TINJAUAN PUSTAKA
A. Sifat Fisik Tanah
1. Tekstur Tanah
Menurut Haridjadja (1980) tekstur tanah adalah distribusi besar butir-butir tanah atau perbandingan secara relatif dari besar butir-butir tanah. Butir-butir tersebut adalah pasir, debu dan liat. Gabungan dari ketiga fraksi tersebut dinyatakan dalam persen dan disebut sebagai kelas tekstur. Pada umumnya tanah asli merupaka campuran dari butiran-butiran yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda (Braja 1993).
Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah. Kelas tekstur tanah dikelompokkan berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat. Tanah-tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah-tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi (Hardjowigeno 1995). Dalam sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur, tanah diberi nama atas dasar komponen utama yang dikandungnya, misalnya lempung berpasir (sandy clay), lempung berlanau (silty clay), dan seterusnya (Braja 1993).
Sifat fisik dan kesuburan tanah sanggat dipengaruhi oleh tekstur tanah. Dari segi fisis tanah, tekstur berperan pada struktur, rumah tangga, air dan udara serta suhu tanah. Dalam segi kesuburan, tekstur memegang peranan penting dalam pertukaran ion, sifat penyangga, kejenuhan basa dan sebagainya. Fraksi liat merupakan fraksi yang paling aktif sedangkan kedua fraksi yang lain disebut kurang aktif (Haridjadja 1980). Braja (1993) menyatakan bahwa kelas tekstur dapat ditetapkan dengan menggunakan diagram segi tiga tekstur menurut USDA dalam Gambar 1. Sistem ini didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah yang meliputi:
a. Pasir : butiran dengan diameter 2.0 s.d. 0.05 mm b. Debu : butiran dengan diameter 0.05 s.d. 0.002 mm c. Liat : butiran dengan diameter lebih kecil dari 0.002 mm
Gambar 1. Diagram segitiga tekstur tanah dan sebaran besaran butiran
Fraksi pasir terdiri dari pecahan-pecahan batu dengan berbagai ukuran dan bentuk. Butiran-butiran pasir hampir selalu terdiri dari satu macam zat mineral, terutama kwartz (Wesley 1973). Partikel-partikel pasir memiliki ukuran yang jauh lebih besar dan memiliki luas permukaan yang kecil (dengan berat yang sama) dibandingkan dengan partikel-partikel debu dan liat. Oleh karena luas permukaan pasir adalah kecil, maka peranannya dalam ikut mengatur sifat-sifat kimia tanah adalah kecil sekali. Disamping itu, disebabkan fraksi pasir itu memiliki luas permukaan yang kecil, tetapi memiliki ukuran yang besar, maka fungsi utamanya adalah sebagai penyokong tanah dalam disekelilingnya terdapat partikel debu dan liat yang lebih aktif. Kecuali terdapat dalam jumlah yang lebih kecil, maka jika semakin tinggi persentase pasir dalam tanah, makin banyak ruang pori-pori diantara partikel tanah semakin dapat memperlancar gerakan udara dan air (Hakim 1986) diacu dalam Irfan (2011).
Menurut Wesley (1973), debu merupakan bahan peralihan antara liat dan pasir halus. Fraksi ini kurang plastis dan lebih mudah ditembus air daripada liat dan memperlihatkan sifat dilatasi yang tidak terdapat pada liat. Luas pernukaan debu lebih besar dari luas permukaan pasir per gram, tingkat pelapukan debu dan pembebasan unsur-unsur hara untuk diserap akar lebih besar dari pasir. Partikel-partikel debu terasa licin sebagai tepung dan kurang melekat. Tanah yang mengandung fraksi debu yang tinggi dapat memegang air tersedia untuk tanaman
Fraksi liat pada kebanyakan tanah terdiri dari mineral-mineral yang berbeda-beda komposisi kimianya dan sifat-sifat lainnya dibandingkan dengan debu dan pasir. Fraksi liat memiliki luas permukaan yang besar. Di dalam tanah molekul-molekul air mengelilingi partikel-partikel liat berbentuk selaput tipis, sehingga jumlah liat akan menentukan kapasitas memegang air dalam tanah. Permukaan liat dapat mengadsorbsi sejumlah unsur-unsur hara dalam tanah. Liat terdiri dari butiran-butiran yang sanggat kecil dan menunjukkan sifat plastisitas dan kohesi. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian bahan itu melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah-rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk asalnya, dan tanpa terjadi retakan atau terpecah-pecah (Wesley 1973).
2. Densitas Tanah
Densitas tanah basah atau wet-bulk density didefinisikan sebagai padatan tanah (massa total) dibagi dengan volume total tanah (Kalsim dan Sapei 2003). Massa total akan bervariasi dengan jumlah air yang ada dalam tanah, sehingga densitas tanah kering atau dry-bulk density
(Db) umumnya digunakan dan didefinisikan sebagai massa kering tanah oven (Mk) pada suhu 105oC selama 24 jam dibagi dengan volume total (Vt) tanah (Kalsim dan Sapei 2003). Untuk selanjutnya, istilah densitas tanah yang digunakan berarti merujuk pada dry-bulk density.
