Morfologi tanah : suatu sarana dalam penyelidikan ilmiah dengan tujuan untuk menguraikan, melukiskan dan melaporkan kenampakan, ciri-ciri, dan sifat tanah yang dimiliki oleh suatu profil tanah.
Profil Tanah : penampang melintang tanah yang menampakkan lapisan-lapisan tanah (horizon)
Horizon : lapisan tanah yang kurang lebih sejajar dengan permukaan bumi dan mempunyai ciri-ciri tertentu (khas)
Solum (tubuh tanah) : tanah yang berkembang secara genetis; merupakan lapisan tanah mineral dari atas sampai sedikit dibawah batas atas horizon C
Top Soil (Tanah Atasan) : lapisan tanah yang paling atas yang dapat diartikan : (1) horizon Ap; (2) Horizon A1 (3) Horizon A seluruhnya (4) lapisan tanah yang subur karena mengandung banyak bahan organik tanah
Surface soil (tanah permukaan) : lapisan tanah permukaan yang biasanya terpindahkan (moved by) waktu pengolahan tanah (tebalnya 12-20 cm) yang biasanya tererosi
Subsurface horizon (tanah bawah permukaan) : bagian horizon A yang terdapat dibawah surface soil
Subsoil (Tanah bawahan) : horizon B bagi tanah yang sudah terbentuk horizon; sedang bagi tanah yang sedang berkembang berarti lapisan tanah dibawah tanah permukaan dimana terdapat pertumbuhan akar yang normal
Syarat profil : (1) tegak (vertikal) (2) baru
(3) tidak terkena sinar matahari langsung (4) tidak tergenang air
(5) mewakili tapak sekeliling
Step-step pengamatan profil tanah :
1. membuat lubang profil (1m x 1m x 1m) atau tebras tebing
2. Menentukan batas-batas horizon, berdasarkan suara, warna dan kekerasan.
3. Mengukur batas-batas horizon dalam satuan cm Batas horizon :
SIFAT FISIK TANAH
Sifat fisik tanah : tekstur, struktur, kepadatan tanah, porositas, konsistensi, warna, air tanah, temperatur, aerasi.
Tanah terdiri dari 3 komponen :
Komponen padatan terdiri atas mineral anorganik dan bahan organik.
Komponen cair (liquid) terdiri atas air, ion yang terlarut, molekul, gas yang secara kolektif disebut : cairan tanah (soil solution).
Komponen gas tanah seperti gas atmosfer di atas tanah tetapi berbeda proporsinya.
Volume tanah = volume pori (air, gas) + volume padatan = konstan; untuk tanah yang tidak mengembang/swelling Tanah berswelling tidak konstan tergantung dari
kandungan airnya
Tanah ideal = 50% padatan dan 50% pori (45% bahan anorganik,5% organik)
Pori = makro berisi udara atmosfer berisi air (air ditahan oleh gaya adhesi partikel tanah dengan air melawan gaya gravitasi).
WARNA TANAH
secara langsung mempengaruhi penyerapan sinar matahari dan salah satu faktor penentu suhu tanah
secara tidak langsung berhubungan dengan sifat-sifat tanah, misal informasi subsoil drainase, kandungan bahan organik surface horizon, pembeda antar horison
diukur dengan menggunakan standar warna (Soil Munsell Color Chart)
Keterangan Soil Munsell Color Chart :
“ The Munsell notation identifies color by use of three variables : Hue, Value, and Chroma.
Hue is the dominant spectral color, that is, whether the hue is a pure color such as yellow, red, green or a mixture of pure color, such as yellow-red. Mixtures are identified numerically according to the amount of yellow or red used to produce the mixture. 5YR is an equal of red and yellow. As the number increases, the amount of the first color (yellow) increases and the second color (red) decreases. Value and Chroma are terms that refer to how the hue is modified by the addition of gray.
