Tanah

Tanah merupakan materi lepas yang terdiri dari hasil pelapukan batuan dan mineral lain serta zat organik yang telah hancur, yang menutupi sebagian besar permukaan daratan bumi. Dalam pengertian teknik secara umum maka tanah dapat didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi  (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1993). Tanah terdiri dari lima komponen utama yaitu: unsur mineral, air, udara, unsur organik, dan organisme hidup. Material mineral merupakan komponen struktural tanah yang paling pokok dan ia merupakan 50 persen dari total volume. Kuantitas dari konstituen tersebut tidaklah sama untuk setiap tanah namun hal tersebut sangat tergantung pada lokasi tanah itu sendiri (Eweis, 1998).

Tanah merupakan komponen yang sangat esensial dari ekosistem dibelahan bumi ini. Ia menyediakan dukungan mekanik dan nutrien bagi tanaman dan pertumbuhan mikroba. Tanan yang subur dapat mendukung tersedianya makanan dan serat secara berlebihan merupakan karakteristik dari keberadaan nutrien dan struktur fisik tanah yang menyokong bagi kehidupan mikroorganisme. Pada kisaran yang luas dari mikroorganisme (bakteri, actinomycetes, fungi, alga, dan protozoa) biasanya selalu ada dalam tanah meskipun desitas populasinya sangat bervariasi. Permukaan butiran tanah merupakan tempat terjadinya berbagai rekasi biokimia yang terjadi pada siklus materi organik, nitrogen, dan mineral lainnya; pada pelapukan bebatuan; dan pemakaian nutrien oleh tanaman (Alexander, 1991). Beberapa dari produk organik dan anorganik biasanya sisanya dapat dikenali dalam bentuk batu-batuan, butiran pasir, sampah dedaunan, namun bentuk lain seperti mineral tanah liat dan tanah humus dihasilkan dari perubahan kimia yang melibatkan komponen organik dan anorganik selama terjadinya proses formasi tanah.

Pada dasarnya terdapat dua cara pendekatan untuk mendeskripsikan tanah yaitu : Pertama, Profil tanah yang didefinisikan sebagai lapisan vertikal tanah yang dapat dibongkar, contohnya dengan menggali lubang atau membuat potongan sehingga akan terlihat bahwa tanah terdiri dari beberapa lapisan (horizon) mulai dari bawah permukaan sampai material induk. Didalam profil tanah tersebut yang terdapat akar tanaman biasanya disebut solum.

Kedua, Pedon merupakan volume terkecil yang masih dapat dikategorikan sebagai tanah. Inti dari penjelasan tersebut adalah bahwa tanah terdiri dari tiga dimensi, yaitu satu bagian memiliki perluasan secara lateral, dan dua bagian lainnya dapat dilihat melalui permukaan secara verikal. Pedon dapat diartikan juga irisan vertikal dari profil tanah yang ketebalan dan lebarnya cukup untuk memuat seluruh sifat utama setiap horizon (Wild, 1995).

Sistem tanah tersusun atas tiga fase yaitu fase padat, cair, dan gas. Fase padat merupakan campuran mineral dan bahan organik tanah. Fase cair adalah gabungan antara air dan zat terlarut. Dan fase gas adalah campuran gas. Sifat fisik dan kimia tanah sangat dipengaruhi oleh aerasi, ketersediaan nutrien, dan retensi air. Sifat-sifat tersebut akan mempengaruhi aktivitas biologi yang terjadi di dalam tanah.

Tanah dapat diidentifikasikan dengan melakukan pengamatan terhadap karakterisitik hidrolis, fisik, kimia, dan biologinya. Karakteristik hidrolis antara lain permeabilitas dan kecepatan infiltrasi.

Tanah itu sendiri tak dapat dipisahkan dari kontaminasi polusi. Karena perannya yang begitu bermanfaat bagi kehidupan, maka tanah sering dipakai oleh manusia untuk berbagai aktivitas, namun kadang-kadang aktivitas tersebut meninggalkan suatu residu yang dikategorikan sebagai polutan. Sekarang ini begitu banyaknya dicurahkan perhatian terhadap polusi yang disebabkan oleh aktivitas manusia. Dibawah ini terdapat dua definisi dari polusi tersebut.

