BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Tanah Tanah bertalian erat dengan lingkungan yang dapat dicermati dari kuatnya keterlibatan tanah dalam pengaliran energi dan pandauran bahan yang berlangsung di permukaan daratan bumi. Tanah dapat terlibat secara sendirian selaku ekosistem atau sistem energi dan dapat terlibat secara bekerja sama dengan subsistem lahan lain yang berasosiasi dengan tanah, terutama biosfer. Tanah adalah hasil pengalihragaman bahan mineral dan organik yang berlangsung di muka daratan bumi di bawah pengaruh faktor-faktor lingkungan yang bekerja selama waktu sangat panjang, dan berwujud sebagai suatu tubuh dengan organisasi dan morfologi tertakrifkan (disadur dari Schroeder,1984). Pada dasarnya tanah merupakan tubuh alam. Namun demikian banyak tanah yang memperlihatkan tandatanda pengaruh antropogen. (Notohadiprawiro,1999) Tanah idealnya dapat menyediakan sejumlah unsur hara penting yang dibutuhkan oleh tanaman. Penyerapan unsur hara oleh tanaman mestinya dapat segera diperbaharui sehingga kandungan unsur hara di dalam tanah tetap seimbang.
Pengambilan unsur hara oleh ribuan jenis tumbuhan diimbangi dengan pelapukan bahan organik yang menyuplai hara bagi tanah. (Novizan,2007) Tanah merupakan campuran yang kompleks dari udara, air, padatan anorganik dan padatan organik. Pengkajian tanah secara ilmiah dikenal dua konsep dasar yang umumnya diterima. Pertama berkaitan dengan tanah sebagai habitat alam untuk tanaman. Konsep ini dikenal sebagai edapologi yang memfokuskan tanah pada sifat yang berhubungan dengan kesuburan tanah dan produksi pertanian. Analisis tanah untuk tujuan ini dikenal sebagai uji tanah dan termasuk juga analisis tanaman. Konsep ilmu tanah lainnya adalah tanah dikaji sebagai hancuran iklim ( weathering ) biokimia dan sintesa produk dalam alam. Pendekatan ini dikenal sebagai pedapologi. Pedapologi meliputi kajian genesis, morfologi dan klasifikasi tanah. Kimia tanah menghubungkan antara edapologi dan pedapologi. Kedua konsep ini sama sama mengkaji proses-proses reaksi kimia yang terjadi didalam tanah (Mukhlis,2007) Secara tradisional arti tanah adalah medium alami untuk pertumbuhan tanaman, apakah tanah tersebut memiliki horizon yang dapat dilihat atau tidak. Pengertian ini setara dengan kata tanah dalam arti umum dan merupakan daya tarik terbesar bagi umat manusia terhadap tanah. Arti kata tanah sangat berbeda antara ahli tanah dengan kebanyakan orang awam dan insinyur sipil. Menurut Buckman dan Brady (1964) pihak pihak dari berbagai disiplin ilmu, memahamkan tanah sesuai dengan kepentingannya. Dalam arti keteknikan tanah berarti regolith atau bahan yang tidak padu, tanpa memperhatikan
kedalaman dan proses pembentukannya. Istilah earthtydapat digunakan sebagai istilah umum untuk bahan yang tidak padu, apakah bahan tersebut masuk atau tidak masuk kedalam defenisi tanah. Tanah adalah benda alam dilapang yang memiliki banyak sifat yang berfluktuasi dengan musim. Dalam hal ini, ada sifat tanah yang berbeda nilainya dalam keadaan panas dan dingin, atau kering dan basah berganti-ganti. Aktivitas biologi diperlambat atau bahkan berhenti jika tanah menjadi sangat dingin atau kering. Gejolak bahan organik dalam tanah terjadi jika daun jatuh atau rumput mati ( Prof.Dr.Ir.Djunaedi A,2011) 2.2.Unsur Hara Dalam Tanah Setiap jenis unsur hara mempunyai reaksi yang berbeda pada berbagai jenis tanah. Ada unsur hara mineral yang larut didalam air dan mudah hilang karena menguap atau tercuci oleh air. Ada juga unsur hara yang terikat oleh koloid tanah bahkan ada yang menghambat ketersediaan unsur hara lain. Didalam tanah, unsur hara