buku ajar dasar-dasar ilmu tanah edisi 2012.pdf

(1)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 1

HIBAH PENULISAN BUKU AJAR

DASAR DASAR ILMU TANAH

(141G2103)

Oleh:

PROF. DR. IR. MUSLIMIN MUSTAFA, M.Sc. (NIDN: 001714302) ASMITA AHMAD, ST.MSi. (NIDN: 0016127304)

MUH. ANSAR, SP.MSi. (NIDN:0003057302) IR. MASYHUR SYAFIUDDIN (NIDN: 0031125911)

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI JURUSAN ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2012

(2)

HALAMAN PENGESAHAN

HIBAH PENULISAN BUKU AJAR BAGI TENAGA AKADEMIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN 2012

Judul : Dasar Dasar Ilmu Tanah

Nama Lengkap : Prof. Dr Ir Muslimin Mustafa, M.Sc. NIP : 194311171966101001

Pangkat/Golongan : Pembina Utama Madya / IV d Jurusan : Ilmu Tanah

Makassar, 19 November 2012

Mengetahui :

Ketua Jurusan Ilmu Tanah Penanggungjawab Penulisan,

(DR Ir Burhanuddin Rasyid, MSc.) (Prof. Dr Ir Muslimin Mustafa, M. Sc) NIP. 196312291990021001 NIP. 194311171966101001

Mengetahui,

Dekan Fakultas Pertanian

(Prof. DR Yunus Musa, MSc.) NIP. 195412201983031001

(3)

KATA PENGANTAR

Buku pengajaran Dasar-Dasar Ilmu Tanah ini disusun sebagai bahan untuk memahami pengetahuan dasar tentang tanah secara umum, yang meliputi; tanah sebagai bagian dari litosfer, pembentukan tanah dan prosesnya serta faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan tanah tersebut. Dasar-Dasar Ilmu Tanah merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa Fakultas Pertanian, karena menjelaskan dan membahas tentang tanah sebagai media pertumbuhan tanaman. Dalam proses pembentukan tanah, buku pengajaran Dasar-Dasar Ilmu Tanah ini memberikan penjelasan tentang peran faktor fisik, biologi, kimia dalam pembentukan tanah seperti perubahan iklim, temperatur, curah hujan serta mikroba dalam tanah. Pembahasan-pembahasan pokok serta kaitan antara setiap faktor pembentukan tanah tersebut akan memberikan pengertian tentang tanah sebagai media tumbuh tanaman.

Berdasarkan pokok bahasan yang disampaikan maka diharapkan agar mahasiswa pertanian yang memahami proses pembentukan tanah tersebut dapat memiliki pemahaman tentang tanah sebagai media pertumbuhan tanaman.

Materi bahasan dalam buku ajar ini akan merupakan dasar pemahaman untuk beberapa mata kuliah lanjutan yang berhubungan dengan tanah sebagai media tumbuh tanaman, seperti agrohidrologi, fisika tanah, kimia tanah, biologi tanah dan konservasi tanah dan air.

Pokok-pokok bahasan dalam buku ajar ini sebagian besar bersumber dari bahan-bahan perkuliahan selama ini yang disempurnakan sesuai dengan literatur yang terkait. Buku ajar ini merupakan hasil revisi dari buku ajar yang telah diterbitkan pada tahun 2009. Revisi ini dilakukan guna meningkatkan kualitas buku ajar serta menambah khazanah membelajaran bagi mahasiswa.

Para penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan, serta keterbatasan pokok bahasan yang diuraikan dalam buku ajar ini. Koreksi dan

(4)

komentar serta usulan perbaikan buku ajar ini sangat kami harapkan. Atas perhatiannya kami mengucapkan terima kasih.

