Dasar dasar ilmu tanah
Ilmu Tanah, dan Kaitannya dengan Ilmu-ilmu
Lain
Matematika Statistika Sistem Informasi
Geograf
FISIKA KIMIA BIOLOGI PEDOLOGI
GEOLOGI KLIMATOLOGI MINERALOGI
ILMU TANAH
EDAPHOLOGI
KESUBURAN
TANAH
AGRONOMI KEHUTANAN
I. PENDAHULUAN
Mengapa Dasar ILmu Tanah perlu dipelajari (untuk Pertanian)
Tanah adalah media tumbuh tanaman, dan tempat hidup jasad hidup tanah, baik makro maupun mikro Tanaman tumbuh karena ada interaksi antara tanah dan tanaman Akar tanaman menyerap hara dan air dari dalam tanah
Tanaman akan tumbuh dengan baik apabila tanah mempunyai sifat fsik, kimia, dan biologi yang sesuai dengan kebutuhan tanaman.
Ruang lingkup yang dipelajari (untuk Pertanian)
Pedologi ilmu yang mempelajari tanah secara utuh sebagai tubuh alam Edaphologi ilmu yang mempelajari hubungan tanah, air dan tanaman Sifat Kimia, Fisika, dan Biologi tanah
1.1. DEFINISI TANAH
Tanah adalah akumulasi tubuh alam bebas, berdimensi tiga, menduduki sebagian (besar) permukaan bumi, yang mampu menumbuhkan tanaman, dan memiliki sifat sebagai akibat pengaruh iklim dan jasad hidup yang bertindak terhadap bahan induk pada kondisi topograf/relief tertentu dan selama waktu tertentu (Donahue, 1970). Jadi Tanah merupakan fungsi dari iklim, jasad hidup, bahan induk, topograf, dan waktu:
T = f {iklim ,jasad hidup, bahan induk, topografi, waktu} Udara (25%) Mineral (45%) Air (25%) Bahan Organik (5%)
Gambar. 1. 1. Komposisi Utama Tanah Bertekstur Lempung berdebu
1. 2. SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU TANAH1. Permulaan abad 17.
Percobaan yang dilakukan oleh van Helmont (1577-1644) merupakan era baru dalam penelitian bidang pertanian. Pada awal percobaan:
Tanaman seberat 2,3 kg ditanam dalam pot berisi 90,8 kg tanah dan tanaman hanya disiram air hujan selama 5 tahun Pada akhir percobaan:
Tanaman tumbuh hingga seberat 76,8 kg, dan tanah dalam pot berkurang 57 g. Kesimpulan: air merupakan azas tumbuh dari tanaman Alasan bahwa percobaan tersebut tidak benar adalah:
1. 57 g tanah yang hilang ternyata tersusun dari mineral-mineral, misalnya: kalsium, kalium, fosfor yang diabsorbsi oleh tanaman. (Jika tanaman tersebut dibakar, maka akan diperoleh kembali 57 g mineral tanah dalam bentuk abu tanaman tersebut).
2. Tanaman tersebut terutama terdiri dari karbon yang berasal dari karbon dioksida dan oksigen dari atmosfer, bukannya berasal dari air.
2. Pada tahun 1731.
Jethro Tull dari Oxford, menyimpulkan mengolah tanah merupakan salah satu dari pekerjaan utama dalam bercocok tanam karena tanaman mudah menyerap makanan.
3. Pada tahun 1757.
Francis Home, menyatakan bahwa magnesium sulfat, natrium dan kalium nitrat, kalsium sulfat dan olive oil merupakan bahan-bahan yang meningkatkan pertumbuhan tanaman.
4. Pada tahun 1840.
Justus von Liebig, ahli kimia dari Jerman, melaporkan bahwa:
Karbon hara tanaman berasal dari karbon yang terdapat dalam udara dan air.
Nitrogen berasal dari amoniak.
Fosfor dibutuhkan untuk produksi biji dan kalium untuk perkembangan tanaman rumput-rumputan dan sereal. Dengan menganalisis abu tanaman, dapat diformulasi pupuk yang akan dipergunakan untuk mensuplai semua unsur esensial untuk tanaman berikutnya. (dalam hal ini Justus von Liebig gagal).
Hukum minimum ( Law of the minimum):
Pertumbuhan tanaman dibatasi oleh unsur esensial yang berada dalam jumlah yang relatif paling sedikit
Gambar 1. 2. Ilustrasi Hukum Minimum ( Law of he minimum). Batas muka air pada tiap tong menunjukkan batas produksi tanaman. (a) N ditunjukkan sebagai factor yang paling membatasi. Walaupun elemen hara lain dalam jumlah cukup, produksi tanaman tidak dapat tinggi daripada yang diberikan oleh N. (b) Jika N ditambah, produksi tanaman meningkat sampai factor lain muncul sebagai faktor pembatas, dalam kasus di atas adalah K.
5. Pada tahun 1870.
Pasteur di Perancis, mengemukakan bahwa nitrifkasi (konversi ammonium menjadi nitrat) adalah merupakan suatu proses yang dilakukan oleh bakteri.
6. Pada tahun 1890.
S. Winogradsky, berhasil mengisolasi bakteri nitrifkasi.
7. Pada periode yang sama.
H. Hellriegel dan H. Wilfarth, membuktikan bahwa bakteri pada nodula legum mengasimilasi gas nitrogen dan sebagian nitrogen tersebut kemudian dapat tersedia bagi tanaman.
8. Semenjak 1940.
Pengetahuan tentang tanaman telah tumbuh luar biasa. Hal ini sangat menguntungkan sebab:
ada urgensinya dengan kebutuhan bercocok tanam untuk menghasilkan makanan dan serat untuk kebutuhan manusia.
9. Pada tahun 1825 – 1840.
Edmund Ruffin, ahli pertanian dari Virginia, adalah yang pertama kali menggunakan kapur untuk memperbaiki produktivitas yang rendah dari suatu tanah yang disebabkan oleh kemasaman tanahnya.
