BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Tanah Tanah itu adalah tubuh alam (natural body) yang terbentuk dan berkembang sebagai akibat bekerjanya gaya-gaya alam (natural forces) terhadap bahan-bahan alam (natural material) dipermukaan bumi. Tubuh alam ini dapat berdifferisiansi membentuk horizon-horizon mineral maupun organik yang kedalamannya beragam dan berbeda-beda sifat-sifatnya dengan bahan induk yang terletak dibawahnya dalam hal morfologi, komposisi kimia, sifat-sifat fisis maupun kehidupan biologisnya. Tanah itu merupakan medium alam untuk pertumbuhan tanaman. Tanah menyediakan unsur-unsur hara sebagai makanan tanaman dan pertumbuhannya. Selanjutnya unsur hara diserap oleh akar tanaman dan melalui daun dirubah menjadi persenyawaan organik seperti karbohidrat, protein, lemak dan lain-lain yang amat berguna bagi kehidupan manusia dan hewan. (Hakim,dkk, 1986) Tanah pada masa kini sebagai media tumbuh tanaman didefinisikan sebagai lapisan permukaan bumi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh-berkembangnya perakaran penopang tegak-tumbuhnyat anaman dan penyuplai kebutuhan air dan udara; secara kimiawi berfungsi sebagai gudang dan penyuplai hara dan nutrisi (senyawa organic dan anorganik sederhana dan unsurunsur esensial seperti N, P, K, Ca, S, Cu, Zn, Fe, Mn, B, Cl, dan lain-lain); dan secara biologis berfungsi sebagai habitat biota (organisme) dan berpartisipasi aktif

2 6 dalam penyediaan hara tersebut dan zat-zat aditif (pemacu tumbuh, proteksi) bagi tanaman, yang ketiganya secara integral mampu menunjang produktivitas tanah untuk menghasilkan biomass dan produksi baik tanaman pangan, obat-obatan, industri perkebunan, maupun kehutanan. (Hanafiah, 2001) Tanah merupakan campuran bahan padat (organik dan anorganik), dan udara, fase ini saling mempengaruhi satu sama lain. Misalnya, reaksi-reaksi bahan padat berpengaruh terhadap kualitas udara dan air, berpengaruh terhadap pelapukan (hancuran iklim) bahan padat, dan reaksi-reaksi (bersifat katalisator) dari jasad renik. Kimia tanah terlibat dalam semua reaksi ini, tetapi lebih ditekankan pada larutan tanah yang merupakan suatu lapisan air yang tipis (the tin aqueous film) sekeliling butiran tanah. (Wiralaga,dkk, 1988) 2.2 Unsur Hara Dalam Tanah Untuk pertumbuhan dan perkembangan suatu tanaman dipengaruhi oleh faktor-faktor tanah, iklim dan tanamannya sendiri, yang semuanya saling berkaitan erat satu sama lain. Sebagai contoh yaitu faktor cahaya, temperatur dan udara yang hanya dapat sedikit saja yang dapat dikontrol oleh manusia. Sedangkan faktor unsur hara dapat ditingkatkan kesediaannya dalam tanah dengan jalan memperbaiki kondisi tanah sedemikian rupa. Tanaman akan mengadsorbsi unsur hara dalam bentuk ion yang terdapat disekitar daerah perakaran. Unsur-unsur ini harus berada dalam bentuk tersedia dan dalam konsentrasi optimum bagi pertumbuhan. Selanjutnya unsur-unsur tersebut harus berada dalam suatu keseimbangan. (Hakim,dkk, 1986)