Makassar, 19 November 2012 Tim Penyusun

(5)

RINGKASAN

Tanah memiliki kemampuan memberikan makanan air, maupun udara sehingga tanaman dapat hidup dan tumbuh. Berdasarkan fakta tersebut, maka tanah didefenisikan sebagai bahan atau massa yang terdiri dari mineral dan bahan organik yang mendukung pertumbuhan tanaman di permukaan bumi. Tanah terdiri dari partikel-partikel batuan, bahan organik, mahluk hidup, udara dan air.

Tanah merupakan sistem 3 fase, yaitu padat, cair dan gas yang selalu mengalami dinamisasi dalam kondisi seimbang. Dipandang dari sisi pedologi, tanah adalah suatu benda alam yang dinamis dan tidak secara khusus dihubungkan dengan pertumbuhan tanaman. Tanah yang dipelajari dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman disebut edaphologi.

Tanah yang terbentuk dari berbagai proses fisik, kimia dan biologi menghasilkan lapisan-lapisan yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lainnya baik sifat fisik, kimia maupun sifat biologinya. Dalam istilah tanah, lapisan tersebut dikenal dengan nama horison. Penampakan vertikal dari tanah yang terdiri atas horison disebut profil tanah. Cepat atau lambatnya pembentukan horison-horison tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor pembentuk tanah, yaitu: bahan induk, iklim, biota, topografi dan waktu.

Fraksi anorganik tanah terdiri dari fragmen batuan dan mineral dengan berbagai ukuran dan susunan. Berdasarkan ukuran, dikenal fraksi utama yaitu : kerikil (>2 mm); pasir (2,0– 0,05 mm); debu (0,05-0,002 mm) dan liat (<0,002 mm). Fraksi ini secara umum tersusun oleh mineral silikat sekunder (mineral liat tipe 1:1, 2:1 dan 2:2), mineral besi oksida dan aluminium oksida, serta mineral primer yang resisten (kuarsa dan mika).

Perbedaan ukuran fraksi tanah dan kandungan bahan mineral serta bahan organik tanah menyebabkan setiap tanah di dunia memiliki perbedaan sifat baik secara fisik, kimia dan biologi. Cirri-ciri fisik yang yang sangat penting dalam pengamatan dan penelitian tanah adalah warna, tekstur dan struktur. Ketiga hal

(6)

tersebut dapat menceritakan proses-proses yang mempengaruhi kondisi tanah pada saat terbentuk.

Air mempunyai fungsi yang penting dalam tanah, antara lain pada proses pelapukan mineral dan bahan organik tanah, yaitu reaksi yang mempersiapkan hara larut bagi pertumbuhan tanaman. Selain itu, air juga berfungsi sebagai media gerak hara ke akar-akar tanaman. Akan tetapi, jika air terlalu banyak tersedia, hara-hara dapat tercuci dari daerah-daerah perakaran atau bila evaporasi tinggi, garam-garam terlarut mungkin terangkat kelapisan tanah atas. Air yang berlebihan juga membatasi pergerakan udara dalam tanah, merintangi akar tanaman memperoleh O2 sehingga

dapat mengakibatkan tanaman mati. Setiap tanah mempunyai kadar air tanah kering udara, kadar air kapasitas lapang, dan kadar air maksimum yang berbeda-beda. Kadar air di dalam tanah dipengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah, kandungan bahan organik, kedalaman solum, iklim, tumbuhan, senyawa kimiawi garam-garaman, pupuk dan bahan amelioran.

Kandungan bahan mineral dan bahan organik tanah yang berukuran sangat halus (koloid tanah) sangat mempengaruhi sifat kimia tanah, utamanya pH, kapasitas tukar kation (KTK) dan kejenuhan basa, Partikel-partikel koloid yang sangat halus yang dikenal sebagai mikro sel pada umumnya bermuatan negatif, sehingga ion-ion yang bermuatan positif akan tertarik dan membentuk lapisan ganda ion (ionic double

layer).