10. Pada tahun 1843.
J. B. Lawes dan J.H Gilbert di Rothamsted, Inggris, adalah pembaharu penyelididkan pertanian secara ilmiah, yang membuat Pusat Percobaan pertama kali di dunia. Dari hasil percobaannya pada 1855, disimpulkan bahwa:
Tanaman membutuhkan garam kalium dan fosfor
Tanaman membutukan sumber nitrogen dalam tanah
Penambahan pupuk buatan dapat menjaga kesuburan tanah 11. Pada akhir abad 19. Dimulai pengkajian tanah dengan tanpa mempertimbangkan peranannya sebagai media untuk pertumbuhan tanaman.
12. Pada tahun 1886.
V. V. Dokuchaiev, mengklasifkasikan tanah ke dalam:
Normal (upland)
Transisional (padang rumput, calcareous, alkali)
Abnormal (organik, alluvial, aeolin) 13. Pada tahun 1912. Coffey mengklasifkasikan tanah ke dalam 5 kategori, yaitu:
1. Arid soil
2. Dark – colored prairie soils
3. Light – colored timbered soils
4. Black swamp soils
5. Organic soils
1. 3. FAKTOR PERTUMBUHAN TANAMAN
Tanah dapat dipandang sebagai campuran partikel organic dan mineral dengan berbagai ukuran dan komposisi. Ruang Pori, berfungsi: 1. sebagai saluran untuk pergerakan udara dan air 2. lalu lintas binatang tanah 3. sebagai jalan untuk perluasan dan pertumbuhan akar
Akar tanaman dengan cara mengkait/menjangkar tanah menyangga bagian atas tanaman serta akar tanaman mengabsorbsi air dan hara. Lingkungan tanah perakaran harus bebas dari faktor penghambat. Tiga hal esensiil dimana tanaman mengabsorbsi dari dalam tanah dan menggunakannya: 1. air dievaporasikan dari daun 2. hara untuk nutrisi 3. udara untuk respirasi akar.
II. PROSES PEMBENTUKAN TANAH
Bahan
Induk
Batuan Tanah
Genesa Pelapukan Tanah
2. 1. Faktor pembentuk tanah: f {Iklim, Jasad hidup, Bahan induk, Topografi, Waktu} Tanah =
1. Iklim
2. Jasad hidup
3. Bahan induk
4. Topograf/relief
5. Waktu Proses Pelapukan batuan induk menjadi bahan induk dibedakan dalam dua kategori.
1. Pelapukan fsika disintegrasi
2. Pelapukan kimia dan transformasi dekomposisi
2. 2. Proses pelapukan fisika meliputi:
1. Pembekuan dan pencairan Gaya yang dihasilkan oleh air saat membeku cukup kuat untuk memisahkan/memecahkan mineral/batu. Tekanannya dapat mencapai 146 2 kg/cm .
2. Pemanasan dan pendinginan Perbedaan temperatur dapat menimbulkan ekspansi dan kontraksi diferensial, yang mampu memecahkan mineral. Perubahan temperatur juga menyebabkan pengelupasan keseluruhan permukaan mineral/batuan.
3. Pembasahan dan pengeringan
Pembasahan dan pengeringan menyebabkan pengembangan dan pengkerutan, serta abrasi diantara partikel dalam tanah sehingga membuat partikel lebih halus.
4. Tindakan penggosokan (saling berbenturan) Gesekan (gosokan) batuan atau partikel tanah yang bergerak apakah karena air, angin, atau gravitasi menyebabkan desintegrasi yang efektif.
5. Tindakan organisme (tanaman, binatang, dan manusia) Gerakan akar cukup mampu untuk memecahkan batuan. Pengerongan/ pelubangan yang terus menerus oleh binatang juga menambah aksi disintegrasi fsik tanah. Sedangkan tindakan manusia mempercepat proses pelapukan fsik dengan pembajakan dan penanaman.
Pelapukan Kimia dan Transformasi (dekomposisi) Perubahan Kelarutan Perubahan Struktur
1. Pelarutan: 2 - + 2
1. Hidrasi: 2 3 2 2 3 ۰ NaCl + H O Na + Cl + H O
2Fe O + 3 H O 2Fe O 2 hematite
3 H O
2. Hidrolisis: limonit KAlSi + 3 O 8 + H 2 O HAlSi 3 O 8
- - 2. Oksidasi: (proses pemberian e )
KOH oksidasi 2 2 3
3. Karbonatasi: - +
4FeO + O
2Fe O reduksi CO 2 + H O H 3 2 + HCO 3 - + 3 CaCO + H + HCO
- - 3. Reduksi:(proses penerimaan e )
Ca(HCO 3 ) 2 Pelapukan Fisika (Disintegrasi) Merupakan proses mekanik, dimana batuan-batuan masif pecah menjadi fragmen berukuran kecil namun tanpa perubahan kimia.
Faktor yang sangat dominan berpengaruh adalah suhu dan air. Contoh:
Air masuk ke dalam celah batuan membeku volumenya bertambah besar memberikan tekanan batuan pecah proses hydrothermal.
Batuan terdiri dari berbagai mineral dengan sifat berbeda. Jika suhu berubah dengan tiba-tiba, mineral dalam batuan berkontraksi dan berekspansi batuan pecah.
c. Karbonatasi (persenyawaan dengan asam karbonat) CO 2 + H 2 O H + + HCO 3 -
b. Oksidasi (penambahan oksigen pada mineral) oksidasi
3 H 2 O hematite limonit merah kuning
2Fe 2 O 3 + 3 H 2 O 2Fe 2 O 3 ۰
a. Hidrasi/Hidratasi
2. Yang menyebabkan perubahan Struktur
CaCO 3 + H + + HCO 3 - Ca(HCO 3 ) 2 Kalsit Asam Kalsium bikarbonat Karbonat mudah larut
KAlSi 3 O 8 + H 2 O HAlSi 3 O 8 + KOH Ortoklas asam silikat lempung proses ini dianggap sebagai awal terbentuknya lempung.
