BAB II TINJAUAN PUSTAKA
B. Tanah dan Proses Pembentukannya
2. Sifat Kimia
a. Reaksi Tanah (pH tanah)
Reaksi tanah menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai pH. Nilai pH menunjukkan banyaknya konsentrasi ion H+ yang semakin tinggi maka semakin masam tanahnya. Di dalam tanah selain H+ dari ion-ion lain ditemukan pula ion OH- , yang jumlahnya berbanding terbalik dengan banyaknya H+ . pada tanah-tanah yang masam jumlah ion H+ lebih tinggi daripada OH- , sedang pada tanah alkalis kandungan OH- lebih banyak daripada H+. Bila konsentrasi H+ dan OH- yang terdapat di dalam tanah seimbang, maka kondisinya netral (pH= 7).
� = � � [H+] = − � � [H] [H+]
Nilai pH berkisar dari 0 – 14 denagn pH 7 disebut netral sedang pH kurang dari 7 disebut masam dan pH lebih dari 7 disebut alkalis. Walaupun demikian pH tanah umumnya berkisar dari 3,0 – 9,0. Di indonesia umumnya tnah bereaksi masam dengan pH 4,0 – 5,5 sehingga tanah dengan pH 6,0 – 6,5 sering dikatakan cukup netral. Tanah sendiri berperan penting dalam ketersediaan unsur hara di tanah baik yang bersifat seimbang maupun berlebihan sehingga menjadi racun, serta mempengaruhi perkembangan organisme seperti bakteri dan fungi. Selain itu, pH tanah yang terlalu masam dapat dinaikkan pH-nya dengan pengkapuran dan yang terlalu basa dapat ditambahkan belerang.
30 | P a g e
Gambar 2.7: Hubungan antara pH tanah dengan tersedianya unsur hara
Menurut Sarwono Hardjowigeno (1989) pentingnya pH tanah sebagai berikut: (1) menentukan mudah tidaknya unsur-unsur hara diserap tanaman. Pada umumnya unsur hara mudah diserap tanaman pada pH yang netral (2) Menunjukkan kemungkinan adanya unsur-unsur beracun. Pada tanah masam banyak ditemukan ion-ion Al di dalam tanah, selain memfiksasi unsur hara P juga merupakan racun bagi tanaman. Pada tanah- tanah rawa (termasuk pasang surut) pH yang terlalu rendah menujukkan adanya sulfat yang tinggi, yang merupakan racun bagi tanaman (3) Mempengaruhi perkembangan mikroorganisme. Bakteri nitrifikasi hanya dapat berkembang dengan baik pada pH lebih dari 5,5.
b. Koloid Tanah
Koloid tanah merupakan bahan mineral dan bahan organik tanah yang sangat halus sehingga mempunyai luas permukaan yang sangat tinggi persatuan berat. Partikel-partikel koloid yang sangat halus yang disebut micell (micro cell) umumnya bermuatan negatif. Karena itu, ion-ion bermuatan positifn(kation) tertarik pada koloid tersebut sehingga terbentuk lapisan ganda ion. Bagian dalam dari lapisan ganda ion ini terdiri dari partikel koloid yang bermuatan negatif (anion) sedang bagian luar
31 | P a g e
merupakan kerumunan kation yang tertarik oleh partikel-partikel koloid tersebut. Yang termasuk dalam koloid tanah adalah mineral liat (Al-silikat, oksida-oksida Fe dan Al, dan mineral-mineral primer) serta humus (koloid organik yang tersusun dari C, H dan O).
