MANFAAT HUMIC ACID BAGI TANAMAN
VI. HUBUNGAN BAHAN ORGANIK DENGAN SIFAT FISIK DAN KIMIA TANAH
6.2 Sifat Fisik dan Kimia Tanah
6.2.1 Sifat Fisik Tanah
Menurut Damanik et al. (2010), sifat fisik tanah merupakan faktor yang bertanggung jawab terhadap sirkulasi udara, panas, air dan bahan terlarut dalam tanah. Sifat fisik tanah sangat bervariasi pada tanah tropis. Beberapa sifat fisik tanah dapat berubah dengan pengolahan seperti temperatur tanah, permeabilitas, kepekaan terhadap aliran permukaan (run-off) dan erosi, kemampuan mengikat air dan menyuplai air untuk tanaman.
Sifat fisik tanah seperti tekstur, struktur, kepadatan, porositas, aerasi, kekuatan, suhu, infiltrasi dan warna tanah merupakan faktor yang dominan dalam mempengaruhi penggunaan tanah, terutama dalam kaitannya dengan ketersediaan oksigen dan mobilitas air dalam tanah dan kemudahan penetrasi akar tanaman. Secara keseluruhan sifat fisik tanah ditentukan oleh:
a) Ukuran dan komposisi partikel-partikel hasil pelapukan bahan penyusun tanah;
b) Jenis dan proporsi komponen-komponen penyusun partikel-partikel ini; c) Keseimbangan antara suplai air, energi dan bahan dengan kehilangannya; dan d) Intensitas reaksi kimiawi dan biologis yang telah atau sedang berlangsung.
Fungsi tanah sebagai media tempat tumbuh tanaman dalam pengelolaannya harus mampu menyediakan kebutuhan tanaman seperti air dan udara serta unsur hara. Dengan demikian sifat fisik tanah sangat penting untuk dipelajari dan dipahami agar dalam pengelolaan tanah akan dapat memberikan media tumbuh yang cocok dan kondusif bagi tanaman. Berikut ini adalah beberapa sifat fisik tanah yang dibahas dalam bab ini.
1. Tekstur tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan relatif dari partikel-partikel atau fraksi-fraksi primer tanah, yaitu pasir, debu, liat dan lempung atau dilapangan dikenal dengan rasa kekasaran atau kehalusan dari tanah. Menurut Hanafiah (2010) tekstur tanah menunjukkan komposisi partikel penyusun tanah (separate) yang dinyatakan sebagai perbandingan proporsi (%) relatif antara fraksi pasir (sand) berdiameter 2,00 – 0,20 mm atau 2000 – 200 µm, debu (silt) berdiameter 0,20 – 0,002 mm atau 200 – 2 µm dan liat (clay) (<2 µm).
Tekstur tanah dapat ditentukan atau dinilai secara kualitatif dan kuantitatif. Cara kualitatif biasa digunakan surveyor tanah dalam menetapkan kelas tekstur tanah di lapangan. Sedangkan penentuan tekstur tanah secara kuantitatif dilakukan melalui proses analisis mekanis di laboratorium. Proses ini terdiri atas pendispersian agregat tanah menjadi butir-butir tunggal dan diikuti dengan sedimentasi. Prinsip analisis proses dispersi dan sedimentasi adalah dua tahap penting sebelum tekstur tanah ditentukan dengan salah satu metode, yaitu metode hidrometer atau metode pipet. Dengan metode analisis mekanik, pasir diperoleh dengan penyaringan, sedangkan untuk debu dan liat (klei) dipisahkan atas dasar kecepatan mengendap dalam air. Atas dasar ini, batas ukuran berbagai fraksi disajikan pada Tabel 12.