Gerakan akar tumbuhan mempunyai tekanan yang cukup memecahkan batuan.
, dibantu oleh CO 2 - dan asam-asam organik.
(yang terpenting dalam pelapukan kimia) tergantung pada disosiasi partial air menjadi H
- + dan OH -
Garam Air (Ion-ion terlarut dalam air) terlarut b. Hidrolisis
a. Pelarutan NaCl + H 2 O Na + + Cl - + H 2 O
1. Yang menyebabkan perubahan kelarutan
Merupakan proses kimiawi dan menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi mineral/batuan (dekomposisi). Terdiri dari proses-proses:
2. 3. Pelapukan Kimia (Dekomposisi)
4FeO + O 2 ------ 2Fe 2 O 3
Ferroues Ferric Oxide oxide
3. Reduksi (pemindahan oksigen) Terjadi pada kondisi air tergenang redoks potensial rendah 2 3 reduksi 2
2Fe O ------ 4FeO + O Ferric Ferroues Oxide oxide
(hematit)
III. GENESA TANAH
3. 1. Faktor Pembentuk Tanah:
Lima faktor dominan yang mengendalikan pembentukan tanah adalah:
1. Bahan induk pasif
2. Iklim aktif
3. Organisme/biosfer aktif
4. Relief/Topograf pasif
5. Waktu netral
Granite (more Silica) Igneous Basalt (less Silica) Lava Limestone
RESIDUAL
Sedimentary Sandstone
Formed on site (Sedentary) ShaleSchist Gneiss Igneous Heat, origin presure,
Metamorphic Quartzite chemicals Marble Sedimentary origin Marine: ocean deposit
Water Lacustrine: lake deposit (during glacial time) Alluvial: running water deposit Eolion (sand dures, material < sands) PARENT ROCKS Wind
(Fragmented) Loess (small size soil materials TRANSPORTED deposited following lastglacial period) Moraine: lateral & terminal
Ice Ground moraine (Till plain ) - stoney (Glacial) Outwash plain (coarsa sand, gravel)
Gravity Colluvial (Talus)-----deposites at foot of slope CUMULOSE
Organic plant residures in stagnant water (fresh or salt water)
Gambar 3. 1. Outline Bahan Induk
Kelima faktor tersebut saling berhubungan. Hubungan antara faktor Jenny diekspresikan sebagai berikut: dan sifat tanah oleh
Sifat Tanah = F {Bahan induk, Iklim, Jasad hidup, Topograf, Waktu} Atau
Soil Properties = f {p, cl, b, r, t, …} F = fungsi atau ketergantungan pada p = parent material cl = climate r = relief (position or landform) t = time
1. Bahan Induk dan Pembentukan Tanah
Lumut Batuan melapuk sampai cukup mensuplai elemen/hara bagi hidupnya lumut dan jenis jenis tanaman rendah lainnya
Lumut mati pembusukan peningkatan bahan organik asam- asam organik mempercepat penghancuran batuan.
Contoh: batuan granit melapuk melepaskan hara-hara rendah, dan pasiran
2. Iklim dan Pembentukan Tanah
Faktor iklim yang dominan terhadap pembentukan tanah adalah curah hujan dan suhu. Pengaruh langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah
(1) akumulasi kapur (2) tanah masam (di wilayah humid) (3) erosi (4) pengendapan bahan-bahan tanah ke lapisan bagian bawah (5) pelapukan, pelindian dan erosi
Pengaruh tidak langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah (1) Hutan (vegetasi dominan daerah humid) profl berkembang banyak horison.
(2) Padang rumput (daerah arid, semi arid) profl tanah sedikit berkembang horison sedikit Hutan banyak B.O aktivitas organisme banyak horison Padang lapisan permukaan aktivitas org. horison
Rumput kurang terdekomposis kurang sedikit
3. Organisme (Biosfer) dan Pembentukan Tanah
Aktivitas: tanaman dan binatang, serta dekomposisi bahan organik Yang dominan berperan adalah:
(1) akar tanaman (2) binatang penggali tanah (cacing, serangga tanah, tikus, kelinci) (3) manusia (kegiatan manusia merubah struktur tanah) (4) mikro organisme (jamur, bakteri) PEDOTURBASI: proses bercampurnya tanah secara fsik.
ARGILI – PEDOTURBASI: by shrinking and swelling to clay. by growth of ice crystal followed by freezing and thawing
CRYO: SEISMI: by earth quake ANTHRO: by human activity (plowing and cultivation).
4. Relief dan Pembentukan Tanah
Relief mempengaruhi pembentukan tanah melalui terutama yang berhubungan dengan hubungan air dan suhu. Tanah-tanah yang berada dalam area iklim yang sama, dibentuk dari bahan induk yang sama dan berkembang pada tebing yang curam umumnya memiliki horison A dan B yang tipis, karena sedikitnya air yang meresap ke dalam profl (sebagai akibat dari runoff yang cepat dan karena permukaan tanah tererosi dengan cepat).
Tanah yang terdapat pada tebing yang landai memiliki kemampuan meloloskan air ke proflnya lebih banyak. Profl tanah umumnya lebih dalam, lebih banyak variasi vegetasinya, dan kandungan bahan organik juga lebih tinggi dibandingkan dengan yang terdapat pada tebing yang lebih curam.
Dalam daerah geografk tertentu, sifat-sifat tanah berikut umumnya berhubungan dengan relief. (1) kedalaman solum tanah (2) ketebalan dan kandungan bahan organik dalam horison A (3) kebasahan (kelengasan) profl tanah (4) warna profl
(6) reaksi tanah (7) kandungan garam-garam terlarut (8) macam dan tingkat perkembangan pan (9) suhu tanah
Kemiringan sedang Air
Banyak tanaman Air
Horison tipis Horison lebih dalam
Runoff Gambar 3. 2. Relief dan Pembentukan Tanah.