3 7 Dengan menggunakan hara, tanaman dapat memenuhi siklus hidupnya. Fungsi hara tanaman tidak dapat digantikan oleh unsur lain dan apabila tidak terdapat suatu hara tanaman, maka kegiatan metabolisme akan terganggu atau berhenti sama sekali. Disamping itu, umumnya tanaman yang kekurangan atau ketiadaan suatu hara akan menampakkan gejala pada satu organ tertentu yang spesifik yang biasa disebut gejala kekahatan. (Rosmarkam dan Yuwono, 2002) Hingga sekarang telah dikenal 16 macam unsur hara esensial bagi tanaman. Berdasarkan kebutuhannya bagi tanaman maka keenam belas unsur hara esensial tersebut dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu kelompok unsur hara makro dan kelompok unsur hara mikro. Unsur hara makro relatif lebih banyak digunakan/dibutuhkan bahkan dapat mencapai 100 kg ataupun lebih untuk setiap hektar. Sedangkan unsur hara mikro dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit. Keenam belas unsur hara tersebut adalah bersumber dari udara, air, dan tanah. Tabel Unsur Hara Esensial dan Sumbernya Unsur Makro Unsur Mikro Dari Udara dan Air Dari Tanah Dari Tanah C N Mn H P Cu O K Zn Ca Mo

4 8 Mg B S Cl Fe Karbon, oksigen dan hidrogen bersumber dari udara dan larutan tanah/air. Sedangkan unsur-unsur lain bersumber dari tanah. Tumbuhan tingkat tinggi memperoleh C dan O langsung dari udara berupa CO 2 melalui fotosintesa. Hidrogen diperoleh baik langsung atau tidak, dari air dalam tanah. Suatu kenyataan bahwa 94-99,5 % jaringan tanaman segar tersusun oleh C, H dan O dan hanya 0,5 mungkin 5 atau 6 % berasal dari tanah. (Hakim,dkk, 1986) 1. Nitrogen Peranan utama nitrogen bagi tanaman adalah untuk merangsang pertumbuhan secara keseluruhan, khususnya batang, cabang, dan daun. Selain itu, nitrogen pun berperan penting dalam pembentukan hijau daun yang sangat berguna untuk fotosintesis. Fungsi lainnya ialah membentuk protein, lemak dan berbagai persenyawaan organik lainnya. 2. Fosfor Unsur fosfor bagi tanaman berguna untuk merangsang pertumbuhan akar, khususnya akar benih dan tanaman muda. Selain itu, fosfor berfungsi sebagai bahan mentah untuk pembentukan sejumlah protein tertentu, membantu asimilasi dan pernapasan, serta mempercepat pembuangan, pemasakan biji dan buah. 3. Kalium

5 9 Fungsi utama kalium ialah membantu pembentukan protein dan karbohidrat. Kalium pun berperan dalam memperkuat tubuh tanaman agar daun, bunga dan buah tidak mudah gugur. 4. Kalsium Bagi tanaman, kalsium bertugas untuk merangsang pembentukan bulu-bulu akar, mengeraskan batang tanaman, dan merangsang pertumbuhan biji. 5. Magnesium Agar tercipta hijau daun yang sempurna dan terbentuknya karbohidrat, lemak dan minyak-minyak, magnesiumlah biangnya. Magnesium pun memegang peranan penting dalam transformasi fosfat dalam tanaman. 6. Belerang Belerang berperan dalam pembentukan bintil-bintil akar. Sulfur ini merupakan unsur yang penting dalam beberapa jenis protein seperti asam amino. Unsur ini pun membantu pertumbuhan anakan. 7. Klor Memperbaiki dan meninggikan hasil kering tanaman seperti tembakau, kapas, kentang dan tanaman sayuran umumnya adalah peran dari klor.

