Dasar dasar ilmu tanah (1)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Ilmu Tanah, dan Kaitannya dengan Ilmu-ilmu
Lain

KLIMATOLOGI

PEDOLOGI

MINERALOGI

GEOLOGI

FISIKA
KIMIA

ILMU TANAH

BIOLOGI

EDAPHOLOGI

KESUBURAN
TANAH
AGRONOMI

Matematika

KEHUTANAN

Statistika
Geograf

Sistem Informasi

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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

topograf/relief

tertentu

bahan

induk

pada

kondisi

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}

Bahan Organik

(5%)
Udara
(25%)
Mineral
(45%)
Air
(25%)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Gambar. 1. 1. Komposisi Utama Tanah Bertekstur Lempung berdebu
1. 2. SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU TANAH
1. 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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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
menghasilkan makanan dan serat untuk kebutuhan manusia.

untuk

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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

II. PROSES PEMBENTUKAN TANAH

Bahan

Induk

Batuan

Pelapukan

Tanah

Genesa
Tanah

2. 1. Faktor pembentuk tanah:
Tanah = f {Iklim, Jasad hidup, Bahan induk, Topografi, Waktu}
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
kg/cm2.
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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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
Pengerongan/

akar

cukup

pelubangan

mampu

yang

terus

menambah aksi disintegrasi fsik tanah.

untuk

memecahkan

menerus

oleh

batuan.

binatang

juga

Sedangkan tindakan manusia

mempercepat proses pelapukan fsik dengan pembajakan dan penanaman.

Pelapukan Kimia dan Transformasi (dekomposisi)
Perubahan Kelarutan
1. Pelarutan:
NaCl + H2O  Na+ + Cl- + H2O
2. Hidrolisis:
KAlSi3O8 + H2O  HAlSi3O8 +
KOH
3. Karbonatasi:
CO2 + H2O  H+ + HCO3CaCO3 + H+ + HCO3- 
Ca(HCO3)2

Perubahan Struktur
1. Hidrasi:
2Fe2O3 + 3 H2O  2Fe2O3 ۰ 3
H2O hematite
limonit
2. Oksidasi: (proses pemberian e-)
oksidasi
4FeO + O2
2Fe 2O3
reduksi
3. Reduksi:(proses penerimaan e-)

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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Batuan terdiri dari berbagai mineral dengan sifat berbeda. Jika suhu
berubah

dengan

tiba-tiba,

mineral

dalam

batuan

berkontraksi

dan

berekspansi  batuan pecah.
Gerakan

akar

tumbuhan

mempunyai

tekanan

yang

cukup

memecahkan batuan.

2. 3. Pelapukan Kimia (Dekomposisi)
Merupakan proses kimiawi dan menyebabkan terjadinya perubahan
kimiawi mineral/batuan (dekomposisi).
Terdiri dari proses-proses:
1. Yang menyebabkan perubahan kelarutan
a. Pelarutan
NaCl + H2O  Na+ + Cl- + H2O
Garam
Air
(Ion-ion terlarut dalam air)
terlarut
b. Hidrolisis
(yang terpenting dalam pelapukan kimia) tergantung pada disosiasi
partial air menjadi H+ dan OH-, dibantu oleh CO2- dan asam-asam organik.
KAlSi3O8 + H2O  HAlSi3O8 +
Ortoklas
asam silikat
lempung

KOH

proses ini dianggap sebagai awal terbentuknya lempung.
c. Karbonatasi (persenyawaan dengan asam karbonat)
CO2 + H2O  H+ + HCO3CaCO3 + H+ + HCO3- 
Ca(HCO3)2
Kalsit
Asam
Kalsium bikarbonat
Karbonat
mudah larut
2. Yang menyebabkan perubahan Struktur
a. Hidrasi/Hidratasi
2Fe2O3 + 3 H2O  2Fe2O3 ۰ 3 H2O
hematite
limonit
merah
kuning
b. Oksidasi (penambahan oksigen pada mineral)
oksidasi
4FeO + O2 ------ 2Fe2O3

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Ferroues
Oxide

Ferric
oxide

3. Reduksi (pemindahan oksigen)
Terjadi pada kondisi air tergenang  redoks potensial rendah
reduksi
2Fe2O3
------ 4FeO + O2
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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Granite (more Silica)
Igneous