5. Waktu dan Pembentukan Tanah
Lamanya waktu yang dibutuhkan suatu tanah untuk mengembangkan lapisan-lapisan yang disebut horison bergantung pada beberapa faktor yang saling berkaitan. Faktor-faktor tersebut adalah iklim, sifat bahan induk, organisme, dan relief.
Horison cenderung berkembang pesat pada kondisi: (a) hangat/panas; (b) humid/lembab; (c) kondisi hutan dimana tersedia cukup air untuk memindahkan koloid dan menyebabkan bahan organik mudah dirombak.
Pada kondisi yang ideal, profl tanah yang lengkap dibentuk dalam kurun waktu 200 tahun. Pada kondisi yang kurang mendukung, waktu tersebut dapat diperpanjang sampai ribuan tahun.
Faktor-faktor yang menghambat perkembangan profl tanah: (1) curah hujan rendah pelapukan lambat, sedikit pencucian (2) kelembaban relatif rendah sedikit lumut, jamur, dan algae (3) kandungan kapur (Ca, Mg) atau Na bikarbonat bahan induk, tinggi (4) Tanah didominasi oleh pasir kuarsa dengan sedikit debu dan lempung yang mudah dilapukkan pelapukan lambat, sedikit koloid dapat dipindahkan
(5) Kandungan lempung yang tinggi aerasi buruk, pergerakan air lambat (6) Bahan induk yang resisten (tahan lapuk), seperti granit pelapukan lambat (7) Kemiringan lereng yang curam hilangnya tanah karena erosi, sedikit air yang masuk ke dalam tanah, mengurangi pencucian (8) Muka air tanah yang tinggi daya pencucian rendah, kecepatan pelapukan rendah (9) Temperatur rendah/dingin proses kimia diperlambat (10) Akumulasi bahan tanah secara konstan oleh deposisi bahan selalu baru untuk membentuk tanah baru (11) Erosi angin dan air yang hebat terhadap bahan tanah memunculkan bahan baru (12) Pencampuran oleh tindakan hewan (penggali lubang) dan manusia (pengolahan tanah, penggalian)
IV. MORFOLOGI TANAH
Pembentukan tanah identik dengan (merupakan) perkembangan horison secara alami. Pengkajian bentuk dan sifat profl tanah dan horison-horisonnya disebut morfologi tanah. Umumnya horison dapat dikenali karena mereka berbeda dalam kandungan lempung, warna tanah, kandungan bahan organik, dan jenis serta jumlah berbagai garam.
Penamaan Horison (Simbol Horison)
Horison organik (20-30% BO) umumnya merupakan bagian Oi,Oe tanaman (daun, ranting, dahan, akar) terdapat pada permukaan tanah sebagai lapisan paling atas.
Horison organik, mengalami perombakan ekstensif bentuk Oa,Oe bahan asal tidak dikenali. Umumnya terdapat di atas lapisan tanah mineral di bawah Oi,Oe Horison mineral paling atas. Permukaan tanah terolah (Ap),
A1 agak berwarna gelap karena kandungan BO Horison mineral. Warna lebih cerah dari A1. Lempung halus dan sedikit bahan organik terlindi ke bawah oleh hujan. E
Umum terdapat pada daerah curah hujan tinggi hutan AB/EB Horison transisi. Lebih mirip A2 daripada B di bawahnya.
Horison transisi. Lebih mirip dengan B2 daripada A1 atau E BA/BE di atasnya.
Horison mineral lebih dalam, di bawah A1 atau A2. Partikel halus yang tercuci dari A1 dan A2 terakumulasi di sini, B/Bw karena fltrasi, pelonggokan, kekurangan air. Kandungan lempung sering > dari A1, dan selalu > dari A2.
BC/CB Horison transisi ke horison C atau R C Bahan mineral lepas-lepas tanpa perkembangan horison R Batuan padat terpadu. i = fbrik, e = hemik, a = saprik
Gambar 4.1. Profil Tanah (Hipotetik)Gambar 4. 2. Diagram Bunga Faktor-faktor Pembentukan Tanah.
Simbol Indeks Horison Indeks tambahan dapat ditambahkan pada penamaan horison untuk mencirikan sifat horison lebih tepat/rinci. Indeks ini selalu ditulis dengan huruf kecil. a bahan organik melapuk lanjut (sangat lapuk) digunakan dengan horsion O. Kandungan BO mentah < 17% dari volume. b Horison genetik tertimbun digunakan bagi tanah mineral untuk menandakan horison-horison dengan kenampakan genetik utama yang terbentuk sebelum penimbunan. Sedangkan horison pada tanah penimbun, dapat atau tidak terbentuk. Simbol ini tidak berlaku untuk tanah organik atau untuk memisahkan lapisan organik dari lapisan mineral. c konkresi ( concretions) atau nodul diperkaya mineral mengandung Fe,
Al, Mn, dan Ti , dan selain dolomit, kalsit, atau garam-garam mudah larut. e bahan organik setengah melapuk menandakan bahan organik hemik yang melapuk sedang dipadukan dengang horison O f tanah beku menandakan horison yang mengandung es permanen. g gleisasi kuat, pengudaraan yang jelek dalam waktu lama akibat air berlebih. Warna tanah kelabu hingga biru dan hijau. g Misal: B1 illuvial) humus h akumulasi ( i bahan organik sedikit melapuk menandakan bahan organik yang paling sedikit melapuk. j jarosit (K. Na, Fe-SO 4 mineral,-kekuningan), ada dan diyakini dibentuk dalam horison oleh proses asam Sulfat. lime)Misal: B2 k k akumulasi Ca, Mg-Karbonat kapur ( m sementasi kuat (pengerasan, seperti batuan lunak) beberapa lapisan keras (padas) n akumulasi Na tertukar sesquioksida o akumulasi residual p pembajakan ( plowing) atau pengadukan yang lain, umumnya pada A1 q sementasi oleh silika terlarut dalam alkali (hanya pada horison C) s akumulasi illuvial sesquioksida dan bahan organik t pengendapan/akumulasi ( illuvial) lempung silika, umumnya pada B2. plinthite menandakan adanya bahan berwarna merah, sedikit v humus, kaya Fe yang keras atau sangat keras jika lembab, dan mengeras terus jika terkena udara serta pembasahan–pengeringan bergantian. x sifat dan ciri Fragipan (keras dan rapuh) 4 y akumulasi gipsum, (CaSO ) 4 z akumulasi garam yang lebih mudah larut daripada CaSO
Horison dalam Profl Tanah Tanah dapat saja memiliki sedikit atau banyak horison. Deposit floodplains) yang baru mungkin hanya memiliki horison C, dataran banjir ( atau horison A1 yang tipis di atas C. Daerah padang rumput yang tua t mungkin memiliki A1, A3, B1, B2 , B3, C, dan R. Tanah pegunungan dengan vegetasi hutan mungkin mempunyai O1, O2, suatu A1 tipis, A2 yang dalam, B1, B2, B3, C, dan R (batuan kapur, limestone, pada kedalaman 183 cm).