Semua zat-zat organik dalam tanah, hidup atau mati, segar atau melapuk, senyawa sederhana atau yang kompleks, merupakan bagian dari bahan organik yang terdapat di tanah. Binatang-binatang, demikian juga akar-akar tanaman yang hidup dalam tanah tidak dimasukkan dalam definisi ini. Pada pihak lain, bakteri-bakteri, cendawan dan mikroba hidup dimasukkan sebagai bagian dari bahan organik karena alasan sederhana yaitu disebabkan tidak mungkin memisahkannya dari bahan organik lainnya dalam tanah. Bahan organik sangat penting peranannya di dalam tanah karena ikut serta menentukan sifat fisik, kimia dan biologi tanah.

Perombakan bahan organik menjadi humus dilakukan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut menyerap nitrogen bebas dari tanah dan udara, yang

(7)

kemudian menghubungkannya dengan elemen lain dalam bentuk yang tersedia bagi tanaman. Mikroorganisme tanah dibedakan menjadi flora dan fauna baik makro maupun mikro, seperti; cacing tanah, protozoa, bakteri, fungi, aktinomisetes, alga dan lain sebagainya.

Kesuburan alamiah sutau tanah bergantung pada banyak sedikitnya hara yang dapat diberikan oleh bahan induk. Penyedian ini tidak dapat bertahan lama dalam sistem kesuburan tanah diakibatkan banyaknya kebocoran yang terjadi, seperti erosi dan panen. Untuk mencegah hal tersebut dapat dilakukan pemupukan dan ameliorasi. Pemupukan dan ameliorasi dapat dilakukan dengan pemilihan jenis pupuk yang tepat (contohnya pupuk organik atau pupuk anorganik) dan bahan amelioran (contohnya; kapur).

Pengklasifikasian jenis tanah dimaksudkan untuk memudahkan dalam membedakan jenis-jenis tanah yang terdapat di dunia. Klasifikasi tanah yang umum digunakan adalah klasifikasi Pusat Penelitian Tanah Bogor, klasifikasi FAO/UNESCO dan USDA yang dikenal dengan nama Soil Taksonomi.

Tanah dan air sebagai sumberdaya alam lahan yang terbatas luas dan kualitasnya serta tidak dapat diperbaharui, sedangkan kehidupan dan kelangsungan hidup manusia dan seluruh mahluk hidup lainnya sangat tergantung dari hasil eksploitasi tanah dan air. Karena itu tanah dan air yang terbatas ini perlu dikelola secara benar, tepat dan efisien secara berkesinambungan dan berkelanjutan agar dapat dimanfaatkan terus. Hal ini dapat dicapai bila tanah dan air dikelola secara benar, tepat dan efisien. Tanah dan air sebagai modal dasar pembangunan untuk berbagai aspek kepentingan, untuk berbagai sektor pembangunan. Untuk itu setiap bidang tanah perlu diatur peruntukan dan pemanfaatannya, yang disesuaikan dengan kemampuan tingkat kesesuaian lahan.

(8)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN KATA PENGANTAR RINGKASAN DAFTAR ISI MODUL 1 : KONSEPSI TANAH ... 1

BAB I. Pendahuluan ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Ruang Lingkup Isi ... 1

C. Sasaran Pembelajaran Modul ... 2

BAB II. Pembahasan ... 3

A. Indikator Penilaian ... 12

B. Contoh Tugas dan Latihan ... 12

BAB III. Penutup ... 13

Daftar Pustaka ... 13

MODUL 2 : PROSES PEMBENTUKAN TANAH ... 14

MODUL 3 : MINERAL DALAM TANAH ... 30

(9)

MODUL 4 : SIFAT FISIK TANAH ... 40

MODUL 5 : KONSEP AIR TANAH... 53

MODUL 6 : SIFAT-SIFAT KIMIA TANAH ... 67

MODUL 7 : BAHAN ORGANIK TANAH ... 85

(10)