Pertama, polusi terjadi ketika suatu bagian dari lingkungan menjadi berbahaya atau bersifat ofensif terhadap organisme dan khususnya terhadap manusia.

Kedua, kontaminan adalah adanya atau masuknya bahan kima atau bahan organik yang berbahaya dimana pada lokasi tersebut tidak diharapkan adanya bahan berbahaya (Wild, 1995).

Semua bahan kimia akan berbahaya ketika konsentrasinya sangat tinggi meskipun bahan tersebut pada dasarnya tidak berbahaya bahkan bermanfaat jika ia berada pada konsentrasi yang dapat ditoleransi.

Ada dua cara proses dalam tanah yang dapat mencegah akumulasi zat-zat kimia dalam konsentrasi berbahaya, yaitu dekomposisi kimia organik, termasuk pestisida, yang dilakukan oleh mikroorganisme; dan proses adsorpsi dan presipitasi pada komponen tanah.

1.  Komponen Tanah

Komponen yang ada dalam tanah terdiri atas partikel mineral (50%), air (25%), udara (20%) dan senyawa organik (5%) (Gambar 2.1). Partikel yang ada dalam tanah tersebut terdiri atas mineral utama dan mineral sekunder. Mineral utama berasal dari fraksi pasir dan debu yang merupakan residu dari desintegrasi dari materi pembentuk tanah, sedangkan mineral sekunder adalah dari fraksi liat yang akan mempengaruhi karakteristik fisik dan kimia dari tanah. Pengaruh mineral utama akan sangat kecil terhadap karakteristik kimiawi.

 Gambar 2.1 Komponen Tanah (Wild, 1993)

Dibawah mikroskop optik, partikel terkecil seperti endapan lumpur (diameter 0.002 hingga 0.02 mm) dapat diamati, dan pada kekuatan elektron mikroskop yang lebih tinggi maka kita dapat melihat partikel tanah liat (diameter kurang dari 0.002 mm). Tanah yang berwarna hitam menunjukkan bahwa ia memiliki humus yang tinggi. Dari satu sendok penuh tanah maka akan dapat mengisolasi jutaan sel bakteri dan mikroorganisme lainnya. Jika suatu botol setengahnya diisi dengan tanah lembab dan kemudian ditutup, maka komposisi udara pada tanah akan berubah, oksigen akan digantikan oleh karbon dioksida yang dikarenakan oleh respirasi organisme tanah tersebut.

Dari penjelasan tersebut,  maka akan terlihat bahwa tanah mengandung mineral dan materi organik, udara, air, dan organisme hidup. Unsur-unsur tersebut akan tergantung pada seberapa besar proporsi dan komposisi dari komponen tersebut dan bagaimana ia berinteraksi satu sama lainnya. Unsur-unsur tersebut dapat berubah karena tanah dibiarkan terbuka pada udara bebas, tumbuh tanaman dan kemudian mati, diinjak-injak oleh binatang, atau dibajak oleh manusia.

1.1.  Fraksi Mineral Tanah

Mineral dominan yang terdapat dalam tanah adalah silikon dioksida (SiO2). Aluminium dan besi juga berlimpah, sementara kehadiran kalsium, magnesium, potasium, titanium, mangan, sodium, nitrogen, fosfor, dan sulfur biasanya berada dalam jumlah yang lebih sedikit (Alexander, 1991). Kandungan Si dan Al/Mg dalam kristal tanah sangat berpengaruh terhadap sifat plastis, kohesi, dan kemampuan absorbsi tanah. Komposisi kimia biasanya sangat berbeda antar tanah dan juga akan berbeda pada tanah yang sama namun memiliki kedalaman yang berbeda. Mikroorganisme mendapatkan jumlah nutrien yang dibutuhkan dari porsi mineral tanah, dan hal tersebut sangat tergantung pada komposisi kimianya. Nutrien yang dibutuhkan mikroorganisme mencakup nitrogen, fosfor, potasium, magnesium, sulfur, besi, kalsium, mangan, seng, tembaga, dan molybdenum.