Basalt (less Silica)
Lava

Limestone
RESIDUAL
Formed on site
(Sedentary)

Sedimentary

Sandstone
Shale
Igneous
origin

Metamorphic

Schist
Gneiss
Heat,
presure,
chemicals

Sedimentary
origin

Quartzite
Marble

Marine: ocean deposit
Water

Lacustrine: lake deposit (during glacial time)
Alluvial: running water deposit
Eolion (sand dures, material < sands)

PARENT ROCKS
(Fragmented)

Wind
Loess (small size soil materials
deposited following lastglacial period)

TRANSPORTED

Moraine: lateral & terminal
Ice
(Glacial)

Ground moraine (Till plain ) - stoney
Outwash plain (coarsa sand, gravel)

Gravity

CUMULOSE

Colluvial (Talus)-----deposites at foot
of slope

Organic plant residures
in stagnant water (fresh or salt water)

Gambar 3. 1. Outline Bahan Induk
Kelima faktor tersebut saling berhubungan. Hubungan antara faktor
dan sifat tanah oleh Jenny diekspresikan sebagai berikut:
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
b = biosphere

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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  asamasam 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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Padang
lapisan permukaan
aktivitas org.
Rumput  kurang terdekomposis  kurang

horison
 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.
CRYO: by growth of ice crystal followed by freezing and thawing
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
(5) derajat/tingkat diferensiasi horison

DASAR-DASAR ILMU TANAH

(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.

DASAR-DASAR ILMU 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)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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)
Oi,Oe

Oa,Oe

Horison organik (20-30% BO) umumnya merupakan bagian
tanaman (daun, ranting, dahan, akar) terdapat pada
permukaan tanah sebagai lapisan paling atas.
Horison organik, mengalami perombakan ekstensif  bentuk
bahan asal tidak dikenali. Umumnya terdapat di atas
lapisan tanah mineral di bawah Oi,Oe

A1

Horison mineral paling atas. Permukaan tanah terolah (Ap),
agak berwarna gelap karena kandungan BO

E

Horison mineral. Warna lebih cerah dari A1. Lempung halus
dan sedikit bahan organik terlindi ke bawah oleh hujan.
Umum terdapat pada daerah curah hujan tinggi  hutan

AB/EB

Horison transisi. Lebih mirip A2 daripada B di bawahnya.

BA/BE

Horison transisi. Lebih mirip dengan B2 daripada A1 atau E
di atasnya.

B/Bw

Horison mineral lebih dalam, di bawah A1 atau A2. Partikel
halus yang tercuci dari A1 dan A2 terakumulasi di sini,
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)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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
permanen.



menandakan horison yang mengandung es

DASAR-DASAR ILMU TANAH

g

gleisasi kuat, pengudaraan yang jelek dalam waktu lama akibat air
berlebih. Warna tanah kelabu hingga biru dan hijau.
Misal: B1g

h

akumulasi (illuvial) humus

i

bahan organik sedikit melapuk  menandakan bahan organik yang
paling sedikit melapuk.

j

jarosit (K. Na, Fe-SO4 mineral,-kekuningan), ada dan diyakini dibentuk
dalam horison oleh proses asam Sulfat.

k

akumulasi Ca, Mg-Karbonat  kapur (lime)Misal: B2k

m

sementasi kuat (pengerasan, seperti batuan lunak) beberapa lapisan
keras (padas)

n

akumulasi Na tertukar

o

akumulasi residual sesquioksida

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.

v

plinthite  menandakan adanya bahan berwarna merah, sedikit
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)

y

akumulasi gipsum, (CaSO4)

z

akumulasi garam yang lebih mudah larut daripada CaSO 4

Horison dalam Profl Tanah
Tanah dapat saja memiliki sedikit atau banyak horison.

Deposit

dataran banjir (floodplains) yang baru mungkin hanya memiliki horison C,
atau horison A1 yang tipis di atas C.

Daerah padang rumput yang tua

mungkin memiliki A1, A3, B1, B2t, 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
profl. (lihat Notes 2-3 dan 2-4).