Value is the degree of lightness or brightness of the hue reflected in the property of the gray color that is being added to the hue. A particular value (gray) is made by mixing a pure white pigment (10) with a pure black pigment (0). If equal amounts of white and black pigments are mixed, the value is equal to 5.
chroma, the closer the color is to the pure gray of that value. “
Interpretasi : Warna tanah disebabkan oleh adanya bahan organik, dan atau status oksidasi senyawa besi dalam tanah.
tanah yang dibentuk oleh bahan induk basalt sering berwarna sangat gelap jika tanah tersebut mengandung sedikit atau tidak ada bahan organik
Status oksidasi besi terutama di lapisan bawah : tanah yang aerasi dan drainase bagus, senyawa besi berada dalam bentuk oksidasi (Ferri/Fe3+) dan memberikan warna merah atau kuning; tanah yang aerasi dan drainase jelek, senyawa besi tereduksi dalam bentuk ferro (Fe2+) akan memberikan warna abu-abu (gray)
Hubungan antara warna tanah dengan kandungan bahan organik di Illinois, USA
Notasi Munsell
(kondisi lembab) Bahan Organik (%)
Range Average
10 YR 2/1 3,5-7,0 5,0
10YR 3/1 2,5-4,0 3,5
10 YR 3/2 2,0-3,0 2,5
10 YR 4/2 1,5-2,5 2,0
TEKSTUR TANAH
Sifat kimia, fisika dan mineralogi partikel tanah tergantung pada ukuran partikelnya.
Semakin kecil ukuran partikel maka luas permukaannya semakin besar. Jadi, luas permukaan fraksi liat > fraksi debu > fraksi pasir
Sebagai contoh :
Partikel bentuk bola dengan berat 1 gr dengan bulk density 2,65 g/cm3 dipecah menjadi 106 partikel yang lebih kecil berbentuk bola dengan berat masing-masing partikel 10-6 g. Maka :
Luas permukaan untuk partikel dengan berat 1 gr adalah sbb :
Setelah dipecah menjadi partikel yang lebih kecil :
Volume = (10-6)/(2,65 g/cm3) = 3,77 x 10-7 cm3 r3 = 3,77 x 10-7 cm x 33 = 9,01 x 10-8 cm
4
r = 4,48 x 10-5 m
SA dari masing-masing partikel kecil = 4r2
= 4 x x (4,48 x 10-5 m)2 = 2,52 x 10-8 m2/partikel Kolektif SA = 2,52 x 10-8 m2/partikel x 106 = 2,52 x 10-2 m2 Dengan kata lain,
Klasifikasi Ukuran Partikel
Sumber Soil separates
Kerikil pasir debu liat
USDA > 2mm 2 mm–50 m 50 m-2 m < 2m
ISSS > 2mm 2 mm-20 m 20 m-2 m < 2m
USPRA > 2mm 2 mm-50 m 50 m-5 m < 5m
BSI, MIT, DIN
> 2mm 2 mm-60 m 60 m-2 m < 2m
Tekstur tanah diartikan sebagai proporsi pasir, debu dan liat
Partikel ukuran lebih dari 2mm, bahan organik dan agen perekat seperti kalsium karbonate harus dihilangkan sebelum menentukan tekstur
Tanah bertekstur sama misal geluh berdebu mempunyai sifat fisika dan kimia yang hampir sama dengan syarat mineralogi liat
Tekstur tanah ditentukan di lapangan dengan cara melihat gejala konsistensi dan rasa perabaan menurut bagan alir dan di laboratorium dengan metode pipet atau metode hidrometer
STRUKTUR TANAH
Merupakan gumpalan tanah yang berasal dari partikel-partikel tanah yang saling merekat satu sama lain karena adanya perekat misalnya eksudat akar, hifa jamur, lempung, humus, dll.
