3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Tanah Tanah adalah kumpulan benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam horison-horison, terdiri dari campuran bahan mineral, bahan organik, air dan udara, dan merupakan media untuk tumbuh tanaman. Tanah berasal dari pelapukan batuan yang bercampur dengan sisa bahan organik dan mineral vegetasi serta hewan yang hidup di atas atau di dalamnya (Hardjowigeno 2003). 2.2. Sifat Kimia Tanah Sifat kimia tanah adalah segala sesuatu yang berhubungan dengan peristiwa yang bersifat kimia dan terjadi di dalam maupun di atas permukaan tanah sehingga akan menentukan sifat dan ciri tanah yang terbentuk dan berkembang setelah peristiwa kimia tersebut. Peubah yang termasuk sifat kimia tanah yang mempengaruhi pertumbuhan, produksi dan kualitas tanaman antara lain ph tanah, ketersediaan unsur hara makro dan mikro, serta kapasitas tukar kation (Abadi 2009). Proses pembentukan tanah merupakan suatu masalah biologi dan kimia yang rumit dan biasanya sulit untuk digambarkan dengan reaksi tunggal. Reaksireaksi dapat terjadi secara serempak atau dapat terlibat sederetan reaksi yang berlangsung berurutan (Tan 1991). Tabel 1 Kriteria penilaian sifat-sifat kimia tanah Sangat Sangat Sifat Tanah Satuan Rendah Sedang Tinggi No. Rendah Tinggi 1. C-Organik % <1,00 1,00 2,00 2,01 3,00 3,01 5,00 >5,00 2. N-Total % <0,10 0,10 0,20 0,21 0,50 0,51 0,75 >0,75 3. P-Bray ppm <10,00 10,00 15,00 16,00 25,00 26,00 35,00 >35,00 4. KTK me/100g <5,00 5,00 16,00 17,00 24,00 25,00 40,00 >40,00 5. K me/100g <0,10 0,10 0,20 0,30 0,50 0,60 1,00 >1,00 6. Mg me/100g <0,40 0,40 1,00 1,10 2,00 2,10 8,00 >8,00 7. Ca me/100g <2,00 2,00 5,00 6,00 10,00 11,00 20,00 >20,00 Sumber : Pusat Penelitian Tanah (1983) dalam Hardjowigeno (2003) Komponen kimia tanah berperan dalam menentukan sifat dan ciri tanah pada umumnya dan kesuburan tanah pada khususnya. Uraian kimia tanah bertujuan untuk menjelaskan reaksi-reaksi kimia yang menyangkut masalahmasalah ketersediaan unsur hara bagi tanaman (Hakim et al. 1986).
4 2.2.1. Reaksi Tanah (ph Tanah) Reaksi tanah menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai ph (potential of hydrogen). Nilai ph menunjukkan banyaknya konsentrasi ion hidrogen (H + ) di dalam tanah. Tanah masam memiliki nilai ph yang rendah atau kadar ion H + yang tinggi. Namun sebaliknya, tanah basa memiliki nilai ph yang tinggi atau kadar ion H + yang rendah. Selain ion H + dan ion-ion lain di dalam tanah ditemukan pula ion OH - yang jumlahnya berbanding terbalik dengan ion H +. Apabila kandungan H + dan OH - adalah sama maka tanah bereaksi netral (Hardjowigeno 2003). Menurut Dikti (1991) reaksi masam-basa dalam tanah dapat mempengaruhi tingkat penguraian mineral dan bahan organik, pembentukan mineral liat, aktivitas jasad renik, ketersediaan hara bagi tanaman dan secara langsung maupun tidak langsung mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan dan produksi tanaman sangat ditentukan oleh ph tanah. 2.2.2. Carbon-Organik (C-Organik) Bahan organik tanah sangat menentukan interaksi antara komponen abiotik dan biotik dalam ekosistem tanah. Bahan organik tanah mempunyai peranan yang sangat penting dalam tanah terutama pada kesuburan tanah, serta sifat-sifat fisik, kimia, dan biologi yang secara langsung maupun tidak langsung dipengaruhi pula oleh bahan organik tanah (Istomo 1994). Musthofa (2007) menyatakan bahwa kandungan bahan organik dalam bentuk C-Organik di tanah harus dipertahankan tidak kurang dari 2 persen agar kandungan bahan organik dalam tanah tidak menurun dengan waktu akibat proses dekomposisi mineralisasi. Maka sewaktu pengolahan tanah, penambahan bahan organik mutlak harus diberikan setiap tahun. Kandungan bahan organik antara lain sangat erat berkaitan dengan KTK (kapasitas tukar kation) serta dapat meningkatkan KTK tanah. 2.2.3. Nitrogen (N) Nitrogen (N) merupakan unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah besar untuk seluruh proses pertumbuhan. Di dalam tanaman, nitrogen berfungsi sebagai komponen utama protein, hormon, klorofil, vitamin, dan enzim-