c. Kapasitas Tukar Kation
Kapasitas tukar kation (KTK) adalah banyaknya kation (dalam miliekivalen) yang dapat dijerap oleh tanah per satuan berat tanah (biasanya per 100 g). Kation-kation yang telah dijerap oleh koloid-koloid tersebut sukar tercucui oleh air gravitasi, tetapi dapat diganti oleh kation lain yang terdapat dalam larutan tanah. Hal tersebut dinamakan pertukaran kation. KTK dinyatakan dalam satuan kimia yaitu miliekivalen per 100 g (me/100 g). Satu ekivalen adalah jumlah yang secara kimia setara dengan 1 g hidrogen. Jumlah atom dalam setiap satu ekivalen adalah 6,02 x 1023. Dengan demikian 1 miliekivalen setara dengan 1 mg hidrogen dan terdiri dari 6,02 x 1020. Bila tanah mempunyai KTK 1 me/100 g berarti setiap 100g tanah mengandung 6,02 x 1020 muatan negatif. KTK tiap koloid tanah berbeda. Humus mempunyai KTK yang jauh lebih tinggi dibanding dengan mineral liat sebagai berikut:
Tabel 2.3: KTK berbagai mineral liat
Mineral KTK dalam cmol (+)/kg
Humus 100 – 300 cmol (+)/kg Chlorit 10 – 40 cmol (+)/kg Montmorillonit 80 – 150 cmol (+)/kg Lilit 10 – 40 cmol (+)/kg Kaolinit 3 – 15 cmol (+)/kg Haloisit 2H2 O 5 – 10 cmol (+)/kg Haloisit 4H2 O 40 – 50 cmol (+)/kg Seskuioksida 0 – 3 cmol (+)/kg Sumber: Sarwono Hardjowigeno, 2010
32 | P a g e
KTK merupakan sifat kimia yang sangat erat hubungannya dengan kesuburan tanah. Tanah dengan KTK tinggi mampu menjerap dan menyediakan unsur hara lebih baik daripada tanah dengan KTK rendah. Tanah dengan KTK tinggi bila didominasi oleh kation basa, Ca, Mg, K, Na, dapat meningkatkan kesuburan tanah. Tetapi bila didominasi oleh kation asam, Al, H maka dapat mengurangi kesuburan tanah. Karena unsur-unsur hara terdapat dalam kompleks jerapan koloid maka unsur-unsur hara tersebut tidak mudah hilang tercuci oleh air. Tanah-tanah dengan kandungan bahan organik tinggi mempunyai KTK lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan kandungan bahan organik rendah atau tanah-tanah berpasir.
d. Pertukaran Anion
Kapasitas tukar anion (KTA) terjadi pada tanah dalam jumlah sedikit. KTA banyak ditemukan pada mineral liat amor, dan liat Al dan Fe oksida. Adanya muatan positif pada mineral liat silikat disebabkan oleh adanya patahan-patahan kristal atau akibat penggantian gugusan OH oleh timbulnya anion-anion lain (Sanchez, 1976). Pada oksida-oksida Fe dan Al timbulnya muatan positif terutama akibat penggantian gugusan OH oleh anion-anion lain. Karena koloid-koloid ini bermuatan positif maka terjadilah pertukaran anion. Secara umum, bila tanah banyak mengandung muatan positif maka:
1) Terjadi penjerapan anion seperti nitrat, chlor, dan lain-lain.
2) Kation-kation seperti Ca, Mg, dan K tidak dijerap tanah, tetapi tetap dalam larutan tanah sehingga mudah tercuci.
3) Fosfat dan sulfat dapat difiksasi oleh tanah. Karena tanah mempunyai kemampuan memfiksasi P dengan sangat kuat makan P tersedia dengan sangat rendah.
e. Kejenuhan Basa
Kejenuhan basa menunjukkan perbandingan antara jumlah kation- kation basa dengan jumlah semua kation (basa dan asam) yang ada pada
33 | P a g e
kompleks jerapan tanah. Kation-kation basa umumnya merupakan unsur hara yang diperlukan tanaman. Di samping itu basa-basa umumnya mudah tercuci, sehingga tanah dengan kejenuhan basa tinggi menunjukan bahwa tanah tersebut belum banyak mengalami pencucian dan merupakan tanah yang subur. Kejenuhan basa berhubungan erat dengan pH tanah, dimana tanah dengan pH rendah umumnya mempunyai kejenuhan basa rendah, sedang tanah dengan pH tinggi mempunyai kejenuhan basa tinggi.