tersebut berpengaruh terhadap efisiensi terhadap pemberian pupuk yang diberikan tidak bermanfaat bagi tanaman. Karena itu pengetahuan dasar tentang keadaan tanah, baik sifat fisik maupun sifat kimianya akan sangat membantu pengaturan pemberian unsur-unsur melalui pupuk yang diberikan tersebut. Tanah idealnya dapat meneyediakan sejumlah unsur hara penting yang dibutuhkan oleh tanaman. Penyerapan unsur hara oleh tanaman semestinya dapat segera diperbaharui sehingga kandungan unsur hara didalam tanah tetap seimbang. Hutan adalah salah satu contoh ekosistem yang seimbang. Pengambilan unsur hara
oleh ribuan jenis tumbuhan diimbangi dengan pelapukan bahan organik yang menyuplai hara bagi tanah. Proses inilah yang menyebabkan tanah yang ada dihutan tetap subur. Unsur-unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman biasanya dibagi atas dua kelompok, yaitu unsur-unsur makro (macroelement) dan unsur-unsur mikro (microelement). Alasan dari pembagian kedua unsur-unsur ini adalah sangat sederhana yaitu : unsur makro adalah unsure yang dibutuhkan dalam jumlah yang besar sedangkan unsur mikro adalah unsur yang dibutuhkan dalam jumlah kecil. Dalam prakteknya unsur-unsur makro dalam pertanian ditambahkan dalam bentuk pupuk, sedangkan unsur unsure mikro umumnya dapat dicukupi oleh tanaman itu sendiri. Unsur-unsur yang tergolong unsure makro adalah Nitrogen (N), Fospor (P), Kalium (K), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Sulfur (S), dan Natrium (Na). Sedangkan unsure unsure mikro adalah Klor (Cl), Mangan (Mn), Besi (Fe), Seng (Zn), Tembaga (Cu), Molibden (Mo), dan Boron (B). Tumbuha tingkat tinggi memperoleh unsur karbon (C) dan dan oksigen (O 2 ) dari udara melalui stomata yang terdapat pada permukaan daun. Kedua unsur tersebut selanjutnya diproses melalui mekanisme fotosintesis. Unsur hidrogen (H) didapatkan dalam bentuk air (H 2 O). Unsur mineral lainnya diperoleh tanaman dari dalam tanah. Berdasarkan kandungan unsur kimia diatas, tidak berarti jaringan tubuh tanaman sebagian besar terdiri dari unsur-unsur kimia yang diserap didalam tanah. Hasil analisis dilaboratorium bahwa sebagian besar (94-99,5 %) jaringan tubuh tanaman
terdiri dari unsure C, H dan O 2. Sisanya (0,5-6%) terdiri dari unsure hara yang berasal dari tanah sangat kecil tetapi peranannya didalam pertumbuhan tanaman sangat besar ( Novizan,2002). Unsur hara yang banyak diperlukan bagi pembentukan jaringan-jaringan seperti misalnya dengan karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, fospor dan belerang. Untuk pembentukan enzim-enzim diperlukan (walaupun sangat minim) unsure-unsur besi, mangan, seng, tembaga, boron, molybdenum serta kadang-kadang natrium, natrium, klor dan unsur-unsur elektrolit lainnya. Unsur-unsur seperti silika dan aluminium kemungkinan besar diperlukan oleh jaringan tanaman. Dalam hal ini fungsinya tidak begitu jelas kecuali unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Unsur-unsur yang diperlukan tanaman diserap dari tanah berupa ion-ion organis yang sederhana, sedangkan C,H dan O diperoleh tanaman dari udara dan air. Unsur nitrogen berasal dari ion-ion ammonium dan nitrat, terutama dari pemupukan selain dari fiksasi nitrogen udara. Unsur-unsur hara yang diserap akar-akar tanaman dari dalam tanah banyaknya berbeda-beda. Hal ini sangat bergantung dari jenis atau spesies tanaman-tanamannya (Mulyani,1994). 