6 10 8. Besi Untuk pernapasan dan pembentukan hijau daun merupakan peran dari besi. Sekali tidak ada, terutama pada tanah yang mengandung banyak kapur, tanaman akan langsung merana. 9. Mangan Peran mangan tak jauh beda dengan unsur besi. Selain sebagai komponen untuk memperlancar proses asimilasi, unsur ini pun merupakan komponen penting dalam berbagai enzim. 10. Tembaga Fungsi utama tembaga ini pun baru sedikit diketahui. Kehadirannya dapat mendorong terbentuknya hijau daun dan dapat menjadi bahan utama dalam berbagai enzim. 11. Boron Boron berfungsi mengangkut karbohidrat kedalam tubuh tanaman dan mengisap kalsium. Pada tanaman penghasil biji, unsur ini berpengaruh terhadap pembagian sel. Dan yang paling nyata ialah perannya dalam menaikkan mutu tanaman sayuran dan buah. 12. Molibdeum Sama halnya dengan tembaga, hingga kini diketahui masih sedikit peranan molibdeum bagi tanaman. Unsur ini sangat berguna bagi tanaman jeruk dan sayuran. 13. Seng

7 11 Seng memberikan dorongan terhadap pertumbuhan tanaman karena diduga dapat berfungsi membentuk hormon tumbuh. (Lingga dan Marsono, 2001) 2.3 Unsur Hara Karbon dan Bahan Organik Dalam Tanah Senyawa karbon atau biasa dikenal dengan senyawa organik adalah suatu senyawa yang unsur-unsur penyusunnya terdiri dari atom karbon dan atom-atom hydrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, halogen atau fosfor. (Riswiyanto, 2009) Bahan organik dihasilkan oleh tumbuhan melalui proses fotosintesis sehingga unsur karbon merupakan penyusun utama dari bahan organik tersebut. Unsur karbon ini berada dalam bentuk senyawa-senyawa polisakarida, seperti selulosa, hemiselulosa, pati dan bahan-bahan lignin dan pektin. ( ) Tanaman mengambil unsur karbon berupa CO 2 dari udara bebas (atmosfir). Kegiatan ini dilakukan oleh organ tanaman yang memiliki klorofil, umumnya bagian tanaman yang berwarna hijau dan terdapat diatas tanah. Klorofil mampu menyerap energi cahaya (terutama sinar matahari) dan mengubahnya menjadi energi kimia. Energi tersebut digunakan untuk mengubah CO 2 menjadi senyawa organik termasuk karbohidrat. Kadar CO 2 dalam atmosfir relatif stabil, yakni 0,03 % volume atau 0,57 mg/liter udara. Tanpa adanya CO 2 di udara, maka kehidupan tanaman akan berhenti. Kalau kehidupan tanaman terhenti, maka kehidupan makhluk lain termasuk manusia dan hewan mungkin juga terhenti. Sumber utama CO 2 di alam berasal dari

8 12 dekomposisi bahan organik berupa sisa-sisa tanaman ataupun hewan dan dari respirasi invertebrata, bakteri, serta fungi. Keperluan seluruh tanaman yang hidup diperkirakan sekitar 80 x 109 per tahun, dengan persediaan CO 2 dalam udara sebesar 0,03 % volume, maka CO 2 tersebut akan habis diserap tanaman dalam waktu beberapa dekade saja. Berkat adanya daur (siklus) yang menghasilkan CO 2, maka kadar gas tersebut relatif stabil.(rosmarkam dan Yuwono, 2002) Karbon merupakan bahan organik yang utama. Karbon ditangkap tanaman berasal dari CO 2 udara. Kemudian bahan organik didekomposisikan kembali membebaskan sejumlah karbon. Perubahan karbon di dalam, di atas atau di luar tanah disebut peredaran karbon. Dekomposisi bahan organik membebaskan sejumlah CO 2, demikian pula akar tanaman juga melepaskan CO 2. Sejumlah kecil CO 2 bereaksi dalam tanah membentuk asam karbonat, Ca, Mg, K Karbonat, atau Bikarbonat. Garam-garam ini mudah larut dan hilang atau diserap kedalam tanaman. Sebagian besar CO 2 yang dihasilkan tanaman kembali lagi keudara. Kemudian diambil lagi oleh tanaman melalui fotosintesa. Selanjutnya tanaman dimakan oleh binatang dan manusia, menjadi bahan organik, dan didekomposisikan kembali. (Hakim,dkk, 1986) Dekomposisi bahan organik adalah proses transformasi karbon oleh mikroorganisme tanah. Bahan organik tanah adalah materi yang digunakan mikroorganisme sebagai sumber energi untuk pertumbuhannya dan sumber karbon untuk penyusun sel penyusun organ tubuhnya. Karbondioksida, metana, asam organik, alkohol adalah hasil akhir dari proses dekomposisi oleh mikroorganisme tanah, sedangkan sebagian karbon dari substrat tersusun dalam tubuh mikroorganisme. (Barchia, 2009)