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Taksonomi Tanah
Berasal dari kata Yunani, taxis, berarti pengaturan/penyusunan/
pengelompok-an, adalah pengelompokan barang yang sama/mirip secara
sistematik.
Taksonomi

tanah merupakan pengelompokan tanah-tanah

yang

mirip/sejenis secara ilmiah.
Semua tanah dimasukkan ke dalam 12 Order, terdiri atas > 54
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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

HORISON
O

A

DESKRIPSI
Terdiri/tersusun atas bahan organik tanah Oi (florik), Oe
(hemik); Oa (saprik)
Terbentuk dari bahan mineral tanah, tetapi digelapkan oleh
bahan organik tanah terhumifkasi yang tercampur dengan
mineral tanah
Horison mineral dengan lempung silikat, Fe, Al, atau

E

AB

kombinasinya tercuci dan tereluviasi, meninggalkan horison
berwarna cerah yang didominasi oleh mineral tanah lapuk
(kuarsa berukuran pasir dan debu)
Horison transisi antara A dan B, tetapi lebih menyerupai A dari

EB

pada B
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

E/B
BA
BE
B/A
B/E

sebagai B
Horison transisi yang lebih cocok sebagai E, kecuali untuk
inklusi < 50 % volume bahan yang cocok sebagai B.
Horison transisi antara A & B, lebih menyerupai B dari pada A
Horison transisi antara B dan E, lebih menyerupai B dari pada
E.
Horison transisi yang lebih cocok sebagai B, kecuali inklusi <
50 % volume materi yang cocok sebagai A
Horison transisi yang cocok sebagai B, kecuali untuk inklusi <
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

B

sesquioksida, meyebabkan horison memiliki value rendah,
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)

BC

gabungan/kombinasi semuanya.
Horison transisi antara B dan C, lebih menyerupai B dari pada
C

DASAR-DASAR ILMU TANAH

CB
C
R

Horison transisi antara B dan C, lebih menyerupai C dari pada
B
Horison mineral, relatif tidak dipengaruhi oleh proses
pedogenik dan tidak memiliki sifat-sifat horison O, A, E, atau B
Lapisan terdiri dari batuan induk yang padat/keras, tidak dapat

dihancurkan/digali dengan cangkul/skop.
Diskripsi 12 Order Tanah (USDA)
Taksonomi
Tanah

Diskripsi

Histosols

Tanah Organik

Andisols

Tanah abu volkan

Alfsols

Pedalfers (Al-Fe)

Spodosols

Tanah berabu

Oxisols

Tanah oksida

Ultisols

Tanah pelindihan

Vertisols

Tanah membalik

Mollisols

Tanah lunak

Inceptisols

Tanah muda

Entisols

Tanah baru
berkembang

Berbagai kedalaman akumulasi sisa
tanaman di air tergenang dan rawa
Bagian permukaan tanah mineralnya
berketebalan 30-60 cm dan memiliki
sifat andic
Beriklim subhumid. Umumnya pada
vegetasi hutan. Akumulasi lempung
pada B2, sedang A2 umumnya tebal
Pasiran, tanah hutan dingin koniferus
terlindi. Hor O sangat masam, A2
terlindi. Akumulasi BO dan/ Fe, Al –
oksida pada hor B2.
Tanah melapuk lanjut, dalamnya > 3m,
kesuburan rendah, didominsai lempung
Fe & Al oksida dan asam.
Sangat asam, tanah tropika dan
subtropik yang melapuk lanjut. Hor A2
dalam. Dicirikan dengan akumulasi
lempung di B2
Kandungan lempung (mengembang –
mengkerut) tinggi. Membutuhkan
musim basah dan kering untuk
berkembang. Umumnya hanya
memiliki hor A1 mencampur sendiri
yang dalam.
Tanah padang rumput, hor A1
berwarna gelap, mungkin memiliki B2
dan akumulasi kapur.
Tanah dengan pembentukan horison
lemah. Seperti Entisols, dengan cukup
waktu membentuk hor A1 yang tegas
dan B2 lemah. Tanah tergenang
menghambat pengembangan hor.
Tanah tanpa perkembangan profl,
kecuali mungkin hor A1 yang tipis.
Deposit dataran banjir tepi sungai,
deposit abu volkan, dan pasir
merupakan Entisols.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Taksonomi
Tanah

Diskripsi

Aridosols

Tanah Arid
(Pedocals)

Tanah daerah beriklim kering/arid. Ada
perkembangan akumulasi
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 O2



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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH



Macam dan jumlah bahan organik tanah.



Volume dan ukuran pori-porinya, serta perbandingan air: udara
yang menempatinya.