Penggunaan simbol horison membantu memperjelas sifat dan ciri Notes 2-3 dan 2-4). profl. (lihat
Taksonomi Tanah
taxis, berarti pengaturan/penyusunan/ Berasal dari kata Yunani, pengelompok-an, adalah pengelompokan barang yang sama/mirip secara sistematik.
Taksonomi tanah merupakan pengelompokan tanah-tanah yang mirip/sejenis secara ilmiah.
Order, terdiri atas > 54 Semua tanah dimasukkan ke dalam 12 suborder, >> 200 great-group, >> dari 1000 sub-group, >> 4500 famili, dan >> 10 500 seri tanah.
Gambar 4. 3. Diagram Ideal Profil Tanah Jutan di Maryland ( Typic Fragiudult), menunjukkan kategori horizon ABC suatu tanah dengan dua diskontinuitas lithologik.
HORISON DESKRIPSI
Terdiri/tersusun atas bahan organik tanah Oi (florik), Oe O
(hemik); Oa (saprik) Terbentuk dari bahan mineral tanah, tetapi digelapkan oleh
A bahan organik tanah terhumifkasi yang tercampur dengan mineral tanah Horison mineral dengan lempung silikat, Fe, Al, atau kombinasinya tercuci dan tereluviasi, meninggalkan horison
E berwarna cerah yang didominasi oleh mineral tanah lapuk (kuarsa berukuran pasir dan debu) Horison transisi antara A dan B, tetapi lebih menyerupai A dari
AB pada B EB Horison transisi antara E dan B, lebih meyerupai E dari pada B
Horison transisi yang lebih cocok sebagai horison A, kecuali A/B untuk inklusi yang < 50 % volume material yang cocok sebagai B
Horison transisi yang lebih cocok sebagai E, kecuali untuk E/B inklusi < 50 % volume bahan yang cocok sebagai B.
BA Horison transisi antara A & B, lebih menyerupai B dari pada A Horison transisi antara B dan E, lebih menyerupai B dari pada
BE E.
Horison transisi yang lebih cocok sebagai B, kecuali inklusi < B/A 50 % volume materi yang cocok sebagai A
Horison transisi yang cocok sebagai B, kecuali untuk inklusi < B/E 50 % volume materi yang sesuai sebagai E
Horison yang terbentuk dibawah A, E dan O, dan didominasi oleh adanya struktur batuan asalnya, dan oleh adanya: (1) konsentrasi illuvial silica; (2) bukti hilangnya karbonat; (3) konsentrasi residu sesquioksida; (4) pembungkusan sesquioksida, meyebabkan horison memiliki value rendah,
B chroma tinggi, atau hue lebih merah daripada horison diatasnya maupun dibawahnya tanpa illuviasi Fe; (5) alterasi yang membentuk lempung silikat, dan yang membentuk struktur granuler, gumpal atau prismatik; (6) gabungan/kombinasi semuanya.
Horison transisi antara B dan C, lebih menyerupai B dari pada BC C
Horison transisi antara B dan C, lebih menyerupai C dari pada CB B
Horison mineral, relatif tidak dipengaruhi oleh proses C pedogenik dan tidak memiliki sifat-sifat horison O, A, E, atau B
Lapisan terdiri dari batuan induk yang padat/keras, tidak dapat R dihancurkan/digali dengan cangkul/skop.
Diskripsi 12 Order Tanah (USDA) Taksonomi Diskripsi Tanah
Berbagai kedalaman akumulasi sisa Histosols Tanah Organik tanaman di air tergenang dan rawa
Bagian permukaan tanah mineralnya Andisols Tanah abu volkan berketebalan 30-60 cm dan memiliki andic sifat Beriklim subhumid. Umumnya pada
Alfsols Pedalfers (Al-Fe) vegetasi hutan. Akumulasi lempung pada B2, sedang A2 umumnya tebal Pasiran, tanah hutan dingin koniferus terlindi. Hor O sangat masam, A2
Spodosols Tanah berabu terlindi. Akumulasi BO dan/ Fe, Al – oksida pada hor B2. Tanah melapuk lanjut, dalamnya > 3m,
Oxisols Tanah oksida kesuburan rendah, didominsai lempung Fe & Al oksida dan asam.
Sangat asam, tanah tropika dan subtropik yang melapuk lanjut. Hor A2 Ultisols Tanah pelindihan dalam. Dicirikan dengan akumulasi lempung di B2 Kandungan lempung (mengembang – mengkerut) tinggi. Membutuhkan musim basah dan kering untuk
Vertisols Tanah membalik berkembang. Umumnya hanya memiliki hor A1 mencampur sendiri yang dalam.
Tanah padang rumput, hor A1 Mollisols Tanah lunak berwarna gelap, mungkin memiliki B2 dan akumulasi kapur.
Tanah dengan pembentukan horison lemah. Seperti Entisols, dengan cukup Inceptisols Tanah muda waktu membentuk hor A1 yang tegas dan B2 lemah. Tanah tergenang menghambat pengembangan hor. Tanah tanpa perkembangan profl, kecuali mungkin hor A1 yang tipis. Tanah baru
Entisols Deposit dataran banjir tepi sungai, berkembang deposit abu volkan, dan pasir merupakan Entisols.