Tabel 12. Klasifikasi tekstur tanah menurut beberapa sistem
ISSS USDA USPRA
Diameter (mm) Fraksi Diameter (mm) Fraksi Diameter (mm) Fraksi
> 2 Kerikil > 2 Kerikil > 2 Kerikil
0,02 – 2 Pasir 0,05 – 2 Pasir 0,05 - 2 Pasir
0,2 – 2 Pasir kasar 1 - 2 Pasir sangat kasar
0,25 - 2 Pasir kasar
0,02 – 0,2 Pasir halus 0,5 - 1 Pasir kasar 0,05 – 0,25 Pasir halus 0,25 – 0,5 Pasir sedang
0,1 – 0,25 Pasir halus 0,05 – 0,1 Pasir sangat
halus
0,002 – 0,02 Debu 0,002 – 0,05 Debu 0,005 – 0,05 Debu
< 0,002 Klei < 0,002 Klei < 0,005 Klei
Keterangan: ISSN (International Soil Science Society)
USDA (United States Departement of Agriculture) USPRA (United States Public Roads Administration)
Menurut Gardiner dan Miller (2008), tekstur tanah sangat penting diperhatikan karena akan menetukan sifat-sifat tanah. Tekstur tanah berpengaruh besar terhadap laju masuknya air ke dalam tanah, daya simpan air, mudahnya pengolahan tanah, aerasi dan pemupukan tanah. contohnya pada tanah dengan tekstur kasar seperti pasir mudah atau ringan untuk diolah dan aerasi tanah tinggi.
Tanah berpasir baik untuk pertumbuhan akar tanaman dan mudah dibasahi. Tetapi kelemahannya tanah berpasir sangat cepat mengalami kekeringan dan unsur hara sangat mudah tercuci. Mudahnya tanah berpasir mongering karena perkolasi air tanahnya tinggi. Sebaliknya pada tanah-tanah yang mengandung klei tinggi memiliki ukuran partikel primer yang sangat kecil dan posisinya saling berdekatan, sehingga tanah klei tinggi mempunyai sedikit pori-pori kasar (makro) yang menyebabkan air yang masuk ke dalam tanah menjadi sangat lambat. Dengan pori-pori halus yang sangat tinggi, tanah klei sulit untuk dibasahi dan dikeringkan karena perkolasinya rendah sehingga tanah dengan klei tinggi agak sulit untuk diolah. Menurut Hadjowigeno (1992), hubungan tekstur tanah dengan daya menahan air dan ketersediaan hara tanah yaitu tanah dengan tekstur liat mempunyai luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi, sebaliknya tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah bertesktur halus lebih aktif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar.
Tabel 13. Kelas tekstur tanah mulai dari kasar sampai halus Kelas tekstur
Pasir Tekstur kasar
Pasir berlempung Lempung berpasir Lempung berpasir halus Lempung
Lempung berdebu Debu
Lempung liat berdebu Lempung berliat
Liat Tekstur halus
2. Struktur tanah
Struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butir-butir tanah. Gumpalan struktur tanah ini terjadi karena butir-butir pasir, debu, dan liat terikat satu sama
lain oleh suatu perekat seperti bahan organik, oksida-oksida besi, dan lain-lain. Gumpalan-gumpalan kecil (struktur tanah) ini mempunyai bentuk, ukuran, dan kemantapan (ketahanan) yang berbeda-beda.
3. Bulk density
Menurut Hardjowigeno (1992), bulk density atau bobot isi menunjukkan perbandingan antara berat tanah kering dengan volume tanah termasuk pori-pori tanah. Umumnya dinyatakan dalam gr/cc. Bulk density merupakan petunjuk kepadatan tanah dimana semakin padat suatu tanah, maka makin tinggi bulk densitynya, artinya semakin sulit meneruskan air atau ditembus oleh akar tanaman.
Bulk density sangat berhubungan dengan particle density, jika particle density tanah sangat besar maka bulk density juga besar. Hal ini dikarenakan partikel density berbanding lurus dengan bulk density, namun apabila tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi maka partikel density dan bulk density akan rendah. Dapat dikatakan bahwa particle density berbanding terbalik dengan kadar air. Hal ini terjadi jika suatu tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi dalam menyerap air tanah, maka kepadatan tanah menjadi rendah karena pori-pori di dalam tanah besar sehingga tanah yang memiliki pori besar akan lebih mudah memasukkan air di dalam agregat tanah (Hanafiah, 2005).
Tabel. Rata-rata bulk density dari beberapa kelas tekstur tanah
Tekstur tanah Bulk density (g/cm3)
Pasir 1,58
Pasir liat 1,52
Lempung berpasir 1,47
Lempung liat berpasir 1,44
Lempung liat berdebu 1,40
Lempung 1,39 Lempung berdebu 1,36 Liat berpasir 1,33 Lempung liat 1,31 Liat berdebu 1,26 Liat 1,23
Faktor-faktor yang mempengaruhi bulk density
Bulk density dipengaruhi oleh tekstur, struktur dan kandungan bahan organik. Bulk density dapat cepat berubah karena pengolahan tanah dan praktek budidaya. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai bulk density salah satunya adalah bahan organik tanah, dimana tanah dengan kandungan bahan organik tinggi akan memiliki nilai bulk density rendah begitupula sebaliknya. Selain itu bulk density juga dipengaruhi oleh tekstur tanah, kadar air tanah dan bahan mineral tanah (Sutedjo, 2002).
