Tanah A. Pengertian Tanah
C. Penyusun Tanah Organik dan Anorganik
Komposisi Tanah
System tanah terdiri atas 3 fase; padat, cair, dan fase gas. Fase padat tersusun atas bahan anorganik dan organik, dan merupakan tulang (skeletal framework) kerangka tanah. Fraksi organik berasal dari bahan organik yang ada di muka bumi. Sumber Bahan organik tanah dapat berasal dari: (1) sumber primer, yaitu: jaringan organik tanaman (flora)
yang dapat berupa: (a) daun, (b) ranting dan cabang, (c) batang, (d) buah, dan (e) akar. (2) sumber sekunder, yaitu: jaringan organik fauna, yang dapat berupa: kotorannya dan mikrofauna. (3) sumber lain dari luar, yaitu: pemberian pupuk organik berupa: (a) pupuk kandang, (b) pupuk hijau, (c) pupuk bokasi (kompos), dan (d) pupuk hayati.
Komposisi Biokimia Bahan Organik Menurut Waksman (1948) dalam Brady (1990) bahwa biomass bahan organik yang berasal dari biomass hijauan, terdiri dari: (1) air (75%) dan (2) biomass kering (25%). komposisi biokimia bahan organik dari biomass kering tersebut, terdiri dari:(1) karbohidrat (60%); (2) lignin (25%),(3) protein (10%), (4)lemak, lilin dan tanin (5%). Karbohidrat penyusun biomass kering tersebut, terdiri dari: (1) gula dan pati (1% -s/d- 5%), (2) hemiselulosa (10% -s/d- 30%), dan (3) selulosa (20% -s/d- 50%). Berdasarkan kategori unsur hara penyusun biomass kering, terdiri dari: (1) Karbon (C = 44%), (2) Oksigen (O = 40%), (3) Hidrogen (H = 8%), dan (4) Mineral (8%).
Proses dekomposisi bahan organik melalui 3 reaksi, yaitu: (1) reaksi enzimatik atau oksidasi enzimatik, yaitu: reaksi oksidasi senyawa hidrokarbon yang terjadi melalui reaksi enzimatik menghasilkan produk akhir berupa karbon dioksida (CO2), air (H2O), energi dan panas. (2) reaksi spesifik berupa mineralisasi dan atau immobilisasi unsur hara essensial berupa hara nitrogen (N), fosfor (P), dan belerang (S). (3) pembentukan senyawa-senyawa baru atau turunan yang sangat resisten berupa humus tanah. Proses mineralisasi terjadi terutama terhadap bahan organik dari senyawa-senyawa yang tidak resisten, seperti: selulosa, gula, dan protein. Proses akhir mineralisasi dihasilkan ion atau hara yang tersedia bagi tanaman.
Proses humifikasi terjadi terhadap bahan organik dari senyawa-senyawa yang resisten, seperti: lignin, resin, minyak dan lemak.
Pada Gambar. diilustrasikan tentang perombakan bahan organik di alam yang melibatkan berbagai jenis organisme mulai dari fauna makro, fauna mikro, flora makro dan flora mikro. Secara umum organisme makro berfungsi merombak bagian kasar menjadi bagian yang lebih halus, sedangkan organisme mikro lebih terlibat perombakan selanjutnya menjadi humus.
Gambar 26. Proses perombakan bahan organik dengan bantuan berbagai organisme tanah
Proses akhir humifikasi dihasilkan humus yang lebih resisten terhadap proses dekomposisi. Urutan kemudahan dekomposisi dari berbagai bahan penyusun bahan organik tanah dari yang terdekomposisi paling cepat sampai dengan yang terdekomposisi paling lambat, adalah sebagai berikut: (1) gula, pati, dan protein sederhana, (2) protein kasar (protein yang leih kompleks), (3) hemiselulosa, (4) selulosa, (5) lemak, minyak dan lilin, serta (6) lignin. Berdasarkan kategori produk akhir yang dihasilkan, maka proses dekomposisi bahan organik digolongkan menjadi 2, yaitu:(1) proses mineralisasi, dan (2) proses humifikasi.
Humus dapat didefinisikan sebagai senyawa kompleks asal jaringan organik tanaman (flora) dan atau fauna yang telah dimodifikasi atau disintesis oleh mikrobia, yang bersifat agak resisten terhadap pelapukan, berwarna coklat, amorfus (tanpa bentuk/nonkristalin) dan bersifat koloidal.