Taksonomi Diskripsi Tanah
Tanah daerah beriklim kering/arid. Ada Tanah Arid perkembangan akumulasi
Aridosols (Pedocals) kapur/gipsum, lapisan garam, dan/ hor A1 dan B2.
Gelisols Tanah Beku Tanah daerak kutub utara/selatan Sifat tanah Andic: Pedalfter: pedon with accumulation of Al dan Fe
V. SIFAT FISIK TANAH
5. 1. Pendahuluan
Sifat fisik tanah meliputi: Tekstur ( Texture) Struktur ( Structure) Kerapatan ( Density) Konsistensi ( Consistency) Porositas ( Porosity) Warna ( Color) Temperatur ( Temperature) Sifat fsik tanah sangat mempengaruhi: pertumbuhan tanaman dan produksi tanaman. Sebab, sifat fsik tanah menentukan:
Retensi/penahanan air mobilitas air dalam tanah Drainase Aerasi/pengudaraan tanah ketersediaan O 2 Nutrisi tanaman Sifat fsik tanah juga mempengaruhi sifat kimia dan biologi tanah.
Sifat fsik tanah bergantung pada: Jumlah, ukuran, bentuk, susunan, dan komposisi mineral dari pertikel tanah.
Macam dan jumlah bahan organik tanah. Volume dan ukuran pori-porinya, serta perbandingan air: udara yang menempatinya.
Pasir kasar 0.5 – 1.0
Tanah Lempungan Tanah Pasiran
Tekstur tanah mempengaruhi beberapa karakter (ciri) tanah seperti: Tingkat penyerapan air Penyimpanan/penahanan air Pengudaraan tanah Kemudahan pengolahan tanah Kesuburan tanah Contoh:
5. 3. Peranan Tekstur
Pasir sangat halus 0.05 – 0.10 Debu Silt 0.002 – 0.05 Lempung Clay < 0.002
Pasir halus 0.10 – 0.25
Pasir sedang 0.25 – 0.5
Sand 1.0 - 2.0
5. 2. Tekstur Tanah (Distribusi Ukuran Partikel Tanah)
2.0 Pasir sangat kasar
Kerikil ( Gravel)
(termasuk ilmu tanah) adalah separasi tanah berdasarkan sistem klasifkasi partikel tanah oleh USDA (Departemen Pertanian Amerika Serikat), yiatu: Separasi Tanah Kisaran Diameter (mm)
Debu ( Silt) | gabungan proporsionil ketiganya disebut Lempung ( Clay) | geluh Loam Ukuran separasi tanah yang umum dipakai untuk keperluan pertanian
Pasir ( Sand) |
Separasi Tanah: pengelompokan ukuran partikel tanah.
Tekstur tanah secara khusus menyatakan perbandingan relatif berbagai ukuran partikel (separasi/fraksi) dalam tanah, dinyatakan dalam %.
partikel halus - mudah diolah ikatan kuat - cukup udara pori makro < - pori makro dominan pori mikro dominan - mudah dibasahi sulit dibasahi - mengering secara cepat sulit diatuskan - terdrainase secara cepat
- mudah kehilangan hara
Gambar 5. 1. Klasifikasi partikel tanah menurut ukuran berdasarkan empat sistem. Sistem USDA yang digunakan dalam teks. 5. 4. Kelas Tekstur Tanah
Sebagaimana tanah tersusun dari pertikel dengan banyak variasi ukuran dan bentuknya, istilah khusus dibutuhkan untuk membawa beberapa ide pembentukan teksturnya dan memberikan beberapa penandaan sifat dan ciri fsikanya.
Penamaan tekstur tanah diberikan berdasarkan perbandingan relatif (dalam %) fraksi pasir, debu, dan lempung. Penamaan kelas tekstur diberikan berdasarkan pembacaan pada diagram segitiga tekstur. Contoh: jika tanah memiliki kandungan
- lempung tinggi kelas tekstur lempung
- debu tinggi kelas teksturnya debu
- pasir tinggi kelas tekstur pasir
Analisis Distribusi Ukuran Partikel Analisis distribusi ukuran partikel dilakukan untuk menentukan kelas tekstur tanah.
(a) Metode Perasaan ( Feeling Method ) Umumnya dilakukan di lapangan. Dikenal pula sebagai metode lapangan. rubbing) tanah diantara ibu
Dilakukan dengan meraba/merasakan ( jari dan jari-jari lain. Umumnya tanah dibasahi lebih dulu untuk diperkirakan plastisitasnya secara lebih tepat.
Jika tanah digenggam dan diperas, mengeluarkan bentuk menyerupai pita kontinyu diantara ibu jari dan sela-sela jari, itu menandakan adanya sejumlah lempung. Kandungan lempung yang tinggi ditandai dengan makin lengketnya tanah basah. Partikel pasir dapat dirasakan dari kekasarannya. Sedangkan debu memiliki rasa rabaan yang licin seperti tepung atau bedak jika kering, dan hanya sedikit plastik dan lekat jika basah.
(b) Metode Laboratorium (1) metode pipet dilakukan dengan pemipetan sedimen tanah dalam tabung sedimentasi pada jarak dan waktu tertentu menunjukkan kecepatan yang menentukan diameter partikel tertentu.
(2) metode hidrometer dilakukan dengan pengukuran kekentalan sedimen tanah dalam tabung sedimentasi pada kedalam dan jangka waktu tertentu kekentalan mengekspresikan konsentrasi partikel berukuran (berdiameter) tertentu.
