Tanah-tanah yang bertekstur pasir, karena butir-butirnya berukuran lebih besar, maka setiap satuan berat (misalnya setiap gram) mempunyai luas permukaan yang lebih kecil sehingga sulit meyerap (menahan) air dan unsur hara. Oleh karena itu, fungsi utama fraksi pasir adalah sebagai penyokong tanah yang disekelilingnya terdapat partikel-partikel debu dan liat yang lebih aktif. Tanah-tanah bertekstur liat, karena lebih halus memiliki luas permukaan yang lebih besar. Butir-butir liat memperlihatkan luas permukaan yang besar. Di dalam
tanah, molekul-molekul air mengelilingi partikel-partikel liat membentuk selaput tipis (film) sehingga jumlah liat akan menentukan kapasitas memegang air dalam tanah (Sarief, 1988).
Tekstur tanah sebagai faktor abiotik merupakan faktor penting yang mempengaruhi distribusi mineral, retensi bahan organik, biomassa mikroba dan sifat tanah lainnya (Scott and Robert, 2006).
Suatu dokumentasi oleh Silver, et al (2000). yang menemukan bahwa tekstur tanah memainkan sebuah peranan kunci di bawah tanah dalam penyimpanan karbon di ekosistem tanah dan sangat mempengaruhi ketersediaan hara dan retensi, terutama untuk tekstur tanah yang halus.
Logam Berat
Logam berat adalah unsur logam dengan berat molekul tinggi. Dalam keadaan rendah logam berat pada umumnya sudah beracun bagi tumbuhan, hewan, dan manusia. Termasuk logam berat yang sering mencemari habitat adalah Hg, Cr, Cd, As, dan Pb (Am.geol. Inst., 1976 dalam Notohadiprawiro, 2006).
Logam berat dapat masuk ke lingkungan hidup karena : (1). Longgokan
alami di dalam bumi tersingkap sehingga berada di permukaan bumi; (2) pelapukan batuan yang mengandung logam berat secara residual di dalam
saprolit dan selanjutnya berada di dalam tanah; (3) penggunaaan bahan alami untuk pupuk atau pembenahan tanah; dan (4) pembuangan sisa-sisa dan limbah pabrik serta sampah (Notohadiprawiro, 2006).
Ketersediaan logam berat di dalam tanah dipengaruhi oleh : 1. KTK (Kapasitas Tukar Kation)
2. Reaksi pengkompleksan 3. pH larutan
4. Anion dalam larutan tanah 5. Potensial redoks tanah
(Duchsufour, 1982; Verlo, 1993 dalam Notohadiprawiro, 2006).
Nilai ambang gawat unsur logam berat bagi tanaman dan ternak secara umum adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Nilai ambang gawat unsur logam berat bagi tanaman
Logam berat Kadar gawat (μg/ g bahan kering) dalam tanaman
Cr 1-2
Hg 2-5 Cd 5-10 Logam berat Kadar gawat (μg/ g bahan kering) dalam tanaman
Pb 10-20 Cu 15-20 Ni 20-30 Zn 150-200 Sumber : Mengel dan Kirby (1987) dalam Notohadiprawiro(2006).
Logam Cu berpotensi toksik terhadap tanaman dan berbahaya bagi manusia karena bersifat karsinogenik. Kandungan logam Cu dalam jaringan tanaman yang tumbuh normal sekitar 5-20 mg/kg, sedangkan pada kondisi kritis dalam media 60- 120 mg/kg dan dalam jaringan tanaman 5-60 mg/kg. Pada kondisi kritis pertumbuhan tanaman mulai terhambat sebagai akibat keracunan Cu dan konsentrasi lebih dari 10 ppm dapat menjadi racun terhadap tanaman. Oleh karena itu pengetahuan mengenai sifat dan karakteristik serta potensi toksisitas
logam Cu terhadap tanaman sangat dibutuhkan (Lasat, 2007 dalam Hardiani, 2009).