9 13 Bahan organik tanah adalah kumpulan beragam (continuum) senyawasenyawa organik kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi, baik berupa humus hasil humifikasi maupun senyawa-senyawa anorganik hasil mineralisasi (disebut biontik), termasuk mikrobia heterotrofik atau ototrofik yang terlibat (biotik). Sumber primer bahan organik tanah maupun seluruh fauna dan mikroflora adalah jaringan organik tanaman, baik berupa daun, batang/cabang, ranting, buah maupun akar, sedangkan sumber sekunder berupa jaringan organik fauna termasuk kotorannya serta mikroflora. Dalam pengelolaan bahan organik tanah, sumbernya juga berasal dari pemberian pupuk organik berupa pupuk kandang (kotoran ternak yang telah mengalami dekomposisi), pupuk hijau dan kompos, serta pupuk hayati (inokulan). (Hanafiah, 2005) Bahan organik tanah adalah semua bahan organik didalam tanah baik yang mati maupun yang hidup, walaupun organisme hidup (biomassa tanah) hanya menyumbang kurang dari 5 % dari total bahan organik. Pada terminologi tertentu, biomassa tidak dimasukkan sebagai bahan organik tanah, sehingga sering menimbulkan kerancuan. Secara praktek, analisis bahan organik dilakukan pada bahan tanah kering udara yang lolos dari ayakan 2 mm dan termasuk semua materi hidup maupun mati yang ada di dalam tanah. Jumlah dan sifat bahan organik sangat menentukan sifat biokimia, fisika, kesuburan tanah dan membantu menetapkan arah proses pembentukan tanah. Bahan organik menentukan komposisi dan mobilitas kation yang terjerap, warna tanah, keseimbangan panas, konsistensi, partikel densiti, bilk densiti, sumber unsur hara, pemantap agregat, karakteristik air, dan aktifitas organisme tanah.

10 14 Karbon adalah komponen utama dari bahan organik. Pengukuran C- Organik secara tidak langsung dapat menentukan bahan organik melalui penggunaan faktor koreksi tertentu. Faktor yang selama beberapa tahun ini digunakan adalah faktor van bemmelen yaitu 1,724 dan didasarkan pada asumsi bahwa bahan organik mengandung 58 % karbon.(mukhlis, 2014) 2.4 Sifat-sifat Tanah Sifat Fisik Tanah Sifat fisik tanah merujuk kepada tabiat dan perilaku mekanik, termal, optik, koloidal, dan hidrogen tanah. Tabiat dan perilaku menghadirkan sejumlah parameter yang dapat diamati dan/atau diukur. Susunan mekanik tanah merujuk kepada ukuran, bentuk, kerapatan, dan kimiawi zarah tunggal komponen padat mineral. Ukuran secara kasaran, zarah mineral tanah dipilahkan menjadi tiga kategori. Yang berdiameter lebih besar daripada 2 cm disebut batu, berdiameter antara 2 cm dan 2 mm disebut kerikil, dan berdiameter lebih kecil daripada 2 mm disebut bahan tanah halus. Tekstur tanah adalah kehalusan atau kekasaran bahan tanah pada peradaban berkenaan dengan perbandingan berat antarfraksi tanah. Jadi, tekstur adalah ungkapan agihan besar zarah tanah atau proporsi nisbih fraksi tanah.(notohadiprawiro, 1998) Sifat-sifat fisis tanah diketahui, sangat mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman. Kondisi fisik tanah menentukan penetrasi akar didalam tanah, retensi, air, drainase, aerasi dan nutrisi tanaman. Sifat fisika tanah juga mempengaruhi sifat-sifat kimia dan biologi tanah. Sifat-sifat fisis tanah tergantung