Ikatan partikel tanah berwujud sebagai agregat tanah yang membentuk dirinya
Pengamatan struktur tanah di lapangan (SSS, 1975) terdiri dari :
1. Pengamatan bentuk dan susunan agregat tanah tipe struktur (lempeng, tiang, gumpal, remah, granuler, butir tunggal, pejal)
2. Besarnya agregat klas struktur (sangat halus, halus, sedang, kasa, sangat kasar)
KONSISTENSI TANAH
Adalah derajad kohesi dan adhesi antara partikel-partikel tanah dan ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk oleh tekanan dan berbagai kekuatan yang mempengaruhi bentuk tanah
Konsistensi ditentukan oleh tekstur tanah dan struktur tanah
Cara penentuan (1) lapangan : memijit tanah dalam kondisi kering, lembab dan basah (2) laboratorium : Angka-angka Atterberg
Penentuan di lapangan :
Kondisi kering : kekerasan (lepas, lunak, keras) Kondisi lembab keteguhan (lepas, gembur, teguh) Kondisi basah : kelekatan dan plastisitas
Penentuan di laboratorium : menentukan Batas Cair (BC), Batas Lekat (BL), Batas Gulung (BG) dan Batas Berubah Warna (BBW)
Batas Cair : kadar air yang dapat ditahan oleh tanah
Batas Lekat adalah kadar air dimana tanah tidak melekat ke logam
Batas Berubah Warna adalah batas air dimana air sudah tidak dapat diserap oleh akar tanaman karena terikat kuat oleh tanah
Jangka Olah (JO) : kadar air dimana tanah mudah diolah (BL-BG)
Derajad keteguhan (DT) : BC-BG
Surplus positif : Bl > BC artinya tanah mudah merembeskan air;
Tillage (Pengolahan Tanah)
dapat memperbaiki sifat tanah atau dapat juga berpengaruh negatif misal menimbulkan erosi
dapat meningkatkan BD atau kerapatan tanah dan menghancurkan struktur
Efek deep tillage (90 cm) terhadap nilai BD tanah Depth (cm) Nilai BD awal
(gr/cm3) Nilai BD akhir(gr/cm3)
0-30 1,45 1,38
30-60 1,59 1,49
60-90 1,62 1,46
LENGAS TANAH
Lengas tanah adalah air yang terikat oleh berbagai gaya,
misalnya gaya ikat matrik, osmosis dan kapiler
Gaya ikat matrik berasal dari tarikan antar partikel tanah
dan meningkat sesuai dengan peningkatan permukaan jenis partikel tanah dan kerapatan muatan elektrostatik partikel tanah
Gaya osmosis dipengaruhi oleh zat terlarut dalam air maka
meningkat dengan semakin pekatnya larutan, sedang gaya kapiler dibangkitkan oleh pori-pori tanah berkaitan dengan tegangan permukaan
Jumlah ketiga gaya tersebut disebut potensial lengas tanah
atau tegangan lengas tanah, dan menjadi ukuran kemampuan tanah melawan gaya gravitasi
Ukuran lengas tanah adalah cm Hg, bar, dan pF
1 bar = 0,9869 atm = 105 Pascal = 75,007 cm Hg satuan cm air dibagi 1000 menjadi satuan bar pF = log10 cm H2O
Klasifikasi lengas tanah berdasar tegangan
lengas tanah :
1. Kapasitas menahan air maksimum
Jumlah air yang dikandung tanah dalam keadaan jenuh, semua pori terisi penuh air. Tegangan lengas tanah = 0 cm H2O, 0 bar atau pF 0
2. Kapasitas lapang
3. Titik layu tetap
Tingkat kelengasan tanah yang menyebabkan tumbuhan mulai memperlihatkan gejala layu. Tegangan lengas tanah = 15,849 cm H2O; 15 bar; pF 4,17
4. Koefisien higroskopik
Jumlah lengas tanah yang dijerap permukaan partikel tanah dari uap air dalam atmosfer yang berkelembaban kira-kira 100%. Tegangan lengas tanah = 31 bar; atau pF 4,5.
5. Kering angin
Kadar air tanah setelah diangin-anginkan di tempat teduh sampai mencapai keseimbangan dengan kelengasan atmosfer. Tegangan lengas = 106 cm H2O; 1000 bar; pF 6.
6. Kering oven
Kadar air tanah setelah dikeringkan dalam oven pada suhu 105-110 C sampai tidak ada lagi air yang menguap (timbangan tetap; biasanya membutuhkan waktu 16-18 jam). Tegangan lengas tanah = 107 cm H2O; 10.000 bar; atau pF 7,0.
Klasifikasi fisik :
(1) air bebas (air gravitasi) : air yang diatus oleh gaya gravitasi. Air dalam kondisi jenuh dan berada diantara pF 0 dan pF 2,54 (diantara jenuh air dan kapasitas lapang)
(3) air higroskopis : air di permukaan tanah yang dipegang antara pF 4,5 dan 7,0 (antara koefisien higroskopis dan kering oven)
Klasifikasi biologi :
(1) air tidak berguna : setara dengan air bebas menurut klasifikasi fisik. Kelas ini tidak berlaku bagi padi di sawah dan hidrofit yang hidup dalam jenuh air
(2) air tersedia : air yang terdapat diantara kapsitas lapang dan titik layu tetap (pF 2,54 dan 4,17), dan (3) air tidak tersedia : air yang berada pada tegangan
diatas titik layu tetap (diatas pF 4,17). Air dipegang tanah dengan tegangan lebih kuat dibanding kekuatan akar menyerap air.
