hubungan tanah tanaman dan air

Bab 1. Pendahuluan
Tanah merupakan bagian atas kulit bumi yang telah mengalami pelapukan.yang
didalamnya mengalami aktivitas biologi. Dua variable yang membedakan pengertian
tanah dibidang pertanian dan yang lainnya adalah kedalaman tanah dan ukuran
partikelnya. Jika bagian tanah yang mengalami pelapukan adalah dangkal, maka bagian
tersebutlah yang dipakai sebagai kedalaman tanah. Sedangkan jika bagian yang
mengalami pelapukan adalah dalam, maka tidak semua bahan lapuk tersebut disebut
tanah, melainkan sampai kedalaman yang mengalami aktivias biologi.
Lapisan tanah bagian atas pada umumnya mengandung bahan organik yang lebih
tinggi dibandingkan lapisan dibawahnya. Karena akumulasi bahan organic inilah maka
lapisan tanah tersebut berwarna gelap dan merupakan lapisan tanah yang sangat subur
sehingga merupakan bagian terpenting tanah dalam pertumbuhan tanaman. Lapisan tanah
ini disebut lapisan tanah atas ( top soil) atau lapisan olah, mmpunyai kedalaman sekitar
20 cm. Sedangkan lapisan bawah tanah (sub soil) berwarna lebih terang dan bersifat
kurang subur.
Fungsi tanah bagi tanaman adalah :

Tunjangan mekanis sebagai tempat tanaman tegak dan tumbuh;

Penyedia unsur hara dan air;


Lingkungan tempat akar atau batang dalam tanah melakukan aktivitas
fisiologynya.
Dalam sistem hidroponik, tanaman tidak memerlukan tanah, melainkan larutan unsur
hara, dan agar tanaman berdiri tegak diberikan penopang.
Untuk mendapatkan pertumbuhan yang baik masih dibutuhkan kondisi lingkungan
yang cocok, dalam hal ini suhu sesuai dengan syarat tumbuh tanaman, oksigen cukup dan
tanah bebas dari factor penghambat yang lain, misalnya kemasaman tanah yang ekstrim,
kadar garam yang tinggi atau adanya unsur-unsur yang bersifat racun. Jika tanah
mengalami kelebihan air tanah, maka tanaman akan mengalami kekurangan oksigen yang
ditandai oleh kelayuan tanaman.
Tumbuhan dapat tumbuh serata mampu memberi hasil yang baik bila tumbuh pada
tanah yang cukup kuat menunjang tegaknya tanaman, tidak mempunyai lapisan
penghambat perkembangan akar, aerasi baik, kemasaman sekitar netral, tidak mempunyai
kelarutan garam yang tinggi, cukup tersedia unsur hara dan air dalam keadaan yang
seimbang, dikatakan sebagai tanah subur. Aspek pengelolaan produktivitas tanah adalah
pengaturan jarak tanam, pemupukan, pengairan, pemberantasan hama dan penyakit.

Bab 2. Tanah Sebagai Media Tanam
Hubungan yang diperoleh dari ketiga fase tanah ( fase padat, fase cair, fase gas)
adalah:


Bobot volume tanah;

Bobot jenis partikel tanah;

Porositas;

Kandungan air massa atau kandungan air volume;

Hubungan antara volume rongga cairan dan volume rongga total.
Bagian padatan tanah sebagian besar bahan anorganik dan sebagian kecilnya bahan
organic ( seekitar 70 % porositasnya rendah ( <
40% ), sebagian besar ruang pori berukuran besar sehingga aerasi baik, daya hantar air
cepat, tetapi daya simpan air dan zat hara rendah. Mudah diolah sehingga disebut juga
tanah ringan.
Tanah berliat, mempunyai kandungan liat > 5% porositas tinggi (60%), sebagian
besar pori berukuran kecil, daya hantar air lambat, sirkulasi udara kurang lancar, tetapi
daya simpan air dan hara tinggi. Sulit diolah sehingga disebut juga tanah berat.
Tanah berlempung, adalah tanah dengan proporsi pasir, debu, dan liat sedemikian
rupa sehingga tekstur berada antara tanah berpasir dan berliat. Jadi aerasi, tata udara serta

air cukup, kemampuan menyimpan dan menyediakan air untuk tanaman tinngi.
Sifat mineral liat yang menentukan kemampuan tanah dalam hubungannya dengan
pertumbuhan tanaman adalah luas permukaan. Makin tinggi luas permukaan makin besar
kemampuan mengadsorbsi air sehinnga kapasitas penyimpanan air, batas plastis dan batas
cairannya makin tinggi.
Struktur tanah merupakan penyusunan partikel primer dan sekunder kedalam suatu
susunan tertentu dengan ruang pori diantaranya. Komponen struktur tanah yaitu padatan,
bahan semen dan ruang pori. Agresi tanah atau ped adalah individu dari susunan partikel
primer dan partikel sekunder. Agregat dapat dibedakan bentuknya menjadi 4 golongan:

Kubus (blocky);

Lempeng (platy);

Prisma;

Granuler.
Penyusunan partikel primer dan sekunder menjadi bentuk susunan dapat secara:

Acak (random);


Flokulasi (floculation);

Terarah (oriented).
Struktur tanah selalu berubah akibat pengaruh iklim dan aktivitas biologi. Oleh
karena itu, kemampuan agregat tanah untuk bertahan terhadap kemungkinan terjadinya
kerusakan, disebut kemantapan agregat, merupakan sifat penting dalam kaitannya dengan
pertumbuhan tanaman. Menurut Gredoits (1955) ada dua tingkatan dalam pembentukan
agregat tanah:

Koagulasi koloid tanah ( karena pengaruh Ca2+ ) kedalam agregat mikro, dan;

Sementasi (pengikatan) agregat mikro kedalam agregat makro.
Agregat tanah terbentuk sebagai akibat adanya interaksi dari bagian tunggal, liat,
oksida besi/ oksida alumina, dan bahan organic. Pada tanah yang semula berada dalam
larutan, pembentukan agregat dimulai dengan terjadinya flokulasi. Pada tanah padat,
pembentukan agregat dimulai dengan terjadinya retakan tanah yang terjadi karena
aktivitas akar tanaman, binatang tanah, dan pembengkakan dan pengerutan tanah.
Flokulasi dipengaruhi oleh gaya elektrostatik dan Van Der Walls dan lebih lanjut, butiran
tanah yang telah bersatu dapat menjadi agregat yang mantap jika ada pengikatan yaitu liat,

oksida besi dan alumina dan bahan organic.


Bab 3. Air Tanah
Di dalam tanah, air berada di dalam ruang pori di antara padatan tanah. Jika tanah
dalam keadaan jenuh air, semua ruang pori tanah akan terisi oleh air, jumlah air yang
tersimpan inilah yang merupakan jumlah air maksimum yang disebut kapasiatas
penyimpanan air maksimum. Jika tanah dibiarkan mengalami pengeringan, sebagian ruang
pori akan terisi udara dan sebagiannya akan terisi air, inilah keadaan tanah tidak jenuh.
Kandungan air dapat ditentukan dengan cara langsung (cara gravimetri), dan tidak
langsung (cara neutron probe dan tension meter).
Air dapat bertahan didalam pori tanah akibat adanya gaya yang bekerja pada air
tersebut. Gaya-gaya tersebut berasal dari: a. adsorbsi molekul air oleh padatan tanah. b.
gaya tarik menarik antar molekul air. c. adanya larutan garam dan. d. gaya kapiler.
Air mempunyai 2 macam energi, yaitu energi kinetic dan energy poteensial. Eenergi
kinetik merupakan energi yang dihasilkan karena gerak, dan besarnya menurut fungsi dari
massa, m, dan kecepatan, v. Energi potensial merupakan energi yang dihasilkan sebagai
perbedaan tempat kedudukannya dengan air baku (h), dan gaya tarik gravitasi (g).
Kecepatan pergerakan air didalam tanah sangat lamban karena energy kinetic air
tanah dapat diabaikan. Jadi energi air tanah terutama ditentukan oleh energi potensial.

Maka status energi air tanah disebut potensial air tanah. Energi potensial bukanlah energi
absolute melainkan energi relatif, dalam hal ini relatif terhadap air beku. Air beku adalah
air murni yang berada dibawah tekanan atmosfir pada suhu dan elevasi yang sama.