Area permukaan (area/volume) dari tiap-tiap jenis partikel tanah secara langsung akan berpengaruh terhadap proses kimia, fisika, dan biologi tanah. Lempung merupakan absorben yang sangat baik untuk air, ion, dan gas. Partikel yang lebih besar, seperti pasir, umumnya tidak memiliki level yang sama terhadap aktivitas permukaannya. Dan pasir juga tidak berpengaruh secara signifikan terhadap proses kimia dan biologi tanah. Kehadiran area permukaan tanah ini juga mampu mengabsorb berbagai jenis senyawa yang ada dimana hal tersebut memungkinkan terjadinya reduksi terhadap availabilitas senyawa organik untuk proses biodegradasi. Faktor lainnya yang melibatkan avalabilitas nutrien adalah kapasitas pertukaran kation tanah. Mineral lempung dan materi organik memiliki wilayah permukaan elektrik negatif dimana ia mampu mengatraksikan secara positif ion-ion seperti NH4+, K+, Na+, Ca2+, dan Mg2+.

1.2.  Materi Organik Tanah

Materi organik tanah terdiri atas dua kelompok utama yaitu : pertama, materi yang bentuk aslinya masih dapat dikenali, dan, kedua, humus. Kandungan materi organik tanah berkisar antara 2-6% berat kering tanah. Materi organik ini juga merupakan sumber utama unsur fosfor, nitrogen, dan sulfur. Fraksi organik tanah terbentuk dari bangkai tanaman dan hewan, sel mikroba, dan produk yang dihasilkan pada proses metabolisme mikroba, dan semua hal tersebut biasanya disebut sebagai humus. Humus adalah materi organik yang telah mengalami proses degradasi dan transformasi yang dapat membuat materi awalnya tersebut tidak dapat dikenali lagi (Atlas dan Bartha, 1987). Humus biasanya berwarna coklat kehitaman dan bersifat koloid. Kapasitas menahan air humus jauh lebih besar daripada tanah liat, hal ini sangat berguna bagi pertumbuhan tanaman. Humus lebih dominan dibentuk oleh substansi yang terpolimerisasi, yaitu : senyawa aromatik, polisakarida, asam amino, polimer asam uranik, dan senyawa fosfor (Alexander, 1991)

Humus dapat dibagi kedalam beberapa fraksi yang memiliki tingkat kelarutan yang berbeda pada kondisi asam dan alkali. Kebanyakan dari humus dapat diekstraksi dengan larutan alkalin. Endapan dimana bentuk dalam asidifikasi dari ekstraksi pada pH 2 dikenal sebagai asam humik, dan fraksi yang tersisa dalam larutan dikenal sebagai asam fulvik. Fraksi lainnya seperti humin tidak diekstraksi dengan alkali. Fraksi-fraksi tersebut tidak tunggal, secara kimia memiliki substansi yang berbeda, namun fraksi-fraksi tersebut berbeda satu sama lainnya dalam komposisi elemen dan jumlah kelompok reaktif yang ada didalamnya (Tabel 2.1).

Senyawa kimia yang berbeda telah diidentifikasikan dalam humus. Misalnya 10-15% dari humus, karbonnya berada dalam bentuk polisakarida. Sebagian lainnya lagi berasal dari tanaman, namun identitas dari gula tersebut mengindikasikan bahwa kebanyakan karbon berasal dari proses sintesi mikroorganisme tanah. Gula-gula tersebut terdiri dari asam gula yang lebih dikenal sebagai asam uranik, yang berfungsi sebagai “lem” untuk merekatkan partikel-partikel tanah dalam agregat.

Fraksi humik dan fulvik dari humus memiliki kelompok asam dimana ia didominasi oleh gugus karboksilat (COOH) dan gugus fenolat (OH). Gugus karboksil berdisosiasi antara pH 4.5 hingga pH 7, dan gugus fenol berdisosiasi pada pH lebih dari 7.

Tabel 2.1 Komposisi Kimia pada Tanah Humus

Komponen

Asam Humik

Asam Fulvik

C (%)

56

46

O (%)

36

45

H (%)

4.7

5.4

N (%)

3.2

2.1

S (%)

0.8

1.9

COOH (mmol g-1)

3.6

8.2

Fenol OH (mmol g-1)

3.9

3.0

Sumber : Dari Schnitzer, M. Dan Khan, S.U. (eds) 1978, Soil Organic Matter, Elsevier, Amsterdam