Kandungan air dalam tanah mempengaruhi sifat tanah
seperti plastisitas, kembang dan kerut tanah, konsistensi, kepadatan, dan aerasi
Air tanah juga sangat berperan dalam siklus hidrologi.
KEPADATAN TANAH
Kepadatan Tanah (Density) adalah berat padatan suatu obyek dibagi volume padatan.
Kepadatan ada 2 : (1) Berat jenis (Partikel Density) (2) Berat Volume (Bulk Density)
Partikel Density (PD) adalah berat padatan tanah (solid,without pore) dibagi dengan volumenya (solid, without pore).
- Kepadatan padatan (solid) tanah mendekati kepadatan kuarsa (2,6 gr/cm3) karena kebanyakan mineral tanah adalah mineral silikat
- Adanya besi dan mineral berat lainnya (seperti olivin) cenderung meningkatkan PD.
Bulk Density (BD) : berat padatan (pada kering konstan) dibagi total volume (padatan+pori)
- BD tanah yang ideal berkisar antar 1,3 – 1,35 g/cm3. - BD pada tanah berkisar >1,65 g/cm3 untuk tanah
berpasir; 1,0-1,6 g/cm3 pada tanah geluh yang mengandung BO tanah sedang-tinggi
- BD mungkin lebih kecil dari 1 g/cm3 pada tanah dengan kandungan BO tinggi
- BD sangat bervariasi antar horizon tergantung pada tipe dan derajad aggregasi, tekstur dan BO tanah. Bulk Density sangat sensitif terhadap pengolahan tanah. Tillage benar, BD turun dan sebaliknya.
POROSITAS TANAH
Distribusi, kontinuitas pori menentukan aliran air dan udara
Persen pori 50% merupakan kondisi ideal tanah dimana setengahnya makro pori untuk meneruskan air karena adanya gravitasi dan setengahnya mikropori untuk menahan air dari tarikan gravitasi
Tanah mineral normalnya 30-60%
Morfologi Lahan
1.Relief
Untuk menunjukkan perbedaan tinggi tempat (elevation) Dibedakan atas makrorelief (seluas pandangan kita) dan
mikrorelief (batas yang sempit, misal tempat profil dibuat) Topografi = relief, tapi digunakan untuk ciri-ciri yang
meliputi peta kontour
2.Kemiringan atau Lereng
Kemiringan berpengaruh terhadap : (1) jumlah dan kecepatan run off (2) penggunaan mesin-mesin (3) pengolahan tanah
Diukur dengan Abney Level atau Suunto meter dalam derajad atau persen
Dibedakan :
0-3% : Datar (flat)
3-8% : Berombak (undulating) 8-16% : bergelombang (wavy) 16-30% : berbukit (hilly)
30-65% : curam (steep)
> 65% : sangat curam (very steep)
Perlu diukur tinggi tempat dan exposure.
Tinggi tempat : geologi, iklim dan bentuk permukaan bumi Exposure : pengaruh lansung terhadap sinar matahari, air,
Drainase
Merupakan kecepatan perpindahan air dari suatu tanah baik berupa aliran permukaan (run off) maupun air yang masuk kedalam tanah (perkolasi)
1-sangat lambat : aliran permukaan sangat lambat, shg air akan hilang karena masuk ke dalam tanah atau menguap; tanah datar, bersifat porous
2-Lambat : air permukaan lambat, air masih tergenang, sebagian menguap dan masuk ke tanah; tanah datar sampai landai
3-sedang: air permukaan mengalir sedemikian rupa, ada air yang masuk ke tanah, permukaan tanah basah dalam waktu lama; sebagain besar air diserap dalam tanah dan tersedia bagi tanaman, bahaya erosi kecil.