5 enzim essensial untuk kehidupan tanaman. N 2 atmosfer harus diubah bentuk menjadi tersedia bagi tanaman agar dapat digunakan oleh tanaman (Munawar 2011). Pada umumnya kandungan N total pada tanah di lapisan 0 20 cm adalah antara 2000 4000 kg/ha. Namun yang tersedia bagi tanaman adalah kurang dari 3% dari keseluruhan jumlah tersebut. Nitrogen dalam tanah berasal dari bahan organik tanah (halus dan kasar), pengikatan oleh mikroorganisme dari N di udara, pupuk, dan air hujan (Hardjowigeno 2003). 2.2.4. Fosfor (P) Unsur Fosfor (P) di dalam tanah berasal dari bahan organik, pupuk buatan, dan mineral-mineral di dalam tanah. P-organik dan P-anorganik merupakan jenis unsur P yang terdapat di dalam tanah. Agar unsur P di dalam tanah bisa tersedia biasanya pada tanah masam dilakukan penambahan kapur sehingga ph tanah menjadi meningkat dan P dapat dilepas dari agen pengikatnya seperti Fe dan Al. Bentuk yang tersedia bagi tanaman adalah berupa ion fosfat (Hardjowigeno 2003). Menurut Hanafiah (2007) jika dibandingkan dengan N, unsur P lebih cepat menjadi tersedia akibat terikat oleh kation tanah serta terfiksasi pada permukaan positif koloidal tanah. Ketersediaan unsur P optimum terdapat pada kisaran ph 6,00 7,00. 2.2.5. Kalsium (Ca) Menurut RAM (2007) manfaat dari kalsium adalah mengaktifkan pembentukan bulu-bulu akar dan biji serta menguatkan batang dan membantu keberhasilan penyerbukan, membantu pembelahan sel, dan membantu aktivitas beberapa enzim. Hanafiah (2007) menyatakan bahwa peranan unsur Ca bagi tanaman diantaranya adalah mempertahankan integritas sel-sel, mempertahankan permeabilitas membran, pembentukan dan peningkatan kandungan protein dalam mitokondria, serta berperan dalam menghambat pengguguran atau proses penuaan daun. Defisiensi Ca biasanya dijumpai pada kondisi masam dengan kejenuhan Ca rendah. Ca tersedia pada ph 7,00 8,50. Kekurangan Ca dapat menyebabkan terhentinya pertumbuhan tanaman akibat terganggunya pembentukan pucuk
6 tanaman dan ujung-ujung akar serta jaringan penyimpan yang disebabkan terhambatnya pembelahan sel. 2.2.6. Magnesium (Mg) Magnesium merupakan unsur pembentuk klorofil. Seperti halnya dengan beberapa hara lainnya, kekurangan magnesium mengakibatkan perubahan warna yang khas pada daun. Terkadang pengguguran daun sebelum waktunya merupakan akibat dari kekurangan magnesium (Hanafiah 2007). Menurut Hakim et al. (1986) meyatakan bahwa sumber utama magnesium tanah adalah hancuran mineral-mineral primer yang mengandung magnesium. Kadar magnesium tanah berkisar antara 1,93% 2,10% dari total berat tanah. Penyerapan magnesium oleh tanaman sangat tergantung pada jumlah yang tersedia dan jumlah yang dapat dipertukarkan. Bentuk magnesium dalam tanah diantaranya adalah larut dalam air, dapat dipertukarkan dalam kisi mineral tipe 2:1 dan dalam mineral primer. 2.2.7. Kalium (K) Sumber utama kalium tanah adalah kerak bumi yang mengandung asam dan mineral kalium. Kalium tidak dapat berdiri sendiri sebagai unsur tetapi selalu terdapat sebagai persenyawaan di dalam berbagai batuan, mineral, dan larutan garam. Kandungan kalium dalam kerak bumi diperkirakan 3,11% K 2 O sedangkan pada air laut diperkirakan 0,04% K 2 O (Hakim et al. 1986). Menurut Hanafiah (2007) kadar unsur K dalam larutan tanah merupakan hasil keseimbangan antara suplai dari hasil pelarutan mineral-mineral K. Tertukarnya K dari permukaan koloid-koloid tanah dan K hasil mineralisasi bahan organik/pupuk dengan kehilangan akibat adanya serapan tanaman (immobilisasi), K-terfiksasi akibat terjerap oleh ruang dalam koloid-koloid dan pelindian. 2.2.8. Kapasitas Tukar Kation (KTK) Kapasitas Tukar Kation (KTK) suatu tanah dapat didefinisikan sebagai suatu kemampuan koloid tanah menjerap dan mempertukarkan kation. Kapasitas tukar kation merupakan banyaknya kation-kation yang dijerap atau dilepaskan dari permukaan koloid liat atau humus dalam miliekuivalen per 100 g contoh tanah atau humus (Hakim et al. 1986).