MODUL 8 : SIFAT BIOLOGI DASAR ... 100

MODUL 9 : KESUBURAN TANAH DAN PEMUPUKAN ... 109

MODUL 10 : KLASIFIKASI TANAH ... 118

MODUL 11: PENGELOLAAN TANAH UNTUK PRODUKSI YANG BERKELANJUTAN ... 127

(11)

LAMPIRAN . ... 164

(12)

MODUL 1

KONSEPSI TANAH

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

anah adalah bagian dari permukaan bumi yang terbentuk dari bahan induk (P) yang telah mengalami proses pelapukan akibat pengaruh iklim (C) terutama faktor curah hujan, suhu dan pengaruh aktivitas organisme hidup (O) termasuk vegetasi, organisme (manusia) pada suatu topografi (R) atau relief tertentu dalam jangka waktu (T) tertentu pula.

Menurut soil survey staff (1975) tanah adalah kumpulan tubuh alami pada permukaan bumi yang dapat berubah atau dibuat oleh manusia dari penyusunnya yang meliputi bahan organik yang sesuai bagi perkembangan akar tanaman. Di bagian atas dibatasi oleh udara atau air yang dangkal, ke samping dapat dibatasi oleh air yang dalam atau bahkan hamparan es atau batuan, sedangkan bagian bawah dibatasi oleh suatu materi yang tidak dapat disebut tanah yang sulit didefinisikan. Ukuran terkecilnya 1 sampai 10 m2 tergantung pada keragaman horisonnya.

B. Ruang Lingkup Isi

Modul ini akan membantu mahasiswa dalam memahami konsepsi tentang tanah termasuk kepentingan tanah, tanah sebagai hasil pelapukan, tanah sebagai medium tumbuh tanaman dan tanah sebagai sistem tiga fase.

(13)

C. Sasaran Pembelajaran Modul

Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami kepentingan ilmu tanah dalam sistem produksi serta mampu menjelaskan tanah sebagai suatu sistem, penyusunan tanah, dan tanah sebagai media tumbuh tanaman.

(14)

BAB II. PEMBAHASAN

Tanah Sebagai Sumber Kehidupan

Setiap hari kita menginjak tanah, serta di sekitar kita tumbuh tanaman pepohonan maupun rumput-rumputan. Berbagai pertanyaan muncul tentang tanah yang kita injak dan tempat pohon dan rumput tersebut tumbuh. Kenapa tanaman dapat tumbuh di atas tanah dan dari mana asal tanah tersebut. Masih banyak keingintahuan kita tentang tanah yang perlu dijawab, mengingat keanekaragaman dari tanah itu sendiri misalnya tanah di pegunungan, di lembah maupun di sekitar pantai. Namun kalau mengacuh pada kenyataan bahwa tanaman dapat tumbuh di atas tanah, maka tanah memiliki kemampuan memberikan makanan air, maupun udara sehingga tanaman dapat hidup dan tumbuh. Berdasarkan fakta tersebut, maka tanah didefenisikan sebagai bahan atau massa yang terdiri dari mineral dan bahan organik yang mendukung pertumbuhan tanaman di permukaan bumi. Tanah terdiri dari partikel-partikel batuan, bahan organik, mahluk hidup, udara dan air.

Tanah dapat menumbuhkan tanaman sebagai makanan bagi mahluk hidup (hewan dan manusia), yang menghasilkan kalori sebagai sumber energi maka tanah dinilai sangat penting dan mendapatkan perhatian dari semua pihak baik secara individu maupun secara kelompok. Kita semua berharap agar tanah selalu berkembang secara kualitatif dan tidak berkurang secara kuantitatif tanah menjadi perhatian khusus bagi petani, masyarakat wilayah maupun secara nasional.