4-cepat : seebagian besar dialirkan sebagai air permukaan dan hanya sebagian kecil yang meresap ke dalam tanah; pada daerah yang miring hingga curam dan mempunyai kapasitas infiltrasi rendah, sehingga bahaya erosi cukup besar
5-sangat cepat : hampir semua air hujan dialirkan sebagai aliran permukaan; biasanya pada daerah yang curam sampai sangat curam dengan kapasitas inflitrasi sangat rendah sehingga bahaya erosi sangat besar
Dibedakan atas :
0-tanpa : tanpa peresapan air kedalam tanah sehingga tanah terus-menerus jenuh air
1-sangat lambat : terlalu lambat masuknya air kedalam tanah, tanah tetap jenuh selama 1-2 bulan; cirinya profil tanah penuh dengan warna bercak; permukaan air tanah tinggi; pertumbuhan tanaman terhambat
2-lambat : masuknya air ke dalam tanah lambat; tanah jenuh air selama 1-2 minggu; profil tanah dengan horizon A hitam atau kelabu, bercak atau bintik pada horizon B; permukaan air tanah cukup tinggi; menghambat perkembangan akar tanaman
3-sedang : tanah jenuh air hanya beberapa hari di daerah basah; profil tidak berbercak; tidak menghambat perkembangan akar tanaman
4-cepat : peresepan air cepat tetapi masih ada penjenuhan beberapa jam
5-sangat cepat : peresapan air kedalam tanah terlalu cepat sehingga sering tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman; tidak pernah jenuh air; tidak terdapat bercak
Dilaboratorium penetapan peresapan air (drainase dakhil) dengan menentukan permeabilitas tanah yaitu derajad peresapan tanah pada waktu tertentu. Dibedakan atas :
- tinggi : kecepatan > 10-1 cm/detik
- sedang : kecepatan antara 10-1 – 10-4 cm/detik - rendah : kecepatan 10-4 – 10-5 cm/detik
- sangat rendah : kecepatan10-5 – 10-6 cm/detik
Kelas drainase umum :
0-sangat buruk : ada genangan air, mencegah pertumbuhan tanaman, memerlukan drainase buatan; terlihat gleisasi
1-buruk : tanah tetap basah untuk waktu lama; menghambat pertumbuhan tanaman; perlu drainase buatan 2-agak buruk : air masuk ke tanah lambat; tanah mempunyai permeabilitas rendah; permukaan air tanah tinggi; masih memerlukan drainase buatan
3-sedang : air masuk ke tanah masih lambat; profil tanah ada lapisan impermeabel atau permukaan air tanah tinggi 4-baik : air bergerak ke bawah tetapi tidak cepat; profil bebas dari bercak atau kalau ada dibawah horizon C; pertumbuhan tanaman normal
5-agak terlalu cepat : air masuk ke tanah terlalu cepat; sangat porous; produksi tanaman rendah kecuali ada irigasi 6-terlalu cepat : air masuk ke tanah sangat cepat; umumnya pada tanah Lithosol; berlereng curam atau sangat porous
Klas drainase dan status aerasi sering dapat ditentukan dari warna dan pola warna yang terdapat pada lapisan bawah
Warna merah dan coklat umumnya mengindikasikan adanya unhidrated ferri oksida seperti hematit (Fe2O3). Warna merah biasanya berasal dari bahan induk atau berkembang dari senyawa besi yang mengalami oksidasi selama perkembangan tanah. Umumnya warna merah stabil apabila tanah mempunyai aerasi yang bagus, yaitu
Warna kuning disebabkan adanya hydrated ferri oksida misalnya geothite (Fe2O3.H2O)
Warna abu-abu atau netral disebabkan oleh beberapa substansi, terutama kuarsa, kaolinit dan mineral liat lainnya, kalsium dan magnesium karbonat (limestones), mineral besi tereduksi (ferro)
MINERALOGI
Batuan induk terdiri dari berbagai macam mineral. Pada batuan beku yang belum terdekomposisi umumnya terdiri dari kuarsa dan feldspar.
Di tanah, kuarsa merupakan mineral utama yang terdapat di pasir dan debu. Fraksi clay didominasi oleh mineral lempung montmorillonit, kaolinit, besi dan aluminium oksida, besi dan aluminium hidroksida.
Batuan induk didominasi oleh 9 elemen (lihat tabel berikut ini).
Element Major Ion Percent Mass Basis
Oxygen O2- 60
Silicon Si4+ 20
Aluminium Al3+ 6
Hydrogen H+ 3
Sodium Na+ 3
Calcium Ca2+ 2
Iron Fe2+ and Fe3+ 2
Magnesium Mg2+ 2
Potassium K+ 1