7 Tanah-tanah dengan kandungan bahan organik atau kadar liat tinggi mempunyai KTK lebih tinggi dari pada tanah-tanah dengan kandungan bahan organik rendah atau tanah-tanah berpasir. Nilai KTK tanah sangat beragam serta tergantung pada sifat dan ciri tanah tersebut. Besar kecilnya KTK tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah, tekstur atau jumlah liat, jenis mineral liat, bahan organik, dan pengapuran atau pemupukan (Hardjowigeno 2003). 2.3. Sifat Biologi Tanah Sifat biologi tanah adalah sebuah sifat yang dimiliki oleh tanah yang berhubungan erat dengan kondisi, jumlah dan jenis mikroorganisme tanah dan proses-proses mikrobiologi yang terjadi dalam tanah tersebut. Sifat dan tampakan tanah yang mengimplikasikan kegiatan hayati ialah nisbah C/N, kadar bahan organik atau kandungan biomassa tiap satuan luas/volume tanah, tingkat perombakan bahan organik, pembentukan krotovina, dan permintaan oksigen hayati (Hardjowigeno 2003). 2.3.1. Mikroorganisme Tanah Di dalam tanah terdapat berbagai jenis organisme yakni hewan dan tumbuhan, baik yang berukuran makro maupun yang berukuran mikro. Berbagai mikroorganisme bertahan hidup dan berkompetisi dalam memperoleh ruang, oksigen, air, hara, dan kebutuhan hidup lainnya (Hanafiah et al. 2007). Total mikroorganisme tanah dapat dijadikan indikator kesuburan tanah, yakni tanah yang subur mengandung sejumlah mikroorganisme. Keberadaan mikroorganisme pada tanah dapat diindikasikan dengan populasi yang tinggi. Karena populasi tinggi menggambarkan adanya suplai makanan atau energi yang cukup, ditambah lagi dengan temperatur yang sesuai, ketersediaan air yang cukup, dan kondisi ekologi lainnya yang menyokong perkembangan mikroorganisme tanah tersebut (Supardi 1983). 2.3.2. Fungi Tanah Fungi mempunyai peranan penting di dalam tanah terutama dalam penghancuran selulosa dan lignin. Selain itu, fungi juga aktif dalam penghancuran bahan yang mudah hancur seperti gula, pati, dan protein (Hardjowigeno 2003).
8 Fungi dibedakan menjadi tiga golongan yaitu ragi, kapang, dan jamur. Kapang dan jamur mempunyai arti yang penting bagi pertanian. Kapang berkembang biak dalam suasana masam dimana kompetisi bakteri atau aktinomisetes sangat terbatas. Bila tidak karena fungi ini maka dekomposisi bahan organik dalam suasana masam tidak akan terjadi (Supardi 1983). 2.3.3. Bakteri Pelarut P Mikroba tanah dan akar tanaman berperan serta dalam pelarutan unsur P- anorganik melalui produksi CO 2 dan asam-asam organik. Mikroba yang terlihat umumnya bakteri Pseudomonas dan Bacillus. Aspergillus sp. Merupakan fungi yang diketahui juga dapat melarutkan fosfat dari ikatannya (Hanafiah 2007). Jumlah bakteri tanah bervariasi tergantung dari keadaan tanah. namun pada umumnya jumlah terbanyak dijumpai pada lapisan atas yakni berkisar antara 3 4 milyar tiap gram tanah kering dan berubah dengan musim (Supardi 1983). 2.3.4. Respirasi Tanah Kecepatan respirasi lebih mencerminkan aktivitas metabolik daripada jumlah, tipe, atau perkembangan mikroorganisme tanah. Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan jumlah CO 2 yang dihasilkan oleh mikroorganisme tanah dan jumlah CO 2 yang digunakan oleh mikroorganisme tanah. Pengukuran telah diperhatikan mempunyai korelasi yang baik dengan parameter yang lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti kandungan bahan organik, transformasi N atau P, hasil antara ph dan rata-rata jumlah mikroorganisme (Anas 1989).