5. 2. Tekstur Tanah (Distribusi Ukuran Partikel Tanah)
Tekstur tanah secara khusus menyatakan perbandingan relatif berbagai ukuran
partikel (separasi/fraksi) dalam tanah, dinyatakan dalam %.
Separasi Tanah: pengelompokan ukuran partikel tanah.
 Pasir

(Sand)

|

 Debu

(Silt) | gabungan proporsionil ketiganya disebut

 Lempung

(Clay) |

geluh  Loam

Ukuran separasi tanah yang umum dipakai untuk keperluan pertanian
(termasuk ilmu tanah) adalah separasi tanah berdasarkan sistem klasifkasi
partikel tanah oleh USDA (Departemen Pertanian Amerika Serikat), yiatu:
Separasi Tanah
Kerikil (Gravel)
Pasir sangat kasar
Pasir kasar
Pasir sedang
Pasir halus
Pasir sangat halus
Debu
Lempung

Kisaran Diameter (mm)
 2.0
1.0 - 2.0
0.5 – 1.0
0.25 – 0.5
0.10 – 0.25
0.05 – 0.10
0.002 – 0.05
< 0.002

Sand
Silt
Clay

5. 3. Peranan Tekstur
Tekstur tanah mempengaruhi beberapa karakter (ciri) tanah seperti:


Tingkat penyerapan air



Penyimpanan/penahanan air



Pengudaraan tanah



Kemudahan pengolahan tanah



Kesuburan tanah

Contoh:
Tanah Lempungan

Tanah Pasiran

partikel halus

- mudah diolah

ikatan kuat

- cukup udara

DASAR-DASAR ILMU TANAH

pori makro <
pori mikro dominan

- pori makro 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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Contoh lebih spesifk: jika suatu tanah mengandung pasir 30%, debu 40%,
dan lempung 30% maka kelas teksturnya adalah geluh (loam).
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.
Dilakukan dengan meraba/merasakan (rubbing) tanah diantara ibu
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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Gambar 5. 2. Segitiga Kelas Tekstur Didasarkan pada Perbandingan
Kadar Pasir, Debu, dan Lempung, yang Dikembangkan
oleh USDA
Kedua metode di atas berdasarkan pada hukum Stokes kecepatan
jatuhnya partikel butiran (bulat) dalam larutan yang diketahui kerapatan dan
kekentalannya.
2 g r2 (D1 – D2)
V = ---------------------9
V = kecepatan jatuh partikel (cm/detik)
g = percepatan gravitasi (cm/detik2)
r

= dengan jari-jari partikel (cm)

D1 = kerapatan partikel (g/cm3)
D2 = kerapatan jenis larutan (g/cm3)


= kekentalan (viskositas) larutan (dyne-detik/cm 2)

h 2 gr 2 (  P   L )
V  
t
9

r2 

9h
2 g (  P   L )t

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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Unit struktur tanah (ped) dapat dijelaskan dengan3 macam ciri: tipe,
kelas, dan derajat struktur.
(1) Tipe Struktur
(a) Lempeng (platy)
(b) Prisma dan kolum (prismtatic & columnar)
(c) Gumpal menyudut dan gumpal membulat (angular blocky &
subangular blocky)
(d) granular dan remah (granular & crumb)

(2) Kelas Struktur
(a) Sangat halus atau sangat tipis (very fine or very thin)
(b) Halus atau tipis (fine or thin)
(c) Sedang (medium)
(d) Kasar atau tebal (coarse or thick)
(e) Sangat kasar atau sangat tebal (very coarse or very thick)
(3) Derajat Struktur
(a) Tidak berstruktur (structureless)
(b) Lemah (weak)
(c) Sedang (moderate)
(d) Kuat (strong)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Gambar 5. 3.

Tipe (bentuk dan susunan), Kelas (ukuran), dan

Derajad (ketahanan/stabilitas) Struktur Tanah.

DASAR-DASAR ILMU 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

membentuk ped
gumpal

|
|  garis-garis
lemah terbentuk

 retakan
  Retakan
ke arah horisontal

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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.

DASAR-DASAR ILMU TANAH



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.

5. 6. Berat Jenis Volume = Kerapatan Isi (=BV) (Bulk Density = BD)


ρ

b

(Kerapatan Ruah/Kerapatan Jenis Volume)
Kerapatan isi merupakan perbandingan antara massa total tanah
kering (padatan) dengan volume total tanah.