Kadmium (Cd) merupakan logam berat pencemar lingkungan yang tidak memiliki fungsi hayati dan bersifat sangat toksik bagi tumbuhan dan hewan Fitotoksisitas Cd dapat menyebabkan klorosis, nekrosis, layu serta gangguan fotosintesis dan transpirasi sehingga menghambat pertumbuhan. Variasi kelarutan Cd tanah berkorelasi erat dengan nilai pH, kapasitas tukar kation (KTK), kadar bahan organik dan liat, serta keberadaan ion logam lainnya (Maier et al., 2003; Smeets et al., 2005 dalam Sudadi, dkk, 2008).
Selain debu, bahan yang keluar dari letusan gunung api adalah batuan. Salah satu jenis batuan tersebut adalah batuan silikat. Batuan silikat dapat dijadikan sebagai pengganti pupuk kimia dengan dihaluskan terlebih dahulu hingga berbentuk tepung. Menurut Priyono (2008), batuan silikat mengandung banyak unsur hara essensial dan telah dievaluasi kemungkinan sebagai pupuk alami yang efektif dan ramah lingkungan. Banyak hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi tepung batuan silkat dapat meningkatkan pH tanah masam (Priyono dan Gilkes, 2004 dalam Priyono 2008), EC (Priyono, 2004 dalam
Priyono 2008), kapasitas tukar kation (KTK) tanah (Gillman et al., 2002 dalam
Priyono 2008), dan mengurangi toksisitas Al dan jerapan P oleh kation polivalen (Mn, Fe, Al) pada tanah masam. Sejauh ini pengaruh aplikasi tepung batuan silikat terhadap aktivitas organisme tanah dan keragaman hayati belum banyak dikaji oleh peneliti atau belum dipublikasikan. Selain itu, pemberian tepung batuan silikat (dosis 5 – 10 t/ha) meningkatkan pasokan Si dalam jumlah besar (Priyono, 2004 dalam Priyono 2008) dan hal itu memberikan keuntungan
tambahan kaitannya dengan peningkatan ketahanan tanaman tertentu terhadap serangan hama dan penyakit dan mengurangi toksisitas Al pada tanaman jagung.
1. Cadmium (Cd)
Berkenaan dengan fenomena kontaminasi dan pencemaran logam berat dalam tanah, kontaminasi merujuk pada kisaran kadar logam berat dalam tanah yang belum atau tidak akan segera mengakibatkan dampak negatif terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman atau komponen lingkungan lainnya. Pencemaran merujuk pada kisaran kadar logam berat dalam tanah yang telah mengakibatkan dampak negatif terhadap sebagian atau seluruh komponen lingkungan (Lacatusu, 2000).
Kapasitas tanah meretensi, mengadsorpsi dan mengakumulasikan logam berat ditentukan oleh kadar liat, kadar air, potensial redoks, pH, kadar bahan organik dan kapasitas tukar kation (KTK). Kapasitas sangga tanah terhadap kation logam berat dapat ditingkatkan dengan meningkatkan pH, kadar bahan organik dan KTK (Lindsay, 2001). Penggunaan kapur, bahan organik dan zeolit dilaporkan meningkatkan kapasitas sangga tanah lempung berpasir yang ditanami jagung terhadap Cd, Cu, Pb dan Zn yang diindikasikan dari meningkatnya nilai ketiga parameter tersebut dan menurunnya kadar fraksi aktif keempat logam yang diteliti (Sudadi, et al. 1997).
Kapasitas tanaman dalam mengakumulasikan logam berat bergantung pada spesies, kultivar, bagian tanaman dan umur atau fase fisiologisnya. Sensitivitas tanaman terhadap logam berat juga ditentukan oleh jenis logam beratnya. Sebagian besar logam berat diakumulasikan tanaman di akar. Serapan logam berat oleh tanaman dikotil umumnya lebih tinggi daripada monokotil dan jaringan
vegetatif mengandung Cd dan Pb dalam kadar yang lebih tinggi daripada jaringan generatif. Salah satu mekanisme tanaman dalam menoleransi toksisitas logam berat adalah melalui fenomena selektivitas serapan ion dari media tumbuhnya. Dari sisi budidaya tanaman, ukuran keberhasilan upaya pengelolaan pencemaran logam berat dapat didasarkan pada terjadinya penurunan serapannya. Penurunan serapan tanaman terhadap logam berat berkenaan dengan tiga hal, yaitu: (1) akibat
penurunan kadar fraksi aktif logam berat dalam media tumbuh, atau (2) peningkatan selektivitas tanaman dalam menyerap unsur dari media tumbuh,
atau (3) kombinasi keduanya (Kabata- Pendias and Pendias, 2001).