1.3.  Gas dalam Tanah

Jumlah air dan udara dalam tanah biasanya cenderung saling berhubungan satu sama lainnya, ketika rongga pori tanah sedang tidak diisi oleh air, maka ia akan diisi oleh udara. Gas utama yang membuat hadirnya udara dalam tanah adalah sama dengan gas yang berada di atmosfir bumi, seperti : nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida. Konsentrasi dari masing-masing gas tersebut, terutama oksigen dan karbon dioksida, sangat tergantung pada sejauh mana tanah tersebut mampu diaerasi, dan tergantung juga pada aktivitas mikroorganisme yang ada dalam tanah itu. Di atmosfir bumi, komponen udara terdiri dari oksigen sebanyak 20%, sedangkan karbon dioksida hanya terisi sebanyak 0.03%. Sementara itu, pada tanah yang teraerasi dengan baik, maka konsentrasi oksigen dapat berada pada range 18-20% dan konsentrasi karbon dioksida dapat tersedia lebih dari 1 hingga 2 %. Pada tanah yang tidak dapat diaerasi dengan baik, seperti tanah lempung dimana terdapat begitu banyak persediaan air dan aktivitas mikroba yang tinggi (respirasi), maka karbon dioksida dapat terisi sebanyak 10% dari volume udara (Paul and Clark, 1989).

Difusi gas dalam profil tanah dapat dijelaskan dengan mengikuti hukum Fick, yang menjelaskan hubungan secara langsung gradien konsentrasi dalam profil tanah :

q = – D (dC/dz)

dimana:

q = flux yang berdifusi, g/cm2 · s

D = konstanta difusi, cm2/s

C = konsentrasi gas, g/cm3

Z = kedalaman, cm

Gas dapat bergerak dalam fasa udara, yaitu melalui dengan mengasumsikan bahwa pori-pori tersebut saling berhubungan dan terbuka ke atmosfir, atau dalam fasa liquid dalam bentuk terlarut. Kelarutan gas dalam air tergantung pada beberapa faktor, diantaranya termasuk faktor gas itu sendiri, temperatur, dan tekanan parsial gas dalam pori. Jadi difusi gas dalam air adalah 10.000 kali lebih lambat daripada difusi gas dalam fasa udara (Eweis, 1998).

Sedangkan untuk aktivitas mikroorganisme, status aerasi tanah secara keseluruhan tidaklah sepenting seperti kondisi dalam agregat. Tanah yang secara umum mampu diaerasi dengan baik memiliki ruang mikro anaerobik dalam bentuk agregat. Ruang mikro anaerobik tersebut merupakan penjelasan parsial bagi kehadiran bakteri anaerobik, seperti Clostridia pada lapisan atas tanah. Telah diperkirakan bahwa butiran tanah yang memiliki diameter lebih besar dari 6 mm tidak akan memiliki oksigen ditengahnya. Sangat ironis, bakteri aerobik yang menciptakan terjadinya kondisi tersebut ternyata menjadi begitu bermanfaat bagi bakteri anaerobik untuk bertahan hidup. Seperti bakteri aerobik, secara berkoloni menempati ruang mikro, maka bakteri anaerobik mengkonsumsikan seluruh persediaan oksigen, lalu mereka mengubah kondisi menjadi anaerob dan membiarkan koloni anaerob berkembang. Transisi dari kondisi aerob menjadi anaerob terjadi pada konsentrasi oksigen lebih kecil dari 1%. Pada waktu yang sama, untuk mempertahankan aerasi pada tanah maka persentase pori yang terisi oleh udara dalam tanah tidak boleh kurang dari 10% (Paul and Clark, 1989).

1.4.  Air dalam Tanah

Air dalam tanah sangatlah bervariasi, ia berada dalam rongga pori tanah dan jumlahnya sangat tergantung pada besarnya rongga pori dan ketersediaan air itu sendiri. Bersama dengan garam-garam dalam tanah, air membentuk larutan tanah yang sangat penting untuk menyalurkan nutrien yang berguna bagi peryumbuhan mikroorganisme. Kelembaman tanah sangat dipengaruhi oleh aktivitas biologi. Air merupakan komponen penting bagi protoplasma bakteri, sehingga dibutuhkan persediaan air yang memadai untuk pertumbuhan dan penjagaan bakteri tersebut. Kelembaman tanah dipelihara oleh siklus hidrologis, dan ia tertahan oleh adanya humus yang bersifat higroskopis sehingga tidak terjadi penguapan total. Jika terlalu kecil kelembaman dalam tanah maka hal tersebut akan menghasilkan zona kering dan akan kehilangan aktivitas mikroba. Namun jika terlalu banyak kelembaman, hal tersebut dapat menghalangi pertukaran gas dan perpindahan oksigen kedalam dan melalui tanah sehingga menghasilkan pengembangan zona anaerobik seiring dengan dihasilkannya pengeliminasian terhadap bakteri aerob yang digantikan oleh anaerob atau anaerob fakultatif.