Tanah-tanah organik memiliki kerapatan massa yang sangat rendah dibanding dengan tanah-tanah mineral. Variasi-variasi yang ada perlu diperhatikan tergantung pada bahan organik dan kelembaban tanah. Berat isi menggambarkan keadaan, struktur dan porositas tanah. Pengaruh sifat-sifat fisik tanah tersebut dapat dinilai dari kaitan-kaitan pertumbuhan tanaman dengan berat isi tanah. Bahan organik memperkecil berat isi karena bahan organik jauh lebih ringan dari pada mineral, dan bahan organik memperbesar porositas tanah. (Madjid, 2010).
Timbulnya proses pembentukan struktur di horizon-horizon bagian atas dari bahan induk ini mengakibatkan bulk density lebih rendah dari batuan induk itu sendiri. Tanah-tanah organik memiliki nilai bulk density yang rendah dibandingkan dengan tanah mineral. Tergantung dari sifat-sifat bahan organik yang menyusun tanah organik itu, dan kandungan air pada saat pengambilan contoh, maka biasanya bulk density itu berkisar antara 0,2–0,6 gr/cm3. Bahan organik memperkecil berat isi tanah karena bahan organik jauh lebih ringan daripada mineral. Berat isi ditentukan oleh porositas dan padatan tanah (Andri, 2011).
Semakin dalam profil tanah, kerapatan massa tanah semakin naik. Tampaknya ini akibat dari kandungan bahan organik yang rendah dan penimbunan alat serta pemadatan yang disebabkan oleh berat lapisan atasnya. (Sutedjo, 2002).
Adapun faktor lain yang mempengaruhi bulk density yaitu kadar air apabila suatu daerah memiliki kandungan kadar air yang tinggi maka bulk density di daerah tersebut dapat dipastikan rendah. Bulk density berbanding terbalik
dengan dan kadar air. Hal ini dibuktikan apabila tanah dapat menyerap air yang banyak sehingga tanah akan susah untuk memadat dikarenakan di dalam agregat tanah banyak menyimpan air, kadar air erat hubungannya dengan tekstur tanah apabila tanah memiliki tekstur pasir maka tanah ini memiliki kandungan bahan organik yang banyak sehingga tanah yang bertekstur liat mempunyai daya melewatkan air yang lambat sehingga air akan tersimpan di dalam agregat tanah sebaliknya tanah yang memiliki kandungan bahan organik sedikit (Madjid, 2010). 4. Particle density
Particle density adalah berat tanah kering persatuan volume partikel-partikel (padat) tanah (jadi tidak termasuk volume pori-pori tanah). Tanah mineral mempunyai particle density 2,65 g/cm3 (Hardjowigeno, 2003).
Dalam menentukan kepadatan partikel tanah, pertimbangan hanya diberikan untuk partikel yang kuat. Oleh karena itu, kerapatan partikel setiap tanah merupakan suatu tetapan dan tidak bervariasi menurut jumlah ruang partikel. Hal ini didefinisikan sebagai massa tiap unit volume partikel tanah dan sering kali dinyatakan dalam gram/cm3. Untuk kebanyakan tanah mineral kerapatan partikelnya rata-rata sekitar 2,6 gram/cm3 (Madjid, 2010).
Kerapatan partikel adalah bobot massa partikel padat persatuan volume tanah, biasanya tanah memiliki kerapatan partikel yaitu 2,6 gram/cm3. Kerapatan partikel erat hubungannya dengan kerapatan massa. Hubungan kerapatan partikel dan kerapatan massa dapat menentukan pori-pori pada tanah (Hanafiah, 2004).
Particle density dinyatakan dalam berat (gram tanah persatuan volume cm3) tanah. Jadi bila 1 cm3 padatan tanah beratnya 2,6 gram, maka partikel density tanah tersebut adalah 2,6 gr/cm3 (Pedro, 2001).