Gambar 5. 2. Segitiga Kelas Tekstur Didasarkan pada Perbandingan
Kadar Pasir, Debu, dan Lempung, yang Dikembangkan oleh USDAKedua metode di atas berdasarkan pada hukum Stokes kecepatan jatuhnya partikel butiran (bulat) dalam larutan yang diketahui kerapatan dan kekentalannya. 2 1 2 2 g r (D – D )
V = ---------------------- 9 V = kecepatan jatuh partikel (cm/detik) 2 g = percepatan gravitasi (cm/detik ) r = dengan jari-jari partikel (cm) 1 3 D = kerapatan partikel (g/cm ) 3 D 2 = kerapatan jenis larutan (g/cm ) 2
= kekentalan (viskositas) larutan (dyne-detik/cm ) 2
h
2 gr ( ) P L 2 9 h
V r
t
9
2 g ( ) t
P L
5. 5. Struktur Tanah (Pengelompokan/pengaturan partikel tanah kedalam
agregat atau kumpulan yang mantap) Agregat: unit sekuder/granula yang tersusun dari ikatan/sementasi partikel tanah oleh bahan penyemen (oksida besi, karbonat, lempung/silika, humus)
Ped: agregat alami
Clod: agregat yang terbentuk karena aktivitas manusia (peng-olahan
tanah).
Kelas Struktur Tanah
Unit struktur tanah ( ped) dapat dijelaskan dengan3 macam ciri: tipe, kelas, dan derajat struktur. (1) Tipe Struktur platy)
(a) Lempeng ( (b) Prisma dan kolum ( prismtatic & columnar) (c) Gumpal menyudut dan gumpal membulat ( angular blocky & subangular blocky) granular & crumb)
(d) granular dan remah ( (2) Kelas Struktur very fne or very thin)
(a) Sangat halus atau sangat tipis ( fne or thin) (b) Halus atau tipis ( (c) Sedang ( medium) (d) Kasar atau tebal ( coarse or thick)
(e) Sangat kasar atau sangat tebal ( very coarse or very thick) (3) Derajat Struktur structureless)
(a) Tidak berstruktur ( (b) Lemah ( weak) (c) Sedang ( moderate) (d) Kuat ( strong)
Gambar 5. 3. Tipe (bentuk dan susunan), Kelas (ukuran), dan
Derajad (ketahanan/stabilitas) Struktur Tanah.Gambar 5. 4. Bermacam Tipe Struktur pada Tanah-tanah Mineral
Genesa Struktur Tanah
Ped terbentuk karena adanya kombinasi kembang kerut dan sementasi.
Tanah basah mengembang | kering mengkerut | garis-garis lemah terbentuk membentuk ped retakan Retakan gumpal ke arah horisontal
Gambar 5. 5a. Suatu tanah yang berkembang dengan kelebihan garam-garam dalam profil. Ciri-ciri: 2-5 cm horizon A2 putih bergaram. Horison B2 berstruktur prismatik atau kolumnar pada kedalaman dangkal. Seringkali prisma atau kolumnar dibungkus humus berwarna hitam. Dan bahan induk padat terdapat pada kedalaman dangkal. Pada gambar ini, bahan induk mulai tampak pada kedalaman 20cm.
Gambar 5. 5b. (Kiri) Contoh struktur tanah yang baik untuk pertumbuhan
tanaman. Tipe: granular; kelas: medium; derajad: moderat. (Kanan) Contoh struktur tanah yang tidak baik untuk pertumbuhan tanaman. Tipe: subangular blocky; kelas: kasar; derajad: kuat. Kembang kerut ke arah vertikal tidak membentuk retakan struktur prismatik Ped membulat granuler, remah, sementasi oleh BO pencampuran oleh cacing, tikus, dll. semua sisinya membulat dan berukuran kecil. Ion tunggal yang menyebabkan perubahan struktur secara cepat Na ion terhidrasi > dalam larutan dengan muatan yang rendah tidak menetralkan secara efektif.
Hasilnya penolakan partikel yang berdampingan sebab muatan sama terjadi destruktif terhadap struktur.
Gambar 5. 6. Contoh Tipe Struktur dan Pengkerasan. (a) pembentukan struktur lempeng; (b) dan (c) adalah lempeng: (b) dengan tebal lempeng 1.3 cm pada jangka olah dalam geluh berpasir, (c) pada 122 cm, disebabkan oleh fluktuasi muka air; (d) dan (e) gumpal menyyudut: (e)
dengan gumpal prisma lemah (diantara tanda panah); (f) 10-23 cm prisma
dari geluh berlempung; (g) 12.5 cm prisma; (h) tanah geluh berdebu lahan
kering: tanah memiliki struktur permukaan yang lepas-lepas dan membentuk kerak dengan lapisan tipis padata tanah. Bulk Density = BD) 5. 6. Berat Jenis Volume = Kerapatan Isi (=BV) ( b
ρ (Kerapatan Ruah/Kerapatan Jenis Volume)
Kerapatan isi merupakan perbandingan antara massa total tanah kering (padatan) dengan volume total tanah.
Nilai BV ( BD) sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah (ukuran dan kepadatan jenis partikel), struktur tanah (ruang pori), dan kandungan bahan organik tanah. Nilai BV tanah-tanah pertanian bervariasi antara 1.1-1.6 3 g/cm .
Gambar 5. 7. Struktur tanah mempengaruhi kecepatan infiltrasi air, seperti ditunjukkan di atas. Particle Density) p 5. 7. Berat Jenis Partikel (=BJP) ( ρ
(Kerapatan Jenis Partikel)
Berat jenis partikel (BJP) merupakan perbandingan antara massa tanah kering (padatan) dengan volumenya (volume padatan). Berat jenis partikel merupakan fungsi perbandingan antara komponen bahan mineral dan bahan organik. BJP untuk tanah-tanah mineral berkisar 3 3 antara 2.6 - 2.7 g/cm , dengan nilai rata-rata 2.65 g/cm , sedang BJP tanah 3 organik berkisar antara 1.30 – 1.50 g/cm .
5. 8. Konsistensi Tanah
Menerangkan daya tahan tanah pada berbagai kandung-an lengas (kelembaban) terhadap tekanan atau manipulasi mekanik. Menyatakan/merupakan ekspresi gabungan gaya-gaya kohesi dan adhesi yang menerangkan kemudahan suatu tanah dapat diubah bentuknya atau hancur.