2.  Karakteristik Fisik dan Kimia Tanah

Karakteristik fisik dari tanah meliputi tekstur tanah, struktur tanah, dan porositas tanah. Menurut Foth (1998), tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya suatu tanah dimana merupakan perbandingan relatif pasir, debu, dan lempung, atau kelompok yang ukurannya lebih kecil dari kerikil (diameter kurang dari 2 mm). Segitiga tekstur memperlihatkan batasan antara partikel-partikel tanah tersebut (Gambar 2.2).

Tekstur dan bentuk tanah dapat menentukan permukaan jenis tanah, yaitu luas total permukaan zarah (partikel tanah) per satuan berat (volume). Makin halus tekstur tanah, menjadikan permukaan tanah semakin luas.

Struktur tanah merupakan hal-hal yang menyangkut bentuk agregat dari tanah, diantaranya adalah senyawa organik yang merupakan komponen penting dari agregat dalammembentuk struktur tanah.

Kedua faktor tersebut merupakan komponen utama yang menentukan distribusi dan pergerakan air dan udara dalam tanah, dan menentukan ketersediaan air untuk tanaman yang mempengaruhi pertumbuhan.

Sementara karakteristik kimia tanah dapat diartikan sebagai keseluruhan reaksi fisikokimia dan kimia yang berlangsung antar penyusun tanah dengan bahan yang ditambahkan ke tanah in situ. Karakteristik kimia tanah antara lain adalah pH, kemampuan tukar ion, kemampuan adsorbsi dan penyaringan oleh berbagai ion anorganik.

2.1.  Tekstur Tanah

Tekstur tanah adalah permukaan tanah yang dipengaruhi oleh ukuran tiap-tiap butir yang ada didalam tanah (Das, 1993). Tanah asli merupakan campuran dari butir-butir yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda. Dalam sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur, maka tanah terdiri dari tiga komponen utama yaitu : sand, silt, dan clay. Fraksi ukuran yang dominan ini memang dinyatakan untuk mendeskripsikan tekstur tersebut, misalnya sebagai lempung, lempung berpasir, lempung berlanau, dan lain sebagainya. Jika tidak terdapat fraksi yang dominan maka tanah akan dideskripsikan sebagai tanah liat atau lempung. Contoh untuk mendeskripsikan nilai keberadaan dan sifat tanah adalah dengan melihat kemampuan tanah untuk mengabsorpsi kation dari larutan tergantung dari fraksi mineral yang terkandung dalam clay dan juga tergantung dari persentase clay dalam tanah. Hal tersebut tergantung pada jumlah dan sumber zat organik yang terkandung dalam tanah. Permeabilitas tanah terhadap air lebih dipengaruhi oleh susunan partikel mineral dan zat organik dalam struktur tanah dengan pori-pori diantaranya, daripada tekstur itu sendiri.

Beberapa sistem klasifikasi berdasarkan tekstur tanah telah dikembangkan sejak dulu oleh berbagai organisasi guna memenuhi kebutuhan mereka. Salah satu sistem klasifikasi yang sangat familiar dipakai adalah sistem yang dikembangkan oleh Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA). Sistem ini didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah yang dijelaskan oleh USDA, yaitu :

Tabel 2.2. Klasifikasi Distribusi Ukuran Partikel Tanah

Jenis Partikel

Diamterer (mm)

Sistem Internasional

Sistem USDA

Kerikil

Lebih besar dari 2.0

Lebih besar dari 2.0

Pasir sangat kasar

1.0 – 2.0

Pasir kasar

0.2 – 2.0

0.5 – 1.0

Pasir medium

0.1 – 0.5

Pasir halus

0.02 – 0.2

0.05 – 0.1

Lanau

0.002 – 0.02

0.002 – 0.05

Lempung

Lebih kecil dari 0.002

Lebih kecil dari 0.002

Sumber : Wild, 1993

Penjelasan mengenai perhitungan klasifikasi tekstur tanah biasanya didekatkan dengan memakai gambar segitiga tekstur, seperti yang dijelaskan pada Gambar 2.2.  Pada gambar tersebut terdapat tiga ukuran partikel, yaitu : sand, silt, dan clay, dimana masing-masingnya diekspresikan sebagai persentase tanah yang lolos pada pengayakan yang berukuran 2 mm.