Pihak yang sangat berkepentingan terhadap tanah adalah petani, baik secara individu maupun secara kelompok. Karena standar atau tingkat penghidupannya tergantung pada produksi pertanian yang dikelolanya masa depan para petani sangat ditentukan oleh cara petani mengelola tanahnya, mereka membutuhkan informasi-informasi yang mendukung usaha peningkatan produksi pertaniannya. Tanah yang baik memberikan perspektif kehidupan yang sehat dan tanaman yang baik.

Perlu pula diingatkan bahwa produktif pertanian yang baik dari hasil upaya pengolahan yang baik bukan hanya dinikmati oleh petani, tetapi juga masyarakat,

(15)

dan pemerintah membutuhkan makanan dan pakaian yang untuk hidup sehat oleh produksi pertanian yang cukup dan baik. Pemahaman terhadap peran tanah sebagai faktor produksi kebutuhan makan bagi mahluk hidup sangat diperlukan.

Pengertian Tanah

Tanah mengandung pengertian yang berbeda-beda bagi tiap kepentingan. Seorang pembuat patung menganggap tanah sebagai bahan utama dalam pembuatan patung-patungnya. Lain halnya dengan seorang ahli tambang yang menganggap tanah sebagai sesuatu yang menghalangi kerj mereka oleh karena menutupi batuan atau mineral yang harus mereka gali. Demikian pula halnya dengan seorang ahli jalan yang menganggap tanah sebagai bagian permukaan bumi yang lembek sehingga perlu dipasang batu-batu di permukaannya agar menjadi kuat. Ibu-ibu rumah tangga menganggap tanah sebagai „biang‟ penyebab kotornya sepatu, lantai, karpet.

Istilah tanah memang mempunyai pengertian yang luas dan arti yang berbeda sesuai dengan peruntukkannya. Dalam bidang pertanian, tanah diartikan lebih khusus yaitu sebagai media tumbuhnya tanaman darat. Tanah berasal dari hasil pelapukan batuan bercampur dengan sisa-sisa bahan organik dari organisme (vegetasi atau hewan) yang hidup diatasnya atau didalamnya. Selain itu, di dalam tanah terdapat pula udara dan air. Air dalam tanah berasal dari air hujan yang ditahan oleh tanah sehingga tidak meresap ke tempat lain.

Dalam pengertian ini ada dua variabel yang membedakan pengertian tanah di bidang pertanian dengan bidang lainnya, yaitu kedalaman tanah dan ukuran partikelnya. Kedalaman tanah dalam pengertian pertanian dibatasi pada bagian atas kulit bumi yang telah mengalami pelapukan atau adanya aktivitas biologi. Jika bagian yang telah mengalami pelapukan adalah dangkal, maka bagian tersebutlah dipakai sebagai batas kedalaman tanah. Sebaliknya, jika bagian yang telah mengalami pelapukan sangat dalam (4-6 m), maka tidak semua bahan lapuk tersebut disebut tanah, melainkan sampai kedalaman tempat terdapat aktivitas biologi. Pada umumnya, pembahasan tanah dalam bidang pertanian dibatasi pada kedalaman

(16)

sekitar 2,0 m. Kedalaman ini jauh berbeda dengan kedalaman tanah di bidang keteknikan yang dapat mencapai puluhan meter.

Berkaitan dengan ukuran partikelnya, para pakar pertanian membatasi tanah pada partikel berukuran (0,02 – 2 mm), dibandingkan dengan pakar keteknikan yang juga tertarik pada ukuran yang lebih besar dari 2 mm seperti kerikil bahkan batu, atau pakar bidang keramik yang hanya tertarik pada partikel yang berukuran 2 μm.

Jika kita membuat irisan tegak tanah dengan cara membuat lubang (1,0 x 1,5 m dengan kedalaman sekitar 2,0 m) dan selanjutnya diamati pada penampang tegaknya, akan terlihat laisan-lapisan dengan arah sejajar permukaan kulit bumi yang relatif mudah dibedakan satu sama lainnya. Lapisan-lapisan ini dalam ilmu tanah disebut horizon. Horizon tanah yang berada diatas bahan induk disebut “solum”.