Gambar 2.8: Hubungan pH tanah dengan kejenuhan basa f. Unsur Hara Esensial
Unsur hara esensial adalah unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan berasal dari udara, air dan tanah. Fungsinya bagi tanaman tidak dapat digantikan oleh unsur lain, sehingga bila tidak terdapat dalam jumlah yang cukup di dalam tanah, tanaman tidak dapat tumbuh dengan normal. unsur hara makro adalah unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah banyak. Sedangkan unsur hara mikro adalah unsur hara yang diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit. Jumlah unsur hara esensial ada 17, yaitu:
Unsur makro (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, dan S) Unsur mikro (Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, Cl, dan Co)
34 | P a g e
Tabel 2.4: Bentuk-bentuk ion dan molekul unsur hara yang dapat diserap tanaman Unsur hara Bentuk yang dapat diserap Keterangan
C CO2 melalui daun
Diserap dari udara dan air H H+, H
2 O (H dari air)
O O2, CO2 (melaui daun)
N NH4+, NO3-
Diserap dari tanah P H2P04- , HPO4 K K+ Ca Ca++ Mg Mg++ S SO4++ Fe Fe++, Fe+++ Mn Mn++ B BC33- , H2BO3- , B(OH)4 Mo MoO4- (Molibdat) Cu Cu++ Zn Zn++ Cl Cl-
Sumber: Sarwono Hardjowigeno, 2010
Berikut dipaparkan fungsi dari masing-masing unsur hara bagi perkembangan dan pertumbuhan tanaman:
1) Nitrogen: memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman, pembentukan protein.
35 | P a g e
2) Phospor: pembelahan sel, pembentukan albumin, pembentukan bunga, buah, biji, mempercepat kematangan, memperkuat batang, perkembangan akar, dan lain-lain.
3) Kalium: pembentukan pati, mengaktifkan enzim, pembukaan stomata, proses fisiologis, proses metabolik sel, mempengaruhi penyerapan unsur-unsur lain, daya tahan kekeringan dan penyakit, perkembangan akar.
4) Kalsium: penyusunan dinding sel tanaman, pembelahan sel, tumbuh memanjang.
5) Magnesium: pembentukan klorofil, sistem enzim, pembentukan minyak.
6) Sulfur: pembentukan protein.
7) Zinc: pembentuk hormon tubuh, katalis pembentukan protein, dan pematangan biji
8) Ferum: pembentukan klorofil, oksidasi reduksi, penyusun enzim dan protein.
9) Cuprit: katalis pernapasan, penyusun enzim, pembentukan klorofil, metabolisme karbohidrat dan protein.
10)Boron: pembentukan protein, metabolisem N dan karbohidrat, perkembangan akar, pembentukan buah dan biji.
11)Mangan: metabolisme N dan asam anorganik, fotosintesis, perombakan karbohidrat, pembentukan kerotin, riboflavin dan asam askorbat.
12)Molibdenum: meningkatkan pengikatan N oleh bakteri simbiotik, pembentukan protein.
13)Klorid: pertumbuhan akar dan tanaman terhambat kalau tidak ada Cl.
14)Cobalt: fiksasi N oleh bakteri simbiotik, penyusun vitamin B-12.
g. Mekanisme Penyediaan dan Penyerapan Unsur Hara
Unsur hara dapat tersedia dengan cara: (1) aliran masa, adalah gerakan unsur hara di dalam tanah menuju permukaan akar tanaman
36 | P a g e
bersama-sama gerakan massa air. Gerakan massa air di dalam tanah menuju ke permukaan akar tanaman berlangsung terus menerus karena air diserap akar dan menguap melalui proses transpirasi, (2) difusi, yaitu pergerakan zat dari konsentrasi tinggi ke rendah, dan (3) intersepsi akar, yakni akar- akar tanaman terus tumbuh dan memanjang menuju tempat-tempat yang lebih jauh di dalam tanah sehingga menemukan unsur-unsur hara dalam larutan tanah di tempat-tempat tersebut.
3. Sifat Biologi