11 15 pada jumlah, ukuran, bentuk, susunan dan komposisi mineral dari partikel tanah ; macam dan jumlah bahan organik, volume dan bentuk pori-pori pada waktu tertentu. Beberapa sifat fisika tanah yang terpenting adalah tektur, struktur, kerapatan (density) porositas, konsistensi, warna dan suhu. (Hakim,dkk, 1986) Sifat Kimia Tanah Perilaku kimiawi tanah dapat ditakrifkan sebagai keseluruhan reaksi fisikokimia dan kimia yang berlangsung antarpenyusun tanah dan antara penyusun tanah dan bahan yang ditambahkan kepada tanah in situ. Faktor kelajuan semua reaksi kimia yang berlangsung dalam tanah berentangan sangat lebar, antara yang sangat singkat berhitungan menit (reaksi jerapan tertentu) dan yang luar biasa lama berhitungan abad (reaksi yang berkaitan dengan pembentukan tanah). Reaksi-reaksi tanah diimbas oleh tindakan faktor lingkungan tertentu.(notohadiprawiro, 1998) Sifat kimia tanah berhubungan erat dengan kegiatan pemupukan. Berbicara tentang sifat kimia tanah, tidak terlepas dari persoalan unsur-unsur kimia dan reaksi kimia yang pembahasannya agak rumit. Namun, pembahasan akan lebih ditekankan pada aspek praktisnya sehingga akan sangat membantu dalam mencapai efektivitas pemupukan. Dengan mengetahui sifat kimia tanah akan didapan gambaran jenis dan jumlah pupuk yang dibutuhkan. Pengetahuan tentang sifat kimia tanah juga dapat membantu memberikan gambaran reaksi pupuk setelah ditebarkan ketanah. (Novizan, 2007)

12 Sifat Hayati Tanah Ada kehidupan dalam tanah berupa akar tumbuhan dan flora serta fauna tanah. Sehubungan dengan produksi enzim, CO 2, dan beraneka ragam zat organik, kehidupan dalam tanah bertanggungjawab atas terjadinya banyak alihragam fisik dan kimia. Sifat dan tampakan tanah yang mengimplikasikan kegiatan hayati adalah nisbah C/N, kadar bahan organik atau kandungan biomassa tiap satuan luas/volum tanah, tingkat perombakan bahan organik, pembentukan krotovina, dan permintaan oksigen hayati (biogical oxygen demand, BOD). (Notohadiprawiro, 1998) 2.5 Peranan Bahan Organik Peranan bahan organik ada yang bersifat langsung terhadap tanaman, tetapi sebagian besar mempengaruhi tanaman melalui perubahan dan ciri tanah. Pengaruh langsung senyawa organik sebetulnya dapat diabaikan sekiranya kemudian tidak ditemukan bahwa beberapa zat tumbuh dan vitamin dapat diserap langsung dan dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Dulu dianggap orang bahwa hanya asam amino, alanin dan glisin yang diserap tanaman. Serapan senyawa N tersebut ternyata relatif lebih rendah daripada bentuk N lainnya. Sehubungan dengan hasil-hasil dekomposisi bahan organik dan sifat-sifat humus maka dapat dikatakan bahwa bahan organik akan sangat mempengaruhi sifat dan ciri tanah. Pengaruh itu sebagai berikut. Pengaruh bahan organik pada ciri fisika tanah a. Kemampuan menahan air meningkat