DASAR-DASAR ILMU 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

g/cm3.

Gambar 5. 7. Struktur tanah mempengaruhi kecepatan infiltrasi air,
seperti ditunjukkan di atas.

5. 7. Berat Jenis Partikel (=BJP) (Particle Density) 
(Kerapatan Jenis Partikel)

ρ

p

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
antara 2.6 - 2.7 g/cm 3, dengan nilai rata-rata 2.65 g/cm 3, sedang BJP tanah
organik berkisar antara 1.30 – 1.50 g/cm 3.
5. 8. Konsistensi Tanah

DASAR-DASAR ILMU 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)
melekat (sticky)
sangat melekat (very sticky)
(b) plastisitas (plasticity)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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)
Mudah hancur (friable: easily crushed)
Kuat (firm: crushable under moderate pressure)
Sangat kuat (very firm: crushable only under strong pressure)
Sangat-sangat kuat (extremely firm: resistant to crushing between
thumb and forefinger)
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

DASAR-DASAR ILMU TANAH

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
forefinger)
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 forefinger)
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.

DASAR-DASAR ILMU 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).
Menggambarkan warna yang dominan suatu berkas panjang
gelombang cahaya, atau kualitas yang membedakan antara merah
dan kuning.
Misal: 5R; 7.5 R; 10R; 2.5YR; 5YR; 7.5YR; …
VALUE  Kehitaman atau (ke) putih (an) relatif, banyaknya cahaya yang
direfleksikan.
Menggambarkan nisbah (warna kecerahan) : (warna putih mutlak).
Atau, kisaran berangsur-angsur dari putih ke hitam.
1/ .. (hitam)
2/..
9/.. (putih)
CHROMA  Kemurnian (purity) warna, yang meningkat bila kekelabuan
menurun.
Berkisar dari kelabu netral  ???
Atau dari putih  ???

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Dalam Musell:
../1

../2

../3

...

../8

Contoh: Menuliskan suatu warna dengan Munsell Chart
7.5YR 3/2 m  Dark brown, moist
7.5YR 6/4 d  Light brown, dry

Gambar 5. 9. Representasi Warna, yang dibedakan untuk keperluan
Ilmu Tanah. Hue merupakan warna berbedaU, Value merupakan
jumlah sinar yang direfleksikan (Hitam dan putih), dan Chroma
merupakan kemurnian dari spectrum. Simbol warna selalu ditulis
dalam urutan hue, value, chroma.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

5.11 AIR TANAH
I. Fungsi Air Tanah
(1)

sebagai penyusun utama protoplasma (85-95%)

(2)

sebagai bahan esesnsial untuk proses fotosintesa dan konversi
karbohidrat menjadi gula.

(3)

sebagai

pelarut

hara

ke

dalam

dan

melewati

bagian-bagian

tanaman.
(4)

memberi ketegaran tanaman (turgidity), yang memberikan bentuk
dan posisi bagian tanaman yang pas untuk menangkap sinar
matahari.

Udara

Air tersedia

25%
25%

Air tak tersedia

Padatan tanah

50%

Gambar 5. 10. Komposisi ideal tanah (udara, air, dan padatan
tanah).

II. Prinsip Kapilar dan Air Tanah
Kapilaritas terjadi karena dua gaya:
(1)

gaya adhesi oleh dinding (permukaan) padatan pada rongga , dan

(2)

tegangan permukaan air, yang disebabkan oleh gaya tarik molekulmolekul air satu dengan yang lain (kohesi).

Mekanisme Kapilar
Molekul-molekul air ditarik oleh dinding tabung oleh gaya adhesi dan
bergerak naik. Gaya kohesi antara molekul-molekul air juga menyebabkan
air yang tidak berkontak dengan dinding tabung naik.

Tinggi naiknya air

DASAR-DASAR ILMU TANAH

dalam tabung sama dengan beratnya untuk mengimbangi gaya-gaya adhesi
dan kohesi.

Gambar 5. 11. Tampilan dua
dimensi molekul air. Sudut HOH
=105° menghasilkan susunan
yang asimetri. Satu sisi (dengan
dua H) bermuatan elektro
positif, dan lainnya elektronegatif. Hal ini menyebabkan
polarity dari air.

