Tabel 7. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Soil Taxonomy 2014
Klasifikasi Profil
Gunung Sipiso-piso Vad.1.4.2
Gunung Simbolon Vb.1.2.3
Ordo
Andisol Inseptisol
Sub Ordo
Udand Udept
Great Grup
Hapludand Dystrudept
Sub Grup
Ultic Hapludand Andic Dystrudept
B. Klasifikasi Tanah Nasional
Berdasarkan Klasifikasi Tanah Nasional, bahwa profil tanah volkan tua Sumatera Utara yang berada di desa Situnggaling, Kecamatan Merek, Kabupaten Karo dan di desa
Bahapal Raya, Kecamatan Raya, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara memiliki klasifikasi tanah yang seperti yang disajikan pada tabel berikut :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 8. Klasifikasi tanah menurut Klasifikasi Tanah Nasional
Klasifikasi Profil
Gunung Sipiso-piso Vad.1.4.2
Gunung Simbolon Vb.1.2.3
Jenis Tanah
Andosol Kambisol
Macam Tanah Andosol Distrik
Kambisol Kromik
Perbandingan Karakteristik Tanah Volkanik Tua dan Volkanik Muda
Karakteristik tanah dari satuan lahan volkan tua ini memiliki beberapa perbedaan bila dibandingkan dengan tanah dari satuan lahan volkan muda. Untuk membandingkan
karakter tanah volkanik tua dan muda, maka digunakan tanah dari lereng bawah gunung Sinabung yang merupakan hasil studi Mukhlis 2014. Sifat dan karakteristik tanah
Gunung Sinabung tersaji pada lampiran 3. Perbandingan karakteristik tanah volkan tua dan volkan muda, dapat dilihat pada tabel dibawah ini
Tabel 9. Perbandingan Karakteristik Tanah Volkan Tua dan Volkan Muda
Karakteristik Tanah Volkan Muda
Gunung Sinabung Va. 1.4.2
Tanah Volkan Tua Gunung Sipiso-piso
Vad.1.4.2 Gunung Simbolon
Vb.1.2.3
BD 0.90 gcm
-3
0.90 gcm
-3
0.90 gcm
-3
∆ pH Variabel
Negatif Negatif
ZPC Ada
Tidak terdeteksi Tidak terdeteksi
Retensi P Tinggi
Sedang Rendah
P tersedia Bray II Sangat rendah
Sangat rendah Sedang
pH NaF ≥ 9.2
≥ 9.2 ≥ 9.2
KTK Tinggi
Sedang Rendah
Ket : : ∆ pH = pH KCl – pH H
2
O
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel perbandingan diatas, ditemukan adanya perbedaan karakteristik tanah pada satuan volkan tua dan volkan muda. Tanah volkan muda yang terdapat di Gunung
Sinabung Va. 1.4.2 memiliki BD 0.90 gcm
-3
, ∆ pH variabel, memiliki nilai ZPC,
Retensi P tinggi, P tersedia Bray II sangat rendah, pH NaF ≥ 9.2 dan KTK tanah Tinggi.
Semua karakter ini menunjukkan bahwa tanah lereng bawah Gunung Sinabung memiliki sifat tanah andik.
Tanah volkan tua yang terdapat di Gunung Sipiso-piso Vad.1.4.2 memiliki ∆ pH
negatif, tidak terdeteksinya nilai ZPC, Retensi P sedang, P tersedia Bray II sangat rendah, KTK tanah sedang, pH NaF
≥ 9.2. Data ini menunjukkan bahwa tanah Gunung Sipiso-piso masih memiliki sifat tanah andik.
Lain halnya dengan karakteristik tanah volkan tua yang terdapat di Gunung Simbolon. Tanah ini memiliki nilai
∆ pH negatif, nilai ZPC tidak terdeteksi, Retensi P rendah, P tersedia Bray II sedang, NaF
≥ 9.2, KTK tanah rendah. Dapat disimpulkan bahwa tanah Gunung Simbolon sudah tidak memiliki sifat tanah andik.
Universitas Sumatera Utara
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari hasil pengamatan di lapang dan analisis laboratorium terhadap karakteristik tanah pada satuan lahan volkan tua, yaitu :
1. Tanah pada profil Gunung Sipiso-piso Vad.1.4.2 memiliki Retensi P tingi, P-tersedia
rendah, KTK tanah sedang. Sedangkan profil Gunung Simbolon Vb.1.2.3. memiliki Retensi P sedang, P-tersedia sedang, KTK tanah rendah.