13 17 b. Warna tanah menjadi coklat hingga hitam c. Merangsang granulasi agregat dan memantapkannya d. Menurunkan plastisitas, kohesi dan sifat buruk lainnya dari liat. Pengaruh bahan organik pada kimia tanah a. Meningkatkan daya jerap dan kapasitas tukar kation b. Kation yang mudah dipertukarkan meningkat c. Unsur N, P, S diikat dalam bentuk organik atau dalam tubuh mikro organisme, sehingga terhindar dari pencucian, kemudian tersedia kembali d. Pelarutan sejumlah unsur hara dari mineral oleh asam humus. Pengaruh bahan organik pada biologi tanah a. Jumlah dan aktivitas metabolik organisme tanah meningkat b. Kegiatan jasad mikro dalam membantu dekomposisi bahan organik juga meningkat. (Hakim, dkk. 1986) 2.6 Analisa Karbon Organik Untuk mengetahui hara tanaman di dalam tanah perlu dilakukan analisis tanah dan tanaman. Masing-masing analisis dapat berupa uji cepat (qiuck test) ataupun analisis laboratorium. Quick test merupakan analisis untuk mengetahui ada tidaknya hara tanaman dan harkatnya. Sedangkan analisis dilaboratorium hasilnya secara kuantitatif dinyatakan dalam % (persen), ppm (part per million), miliequivalent, dan sebagainya secara pasti sehingga jumlah hara yang tersedia dalam satu hektar dapat dihitung.(rosmarkam dan Yuwono, 2002)

14 18 Ketiga unsur yaitu karbon, oksigen, dan hidrogen merupakan unsur yang sangat dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak. Unsur ini diperlukan sebagai penyusun karbohidrat, lemak dan persenyawaan-persenyawaan penting lainnya dalam tanaman. (Hakim, dkk. 1986) Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan diadakan penelitian tentang unsur-unsur yang hilang sehingga dapat diketahui unsur yang hilang tersebut dan berapa yang dibutuhkan. Dalam satu agregat tanah hanya sedikit terkandung bahan organik. Bahan organik sangat penting bagi tumbuhan karena bahan organik sebagian syarat tanah yang subur. Sehingga tanah yang kehilangan bahan organik dapat merugikan bagi tumbuhan. C-Organik penting untuk mikroorganisme tidak hanya sebagai unsur hara, tetapi juga sebagai pengkondisi sifat fisik tanah yang mempengaruhi karakteristik agregat dan air tanah. Seringkali ada hubungan langsung antara persentase C-organik total dan karbon dari biomassa mikroba yang ditemukan dalam tanah pada zona iklim yang sama. C-organik juga berhubungan dengan aktivitas enzim tanah. Di perkebunan teh Gambung, C-organik tanah juga digunakan untuk menentukan dosis asam-asam organik dan apabila ditambahkan ke dalam tanah akan meningkatkan kandungan senyawa organik dalam tanah yang dicirikan dengan meningkatnya kadar C-organik tanah.( Ada beberapa metode yang biasa dilakukan dalam analisis bahan organik tanah. Antara lain dengan pembakaran, oksidasi basah. Kebanyakan metode dari

15 19 manual hingga yang otomatis menduga kadar C-Organik melalui oksidasi seluruh atau sebagian karbon dan menentukan perkembangan CO 2 yang terbentuk. Penetapan bahan organik tanah metode pembakaran menggunakan prinsip dimana tanah yang dibakar pada 460 o C pada temperatur ini C-Organik terbakar menjadi CO 2. Kadar C-Organik ditetapkan sebagai persentase berat yang hilang. Sedangkan penetapan bahan organik metode colorimetri (walkey dan Black modifikasi) yaitu C-Organik dihancurkan oleh oksidasi kalium bikromat akibat penambahan asam sulfat. Perubahan reduksi kromat oleh C-Organik menjadi kromium menimbulkan perubahan warna. (Mukhlis.2014)