2. Tembaga (Cu)
Logam Tembaga, Seng dan Kadmium merupakan bahan pencemar tanah. Bahan pencemar tanah dapat dipilah menjadi dua, yakni bahan anorganik dan bahan organik. Bahan anorganik terutama logam berat seperti seng, tembaga, timbal dan arsenikum. Bahan – bahan tersebut cenderung berada didalam tanah dalam waktu yang lama, meskipun status kimianya kemungkinan berubah menurut waktu (Hanafiah, 2005).
Walaupun tanah telah terkontaminasi bahan pencemar anorganik dalam jumlah yang cukup besar, tetapi kemungkinan masalah yang timbul berasal dari beberapa unsur saja. Unsur yang bersifat meracuni tanaman atau menurunkan produksi jika konsentrasinya tinggi yakni termasuk seng, tembaga dan kadmium. Namun dalam konsentrasi yang rendah, beberapa unsur mikro tersebut bermanfaat untuk tanaman ataupun ternak (Hanafiah, 2005).
Unsur Cu bersumber dari hasil pelapukan/pelarutan mineral – mineral yang terkandung dalam bebatuan. Penambahan Cu ke dalam tanah melalui polusi
dapat terjadi pada industri – industri tembaga, pembakaran batu bara, pembakaran kayu, minyak bumi dan buangan di area pemukiman/perkotaan (Musa, 2007).
Lindsay (2001) menyimpulkan bahwa kadar Cu dalam larutan tanah menurun dengan peningkatan pH disebabkan Cu terikat sangat kuat pada matriks tanah. Unsur Cu2+ terikat lebih kuat pada bahan organik dibandingkan dengan unsur mikro lainnya misalnya Zn2+ dan Mn2+ dan Cu kompleks berperanan penting dalam regulasi mobilitas dan ketersediannya dalam tanah.
Kebanyakan Cu-mineral dalam bentuk kristal dan bentuk lainnya lebih mudah larut daripada Cu-tanah. Cu tanah adalah Cu2+ yang terikat kuat oleh matriks tanah yang terdiri dari kompleks liat dan humus atau senyawa – senyawa organik yang berasal dari reaksi perombakan bahan organik (Musa, 2007).
Tingkat oksidasi Cu umumnya kurang larut pada nilai pH yang biasa alam tanah daripada tingkat reduksi. Hidroksida dari bentuk valensi tinggi mengendap
pada nilai pH yang lebih rendah dan sangat tidak larut (Buckman dan Brady, 1982).
Unsur Cu dapat menjadi stabil dalam tanah setelah mengalami reaksi – reaksi hidrolisis, pembentukan kompleks anorganik dan kompleks organik, adsorpsi atau fiksasi Cu pada berbagai jenis mineral liat dan kemampuan fiksasi ini berbeda pada masing – masing mineral liat. Unsur Cu terikat lebih kuat pada bahan organik dibandingkan unsur mikro lainnya (Musa, 2007).
3. Plumbum ( Pb)
Timbal merupakan salah satu jenis logam berat yang terjadi secara alami yang tersedia dalam bentuk biji logam, dan juga dalam percikan gunung berapi, dan bisa juga di peroleh di alam (WHO HECA undated). Karena meningkatnya
aktivitas manusia, seperti pertambangan dan peleburan, dan pengunaannya dalam bahan bakar minyak, dan juga masih banyak lagi di gunakan dalam pembuatan produk lainnya, sehingga kandungan timbal di biosphere telah meningkat dalam 300 tahun terakhir (NHMRC 2009).