2.3. Sifat-sifat Tanah 2.3.1. Sifat Kimia Tanah 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 didapat gambaran jenis dan jumlah pupuk yang dibutuhkan. Pengetahuan tentang sifat kimia tanah juga dapat membantu memberikan gambaran reaksi pupuk setelah ditebarkan ke tanah. a. Unsur Hara Esensial Tumbuhan tingkat tinggi memperoleh unsur Karbon (C) dan Oksigen (O 2 ) dari udara melalui stomata yang terdapat di permukaan daun. Kedua unsur tersebut selanjutnya diproses melalui mekanisme fotosintesis. Unsur Hidrogen (H) didapatkan dalam bentuk Air (H 2 O). Unsur mineral lainnya diperoleh tanaman dari dalam tanah, yakni Nitrogen (N), Kalium (K), Fosfor (P), Magnesium (Mg), Sulfur (S), Kalsium (Ca), Besi (Fe), Seng (Zn), Mangan (Mn), Tembaga (Cu), Boron (B), Molybdenum (Mo), dan Khlor (Cl). Berdasarkan kandungan unsur kimia di atas, tidak berarti jaringan tubuh tanaman sebagian besar terdiri dari unsur-unsur kimia yang diserap dari dalam tanah. Hasil analisis di laboratorium menunjukkan bahwa sebagian besar (94-99,5%) jaringan tubuh tanaman terdiri dari unsur C, H, dan O 2 sisanya (0,5-6%) terdiri dari dalam tanah. Meskipun dalam jaringan tubuh tanaman jumlah unsur hara yang berasal dari tanah sangat kecil, peranannya dalam pertumbuhan tanaman sangat besar.
b. Larutan Tanah Larutan tanah adalah air yang terdapat diantara pori-pori tanah. Larutan ini mengandung ion-ion terlarut yang dapat diserap oleh akar tanaman. Diantaranya terdapat juga ion-ion yang tidak berguna atau bersifat racun bagi tanaman, seperti alumunium. Larutan tanah identik dengan larutan garam yang mudah berubah konsentrasi (kepekatan) dan susunan kimianya. Di daerah kering, kadar garam larutan tanah lebih tinggi daripada di daerah basah. Sering kali kadar garam larutan tanah menghambat pertumbuhan tanaman. Kadar garam sebesar 0,5% saja sudah berbahaya bagi tanaman. c. ph Tanah Keasaman atau ph (potential of hidrogen) adalah nilai (pada skala 0-14) yang menggambarkan jumlah relatif ion H - terhadap ion OH - di dalam larutan tanah. Larutan tanah disebut bereaksi jika nilai ph berada pada kisaran 0-6. Artinya, larutan tanah mengandung ion H + dalam larutan tanah lebih kecil dari pada ion OH -, larutan tanah disebut bereaksi basa (alkali) atau memiliki nilai ph 8-14. Jika jumlah ion H + di dalam larutan tanah sama dengan jumlah ion OH -, larutan tanah disebut bereaksi netral dengan ph 7. Semakin banyak kandungan ion H + di dalam larutan tanah, reaksi tanah tersebut akan semakin asam. Tanah bersifat asam karena berkurangnya kation Kalsium, Magnesium, Kalium, atau Natrium. Unsur-unsur tersebut terbawa oleh aliran air ke lapisan tanah yang lebih
bawah (pencucian) atau hilang diserap oleh tanaman. Karena ion-ion positif yang melekat pada koloid tanah berkurang. Kation pembentuk asam seperti hydrogen dan alumunium akan menggantikannya. Terlalu banyak pupuk nitrogen seperti ZA akan menyebabkan tanah menjadi lebih asam karena reaksinya didalam tanah menyebabkan peningkatan konsentrasi ion H +. d. Kapasitas Tukar Kation Koloid tanah adalah bagian tanah yang sangat berperan dalam penyediaan unsur hara bagi tanaman. Koloid tanah bermuatan negatif, sehingga dapat menarik dan memegang ion-ion bermuatan positif (kation), seperti Ca 2+,H +, Mg 2+,K +, Na +, Al 3+, dan NH + 4. Daya tarik-menarik ini dapat dianalogikan seperti kutub negatif magnetmagnet menarik dan memegang kutub positif magnet lainnya. Kation yang telah melekat pada koloid tanah tidak mudah tercuci oleh aliran air. Namun, kation atau anion yang berada pada larutan tanah sangat mudah hanyut terbawa air. 2.3.2. Sifat Fisika Tanah Jika tanah digali sampai kedalaman tertentu dari penampang vertikalnya dapat dilihat gradasi warna yang membentuk lapisan-lapisan (horizon) atau biasa disebut profil tanah. Di tanah hutan yang sudah matang terdapat tiga horizon penting, yakni horison A, B, dan C.