Potensial kapiler adalah jumlah kerja per satuan bobot air yang diperlakukan untuk
menarik air dari massa tanah. Air terikat lebih kuat pada tanah yang kering, dan
potensialnya lebih tinggi dibandingkan dengan tanah yang basah.
Energi air tanah berasal dari:

Adsorbsi;

Kapiler;

Larutan garam, dan;

Gaya gravitasi.
Air teradsorbsi merupakan air yang terikat sangat kuat pada padatan tanah. Potensial
matriks adalah jumlah kerja yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan massa air
tanah dari suatu tempat baku pada elevasi dan suhu yang sama dengan tanah ke suatu
tempat didalam tanah. Potensial osmose adalah jumlah kerja yang diperlukan untuk

memindahkan air dari tempat baku air murni ke tempat air yang mengandung garam pada
elevasi dan suhu yang sama. Potensial gravitasi adalah jumlah kerja yang diperlukan untuk
memindahkan air dari elevasi baku ke elevasi tertentu didalam tanah.
Poteensial osmose penting artinya didaerah beriklim kering, dimana airnya banyak
mengandung larutan garam. Potensial gravitasi perlu di perhatikan pada pekerjaan
pengairan dan drainase. Hysteerisis dapat disebabkan oleh:

Ketidak seragaman pori;

Sudut kontak;

Adanya udara terkurung;

Pengembangan dan pengerutan tanah.
Karena didalam tanah air berada dalam rongga pori, maka sifat tanah yang
mempengaruhi rongga pori akan berpengaruh terhadap kurva karakteristik air tanah. Hal
ini berarti kurva karakteristik air tanah dipengaruhi oleh tekstur tanah, dan struktur tanah.
Kapasitas penyimpanan air (water holding capasity) adalah jumlah air maksimum
yang dapat disimpan oleh suatu tanah. Keadaan kapasitas lapang (field capacity) adalah
keadaan dimana gerakan air tanah berhenti setelah 2-3 hari setelah pemberian air

dihentikan saat semua pori terisi udara. Titik layu permanen (permanent wilting point)
adalah keadaan dimana energi potensial sangat tinggi sehingga tanaman tidak mampu
menggunakan air tanah. Air tanah yang berada diantara kapasitas lapang dan titik layu
merupakan air yang dapat digunakan oleh tanaman, oleh karena itu disebut air tersedia
(available water).
Selain dipengaruhi oleh tekstur, struktur dan kandungan bahan organic tanah, jumlah
air yang dapat digunakan oleh tanaman juga dipengaruhi oleh kedalaman tanah, dan
sistem perakaran tanaman. Tensiometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
potensial air tanah.
Berdasarkan sifat cairan yang bergerak, pergerakan air didalam tanah dapat
digolongkan menjadi 2 golongan, yaitu:

Pergerakan air jenuh;
Pergerakan air tidak jenuh.
Dalam pergerakan air jenuh dianggap semua pori teerisi air dan bahan yang bergerak
sebagian besar berbentuk cair. Untuk tanah tidak jenuh, mekanisme pergerakan air
tergantung tingkat kejenuhan kandungan air. Jika kandungan air tinggi pergerakan dalam
bentuk cair lebih besar, dan sebaliknya jika kandungan air rendah yang dominan ialah
pergerakan dalam bentuk uap. Sebagian besar proses pergerakan air di dalam tanah terjadi
pada kondisi tidak jeenuh.

Konduktivitas hidraulik (K) merupakan pengukur ketahanan (hambatan tanah)
terhadap aliran air tanah. Cara menentukan konduktivitas hidraulik jenuh, permeabilitas,
adalah dengan menggunakan anggapan kecepatan aliran tetap (steady state). Untuk
penentuan konduktivitas hidraulik tidak jenuh pada tanah yang mempunyai potensial
matriks lebih rendah dapat dilakukan dengan cara memberi air dengan tekanan rendah dari
satu ujung contoh tanah dan membiarkan penguapan terjadi dari ujung yang lain.



Bab 4. Kekuatan Tanah
Macam-macam keruntuhan yang disebabkan oleh aktivitas tanaman:

Keruntuhan tarik (tensile failure);

Keruntuhan geser (shear failure);

Pemadatan (compaction).
Kemampuan tanah untuk bertahan terhadap usaha perubahan disebut kekuatan tanah,
dan di ukur dalam satuan tekanan yaitu Pascal yang lebih sering disingkat Pa. Jadi
kekuatan tanah diberi pengertian sebagai besarnya tekanan pada saat awal terjadinya

keruntuhan (initial failure). Sebelum terjadinya keruntuhan, tanah telah mengalami
perubahan bentuk yang disebut Regangan (strain), yaitu nisbah antara pertambahan atau
pengurangan panjang atau volume karena tekanan dengan panjang atau volume semula
dan dinyatakan dalam satuan prosen.
Dalam mekanika tanah dikenal 3 macam kekuatan tanah, yaitu:

Kekuatan geser (shear strength);

Kekuatan tarik (tensile strength);

Ketahanan terhadap pemadatan (compaction resistance).
Keruntuhan geser ditandai dengan terjadinya bidang keruntuhan geser yang
mempunyai arah searah dengan tekanan pokok major (major principle stress) dengan

sudut ± (45 ° + 0). Keruntuhan geser terjadi jika tekanan geser yang diberikan
mencapai harga kritis dari ketahan geser tanah. Cara mengukur kekuatan geser tanah
adalah dengan cara ‘geser langsung’ (direct shear). Kekuatan geser diperoleh dengan
membagi gaya geser dengan bidang keruntuhan.
Ketahanan gesekan timbul akibat adanya:


Gaya saling menahan diantara dua benda yang digeser, dan;

Dari rintangan karena adanya saling kunci mengunci (interlocking) diantara
partikel-partikel yang bergerak tersebut.
Nilai sudut geser menjadi semakin kecil dengan bertambahnya ukuran partikel.
Suatu benda dikatakan mengalami keruntuhan tarik (tension failure) jika benda
terpisah atau terpotong menjadi 2 bagian atau lebih secara sempurna. Oleeh karena itu
kekuatan tarik (tension strength) dapat diberikan batasan sebagai nilai tekanan tarik pada
saat mulai terjadinya pemisahan.
Kekuatan tarik biasanya dianggap pengukur kohesi. Pada waktu tanah mengalami
keruntuhan tarik hanya gaya kohesi yang bekerja, jadi tidak dipengaruhi oleh ketahanan
gesekan. Menurut Mithcell (1976) kohesi sebenarnya berasal dari:

Sementasi ;

Gaya tarik menarik elektrostatik dan elektromagnetik ;

Ikatan valensi ;

Adesi.
Kohesi semu berasal dari :

Gaya kapiler, dan;

Gaya mekanis
Pemadatan tanah dapat diberi batasan sebagai perubahan volume karena tanah diberi
tekanan. Karena perubahan volume merupakan perubahan bentuk tetap, maka perubahan
volume juga dianggap sebagai salah satu bentuk keruntuhan, dan tekanan yang
menyebabkan disebut kekuatan kompresi tanah.
Semua factor yang berpengaruh terhadap kekuatan geser dan kekuatan tarik akan
mempengaruhi ketahanan padatan. Dalam hal ini termasuk teksture, jenis liat, kandungan
air tanah, macam kation dan kepadatan susunan.
Tanah yang mempunyai kepadatan susunan tinggi atau bobot volumenya tinggi
mempunyai ketahanan padatan yang tinggi dibandingkan dengan tanah yang memiliki
bobot volume rendah.
Karena banyaknuya factor yang mempengaruhi hasil pengukuran tanah dengan
penetrometer, maka hasil pengukuran harus diikuti dengan penjelasan bagaimana angka
tersebut. Tanpa informasi tentang kandungan air tanah pada saat pengamatan, hasil
pengukuran indeks penetrometer tidak banyak berarti.

Bab 5. Struktur dan Sistem Perakaran
Akar hanya terdapat pada tanaman tingkat tinggi. Bersama-sama dengan batang,
akar membentuk kormus sehingga tanaman tingkat tinggi disebut koromfit. Sistem
perakaran lebih bervariasi akibat pengaruh lingkungan dan sifat morfologi akar. Secara
ontogen, pertumbuhan akar dimulai sejak fase pertumbuhan awal dalam embrio yang
terdiri dari bakal akar (radikal), dan titik tumbuh (plumula) yang akan membentuk batang
dan daun, dan daun biji (kotiledon) yang berjumlah satu untuk monokotil dan dua untuk
dikotil.
Menurut Kramer (1977) akar tanaman berfungsi sebagai :

Organ yang bertanggung jawab agar tanaman dapat berdiri tegak diatas tanah;

Organ yang melakukan absorbsi hara dan air;

Melakukan aktivitas metabolisme dan membentuk persenyawaan yang diperlukan
untuk tanaman, dan;

Tempat menyimpan cadangan makanan, serta;