Umumnya diukur dengan perasaan, dan manipulasi tanah dengan tangan
Gambar 5. 8. Berat Jenis Volume, dan Berat Jenis Partikel Tanah. Lakukan perhitungan dengan hati-hati dan perhatikan istilah dengan benar. Dalam kasus di atas, berat jenis volume adalah setengah dari berat jenis partikel, dan % pori adalah 50%
(1) Tanah Basah Untuk tanah basah konsistensi didiskripsikan dalam istilah berikut:
(a) kelekatan ( stickiness) Derajat kelekatan dibedakan sebagai berikut: tidak melekat ( non sticky) melekat sedikit ( slightly sticky) sticky) melekat ( sangat melekat ( very sticky)
(b) plastisitas ( plasticity) kapasitas tanah dapat di bengkok-kan ( molded) berubah bentuk sebagai respons terhadap gaya dan mempertahankan bentuk tersebut walaupun gayanya dihilangkan.
Derajat plastisitas dinyatakan sebagai berikut: tidak plastik ( non plastic) sedikit plastik ( slightly plastic) plastik ( plastic) sangat plastik ( very plastic)
(2) Tanah Lembab Konsistensi tanah lembab sangat penting karena mene-rangkan keadaan tanah terbaik di lapangan kapan untuk diolah. Dalam praktik, itu merupakan ukuran umum daya tahan tanah bila dihancurkan antara ibu-jari dan telunjuk. Dibedakan dalam istilah-istilah berikut mulai dari yang paling tidak koherens sampai yang saling melekat kuat (bertahan) terhadap gaya hancur ibu-jari dan telunjuk.
Lepas-lepas ( loose: noncoherent) Sangat mudah hancur ( very friable: coherent but very easily crushed) friable: easily crushed) Mudah hancur ( Kuat ( frm: crushable under moderate pressure) Sangat kuat ( very frm: crushable only under strong pressure)
Sangat-sangat kuat ( extremely frm: resistant to crushing between thumb and forefnger) Karena konsistensi tanah lembab sangat bergantung pada tingkat kelembaban tanah. Ketepatan pengukuran karakteristik tanah ini di lapangan bergantung pada pendugaan tingkat kelembaban tanah. Tanah kasar pasiran diharapkan memiliki konsistensi lepas-lepas. Loams dan silt loams yang berganulasi baik diharapkan sangat mudah hancur, atau mungkin kuat. Clays, silty clays dan silty clay loams diharapkan memiliki konsistensi kuat atau sangat kuat, khususnya jika rendah kandungan bahan organiknya. Namun, generalisasi di atas harus disertai kehati-hatian karena konsistensi tanah bergantung pada banyak faktor seperti jenis lempung, dan macam serta banyaknya humus.
(3) Tanah Kering Jika kering, tanah cenderung tahan terhadap gaya penghancuran atau manipulasi lainnya. Derajat ketahanan ini dihubungakan dengan gaya tarikpertikel satu dengan lainnya dan dinyatakan dalam istilah kekakuan ( rigidity) dan kemudahan hancur (brittleness).
Lepas-lepas ( loose: noncoherent) Lunak ( soft: breaks under slight pressure between thumb and forefnger) Agak keras ( slightly hard: breaks under moderate pressure) Keras ( hard: breaks with difficulty under pressure) Sangat keras (
Very hard: very resistant to pressure, cannot be broken between thumb and forefnger) Sangat-sangat keras ( extremely hard: extreme resistant to pressure; cannot be broken in the hand).
5. 9. Tetapan atau Angka ATTERBERG
Atterberg, Cassagrande, Puchner, dan Mohr telah me-nguji dan menetapkan tetapan konsistensi tanah yang dikenal dengan istilah sebagai berikut. Batas Cair (BC) kadar lengas yang menyebabkan tanah dapat menggelincir terhadap pengaruh getaran standar atau ketukan tertentu. Disebut juga batas alir atau batas plastisitas tanah tertinggi. Batas Gulung (BG) kadar lengas yang memungkinkan tanah dapat digulung-gulung menjadi batang kecil berdiameter 3mm, dan mulai retak-retak serta pecah. Disebut pula batas plastisitas terendah. Batas Lekat (BL) kadar lengas yang memungkinkan tanah dapat melekat pada alat pengukur tertentu. Batas Berubah Warna (BBW) kadar lengas yang menunjukkan keadaan tanah mulai berubah warnanya.
Kisaran nilai antara dua batas tetapan menghasilkan: Indeks Plastisitas (IP) = BC -BG Jangka Olah (JO) = BL - BG Surplus (S) = BL – BC Persedian Air Maksimum (PAM) = BC - BBW
5. 10. WARNA TANAH
Warna tanah dapat menunjukkan beberapa gambaran tentang keadaan tanah.
- Menunjukkan perbedaan asal mineral tanah (bahan induk) atau dalam perkembangan tanah.
- Warna putih menunjukkan adanya endapan garam atau karbonat (kapur).
- Bercak ( mottles) umumnya warna karat menunjukkan tanah mempunyai periode pengudaraan yang tidak cukup dalam setiap tahun.
- Warna kebiruan, kelabu dan kehijauan, (gleisasi) menunjukkan adanya periode panjang keadaan tergenang dan pengudaraan yang tidak mencukupi.
- Warna yang lebih gelap menunjukkan kandungan bahan organik tanah yang lebih banyak. Makin tua warna tanah makin tinggi kandungan bahan organiknya.
- Warna terang umumnya disebabkan oleh adanya/banyaknya kandungan mineral yang tidak bernilai gizi (kandungan haranya sedikit).
Untuk mencapai suatu kesepakatan atau obyektiftas, dipergunakan suatu warna standar yang dinyatakan dalam sistem numerik. Salah satu contoh yang terkenal dan dipakai untuk membedakan warna tanah adalah Munsell Soil Colour Charts.
Parameter yang digunakan pada Munsell Soil Colour Charts adalah: HUE spektrum warna atau warna pelangi yang dominan (merah, kuning, biru, dan hijau).