dalam kelas. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 64

76 BAB III. PENUTUP Air dalam tanah mempunyai tingkat energi yang beragam sesuai dengan kandungan air tanah. Tingkat energi air tanah menaik jika kadar air naik, dan menurun jika kadar air tanah menurun. Hal inilah yang melahirkan konsep energi air tanah. Energi air tanah ditunjukkan dengan potensial air tanah dengan satuan bars atau kilopascal. Sumber Pustaka: 1. Foth, H.D Fundamentals of Soil Science. 8 Ed. John Wiley & Sons. New York. 2. Hillel, D Soil and Water. Physical Principles and Process. Academic Press, New York-London. 3. Hakim, Nurhajati dkk Dasar-Dasar Ilmu Tanah. UNILA: Lampung. 4. Hanafiah, K., A Dasar-Dasar ILmu Tanah. Rajawali Pers : Jakarta. 5. Indranada, Henry Pengelolaan Kesuburan Tanah. Bumi Aksara, Semarang. 6. Mawardi, M Asas Irigasidan Konservasi Air. Bursa Ilmu, Yogyakarta. 7. Raes, D., Herman L., Paul V. A. Matman dan V.B Martin Irrigation Schedulling Information Sistem. Katholike Universiteit Leuven: Leuven. 8. Soetjipto Dasar-Dasar Irigasi. Erlangga :Jakarta. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 65

77 MODUL 6 SIFAT-SIFAT KIMIA TANAH BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang A nalisis kimia tanah akan membantu dalam memprediksikan kemampuan tanah dalam suplai hara bagi tanaman. Namun, sering terjadi bahwa hanya sejumlah sedikit saja unsur-unsur tersedia bagi tanaman. Untuk itu diskusi dan pembahasan tentang sifat kimia tanah difokuskan pada reaksi pertukaran kation, ph tanah, kejenuhan basa, koloid tanah. B. Ruang Lingkup Isi Modul ini akan membahas tentang sifat-sifat kimia tanah terutama reaksi pertukaran kation, ph tanah, kejenuhan basa, koloid tanah. C. Sasaran Pembelajaran Modul Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami berbagai sifat kimia tanah dasar. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 66

78 BAB II. PEMBAHASAN Tanah merupakan perantara penyedia suhu, udara, air dan unsur-unsur hara. Pertumbuhan tanaman tidak hanya dipengaruhi oleh tersedianya unsur hara dalam tanah, tetapi juga oleh faktor-faktor lain seperti telah disebutkan diatas. Komposisi Kimia Tanah Tanah terbentuk dari batuan yang melapuk. Adapun komposisi kimia rata-rata dari batuan beku ditunjukkkan dalam Tabel 1. Variasi kandungan unsur Silikon, Oksigen dan Aluminium sangat banyak ditemui. Hal ini menunjukkan dominasi mineral silikat dan aluminosilikat pada batuan beku. Selanjutnya adalah unsur besi, kalsium, magnesium, natrium, dan kalium. Komposisi kimia batuan beku menyerupai komposisi mineralogik dari tanah yang telah melapuk minimal atau sedang. Sejumlah tanah mengandung kuarsa, feldspar, dan mika pada fraksi pasir dan debunya, liat silikat lapis 2:1 dalam fraksi liatnya, dan kebanyakan muatan negatif liat dinetralisir dengan adsorpsi ion-ion kalsium, magnesium, sodium dan kalium. Tabel 1. Komposisi kimia batuan beku dan tanah-tanah yang melapuk intensif Senyawa Persentase unsur kimia (%) SiO 2 60 Al 2 O 3 16 Fe 2 O 3 7 TiO 2 1 MnO 0,1 CaO 5 MgO 4 K 2 O 3 Na 2 O 4 P 2 O 5 0,3 SO 3 0,1 Total Adapted from Bohn, McNeal, and O Connor, 1985 in Foth, ,5 Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 67

79 Pada saat tanah melapuk dan komposisi mineralogi berubah setiap waktu, terjadi pula perubahan komposisi kimiawi. Selama proses pembentukan tanah, terjadi kehilangan unsur-unsur Si relatif terhadap Al dan Fe. Pelepasan dan kehilangan Ca, Mg, Na dan K lebih cepat dibandingkan Si, dan hal ini ditunjukkan oleh rendahnya kandungan empat kation pada tanah-tanah yang melapuk intensif. Berikut adalah penjelasan masing-masing sifat-sifat kimia tanah yang penting untuk dipahami: a. Reaksi Tanah atau ph tanah Reaksi tanah menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai ph. Nilai ph menunjukkan banyaknya konsentrasi ion hidrogen (H + ) di dalam tanah. Makin tinggi kadar ion H + dalam tanah, semakin masam tanah tersebut. Di dalam tanah selain ion H + dan ion-ion lain ditemukan pula ion OH - yang jumlahnya berbanding terbalik dengan banyaknya H +. Pada tanah-tanah yang masam jumlah ion H + lebih tinggi dibanding OH -, sedang pada tanah alkalin kandungan OH - lebih banyak daripada H +. Bila kandungan H + sama dengan OHmaka tanah bereaksi netral yaitu mempunyai ph=7. Konsentrasi H + atau OH - dalam tanah sebenarnya sangat kecil. Nilai ph berkisar antara 0-14 dengan ph 7 disebut netral sedang ph kurang dari 7 disebut masam dan ph lebih dari 7 disebut alkalis. Besarnya kisaran nilai ph tersebut didasarkan atas besarnya konstanta disosiasi air murni yaitu : HOH H + + OH- [ H + ] [OH-] = = K (konstan) Di Indonesia, ph tanah berkisar antara 3 hingga 9. Tanah-tanah pada umumnya bereaksi masam dengan ph 4,0-5,5 sehingga tanah-tanah yang mempunyai ph 6,0-6,5 sering dikatakan cukup netral meskipun sebenarnya masih agak masam. Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 68

80 Alasan ph tanah penting untuk diketahui : 1. Menentukan mudah tidaknya unsur-unsur hara diserap tanaman. Pada umumnya hara tanaman akan lebih mudah untuk diserap pada kisaran ph netral (Gambar 1) oleh karena pada kisaran ph tersebut kebanyakan unsur hara larut dalam air. Pada tanah masam unsur P tidak dapat diserap tanaman karena diikat oleh Al sedangkan pada tanah alkalis, P sulit diserap tanaman karena difiksasi oleh Ca. 2. Menunjukkkan kemungkinan adanya unsur-unsur beracun (Gambar 1). Pada tanah-tanah masam banyak ditemukan ion-ion Al didalam tanah, yang kecuali memfiksasi P juga merupakan racun bagi tanaman. Pada tanah rawa yang ph tanah rendah (sangat masam) menunjukkan kandungan sulfat tinggi yang bersifat meracun bagi tanaman. Disamping itu, pada tanah yang masam, unsur-unsur mikro juga menjadi mudah larut, sehingga ditemukan unsur mikro yang terlalu banyak. Unsur mikro Mo dapat menjadi racun kalau ph tanah terlalu alkalis. Gambar 1 Nilai ketersediaan unsur pada kisaran ph 4-9 Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 69