Pada umumnya kisaran particlel density tanah-tanah mineral kecil adalah 2,6-2,93 gr/cm3. Hal ini disebabkan mineral kwarsa, feldspart, dan silikat koloida yang merupakan komponen tanah sekitar angka tersebut. Jika dalam tanah terdapat mineral-mineral berat seperti magnetik, garmet, sirkom, tourmaline, dan hornblende, particle density dapat melebihi 2,75 gr/cm3. Besar ukuran dan cara teraturnya partikel tanah tidak dapat berpengaruh dengan particle density. Ini salah satu penyebab tanah lapisan atas mempunyai nilai particle density yang
lebih rendah dibandingkan dengan lapisan bawahnya karena banyak mengandung bahan organik (Sutedjo, 2002).
5. Porositas
Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang dapat ditempati oleh udara dan air, serta merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah. Pori-pori tanah dapat dibedakan menjadi pori-pori kasar (makro) dan pori-pori halus (mikro). Pori-pori kasar berisi udara atau air gravitasi (air yang mudah hilang karena gaya gravitasi), sedangkan pori-pori halus berisi air kapiler atau udara (Hardjowigeno, 1992).
Tanah-tanah pasir mempunyai pori-pori kasar lebih banyak daripada tanah liat. Tanah dengan banyak pori-pori kasar sulit menahan air sehingga tanaman mudah kekeringan. Tanah-tanah liat mempunyai pori total (jumlah pori-pori makro + mikro) lebih tinggi daripada tanah pasir. Porositas tanah dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah, dan tekstur tanah. Tanah-tanah dengan struktur granuler atau remah, mempunyai porositas yang lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan struktur massive (pejal). Tanah dengan tekstur pasir banyak mempunyai pori-pori makro sehingga sulit menahan air (Hardjowigeno, 1992).
Adapun hal–hal yang mempengaruhi porositas adalah iklim, kelembaban dan struktur tanah. Iklim, suhu, kelembaban, sifat mengembang dan mengerut sangat mempengaruhi porositas. Misalnya saja wilayah yang beriklim hujan tropis maka tingkat curah hujan pada tanah tersebut akan tinggi pada saat tanah tersebut basah maka tanah tersebut akan mengalami pengembangan dan pori tanah pada saat tersebut akan banyak terisi oleh air juga akan mempengaruhi kelembaban tanah tersebut yang nantinya akan berpengaruh pada porositasnya. Sebaliknya pada musim kemarau atau kering tanah akan mengerut dan pori tanah akan semakin besar tetapi kebanyakan akan diisi oleh udara, sehingga nantinya akan berpengaruh terhadap porositas tanah tersebut. Selain itu, struktur tanah juga akan sangat berpengaruh, karena sangat bergantung pada kadar liat, pasir dan debu yang dikandung tanah tresebut apabila struktur tanah dirusak maka porositas tanah tersebut akan berubah (Pairunan et al., 1997).
6. Warna tanah
Warna tanah merupakan salah satu sifat yang mudah dilihat dan menunjukkan sifat dari tanah tersebut. Warna tanah merupakan campuran komponen lain yang terjadi karena mempengaruhi berbagai faktor atau persenyawaan tunggal. Warna tanah dengan akurat dapat diukur dengan tiga sifat-sifat prinsip warnanya. Dalam menentukan warna cahaya dapat juga menggunakan Munsell Soil Colour Chart sebagai pembeda warna tersebut. Penentuan ini meliputi penentuan warna dasar atau matrik, warna karatan atau kohesi dan humus. Warna tanah penting untuk diketahui karena berhubungan dengan kandungan bahan organik yang terdapat di dalam tanah tersebut, iklim, drainase tanah dan juga mineralogi tanah (Hakim et al., 1986).
Gambar. Munsell Soil Colour Chart 7. Infiltrasi
Dairah dan Rachman (2006) menyatakan infiltrasi merupakan proses masukkan air kedalam tanah umumnya melalui permukaan tanah dan secara vertikal. Pada beberapa kasus air dapat masuk melalui jalur atau rekahan tanah atau gerakan horizontal dari samping dan sebagainya. Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya.
Gambar. Double ring infiltrometer
Menurut Soedarmo dan Djojoprawiro (1986), kemantapan agregat adalah ketahanan rata-rata agregat tanah melawan pendispersi oleh benturan tetes air hujan atau penggenangan air. Kemantapan tergantung pada ketahanan jonjot tanah melawan daya dispersi air dan kekuatan sementasi atau pengikatan, Faktor-faktor yang berpengaruh dalam kemantapan agregat antara lain bahan-bahan penyemen agregat tanah, bentuk dan ukuran agregat, serta tingkat agregasi.