Gambar 2.2 tersebut dapat diilustrasikan dengan contoh berikut. Misalnya apabila distribusi ukuran butir tanah A adalah : 30% pasir, 40% lanau, dan 30% butiran dengan lempung (< 0.002 mm), klasifikasi tekstur tanah yang bersangkutan dapat ditentukan dengan cara seperti yang ditunjukkan oleh anak panah pada Gambar 2.2

tersebut. Sehingga dapat disimpulkan bahwa jenis tanah A tersebut berada dalam daerah lempung tanah liat (Das, 1993).

 

Gambar 2.2 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur oleh USDA (Das, 1993.)

Tekstur tanah ini dapat digunakan sebagai indikator dari properti tanah, misalnya ia dapat digunakan untuk menentukan kemampuan tanah dalam mengabsorb kation yang berasal dari larutan tergantung pada mineralogi fraksi lempung jika ia berada pada daerah jenis tanah lempung. Tekstur ini juga tergantung pada jumlah dan kondisi alami dari materi organik yang ada dalam tanah tersebut.

2.2.  Struktur Tanah

Struktur tanah dapat didefinisikan sebagai penyusunan dan pengaturan dari partikel-partikel yang berbeda didalam tanah. Sehingga struktur tanah lebih menegaskan kepada kualitatif dibandingkan  kuantitatif tanah. Struktur tersebut berhubungan dengan porositas total dalam volume tanah, bentuk dari masing-masing pori, dan distribusi ukuran pori secara keseluruhan. Sehingga struktur tanah akan sangat berdampak pada proses mekanik tanah, terutama masalah gerakan fluida, termasuk infiltrasi, retensi air, dan aerasi. Tanah yang partikelnya tidak terikat satu sama lain, seperti debu gurun yang tidak terkonsolidasi, biasanya dideskripsikan sebagai tanah yang tidak memiliki struktur atau memiliki struktur butiran tunggal. Pada kasus lain, tanah yang memiliki partikel yang saling berdempet secara ketat, seperti lempung yang telah mengering, biasanya dideskripsikan sebagai tanah yang memiliki struktur masif. Tanah dimana strukturnya berada pada pertengahan kedua kondisi yang dijelaskan diatas biasanya dideskripsikan sebagai agregat (Hillel, 1982).

Agar tanah dapat dibajak dengan baik, maka tanah tersebut harus terdiri dari agregat-agregat kecil atau biasanya disebut remah-remah, sehingga dapat terjadinya proses penyemaian dan ia menyediakan suplai air dan oksigen bagi kebutuhan akar tanaman. Agregat biasanya dapat rusak jika terkena air hujan. Agregat yang paling stabil adalah yang terbentuk pada tanah netral dan tanah yang mengandung kalsium karbonat pada pada padang rumput dimana tersedianya lempung, dan juga pada tanah tropis dimana terdapat partikel mineral utama yang terikat oleh oksida besi.

Materi organik juga sangat penting bagi agregat. Ukuran medium dari agregat (diameter 20-250 mm) biasanya lebih stabil karena disokong oleh tanah humus, besi dan aluminium oksida, dan partikel lempung. Efek dari humus biasanya tergantung pada jumlah mikroba polisakarida yang memiliki gugus karboksil (Wild, 1995).

2.3.  Rongga Pori dan Porositas

Partikel tanah memiliki densitas partikel dan bulk density sekitar 2.65 dan 1.3 g/cm3, hal tersebut menjelaskan bahwa tanah memiliki total ruang pori atau porositas sekitar 50 persen. Kasusnya adalah bebatuan tanpa ruang pori akan rusak mengalami pelapukan, setelah itu pelapukan tersebut akan berbentuk mineral tanah yang memiliki porositas sekitar 50 persen. Ukuran ruang pori sangat beragam, dan ukuran pori tersebut akan sama pentingnya dengan jumlah rongga pori itu sendiri (Foth, 1990).