2. Tanah pada satuan lahan volkan tua memiliki perbedaan dengan tanah pada satuan lahan
volkan muda dalam hal muatan permukaan, ZPC, Retensi P, P- tersedia. 3.
Klasifikasi tanah Profil Vad.1.4. 2 dan Vb.1.2.3 menurut Soil Taxonomy berturut-turut adalah Ultic Hapludand dan Andic Dystrudept. Klasifikasi tanah profil Vad.1.4. 2 dan
Vb.1.2.3 menurut Klasifikasi Tanah Nasional adalah Andosol Distrik dan Kambisol
Kromik.
Saran
Perlu dilakukan analisis perubahan mineral pada tanah di Satuan lahan Volkan Tua.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA Satuan Lahan Volkan
Gunung volkanik bukanlah suatu bentuk yang permanen. Gunung volkanik memiliki masa aktif. Para ilmuan mengklasifikasikan gunung volkanik
berdasarkan aktivitasnya kejadian erupsi menjadi empat kategori yaitu gunung volkanik aktif, intermiten, dorman, dan tidak aktif. Gunung volkanik aktif selalu
mengalami erupsi. Volkanik intermiten mengalami erupsi dengan selang waktu tertentu. Gunung volkanik dorman ialah gunung api yang inaktif saat ini, tetapi
ada kemungkinan aktif kembali dimasa mendatang. Adapun gunung volkanik tidak aktif extinct adalah gunung api yang sudah tidak mengalami erupsi lagi
dan tinggal sejarah Hackett et al., 2012. Wilayah atau lahan disekitar gunung volkanik disebut lahan volkan. Pada masing-masing tipe gunung volkanik diatas,
karakteristik lahan yang dimiliki juga yang berbeda-beda. Di Sumatera Utara, satuan lahan volkan dibedakan atas dua yaitu, volkan
tua dan volkan muda. Satuan lahan volkan tua adalah lahan yang berbahan induk dari gunung volkanik yang telah berumur Tersier. Sedangkan volkan muda
merupakan lahan yang berbahan induk dari gunung volkanik yang telah berumur
Kuarter Darul dkk, 1989.
Dalam catatannya tentang geologi Sumatera, van Bemmelen 1949 menjelaskan, aktivitas volkanik pada zaman Tersier dan Kuarter terjadi dalam tiga
siklus yang berbeda, tetapi terus - menerus, yaitu: Neogin Tua Oligosin Akhir- Mid Miosin; Neogin Muda Mid Miosin - awal Kuarter ; dan Kuarter Muda.
Siklus pertama dimulai dengan Andesit Tua, dan berakhir dengan pengangkatan Bukit Barisan pada zaman Mid-Miosin. Siklus kedua dimulai dengan letusan
Universitas Sumatera Utara
bahan beku dasar dan diakhiri dengan fase asam yang bertepatan dengan episode kedua dari pengangkatan Bukit Barisan Crow, 2005.
Aktifitas volkanik Tersier yang ada seluruh Sumatera terjadi pada zaman Paleosin; Akhir Mid - Eosin; Eosin Akhir - Oligosin Akhir akhir Eosin - Oligosin
Awal dan fase Akhir Oligosin - Awal Miosin; Akhir Miosin Awal – Mid Miosin; dan Miosin Akhir – Pliosin. Berdasarkan geologi Sumatera, diketahui aktifitas
Gunung Sipiso – piso dan Gunung Simbolon dimulai pada zaman Miosin Akhir – Pliosin Crow, 2005.
Menurut USGS Geologic Names Committee and the Association of
American State Geologists AASG, zaman Kuarter terbagi menjadi dua yaitu Pleistosin dan Holosin. Di Sumatera Utara, aktifitas volkanik berumur Kuarter di
mulai dari zaman Pleistosin Gasparon, 2005. Gunung volkanik yang telah berumur Tersier telah mengalami proses –
proses geomorfik erosi, penorehan dan pendataran dipermukaannya serta terjadi proses tektonik lainnya pelipatan, pematahan. Akibatnya landscap volkanik
tua telah kehilangan bentuk kerucut aslinya. Sebaliknya, gunung volkanik yang berumur Kuarter belum mengalami perubahan bentuk akibat pelipatan
ataupun pengangkatan sehingga bentuk kerucutnya masih jelas dan utuh Darul dkk, 1989.