Berdasarkan hasil penelitian Iqbal et al. (2006) diacu dalam Isron (2009) yang menyatakan bahwa perlakuan intensitas lintasan traktor memberikan pengaruh nyata terhadap nilai densitas tanah pada taraf α = 0.05, di mana semakin meningkat intensitas lintasan roda traktor maka nilai densitas tanah cenderung meningkat. Kecenderungan kenaikan densitas tanah disebabkan oleh tekanan yang berasal dari roda traktor mendesak air dan udara, sehingga daerah yang dipengaruhi tekanan menjadi lebih padat dan secara langsung dapat meningkatkan densitas tanah. Pada umumnya densitas tanah berkisar antara 1.1–1.6 g/cm3
. Akan tetapi ada juga beberapa jenis tanah yang mempunyai densitas tanah kurang dari 0.85 g/cm3. Menurut Pramuhadi (2005), pertumbuhan dan produksi tebu maksimum serta pertumbuhan gulma minimum terjadi pada kisaran densitas tanah 1.2 –1.3 g/cm3
. Mengukur densitas tanah (Db). Menurut Kalsim dan Sapei (2003) densitas tanah dapat dihitung dengan persamaan:
Db = Mk/Vt = (Mt-Mw)/Vt
Di mana:
Db = Densitas tanah (g/cm3) Mk = Massa kering tanah (g) Vt = Volume tanah (cm3) Mw = Massa wadah (g)
Mt = Massa wadah + massa tanah kering (g)
Pada suatu usaha pemadatan tanah yang tetap, densitas tanah merupakan fungsi kadar air tanah. Densitas tanah meningkat mulai dari meningkatnya kadar air tanah dan mencapai puncak yang disebut sebagi kadar air optimum, selanjutnya menurun seiring dengan meningkatnya kadar air tanah (Hillel 1980).
Menurut McKyes (1985), kekuatan tanah dan sifat mekanik tanah lainnya akan berubah dengan adanya proses pemadatan. Kohesi tanah akan meningkat dengan pola logaritmik dan sudut geser dalam tanah akan meningkat dengan pola linier seiring kenaikan densitas tanah. Peningkatan kekuatan tanah akibat meningkatnya densitas ini tidak hanya menyebabkan kekuatan dan energi yang diperlukan untuk pemotongan (pengolahan) tanah menjadi meningkat, akan tetapi juga akan menghambat pertumbuhan akar tanaman.
3. Porositas
Porositas adalah proporsi ruang pori (ruang kosong) yang terdapat dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara (Plaster 1992). Porositas dapat ditentukan dengan menempatkan tanah kering oven pada sebuah panci air hingga seluruh ruang kosong terisi air. Perbedaan berat antara tanah kering oven dan tanah basah jenuh disebut total ruang pori. Secara umum porositas dapat dihitung dengan persamaan:
100
x
Vt
Mk
Mb
Pt
Dimana: Pt = Porositas tanah (%)Mb = Massa basah jenuh tanah sebelum dikering-ovenkan (g) Mk = Massa kering tanah setelah dikering-ovenkan (g) Vt = Volume tanah (cm3)
Porositas juga dapat ditentukan dari densitas tanah (Db) dan densitas partikel (Dp). Jika tidak ada ruang pori, maka Db akan sama dengan Dp. Rasio Db dan Dp akan sama dengan 1. Semakin banyak ruang pori, semakin kecil densitas tanah dan rasio Db/Dp. Pada kenyataannya, perbandingan Db/Dp adalah hanya prosentase fraksi padatan tanah. Jika salah satu prosentase berkurang dari 100%, perbedaannya adalah pada prosentase ruang pori. Untuk menghitungnya, biasanya dapat diasumsikan bahwa Dp adalah 2.65 gram/cm3. Persamaan berikut juga dapat digunakan untuk menghitung nilai porositas (Plaster 1992):
100%
x100
Dp
Db
Pt
100
65
,
2
%
100
Db
x
Pt
4. Diameter Berat Rata-rata Bongkah Tanah
Jumlah pecahan tanah akibat implemen pengolahan dapat ditentukan dengan ayakan tanah. Pengayakan memberikan metode sederhana untuk mengukur rata-rata ukuran bongkah tanah dan jumlah tanah relatif pada setiap kelas ukuran. Representasi yang sering digunakan adalah diameter berat bongkah tanah rata-rata atau mean weight diameter, MWD
Lal dan Shukla (2004) diacu dalam Isron (2009) menjelaskan bahwa ukuran partikel adalah sifat fisik tanah yang penting, karena mempengaruhi total porositas, ukuran pori, dan luas permukaan. Distribusi ukuran partikel menunjukkan ukuran kuantitatif dari ukuran partikel tanah yang merupakan fraksi solid. Analisa ukuran tanah merupakan percobaan untuk menentukan proporsi relatif ukuran butir tanah yang berbeda yang membentuk massa tanah. Sesungguhnya, agar mempunyai arti, contoh tanah harus terwakili secara statistik. Sebenarnya tidak mungkin dalam penentuan ukuran partikel dilakukan dengan pengujian (2)
tunggal, pengujian hanya bisa dengan penggolongan ukuran tanah melalui pendekatan selang ukuran antara dua ayakan (Bowles 1970).
Penggolongan ukuran dilakukan dengan menumpuk satu rangkaian ayakan pada ukuran lobang ayakan dari yang paling besar di puncak ke lobang paling kecil, dan pengayakan dilakukan pada sejumlah tanah yang diketahui kuantitasnya melalui tumpukan. Hal ini dilakukan dengan cara menempatkan materi di bagian atas ayakan dan digoncangkan untuk memisahkan partikel-partikel menjadi ukuran diameter yang lebih kecil dari ayakan teratas ke alas/panci (Bowles 1970).