Perombakan batu-batuan akan menghasilkan mineral-mineral sekunder tertentu dengan mengikut-sertakan semua unsur logam berat sebagai penyusun mikro. Sebagian kecil unsur mikro dibebaskan setelah mineral primer memengalami perombakan dan disintesis menjadi mineral liat, oksida logam, dan bahan organik. Sedang mineral-mineral sekunder mengandung logam berat adalah golongan mineral liat mengalami substitusi isomorfik (kaolinit, trioktahedral, mika, montmorilonit, khlorit, dan lain-lain), yaitu substitusi Al atau Si dengan logam mikro (Fe, Mn, Cu, Zn); serta oksida dan hidroksida residual, terutama Fe (Loughnan, 1969; Mitchell, 1964).
Mitchell (1964) mengemukakan analisis unsur-unsur mikro terkandung pada berbagai jenis mineral berasal dari batuan beku maupun endapan, disajikan pada Tabel 2.11. Penjelasan lebih lanjut dikemukakan untuk masing-masing jenis unsur mikro.
Unsur Mikro Kation
Unsur mikro kation meliputi: Fe, Mn, Cu, dan Zn. Secara pedogenesis, dua pertama dalam jumlah banyak di alam sebagai
penyusun makro; sedang dua terakhir relatif sedikit sehingga berpeluang kekurangan. Pengaruh tanah terhadap keempat kation berbeda-beda, tetapi pada kondisi tanah tertentu cenderung berpengaruh umum yang sama. Faktor-faktor tersebut adalah: (1) reaksi tanah (pH), (2) tingkat oksidasi dan pH, (3) reaksi dengan unsur anorganik lain, dan (3) ikatan dengan bahan organik. Kelarutan unsur mikro kation tinggi pada tanah masam, sehingga keracunan Fe atau Mn sering terjadi, tetapi Cu dan Zn kekurangan akibat hilang melalui pencucian.
Unsur Fe dan Mn sangat dipengaruhi oleh kondisi oksidasi-reduksi. Pada tanah tergenang (reduktif) ion Fe3+ atau Mn4+ berubah menjadi Fe2+ atau Mn2+ sehingga ketersediaannya meningkat. Sebaliknya bila tanah tergenang diperbaiki drainasenya maka jumlah ion Fe atau Mn tersedia menjadi berkurang. Selain itu, ketersediaan unsur mikro kation berkurang akibat keberadaan kation lain, sehubungan dengan mekanisme kompetisi terhadap serapan oleh akar. Baik Fe dan Mn maupun Cu dan Zn terikat kuat dengan bahan organik dalam bentuk ikatan khelat logam-organik.
Secara alami, daerah tropika basah (tropical rain forest) berpeluang besar mengalami masalah unsur mikro kation. Curah hujan tinggi, reaksi tanah masam, tekstur tanah berpasir, topografi berombak hingga bergelombang, merupakan kondisi umum area pertanian lahan kering di Indonesia. Kekurangan unsur Cu dan Zn secara alami muncul akibat hilang melalui pencucian dan erosi terutama di lahan tegalan. Keracunan Fe dan Mn berkaitan dengan drainase buruk, di mana ketersediaan kedua unsur meningkat terutama pada daerah cekung, sawah atau rawa.
Pengelolaan tanaman secara intensif, disadari atau tidak, dapat pula menjadi penyebab munculnya kekurangan ataupun keracunan unsur mikro. Pemupukan NPK berat merupakan pendorong kekurangan; terlebih lagi bila digunakan pupuk NPK beranalisis tinggi tanpa atau sedikit ikutan unsur mikro seperti lazim digunakan (Urea, TSP dan KCl). Tindakan tersebut mempengaruhi keseimbangan unsur hara dalam tanah ataupun tanaman.
Tabel 2.11. Mineral Primer Sumber Fe, Mn, Zn dan Cu (Mitchell, 1964)
A. Batuan Beku
Stabilitas Unsur Hara Unsur Hara Mineral Utama Mikro
Mengalami perombakan Mudah:
Olivin Mg, Fe, Si Ni, Co, Mn, Li, Zn, Cu, Mo Hornblen Mg, Fe, Ca, Ni, Co, Mn, Sc, Li, V, Zn,
Al, Si Cu, Ga
Augit Ca, Mg, Al, Ni, Co, Mn, Sc, Li, V, Zn, Si Pb, Cu, Ga
Biotit K, Mn, Fe, Al, Si Rb, Ba, Ni, Co, Sc, Li, Mn, V, Zn, Cu, Ga
Apatit Ca, P, F Pb, Sr Unsur-unsur lain yang jarang
Anorthit Ca, Al, Si Sr, Cu, Ga, Mn Andesit Ca, Na, Al, Si Sr, Cu, Ga, Mn Oligoklas Na, Ca, Al, Si Cu, Ga
Mengalami perombakan Sedang:
Albit Na, Al, Si Cu, Ga
Garnet Ca, Mg, Fe, Mn, Cr, Ga, Al, Si Ortoklas K, Al, Si Rb, Ba, Sr, Cu, Ga Muskovit K, Al, Si F, Rb, Ba, Sr, Ga, V Titanit Ca, Ti, Si V, Sn
Unsur-unsur lain yang jarang
Ilmenit Fe, Ti Co, Ni, Cr, V Magnetit Fe Zn, Co, Ni, Cr, V Zirkon Zr, Si Hf
Mengalami perombakan Sukar: Kuarsa Si
B. Batuan Sedimen
STABILITAS UNSUR HARA UNSUR HARA MINERAL UTAMA MIKRO Batu-pasir (sand-stone) Si Zr, Ti, Sn, Th, Au, Pt, dsb.