Kadar Pb yang secara alami dapat ditemukan dalam bebatuan sekitar 13 mg/kg. Khusus Pb yang tercampur dengan batufosfat dan terdapat didalam batu pasir ( sand stone) kadarnya lebih besar yaitu 100 mg/kg. Pb yang terdapat di tanah berkadar sekitar 5 -25 mg/kg dan di air bawah tanah (ground water) berkisar antara 1- 60μg/liter.Secara alami Pb juga ditemukan di air permukaan. Kadar Pb pada air telaga dan air sungai adalah sebesar 1 -10 μg/liter. Dalam air laut kadar Pb lebih rendah dari dalam air tawar. Laut Bermuda yangdikatakan terbebas dari pencemaran mengandung Pb sekitar 0,07μg/liter. Kandungan Pb dalam air danau dan sungai di USA berkisarantara 1-10 μg/liter.Secara alami Pb juga ditemukan di udara yang kadarnya berkisar antara 0,0001 – 0,001 μg/m3. Tumbuh-tumbuhan termasuk sayur-mayur dan padi-padian dapat mengandung Pb, penelitian yang dilakukan di USA kadarnya berkisar antara 0,1 -1,0 μg/kg berat kering. Logam berat Pb yang berasal dari tambang dapat berubah menjadi PbS (golena), PbCO3 (cerusite) dan PbSO4 (anglesite) dan ternyata golena merupakan sumber utama Pb yang berasal dari tambang. Logam berat Pb yang berasal dari tambang tersebut bercampurdengan Zn (seng) dengan kontribusi 70%, kandungan Pb murnisekitar 20% dan sisanya 10% terdiri dari campuran seng dan tembaga (Ariani, 2010).
Logam Cu, Pb dan Cd termasuk logam transisi, dan dalam lingkungan perairan ditemui dalam bentuk ion-ion bebas, pasangan ion organik dan ion kompleks. Kelarutan logam dalam tanah dikontrol oleh pH tanah. Kenaikan pH
akan menurunkan kelarutan logam , karena kenaikan pH akan mengubah logam dari bentuk karbonat menjadi bentuk hidroksi yang membentuk ikatan dengan partikel pada tanah, sehingga akan mengendap (Darmano, 1995).
Persyaratan Iklim dan Media Tumbuh Tanaman Jagung
Iklim
Sebaiknya jagung awal musim hujan dan menjelang bulan kemarau. Pertumbuhan jagung sangat membutuhkan sinar matahari. Tanaman jagung yang ternaungi pertumbuhannnya terhambat akan memberikan hasil biji yang kurang baik bahkan tidak dapat membentuk buah. Suhu yang dikehendaki tanaman jagung antara 21-340C, akan tetapi bagi pertumbuhan tanaman yang ideal memerlukan suhu optimum antara 23-270C.Pada proses perkecambahan benih jagung memerlukan suhu yang cocok sekitar 300 C (Qamara, 1998).
Iklim yang dikenhendaki oleh tanaman adalah daerah-daerah beriklim sedang daerah beriklim subtrpopis/tropis yang basah. Jagung dapat tumbuh didaerah yang terletak antara 0-500 LU–0-400 LS. Pada lahan yang tidak berigasi, pertumbuhan tanman ini memerlukan curah hujan ideal sekitar 85-200 mm/bulan dan harus merata. Pada fase pembuangan dan pengisian biji tanaman jagung perlu mendapatkan cukup air (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Tanah
Tanah dengan kemiringan kurang dari 8% dapat ditanami jagung, karena disana kemungkinan terjadi erosi tanah sangat kecil. Sedangkan daerah dengan
tingkat kemiringan lebih dari 8% sebaiknya dilakukan pembentukan teras dahulu (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Jagung dapat tumbuh baik pada tanah-tanah yang drainasenya baik selama musim hujan. Dengan persyaratan yang demikian tanaman ini pun dapat tumbuh pada tanah liat berlempung atau yang pasir berlempung. Jagung dapat tumbuh pada ketinggian 0–4000 meter di atas permukaan laut di daerah tropik. Jagung
dapat tumbuh pula pada tipe tanah di daerah lintang dari 58º utara - 40º selatan (Purwono dan Hartono, 2002).