Horison A atau top soil adalah lapisan tanah paling atas yang paling sering dan paling mudah dipengaruhi oleh faktor iklim dan faktor biologis. Pada lapisan ini, sebagian besar bahan organik terkumpul dan mengalami pembusukan. Kandungan zat-zat terlarut dan fraksi liat (koloid tanah) pada lapisan ini termasuk miskin, karena telah dicuci oleh air kelapisan yang lebih bawah. Karena itu lapisa ini disebut dengan zona pencucian ( elevation zone ). Horison B disebut juga dengan zona penumpukan (illuvation zone). Horison ini memiliki bahan organik yang lebih sedikit dibandingkan dengan horison A, tetapi lebih banyak mengandung unsur yang tercuci daripada horison A. Tumpukan partikel liat yang terbentuk koloid dan bahan mineral, seperti Fe, Al, Ca, dan S, menjadikan lapisan ini lebih padat. Berbeda dengan kedua horison sebelumnya, horison C adalah zona yang terdiri dari batuan terlapuk yang merupakan bagian dari batuan induk, tanah yang halus dan padat. Natrium dan alumunium di dalam koloid tanah yang menyebabkan tanah menjadi padat dan lengket dapat digantikan oleh kalsium. Akhirnya natrium dan alumunium akan terlarut dan tercuci oleh air dan keluar dari daerah perakaran. (Novizan,2007) 2.3.3. Sifat Hayati Tanah Sehubungan dengan produksi enzim,co2, dan beraneka zat organik, kehidupan dalam tanah bertanggung jawab atas terjadinya banyak alihragaman fisik dan kimia. Sifat dan tampakkan tanah yang mengimplikasikan kegiatan hayati tanah ialah nisbah C/N,
kadar bahan organik atau kandungan biomassa tiap satuan luas/volum tanah, tingkat perombakan bahan organik, pembentukkan krotovina, dan permintaan oksigen hayati (Biological Oxygen Demand, BOD). Proses-proses yang dijalankan oleh jasad renik tanah mencakup berbagai alihragam N (amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, dan penyematan hayati N2) dan alihragaman bahan organik (humifikasi), Proses-proses yang diperantai jasad renik tanah ialah pelarutan p, oksidasi S, dan oksidasi Fe. (Notohadiprawiro.T. 1999) 2.4 Unsur Hara Makro Karbon (C) Organik 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 density bulk density, sumber unsure hara, pemantap agregat, karakteristik air dan aktivitas organisme tanah. Kadar C organik tanah cukup bervariasi, tanah mineral biasanya mengandung C organik antara 1 hingga 9%, sedangkan tanah gambut dan lapisan organik tanah hutan dapat mengandung 40 sampai 50% C organik dan biasanya <1% ditanah gurun pasir. 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 adala faktor Van Bemmelen yaitu 1,724 dan didasarkan pada asumsi bahwa bahan organik mengandung 58% karbon. Beberapa studi menunjukkan bahwa kadar C organik dalam bahan
organik cukup bervariasi didalam tanah. Suatu penelitian menemukan bahwa lapisan tanah bawah ( sub soil ) memiliki faktor yang lebih besar dari permukaan tanah. Permukaan tanah biasanya memiliki faktor 1,8 hingga 2,0. Lapisan tanah bawah sekitar 2,5. Soil Survey Laboratory menetapkan untuk menggunakan kadar C organik dalam tanah lebih baik dari pada penggunaan kadar bahan organik. Ada beberapa metode yang biasa dilakukan dalam analisis bahan organic tanah. Antara lain dengan pembakaran, oksidasi basah. Kebanyakan metode dari manual hingga yang otomatis menduga kadar C organic melalui oksidasi seluruh atau sebagian karbon dan menentukan perkembangan CO 2 yang terbentuk (Mukhlis,2007). Kadar CO 2 dalam atmosfir relatif stabil, yakni 0,03% volume atau 0,57 mg/liter udara. Tanpa adanya CO 2 diudara, maka kehidupan tanaman akan terhenti. Kalau kehidupan tanaman terhenti, maka kehidupan makhluk lain termasuk manusia dan hewan mungkin juga terhenti. Menurut Kononova (1966), sumber utama CO 2 dialam berasal dari dekomposisi bahan organic berupa sisa sisa tanaman ataupun hewan dan dari respirasi invertebrate, bakteri serta fungi. Karbon penting sebagai bahan pembangun bahan organik, karena sebahagian besar bahan kering tanaman terdiri dari bahan organic, sumber karbon dapat dikatakan banyak, dalam ruangan tertutup yang berisi CO 2 fotosintesa terus aktif. Kandungan karbon terus bervariasi di atas tanah, di atas daun, dalam hal ini satu meter di atas tanah akan berbeda.di udara terbuka terdapat 0,03% CO 2, sedangkan ditempat yang banyak tanamannya terdapat CO 2 yang lebih besar dari 0,03% ( Mulyani,1999).