Batu-lapis (shale) Al,Si, K V, U, As, Sb, Mo, Cu, Ni, Co, Cd, Ag, Au, Pt, B, Se
Bijih besi (ion ores) Fe V, P, As, Sb, Se Bijih mangan (Mn ores) Mn Li, K, Ba, B, Ti, W, Co, Ni, Cu, Zn, Pb
Batu kapur dan dolomit Ca, Mg, Fe Ba, Sr, Pb, Mn Endapan garam K, Na, Ca, Mg B, I
Penggunaan varietas unggul respon pemupukan secara terus menerus, diikuti pengangkutan sisa panen ke luar lahan juga mempercepat munculnya kebutuhan akan unsur mikro. Unsur Cu dan Zn yang sedikit dalam tanah terangkut ke luar lahan dan tidak dikembalikan melalui pemupukan. Pengairan berlebihan pada lahan berdrainase buruk dapat menyebabkan tanaman keracunan Fe atau Mn.
Unsur Mikro Anion
Unsur mikro anion (Cl, B, Mo) secara kimia mempunyai sifat berbeda sehingga reaksi yang terjadi dalam tanah pun tidak akan sama.
Khlor
Sebagian besar khlor dalam tanah dijumpai dalam bentuk sangat larut, misalnya kalium khlorida. Ion Cl- tidak dijerap liat yang bermuatan negatif dan oleh karena itu akan turut bergerak mengikuti aliran air, baik ke atas maupun ke bawah. Di daerah
bercurah hujan tinggi, ion khlor dalam tanah rendah akibat hilang melalui pencucian. Sedang di daerah kering atau setengah kering akan dijumpai kadar khlor lebih tinggi, bahkan kadang-kadang bersifat meracun tanaman. Penambahan khlor dari atmosfer diduga dapat mencukupi kebutuhan tanaman, terutama untuk kondisi seperti Indonesia yang merupakan kepulauan. Uap air laut merupakan sumber khlor cukup tinggi sehingga masalah khlor di Indonesia belum ada yang melaporkan. Ion Cl- meningkatkan laju mobilitas Ni2+, Cu2+ dan Cd2+ melalui tanah. Hal ini mungkin secara langsung berkaitan dengan tingkat pembentukan kompleks khlor seperti diramalkan dari konstanta kestabilan. Tembaga dipegang jauh lebih kuat dibandingkan Ni maupun Cd seperti ditunjukkan dari jumlah volume pori yang dibutuhkan untuk memperoleh kembali Cu3+ dalam efluen (larutan pencuci) dan yang berada sebagai bentuk jerapan (Doner, 1978).
Boron
Ketersediaan dan penggunaaan boron sebagian besar ditentukan oleh pH tanah. Boron sangat larut dalam keadaan masam dan pada kondisi ini sebagian boron berada dalam bentuk asam borat yang segera tersedia bagi tanaman. Pada tanah berpasir bereaksi agak masam boron larut akan segera tercuci; demikian pula pada tanah liat tidak begitu masam, kerena liat bermuatan negatif tidak menjerap anion H2BO3- atau HBO32- Kecuali pada tanah liat masam didominasi oleh liat tipe 1 : 1 yang mengalami patahan, anion tersebut dijerap pada kisi yang bermuatan positif.
Pada nilai pH tinggi boron tidak begitu tersedia, kemungkinan mengalami pengikatan oleh liat berkombinasi dengan adanya kation-kation bivalen Ca atau Mg. Pemberian kapur berlebihan seringkali menciptakan kekurangan boron. Boron yang berikatan dengan senyawa organik dilepas setelah prombakan dan tersedia bagi tanaman. Pada umumnya kadar boron lapisan tanah atas lebih tinggi daripada lapisan bawah. Hal ini merupakan salah satu sebab kekurangan boron terjadi pada musim kemarau. Pada saat kekurangan air, akar tanaman terpaksa masuk lebih dalam untuk
memperoleh lebih banyak hara dan air sehingga kadar B rendah di bagian bawah ini menyebabkan tanaman kekurangan. Akan tetapi pada musim hujan, akar tanaman cukup memperoleh hara dan air dari lapisan tanah atas sehingga boron tidak menjadi masalah. Molibdenum
Reaksi tanah terhadap molibdenum hampir sama seperti terhadap fosfor; misalnya Mo hampir tidak tersedia pada tanah bereaksi masam. Dalam keadaan ini, ternyata anion molibdat (MoO43-) bereaksi dengan mineral tanah seperti silikat, besi dan aluminium. Ion molibdat yang terikat dapat digantikan kedudukannya oleh ion fosfat melalui pertukaran anion, suatu petunjuk bahwa senyawa tanah yang sama dapat terlibat dalam pengikatan molibdenum dan fosfat.
Ketersediaan Mo sangat menurun pada tanah masam, sehingga kebijakan pengapuran tertentu khusus ditujukan agar ketersediaan Mo meningkat. Molibdenum sangat penting bagi bakteri Rhizobium, sehingga tanaman legum yang ditanam pada tanah kalkareus seringkali menunjukkan respon terhadap pemberian Mo.