Naiknya kapilar dapat diekspresikan sebagai:
2T
h = ------rdg

2 T Cos 
 h = -------------rdg

h = tinggi naiknya kapilar dalam tabung, T = tegangan permukaan, r
= jari-jari tabung, d =

densiti (kerapatan) larutan, dan g = percepatan

gravitasi. Untuk air, persamaan di atas menjadi:

h

0.15
r

r

0.15  3
10 cm
h

Naiknya Air dalam Tanah
Gaya kapilar juga bekerja untuk semua tanah basah.

Tetapi,

kecepatan dan ketinggian naiknya air lebih lambat dalam pori tanah, karena
pori tanah tidak lurus dan tidak seragam. Belum lagi adanya udara yang
terperangkap dalam pori yang menyebabkan lambatnya gerakan kapilar.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Umumnya, tingginya kenaikan kapilar lebih besar pada tanah
bertekstur halus, tetapi tidak terlalu halus atau kompak.

Gambar 5. 12. Pergerakan kapileritas ke atas, (a) dalam tabung gelas
yang berbeda ukuran, dan (b) dalam tanah. Mekanisme kapilaritas sama
dalam tabung dan dalam tanah. Tetapi terdapat ketidak teraturan dalam
tanah akibat sifat kekelokan (tortous) dan keragaman ukuran pori, dan
udara yang terperangkap.

Konsep Energi Air Tanah
Beberapa fenomena yang berhubungan dengan energi adalah: retensi
(penambatan)

dan

pergerakan

air

dalam

tanah,

pengambilan

dan

translokasi dalam tanaman, serta hilangnya air ke atmosfer. Berbagai
macam energi terkait termasuk energi potensial, kinetik, dan elektrik. Tetapi,
istilah energi bebas digunakan untuk mencirikan status energi air. Energi
bebas merupakan gabungan (penjumlahan) semua bentuk energi tersedia.
Gerakan air dalam tanah terjadi dari zona (kedudukan) dengan energi
bebas air tinggi ke kedudukan dengan energi bebas air lebih rendah.
Gaya-gaya yang mempengaruhi Energi Bebas
(1)

Adhesi, atau penarikan oleh padatan (matriks) tanah terhadap air,
memberikan gaya matriks (menyebabkan kapilaritas).

(2)

Osmotik, penarikan oleh ion-ion dan larutan lain terhadap air,
cenderung mengurangi/menurunkan energiu bebas larutan tanah.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

(3)

gravitasi, gaya gravitasi cenderung menarik air tanah ke bawah.

Gambar 5. 13. Dua “bentuk” air
yang bersama-sama menaikkan
potensial matriks. Padatan
tanah menjerap air dengan
sangat kuat, sedang gaya kapiler
bertanggung-jawab atas air yang
dipegang/ditahan dalam poripori kapiler.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Gambar 5. 14. Hubungan antara enerji bebas air murni dan air tanah,
dan pengaruh elevasi terhadap enerji bebas untuk mengilustrasikan
potensial gravitasi. Catatan: pengaruh osmotic dan tarikan padatan
tanah (matriks) terhadap air keduanya mengurangi enerji bebas air
tanah. Tingkat penurunan ini menunjukkan potensial osmotic dan
matriks. Pengaruh gravitasi meningkatkan enerji bebas, jika titik
referensi standard pada air bebas berada pada elevasi lebih rendah
daripada air tanah dalam profil. Catatan: potensial osmotic dan matriks
negatip, menerangkan mengapa keduanya sering disebut sebagai
tarikan atau tensi. Potensial gravitasi umumnya positip. Perilaku air
tanah pada suatu waktu tertentu dipengaruhi oleh ketiga potensial

5. 11. Potensial Air Tanah Total
Perbedaan energi bebas dari suatu tempat ke tempat lain merupakan
pengetahuan praktik yang penting.