Bahan induk volkan tua tersusun dari bahan lava intermedier dan basis. Abu volkan intermedier dicirikan oleh sedikitnya kandungan gelas volkan, sedikit
atau tanpa kuarsa, sedikit hornblende, sedikit atau tanpa biotit. Komposisi mineral dengan asosiasi augit, hiperstin dan labradorit menunjukkan bahan volkan bersifat
intermedier Arifin, 1994; Hikmatullah, 2009.
Universitas Sumatera Utara
Bahan induk pada satuan lahan volkan muda di Sumatera Utara umumnya tersusun dari bahan tuf masam dan intermedier. Tanah yang berkembang dari
bahan tuf masam dan intermedier didominasi oleh gelas vulkanik 23, augit 11, hiperstein 14, labradorit 8, bitownit 3, dan turmalin 1. Mineral
mudah lapuk lainnya yang dijumpai dalam jumlah sedikit adalah epidot Sukarman dan Dariah, 2014.
Tanah Berbahan Induk Volkan Genesis dan Morfologi
Tanah vulkanis merupakan tanah yang berasal dari hasil letusan gunung api, dimana pada saat gunung api mengalami erupsi mengeluarkan tiga jenis
bahan yang siap untuk dimuntahkannya yaitu berupa bahan padatan, cair dan gas. Bahan padatan dapat berupa pasir, debu dan abu vulkan tefra, batu apung
sedangkan bahan cair dapat berupa lava. Bahan-bahan volkanis tersebut memiliki fraksi koloid yang didominasi oleh mineral non kristalin seperti alofan, imogolit,
ferihidrit, atau komplek Al-humus. Selanjutnya, bahan volkanis ini akan menjadi bahan induk penyusun tanah Hardjowigeno, 1993; Shoji, 1993a.
Produk-produk volkanik yang akan menjadi bahan induk tanah mengalami proses yang berbeda-beda. Lava merupakan magma pijar yang keluar melalui
patahan celah akan membeku menjadi batuan dan mengalami pelapukan menjadi bahan induk. Produk lainnya adalah lahar yang merupakan aliran material
volkanik berupa campuran batu, pasir dan kerikil akibat adanya aliran air yang terjadi di lereng gunung akan mengendapkan aluvium volkanik disepanjang
alirannya,dan menghasilkan tanah Andisol Mukhlis, 2011. Tanah yang terbentuk dari material hasil letusan gunung volkanik
memiliki banyak perbedaan sifat morfologi, fisik dan kimia yang jarang
Universitas Sumatera Utara
ditemukan pada tanah-tanah yang berasal dari bahan induk lainnya. Sifat-sifat khas yang dimiliki, sebagian besar disebabkan oleh pembentukan bahan non-
kristalin dan akumulasi karbon organik, yang merupakan dua proses pedogenik dominan yang terjadi pada tanah vulkanik. Pembentukan bahan non-kristalin
secara langsung berhubungan dengan sifat-sifat dari produk-produk keluaran erupsi gunung volkanik sebagai bahan induk, yaitu pelapukan cepat dari partikel
kaca Ugolini dan Dahlgren, 2002. Ejekta volkanik berupa tefra abu vulkanik yang mengalami pelapukan
akan menghasilkan sejumlah besar bahan berbentuk non kristalin dan proses ini disebut ‘Andosolisasi’. Namun, pembentukan bahan non kristalin dari pelapukan
tefra , tidak spesifik untuk Andisol tapi juga ditemukan pada Spodosol. Terdapat perbedaan utama antara andosolisasi dengan podsolisasi. Andosolisasi ditandai
dengan akumulasi Fe, Al, dan karbon organik terlarut dalam horizon A dengan sedikit pencucian ke horizon B, dan pembentukan horizon B didominasi oleh
pelapukan in situ. Lain halnya dengan podsolisasi yang merupakan proses penambahan lapisan atas oleh kanopi dan lapisan humus yang menyebabkan
horizon yang seharusnya diatas 0, E dan Bhs terdorong kedalam dengan bantuan asam organic. Asam organik memainkan peran yang signifikan seperti penurunan
pH, mencegah disosiasi asam karbonat, pembentukan kompleks mobile dengan Fe, Al dan logam lainnya dan migrasi logam larut - kompleks humus ke horizon
B di mana mereka dijerap Shoji et al., 1993a. Pada tanah-tanah abu vulkanik yang berada di wilayah tropika basah,
proses pembentukan tanah meliputi : hidrolisis secara intensif, andosolisasi, irreversible drying, melanisasi dan pembentukan padas. Proses hidrolidis secara
Universitas Sumatera Utara
intensif merupakan proses yang sangat penting terutama pada tingkat awal perkembangan tanah Munir, 1995.