Lapisan tanah bagian atas pada umumnya mengandung bahan organik yang lebih tinggi dibandingkan lapisan tanah dibawahnya. Karena akumulasi bahan organic inilah maka lapisan tanah tersebut berwarna gelap dan merupakan lapisan tanah yang subur sehingga merupakan bagian tanah yang sangat penting dalam mendukung pertumbuhan tanaman. Lapisan tanah ini disebut lapisan tanah atas (top

soil) atau disebut pula sebagai lapisan olah, dan mempunyai kedalaman sekitar 20

cm. Lapisan tanah dibawahnya, yang disebut lapisan tanah-bawah (subsoil) berwarna lebih terang dan bersifat relatif kurang subur. Hal ini bukan berarti bahwa lapisan tanah bawah tidak penting perannya bagi produktivitas tanah, karena walaupun mungkin akar tanaman tidak dapat mencapai lapisan tanah-bawah, permeabilitas dan sifat-sifat kimia lapisan tanah bawah akan sangat berpengaruh terhadap lapisan tanah atas dalam peranannya sebagai media tumbuh tanaman.

(17)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 6 Asal Mula Tanah

Pertanyaan yang logis adalah tanah itu terbentuk dari apa (faktor-faktor) apa dan bagaimana prosesnya. Beberapa faktor alamiah menunjukkan bahwa tanah merupakan bagian dari kulit bumi yang mengalami proses pelapukan biofisik-kimia dalam waktu yang sangat panjang. Proses-proses biofisik-kimia yang beragam dari setiap lokasi, menampakkan kondisi lingkungan tanah yang beraneka ragam seperti keadaan geomorfologi wilayah serta kondisi geologi dari bagian litosfer yang berada di atas permukaan air.

Perbedaan posisi bumi terhadap matahari secara langsung berpengaruh terhadap sifat-sifat bagian litosfer yang terangkat di permukaan air seperti diketahui bahwa berdasarkan letak bumi terhadap matahari, maka bumi di bagi dalam zona iklim yaitu : tropis, sub tropis, dingin dan kutub. Ke-4 zona tersebut akan mengalami proses pelapukan yang berbeda karena berada pada ruang dengan batas-batas kondisi wilayah yang spesifik.

Penjelasan tentang asal mula tanah ini perlu difahami, karena walaupun tanah bagian dari litosfer dari bumi, namun proses dan dinamika terbentuknya hanya berlangsung pada bagian litosfer yang mendapat pengaruh luar seperti penyinaran, udara, maupun air, suatu kondisi yang memungkinkan kelanjutan kehidupan berlangsung.

Tanah, Media Tumbuh Tanaman

Untuk pertumbuhannya, tanaman memerlukan unsur hara, air, udara, dan cahaya. Unsur hara dan air diperlukan untuk bahan pembentuk tubuh tanaman. Udara dalam hal ini CO2 ,dan air dengan bantuan cahaya menghasilkan karbohidrat yang

merupakan sumber energi untuk pertumbuhan tanaman. Disamping faktor-faktor tersebut, tanaman juga memerlukan tunjangan mekanik sebagai tempat bertumpu dan tegaknya tanaman. Dalam hubungannya dengan kebutuhan hidup tanaman tersebut tanah berfungsi sebagai :

(18)

Tunjangan mekanik sebagai tempat tanaman tegak dan tumbuh Penyedia unsur hara dan air

Lingkungan tempat akar atau batang dalam tanah melakukan aktivitas fisiknya

Akhir-akhir ini banyak digunakan sistem budidaya tanaman secara hidroponik. Dalam sistem ini sebagai media pertumbuhannya, tanaman tidak memerlukan tanah, tetapi berupa larutan unsur hara, dan agar tanaman berdiri tegak dibantu dengan penopang. Tetapi cara ini sangat mahal dan memerlukan pengetahuan atau hal-hal yang rumit.