2.5. Analisis Titrimetri Istilah analisis titrimetri mengacu pada analisis kimia kuantitatif yang dilakukan dengan menetapkan volume suatu larutan yang konsentrasinya diketahui dengan tepat, yang diperlukan untuk bereaksi secara kuantitatif dengan larutan dari zat yang akan ditetapkan. Larutan dengan kekuatan ( konsentrasi ) yang diketahui tepat itu, disebut larutan standar. Bobot yang hendak ditetapkan, dihitung dari volume larutan standar yang digunakan dan hukum-hukum stoikiometri yang diketahui. Larutan standar biasanya ditambahkan dari dalam sebuah buret. Proses penambahan larutan standar ampai reaksi tepat lengkap disebut titrasi, dan zat yang akan ditetapkan, dititrasi. Titik saat pada mana reaksi itu tepat lengkap, disebut titik ekuivalen atau titik akhir teoretis atau titik akhir stoikiometri. Lengkapnya titrasi, lazimnya harus terdeteksi oleh larutan standar itu sendiri misalnya kalium permanganat atau lebih lazim lagi oleh penambahan suatu reagensia pembantu yang dikenal sebagai indikator. Setelah reaksi antara zat dan larutan standar praktis lengkap, indikator harus memberi perubahan visual yang jelas entah suatu perubahan warna atau pembentukn kekeruhan dalam cairan yang sedang dititrasi. Titik dimana saat pada mana ini terjadi disebut titik akhir titrasi. Pada titrasi yang ideal, titik akhir yang terlihat, akan terjadi berbaringan dengan titik akhir stoikiometri atau teoretis. 2.5.1. Titrasi Asam Basa Tujuan titrasi, misalnya dari suatu larutan basa dengan larutan standar suatu asam, adalah untuk menetapkan jumlah asam yang secara kimiawi adalah tepat ekuivalen denga jumlah basa yang ada. Keadaan atau saat pada mana ini dicapai,
adalah titik ekuivalen dengan jumlah basa yang ada. Keadaan atau saat pada mana ini dicapai adalah titik ekuivalen, titik stoikiometri, atau titik akhir teoritis hasilnya adalah larutan air dari garam bersangkutan. Jika baik asamnya atau basanya adalah elektrolit kuat, larutan yang dihasilkan akan netral dan mempunyai ph 7. Tetapi jika asamnya atau basanya adalah elektrolt lemah, garam itu akan terhidrolisis sampai derajat tertentu, dan larutan pada titik ekuivalen itu akan entah sedikit basa atau sedikit asam. ph tepat dari larutan pada titik ekuivalen dapat mudah dihitung dari tetapan ionisasi dari asam lemah atau basa lemah itu, dan konsentrasi larutan. Untuk setiap titrasi yang sesungguhnya, titik akhir yang benar akan ditandai oleh suatu nilai tertentu dari konsentrasi ion hydrogen larutan itu, dimana nilai tersebut bergantung pada sifat asam dan basa, dan konsentrasi larutan. Ada tersedia sejumlah zat yang disebut indikator penetralan atau indikator asam-basayang memiliki warna-warna yang berbeda bergantung pada konsentrasi ionhidrogen dari larutan ( Vogel.1994)