Perbedaan ini sering disebut sebagai

potensial air tanah total (t).
t = w + z
t = potensial total;

w = potensial air; z = potensial gravitasi

(sering ditulis g). Sedang w merupakan gabungan dari p, m, dan
s.
w = p + m + s

DASAR-DASAR ILMU TANAH

p = potensial tekanan;

m = potensial matriks; s = potensial

larutan (osmotik). Jadi potensial total:
t = p + m + s + z
5. 12. Potensial Gravitasi ( z atau  g)
Gaya gravitasi bekerja terhadap air sama seperti terhadap benda
lainnya, yaitu penarikan ke pusat bumi. Dinyatakan sebagai.
z = gh
h, ketinggian (jarak air tanah dari kedudukan referensi)
Gambar 5. 15. Dasar
kapileritas dan Air Tanah.
(a) keadaan sebelum
tabung kapiler
dimasukkan ke dalam
muka air; (b) jika tabung
dimasukkan ke dalam
air/cairan, air akan naik
dalam tabung,
menunjukkan: (c) gaya
tarikan antara air dan
dinding tabung (adhesi)
dan tarikan mutual antara
molekul air (kohesi). Air
akan naik sampai gaya
tarik gravitasi ke bawah
sama dengan gaya adhesi

Berat merupakan salah satu metod yang paling mudah untuk
menspesifkasi satuan air. Jadi dalam hal z, merupakan perbedaan jarakvertikal/ketinggian

suatu

titik/kedudukan referensi.

titik/kedudukan

yang

ditanyakan

dengan

Jika titik tersebut berada di atas titik referensi,

maka z positif (+), dan jika berada di bawah titik referensi, maka z negatif
(-).
Catatan:
Potensial =  = usaha = gaya * jarak = F * h
sedang F = m*a (dimana a = percepatan = g)
jadi jika unit potensial dinyatakan dalam satuan berat, maka

DASAR-DASAR ILMU TANAH

 = (F * h)/berat = (F * h)/(F) = h (satuan jarak)
5. 13. Potensial Matriks
Potensial matriks, m, dihubungkan dengan gaya-gaya adsorpsi
matriks tanah. Jika kuantitas satuan air dinyatakan dalam berat, maka m
pada suatu titik, adalah jarak vertikal titik tersebut dalam tanah terhadap
permukaan air dalam manometer yang dihubungkan dengan titik tersebut
melalui mangkuk keramik.
Potensial matriks merupakan ciri tanah yang dinamik. Pada tanah jenuh, m
= 0.
5. 14. Potensial Tekanan ( p)
Pada kondisi lapangan , potensial tekanan, p, berlaku terutama untuk
tanah yang jenuh air.

Jika satuan kuantitas air dinyatakan dalam berat,

maka p adalah jarak vertikal dari titik yang ditanyakan (dalam tanah)
terhadap permukaan air dalam piezometer ( permukaan air tanah) yang
dihubungkan ke titik tersebut.
p = 0 jika berada di atas atau pada permukaan air

Di lapangan

dalam piezometer. Di bawah level tersebut p selalu positif, dan bertambah
besar dengan bertambahnya kedalaman dibawah permukaan air.
5. 15. Potensial Osmotik
Potensial osmotik muncul dengan adanya bahan larutan dalam
larutan tanah.

Bahan larutan mungkin ionik atau non-ionik, tetapi

pengaruhnya adalah mengurangi energi bebas air. Hal itu terjadi terutama
karena molekul-molekul bahan larutan menarik molekul-molekul air.
Tidak

seperti

potensial

matriks,

potensial

osmotik

mempunyai

pengaruh yang kecil terhadap gerakan massa air dalam tanah. Pengaruh
utamanya adalah terhadap penyerapan air oleh akar tanaman.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

A

B

C

Gambar 5. 16. (A) Potensial matriks air tanah pada mangkkuk keramik
adalah jarak vertical pada titik tengah mangkuk terhadap muka air pada
manometer. Untuk ilustrasi (A),  m= -15 cm.
(B) Suatu tensiometer dibuat dengan menghubungkan mangkuk keramik
dengan manometer air raksa melalui tabung penuh air. Simbol-simbol
mengacu pada persamaan  m= - 13.6 ZHg + Z dan  m= - 12.6 ZHg + Z0,
yang dapat digunakan untuk menghitung potensial matriks, C.
(C) Tabung Piezometer yang digunakan untuk menentukan batas muka
air tanah dan juga menentukan potensial tekanan air tanah. Potensial
tekanan pada sembarang titik dalam tanah adalah jarak antara titik
tersebut dengan batas air dalam tabung piezometer. Jadi, potensial
tekanan pada titik A,  P = 10 cm.

Gambar 5. 17. Menunjukkan tenaga yang
dibutuhkan untuk menghilangkan sejumlah air dari
tanah yang dibasahi. Jumlah tenaga tekanan yang
dibutuhkan sama dengan jumlah tenaga hisapan.