Debu vulkanis tefra kaya akan mineral liat amorf atau alofan yang mengandung Al dan Fe larut. Logam – logam ini akan dibebaskan oleh proses
hancuran iklim yang kemudian membentuk kompleks stabil dengan bahan organic hasil pelapukan tanaman, terakumulasi pada permukaan membentuk warna gelap
atau coklat kegelapan pada horizon A Kimble et al.,1999. Tanah dari bahan volkanik dapat memiliki horizon AC, ABC atau
multisekuen. Tanah muda dibentuk dari abu tebal, pumice, atau cinder menunjukkan profil AC. Pengendapan tefra yang terputus-putus dan
pembentukan tanah terjadi berkali-kali menghasilkan Andisol dengan profil multisekuen berulang. Tanah seperti ini dikelompokkan kedalam sub group
thaptik. Pengaruh vegetasi pada pengembangan Andisol diketahui untuk biosekuen Melaudand dan Fulvudand Shoji et al., 1993b.
Meskipun secara umum tanah Andosol di Indonesia mempunyai susunan horison A-Bw-C, tetapi mungkin bisa mememiliki memiliki horison AC atau
horison tertimbun. Sebagai contoh, tanah Andosol muda terbentuk dari abu vulkanik tebal, batu apung atau scoria cinder menunjukkan profil AC. Tanah
Andosol juga banyak yang mempunyai horison timbunan A-Bw-C-2A-2Bw-2C yang diakibatkan oleh kejadian erupsi gunung berapi yang berulang-ulang.
Sebagai contoh tanah Andosol dari Gunung Kimangbuleng, Flores merupakan salah satu tanah Andosol tertimbun atau multisequum Sukarman dan Dariah,
2014. Dalam klasifikasi Taksonomi Tanah Soil Survey Staff 2014, sifat
Universitas Sumatera Utara
multisequum ini dijadikan sebagai salah satu pembeda kategori subgrup sifat
Thaptic, contohnya adalah Thaptic Hapludands Sukarman dan Dariah, 2014.
Sifat Fisik dan Kimia
Ciri khas tanah yang berasal dari bahan vulkanik adalah memiliki kumpulan mineral unik yang didominasi oleh mineral liat non - kristalin.
Umumnya, mineral liat non - kristalin pada tanah - tanah berbahan induk ejekta vulkanik meliputi: alofan, imogolit, opaline silika, dan ferihidrit. Keunikan sifat
fisika dan kimia dari tanah berbahan induk vulkanik dipengaruhi oleh Al dan Fe aktif Dahlgren et al., 1993.
Tanah abu volkanik menampilkan berbagai karakteristik kimia yang mencerminkan pengaruh dari bahan induk dan tingkat pelapukannya. Dari sifat
kimia, bahan organik tanah, alumunium, besi dan silika aktif adalah unsur-unsur yang paling menonjol mengatur reaksi kimia pada tanah vulkanis. Bentuk-bentuk
utama Al dan Fe aktif adalah alofan, imogolit, kompleks Al-humus, dan ferihidrit Nanzyo et al., 1993a.
Sifat kimia yang muncul pada tanah abu volkanik, selain karena komposisi yang kaya unsur aluminium, juga disebabkan oleh sifat yang sangat reaktif dari
fraksi koloid dan luas permukaan yang tinggi. Karakteristik kimia yang ditemukan pada tanah berbahan vulkanik antara lain kapasitas tukar kation, KTK meningkat
pada saat pH meningkat dan sebaliknya, kejenuhan basa umumnya rendah kecuali jenis eutric dan tanah yang sangat muda. Saat liat secara dominan
mengandung alofan dan imogolit, pH relative tinggi 5, sebaliknya saat liat dominan mengandung kompleks Al dan Fe - humus bersama dengan lapisan
silikat, pH relative rendah 5 dan Aldd biasanya hadir dan terkadang dalam
Universitas Sumatera Utara
jumlah yang toksik bagi tanaman, reaksi kuat dengan fluoride pada saat pembebasan ion hidroksil. Melimpahnya jumlah unsur aluminium pada komposisi
tanah tersebut, diperoleh setelah terjadinya pencucian dari Si, Na, Ca dan sebagainya selama pembentukan tanah. Selain itu, umumnya tanah
berbahan volkanik memiliki retensi yang tinggi terhadap ion fosfat Mizota dan Reeuwijk, 1989; Nanzyo, 2002.