Pedologi vs Edapholgi

Pengertian tanah jika dipandang dari sisi pedologi adalah suatu benda alam yang dinamis dan tidak secara khusus dihubungkan dengan pertumbuhan tanaman. Walapun demikian, penemuan-penemuan dalam bidang pedologi akan sangat bermanfaat pula dalam bidang pertanian maupun non pertanian seperti pembuatan bangunan.

Apabila tanah dipelajari dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman disebut edaphologi. Dalam hal ini dipelajari sifat-sifat tanah dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman, serta usaha-usaha yang perlu dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat tanah bagi pertumbuhan tanaman seperti pemupukan, pengapuran dan lain-lain.

Tanah, Sistem 3 Fase

Sebagai benda alam, tanah merupakan sistem tiga fase yang selalu berada dalam keseimbangan dinamis. Ketiga fase tersebut adalah fase padat, fase cair dan fase gas, merupakan sistem yang selalu berubah tetapi selalu berada dalam keadaan seimbang. Pada keadaan kering, misalnya rongga yang ditempati udara tana lebih

(19)

banyak dibandingkan rongga yang ditempati cairan. Jika tanah tersebut basah baik terjadi akibat pengairan atau hujan, maka rongga yang berisi udara berkurang dan rongga yang berisi cairan bertambah. Jika tanah digemburka, misalnya dengan pengolahan tanah, maka bagian relatif yang terisi oleh udara bertambah, dan bagian relatif padatan berkurang. Sebaliknya, jika tanah dipadatkan, bagian relatif padatan bertambah, dan bagian relatif udara berkurang.

Susunan Tubuh Tanah

Tanah tersusun dari 4 bahan utama yaitu : bahan mineral, bahan organik, air dan udara. Bahan-bahan penyusun tanah tersebut jumlahnya masing-masing berbeda untuk setiap jenis tanah ataupun setiap lapisan tanah. Pada tanah lapisan atas yang baik untuk pertumbuhan tanaman lahan kering (bukan sawah) umumnya mengandung 45% (volume) bahan mineral, 5% bahan organic, 30 % udara, 20-30% air.

Bahan Mineral

Bahan mineral dalam tanah berasal dari pelapukan batu-batuan. Oleh karena itu susunan mineral di dalam tanah berbeda-beda sesuai dengan susunan mineral batu-batuan yang dilapuk.

Bahan mineral di dalam taah terdapat dalam berbagai ukuran yaitu :

Pasir (2mm – 50 μ) Debu (50 μ – 2 μ) Liat < 2 μ

Bahan mineral yang lebih besar dari 2 mm terdiri dari kerikil, kerakal atau batu.

(20)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 9 Bahan Organik

Bahan organik umumnya ditemukan di permukaan tanah. Jumlahnya tidak besar, hanya sekitar 3-5% tetapi pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah besar sekali. Adapun pengaruh bahan organic terhadap sifat-sifat tanah dan akibatnya juga terhadap pertumbuhan tanaman adalah:

Sebagai granulator, yaitu memperbaiki struktur tanah Sumber unsur hara N, P, S, unsur mikro dan lain-lain Menambah kemampuan tanah untuk menahan air

Menambah kemampuan tanah untuk menahan unsur-unsur hara (KTK tanah menjadi tinggi)

Sumber energi bagi mikroorganisme

Air dan Udara.

Air terdapat di dalam tanah karena ditahan oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainase yang kurang baik. Udara dan air mengisis pori-pori tanah. Banyaknya pori-pori di dalam tanah kurang lebih 50% dari volume tanah, sedangkan jumlah air dan udara di dalam tanah berubah-ubah.