Dengan bantuan jasad mikro tanah, akar berfungsi sebagai penyedia hara tanaman.
Disamping sebagai organ absorbsi, akar juga berfungsi sebagai penghantar larutan
hara dan air dari daerah absorbsi ke batang dan bagian tumbuhan lainnya. Akar tanaman
juga aktif melakukan sejumlah metabolisme terutama respirasi dan sintesa berbagai
persenyawaan organic. Pada tanaman tertentu, akar juga berfungsi sebagai tempat
penyimpanan cadangan makanan.
Para pakar ilmu tanaman (lihat misal Evans dan Dunstone, 1970) berpendapat bahwa
varietas tanaman biji-bijian yang berproduksi tinggi cenderung mempunyai akar yang
sedikit sehingga nisbah akar/batangnya rendah.
Tudung akar dikelilingi oleh suatu bahan yang menyerupai gel (gelatinous) yang
disebut musigel. Bahan gel ini terdapat di luar epidermis. Bahan gel tersebut diselubungi
dengan membran yang halus. Musigel terdiri dari bahan polisakarida yang dibentuk pada
badan golgi sel-sel tudung akar yang bergerak dalam vesikel melalui sitoplasma dan
plasmodium.
Penelitian ;lebih lanjut dengan penggunaan mikroskop elektron dapat memberi
penjelasan lebih lanjut mengenai musigel (Russeell, 1977) :

Musigel umumnya terdapat pada permukaan air dalam daerah diferensiasi;

Musigel mempunyai selaput luar, didalam musigel serimg teerdapat bacteria;

Perluasannya beragam tergantung faktor lingkungan, meliputi pula organisme;

Estimasi kuantitas musigel menunjukan bahwa volume musigel pada ujung daerah
perakaran cukup besar;

Musigel tidak hanya keluar dari lubang-lubang yang pasif, tetapi disekresi badan
golgi dari sel-sel luar tudung akar dan dari hidrolysis gula komple, dan bahanbahan lainnya;

Pendapat para ahli tentang sifat-sifat fisiologi musigel yaitu: dapat melindungi akar
dari desikasi; musigel membentuk suatu ‘protected niche’ untuk multiplikasi yang
cepat dari bakteria dan akumulasi eskudat akar yang terlarut; musigel dapat
mempengaruhi transfer hara ke akar dan musigel sangat erat hubungannya dengan
akar dan juga dengan fase padatan tanah.
Untuk akar tanaman itu sendiri, musigel berfungsi sebagai pelumas akar, sehingga
mengurangi friksi antara ujung akar dengan tanah (Barley, 1968). Daerah ujung akar
merupakan daerah tempat terjadinya pemanjangan akar.
Tudung akar adalah bagian paling ujung dari akar, dimana ukurannya tidak akan
berubah karena pertumbuhannya diikuti dengan pengelupasann. Tudung akar berperan
melindungi meristem akar dari kerusakan mekanis dan membantu dalam penerobosan
tanah.
Daerah perpanjangan akar berada kearah ‘akropental’ dari daerah maristematik
(daerah pembelahan) dan tidak terdapat batas yang jelas baik kedaerah maristematik
ataupun diferensiasi dan pendewasaan (daerah setelah daerah pemanjangan sel). Pada
daerah diferensiasi dan pendewasaan ini terjadi pertumbuhan rambut-rambut akar dalam
jumlah tinggi. Sel-sel pada daerah ini akan mengalami diferensiasi menjadi 3 jaringan
yaitu : epidermis, korteks dan stele.
Akibat terjadinya aliran bebas larutan kedalam sel epidermis akar, maka epdermis ini
tidak mempunyai lapisan kutikula. Pembentukan rambut akar dipengaruhi oleh
lingkungan, pada saat basah perkembangannya pesat tetapi kepadatannya bervariasi.
Rambut-rambut akar beerguna dalam penyerapan air dan hara tanaman, juga pada
penembusan tanah oleh akar-akar muda.
Sebagian besar volume akar yang masih muda didominasi oleh jaringan korteks.
Lapisan paling dalam dari lapisan ini berkembang menjadi endodermis yang mengelilingi
stele, yang terdiri dari selapis sel yang memanjang. Stele adalah bagian teengah akar yang
terdiri dari endodermis yang mengelilingi jaringan periskel dan didalamnya terdapat
jaringan floem dan xilem.