Karakteristik kimia lainnya untuk tanah yang terbentuk dari bahan induk volkanik ialah pH
ZPC. Merupakan parameter yang menunjukkan muatan permukaan. Tanah bermuatan positif jika kondisi pH tanah rendah, tetapi apabila
pH tanah tinggi maka tanah akan bermuatan negatif. Keberadaan Al dan Fe dalam bentuk oksihidroksida ditanah volkanik, diketahui memiliki reaksi pertukaran
yang cepat dengan silika dan fosfat pada kompleks ligan Uehara dan Gilman, 1981. Ketika fosfatsilika teradsorpsi, muatan positif dari mineral oksida
menurun. Muatan permukaan menjadi sangat negatif dengan jumlah tinggi PSi terserap, dan menyumbang peningkatan kapasitas tukar kation KTK
Tan, 2011. Keberadaan humus pada tanah abu vulkanik sama pentingnya dengan
mineral liat non-kristalin yang juga mempengaruhi karakteristik kimia dan fisika tanah Nanzyo et al., 1993. Sejumlah besar humus disimpan di horizon A dan
horizon terkubur dari tanah abu volkanik. Alasan yang penting untuk akumulasi humus yang tinggi adalah stabilisasi humus akibat kompleksasi dengan Al
Nanzyo, 2002. Keberadaan mineral sekunder non-kristalin dan sedikit mengkristal
mempengaruhi sifat fisik tanah berbahan volkanik. Alofan, imogolit, ferrihidrit,
Universitas Sumatera Utara
dan humus membentuk struktur tanah yang stabil dan teragregasi tinggi yang memiliki banyak pori mikro, meso, dan makro. Struktur yang sangat porous
memegang sejumlah besar air higroskopis dan air tersedia bagi tanaman. Struktur porous ini juga menyebabkan tingginya konduktivitas hidraulik tanah dan
merupakan alasan untuk rendahnya bulk density tanah. Oleh karena agregat mikro berporous sangat stabil dan menyimpan air, maka tanah ini memiliki batas cair
dan batas plastis yang tinggi Mukhlis, 2011. Sifat fisika tanah yang terbentuk dari bahan volkanik atau Andosol yaitu
memiliki berat isi yang rendah, kandungan air pada 15 bar yang tinggi, dan kandungan air tinggi, ketersediaan air bagi tanaman sedang sampai rendah,
memiliki batas mencair yang tinggi dan indeks plastisitas yang rendah, tanah ini sulit didispersi serta terjadi perubahan yang irreversible pada semua sifat-sifat
tersebut apabila telah dikeringkan. Berat isi tanah Andosol selain ditentukan oleh kandungan mineral alofan yang ada di dalamnya, tetapi juga berhubungan erat
dengan kandungan bahan organik Tan, 2011. Tanah yang terbentuk dari ejekta volkanik memiliki bulk densiti yang
rendah, biasanya 0.9 g cm
-3
, hal ini disebabkan oleh tingginya kandungan bahan organik dan mineral amorfus. Kondisi ini merupakan media yang baik bagi
perakaran tanaman, namun di sisi lain, tanah ini memiliki daya dukung yang rendah, sangat rentan terhadap erosi angin and air ketika penutup permukaan
dirusak, dan masalah ini dari sudut pandang rekayasa. karena sifat dari ejekta, cukup banyak mengandung kerikil dan batu Kimble et al., 1999.
Retensi air yang tinggi pada tanah abu volkanik karena besarnya volume mesopori dan mikropori. Pori-pori ini terbentuk dalam aggregat tanah yang stabil.
Universitas Sumatera Utara
Pembentukan aggregat ini sangat didukung dengan adanya bahan non-kristalin dan bahan organik tanah. Bahan non-kristalin terdiri dari liat alofan dan ferihidrit
Nanzyo et al., 1993b.
Tanah Berbahan Volkanik
Berbagai macam tanah dapat terbentuk dari abu vulkanik tergantung pada faktor pembentuk tanah di lokasi masing-masing. Tanah - tanah yang akan
terbentuk dari abu vulkanik menunjukkan sifat unik karena di dalamnya terdapat bahan non-kristalin yang melimpah seperti kompleks alofan, imogolit, Al-humus,
ferihidrit dan sebagainya Nanzyo, 2002. Berikut ini, contoh-contoh ordo tanah yang terbentuk dari bahan induk volkan:
a. Andisol