Ciri-Ciri Humus
Beberapa ciri dari humus tanah sebagai berikut: (1) bersifat koloidal (ukuran kurang dari 1 mikrometer), karena ukuran yang kecil menjadikan humus koloid ini memiliki luas permukaan persatuan bobot lebih tinggi, sehingga daya jerap tinggi melebihi liat. KTK koloid organik ini sebesar 150 s/d 300 me/100 g yang lebih tinggi daripada KTK liat yaitu 8 s/d 100 me/100g. Humus memiliki daya jerap terhadap air sebesar 80% s/d 90% dan ini jauh lebih tinggi daripada liat yang hanya 15% s/d 20%. Humus
memiliki gugus fungsional karboksil dan fenolik yang lebih banyak. (2) daya kohesi dan plastisitas rendah, sehingga mengurangi sifat lekat tanah dan membantu granulasi aggregat tanah. (3) Tersusun dari lignin, poliuronida, dan protein kasar. (4) berwarna coklat kehitaman, sehingga dapat menyebabkan warna tanah menjadi gelap.
Bahan organik dapat berpengaruh terhadap perubahan terhadap sifat-sifat tanah berikut: (1) sifat fisik tanah, (2) sifat kimia tanah, dan (3) sifat biologi tanah. Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat fisik tanah, meliputi: (1) stimulan terhadap granulasi tanah, (2) memperbaiki struktur tanah menjadi lebih remah, (3) menurunkan plastisitas dan kohesi tanah, (4) meningkatkan daya tanah menahan air sehingga drainase tidak berlebihan, kelembaban dan temperatur tanah menjadi stabil, (5) mempengaruhi warna tanah menjadi coklat sampai hitam, (6) menetralisir daya rusak butir-butir hujan, (7) menghambat erosi, dan (8) mengurangi pelindian (pencucian/leaching).
Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat kimia tanah, meliputi: 1) meningkatkan hara tersedia dari proses mineralisasi bagian bahan organik yang mudah terurai, (2) menghasilkan humus tanah yang berperanan secara koloidal dari senyawa sisa mineralisasi dan senyawa sulit terurai dalam proses humifikasi, (3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah 30 kali lebih besar ketimbang koloid anorganik, (4) menurunkan muatan positif tanah melalui proses pengkelatan terhadap mineral oksida dan kation Al dan Fe yang reaktif, sehingga menurunkan fiksasi P tanah, dan (5) meningkatkan ketersediaan dan efisiensi pemupukan serta melalui peningkatan pelarutan P oleh asam-asam organik hasil dekomposisi bahan organik.
Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat biologi tanah, meliputi: (1) meningkatkan keragaman organisme yang dapat hidup dalam tanah (makrobia dan mikrobia tanah), dan (2) meningkatkan populasi organisme tanah (makrobia dan mikrobia tanah). Peningkatan baik keragaman mupun populasi berkaitan erat dengan fungsi bahan organik bagi organisme tanah, yaitu sebagai: (1) bahan organik sebagai sumber energi bagi organisme tanah terutama organisme tanah heterotropik, dan (2) bahan organik sebagai sumber hara bagi organisme tanah.
Fraksi anorganik berasal dari produk lapukan (weathering) dari batu dan terdiri dari bagian (fragmen) batuan dan mineral dari berbagai macam ukuran dan komposisi. Tanah mineral dapat dibedakan atas mineral primer dan mineral sekunder. Mineral primer merupakan mineral yang dibebaskan melalui pelapukan batuan dimana secara kimia tidak berubah. Mineral tersebut merupakan fraksi pasir di dalam tanah. Mineral sekunder adalah mineral yang berasal dari pelapukan mineral primer, biasanya dijumpai dalam fraksi liat.
Kekerasan mineral menurut skala Mohs, diurut mulai 1 hingga 10 sebagai berikut: Talk (Mg3Si4O10(OH)2), Gypsum (CaSO4·2H2O), Calcite (CaCO3), Fluorite (CaF2), Apatite (Ca5(PO4)3(OH,Cl,F)), Orthoclase (Feldspar) (KAlSi3O8), Quartz (Kuarsa) (SiO2), Topaz (Al2SiO4(OH,F)2), Corundum batu safir (Al2O3), Diamond C (pure carbon).
Komposisi mineral, Komposisinya sangat bervariasi ditentukan oleh komposisi batuan tersebut. Komposisi mineral dari batuan mana berasal terdiri dari; O2, Si, Al, Fe, Ca, Mg Na dan K. Mineral primer, walaupun sejumlah mineral primer ditemui di alam, hanya beberapa yang berkontribusi dalam pembentukan tanah seperti pada Tabel berikut; Tabel 12. Mineral primer yang umum di dalam tanah (Tan, 2009)
No Mineral Primer
Komposisi Kimia Rumus Kimia 1 Kuarsa Si O2
Feldspar Orthoclase, mikrolin K Al Si3 O8
2 Albit (Plagioklas) Na Al Si3 O8 Mika H2 K Al3 Si3 O12
Muskovit (H,K)2(Mg,Fe)2(Al,Fe)2Si3O12
3 Biotit
Ferromagnesian Ca(Fe, Mg)2Si4O12 Hornblende (Mg, Fe) 2Si O4 Olivine
4 Magnesium Silikat H4Mg 3Si2 O9
Serpentin
5 Fosfat Ca3 (PO4)2 Apatit Ca (F, Cl, OH)2
6 Karbonat CaCO3