Bagian tanah yang tidak terisi oleh padatan maka ia akan dibentuk oleh ruang pori dalam berbagai bentuk dan ukuran, kadang-kadang kecil dan terpisah, kadang-kadang terisi oleh materi kontinu. Pakar tanah menyetakan bahwa ukuran, jumlah, dan susunan pori ini sebagai porositas tanah. Porositas tanah akan mempengaruhi pergerakan air dan pertukaran gas. Tanah yang tersusun bagus yaitu yang memiliki pori dengan jumlah yang banyak, hal tersebut penting bagi mikroorganisme yang ada dalam tanah dan memerlukan air dan oksigen untuk pertumbuhannya. Pengangkutan nutrien dan kontaminan juga sangat dipengaruhi oleh porositas.

Pergerakan air dalam tanah sangat dipengaruhi oleh ukuran pori tanah. Pergerakan dan difusi gas memiliki hubungan erat dengan total porositas. Difusi gas dalam tanah, senantiasa tergantung pada ruang pori tanah. Ketika oksigen berdifusi melalui makropori menuju mikropori yang berisi air, maka air tersebut akan berfungsi sebagai penghalang bagi perpindahan gas. Oleh karena itu difusi gas jauh lebih baik di udara daripada didalam air. Tanah berlempung biasanya memiliki aerasi tanah yang kecil ketika ia dalam keadaan basah, karena kebanyakan dari mikroporinya akan terisi oleh air sehingga menyulitkan proses difusi. Sedangkan pasir memiliki aerasi atau difusi gas yang cukup bagus karena kebanyakan dari porositasnya didominasi oleh makropori. Secara umum, tanah yang dipakai untuk pertumbuhan tanaman memiliki total porositas sebesar 50 persen dimana sebagiannya diisi oleh porositas makropori dan sebagiannya lagi diisi oleh porositas mikropori. Hal tersebut sama seperti tanah yang memiliki keseimbangan antara air yang digunakan untuk tanaman dan oksigen yang digunakan untuk akar tumbuhan.

Porositas sangat dipengaruhi oleh susunan partikel dalam tanah. Partikel-pertikel tersebut akan menentukan volume dari masing-masing fase tanah yaitu fase udara, air, dan fase solid. Maka porositas adalah volume total fase udara dan fase air (VV) dibagi dengan volume total keseluruhan fase (VT) (Gambar 2.3).

Gambar 2.3 Fase Udara, Air, dan Solid Tanah (Cookson, 1995)

2.4.  Warna Tanah

Warna tanah merupakan salah satu faktor yang sangat penting karena secara tidak langsung dapat mengkalkulasi karakteristik penting lainnya seperti saluran air, aerasi, dan jumlah materi organik. Sehingga, warna digunakan bersama karakterisitik lainnya untuk membuat kesimpulan terhadap kondisi formasi tanah dan tanah garapan.

Materi organik merupakan faktor utama yang menyebabkan timbulnya warna tanah, tergntung pada kealamiannya, jumlah, dan distribusinya dalam profil tanah. Tanah yang sering digunakan sebagai pembakar biasanya berwarna coklat, sedangkan pada materi organik yang terdekomposisi dengan baik atau sering disebut dengan humus maka ia akan berwarna hitam atau mendekati warna hitam. Kebanyakan dari tanah organik berwarna hitam.

Pada kebanyakan tanah mineral, kandungan materi organik tertinggi ada pada permukaan lapisan tanah (horizon), dan warna tanah semakin gelap dengan meningkatnya kandungan materi organik tersebut. Ada anggapan bahwa ada kaitannya antara warna gelap dari tanah dengan tingkat kesuburan dan produktivitas tanah, meskipun hal tersebut tidak selamanya benar untuk suatu kondisi dan lokasi tanah (Foth, 1990).

2.5.  Kemampuan Tukar Kation (KTK)

Pertukaran ion meliputi kation dan anion yang diabsorb dari larutan menuju ke permukaan tukar secara positif maupun negatif. Dari dua sifat pertukaran tersebut, tukar kation dalam tanah memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan nilai tukar anion. Tukar kation didefinisikan sebagai pertukaran antara kation dalam larutan dengan kation lain yang terdapat dalam permukaan material yang bermuatan negatif seperti koloid atau koloid organik (Foth, 1990).

Kemampuan tukar kation (KTK) tanah adalah  kapasitas tanah untuk mengadsorpsi dan mempertukarkan kation (Tan, 1991). KTK dinyatakan dalam satuan miliekivalen per 100 gram (meq/100 gr). KTK diukur berdasarkan jumlah maksimum kation yang diserap tanah, yang dinyatakan dalam cmol (+) kg-1 dan cmol (-) kg-1, atau dalam mili ekivalen per 100 gr (Foth, 1990). Dalam penetapan KTK, dilakukan suatu analisis semua kation yang dapat dipertukarkan. KTK dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

KTK = ΣmEk kation dapat dipertukarkan per 100 gr tanah

KTK pada fraksi mineral dan organik memiliki kapasitas yang sama. Sumber utama KTK dalam fraksi mineral biasanya bersumber pada lempung. Muatan negatif pada materi organik hadir untuk mendisosiasikan H+ (deprotonasi) dari -OH pada gugus karboksil dan fenol. Pada materi organik, rentang KTK adalah antara 100 sampai 400 cmol/kg, tergantung pada derajat dekomposisinya. Pada horizon tanah mineral, materi organik dan lempung biasanya akan memberikan kontribusi yang sama terhadap KTK.

2.6.  Unsur Hara Tanah

Dalam tanah terdapat unsur-unsur hara yang penting bagi pertumbuhan tanaman maupun organisme lain yang ada dalam tanah, diantaranya adalah nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan beberapa logam seperti besi (Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), dan lain-lain. Nitrogen merupakan unsur penyusun yang dominan, sedangkan fosfor penting bagi proses transfer energi, penyusun beberapa protein, koenzim, asam nukleat, dan substrat metabolisme. Kalium penting bagi proses translokasi karbohidrat dan sintesis protein. Kalsium merupakan komponen dinding sel pada tanaman maupun bakteri, berperan dalam struktur dan permeabilitas membran. Magnesium merupakan unsur yang berperan sebagai enzim aktivator. Besi berperan dalam sintesis enzim-enzim untuk transfer elektron. Mangan merupakan unsur pengendali beberapa sistem oksidasi-reduksi. Tembaga berperan sebagai katalisator respirasi dan penyusun enzim. Sedangkan seng, berada dalam sistem enzim yang mengatur bermacam-macam aktivitas metabolik.

Advertisements

2 thoughts on “Tanah

  1. Mila Jaen October 1, 2014 / 05:41

    kak, tolong dapusnya ditambahin dong

    • jujubandung October 1, 2014 / 09:14

      Daftar Pustaka :

      Alexander, M. 1991. Introduction to Soil Microbiology, 2nd Edition. Krieger Publishing Company, Malabar, Florida.

      Atlas, R.M., R, Bartha. 1987. Microbial Ecology: Fundamentals and Application. 2nd Edn. The Benjamin/Cummings Publ. Co. Inc. Menlo Park, USA.

      Braja M. Das. 1993. Mekanika Tanah (Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis). Erlangga, Jakarta.

      Campbell CA. 1978. Soil organic matter, nitrogen and fertility. In: Schnitzer M Khan SU (eds) Soil Organic Matter Developments Soil Sci 8, pp 173–272. Elsevier Scientific Publ. Co. Amsterdam, the Netherlands.

      Cookson, John T, Jr. 1995. “Bioremediation Engineering Design and Application”. McGraw-Hill, Inc. United Stated.

      Eweis, Juana B., Ergas, Sarina J., Chang, Daniel P.Y., Schroeder, Edward D. 1998. “Bioremediation Principles”. WCB/Mc.Graw-Hill. Boston.

      Foth, H.D. 1990. Fundamentals of Soil Science 8th Ed. John Wiley & Sons Inc. New York.

      Hillel, D. 1982. Introduction to soil physics. Academic Press. Orlando.

      Paul, E. A., Clark, F. E. 1989. Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press Inc. (Harcourt Brace Jovanovich Publishers). New York.

      Tan, K.H. 1991. Dasar-dasar Kimia Tanah. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

      Wild, A. 1995. “Soil and The Environment”. Cambridge University Press. USA.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s