Kelebihan dan kekurangan air dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Adapun kegunaan air bagi pertumbuhan tanaman adalah :

1. Sebagai unsur hara tanaman. Tanaman memerlukan air dari tanah dan CO2 dari

udara untuk membentuk gula dan karbohidrat dalam proses fotosintesis

2. Sebagai pelarut unsur hara. Unsur-unsur hara yang terlarut dalam air diserap oleh akar-akar tanaman dari larutan tersebut

3. Sebagai bagian dari sel-sel tanaman. Air merupakan bagian dari protoplasma

Air dapat meresap atau ditahan oleh tanah karena adanya gaya-gaya adhesi, kohesi, dan gravitasi

(21)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 10 Fungsi Lahan/Tanah

Seringkali orang-orang mendeskripsikan tanah (soil) dan lahan (land) sebagai dua hal yang sama jika akan dibuat definisinya. Namun, pada dasarnya kedua kata tersebut sangatlah berbeda. Jika membicarakan tentang tanah, maka akan membahas bahan penyusun tanah, sifat-sifat tanah baik fisik, kimia dan biologi. Pembahasan tentang tanah akan mengarahkan kita pada pengertian suatu bagian permukaan bumi yang sifatnya beragam dari satu tempat ke tempat lain. Lain halnya dengan pengertian lahan yang sifatnya lebih luas karena menyangkut berbagai faktor termasuk tanah. Jika membicarakan tentang lahan akan lebih mengarahkan kita pada sesuatu yang menyangkut tempat (place) yang berarti akan membicarakan tentang iklim, vegetasi, organisme termasuk manusia serta aspek manajemen yang diterapkan.

Selanjutnya tanah dapat diartikan sebagai tubuh alami yang terdiri atas bahan mineral, bahan organik, udara dan air yang terbentuk dari pelapukan bahan induk yang dipengaruhi aktivitas organisme hidup pada topografi dan iklim tertentu dalam kurun waktu yang cukup lama. Bagaimana halnya dengan fungsi tanah atau lahan? Berikut penjelasan mengenai fungsi tanah.

Tanah berperan sebagai tempat tumbuh tanaman. Akar tanaman berjangkar pada tanah sehingga dapat berdiri dan tumbuh dengan baik. Tanah mampu menyediakan air dan berbagai unsur hara baik makro maupun mikro. Disamping itu, tanah juga mampu menyediakan oksigen (O2) bagi pertumbuhan tanaman yang

dikenal melalui sistem aerasi tanah. Tanah menopang berdirinya tanaman. Akar tanaman perlu berkembang baik dalam tanah agar dapat menjamin berdirinya tanaman. Kalau drainase tanah terhambat, akar hanya berkembang pada lapisan atas yang aerasinya baik. Dengan perakaran yang dangkal, tanaman akan mudah rebah.

Tanah juga berperan sebagai tempat hidup organisme hidup termasuk mikroorganisme dan makroorganisme tanah. Selain itu, juga berperan sebagai tempat hidup berbagai vegetasi yang hidup diatasnya.

(22)

Tanah berfungsi sebagai tempat wisata atau rekreasi. Jika kita membahas peran ini, maka akan menuntun kita berpikir tentang lahan karena akan menilai suatu tempat beserta segala yang ada di tempat tersebut, termasuk nilai artistik, keindahan, mistik, budaya, manusia, alam, iklim dan hal-hal lainnya. Contoh : Danau Toba denga Pulau Samosir dengan segala keindahan alam dan budaya yang ada di tempat tersebut telah menjadi petunjuk bagi kita bahwa lahan berfungsi lebih luas selain hanya sebagai tempat tumbuh tanaman semata.

Tanah dapat menjadi penyangga atau buffer system, sehingga jika terdapat senyawa-senyawa yang sifatnya meracun atau jumlahnya berlebihan, maka tanah berperan sebagai penyaring racun atau menetralisir bahan atau senyawa tersebut. Atau dengan kata lain tanah berperan dalam menanggulangi kasus polusi tanah dan tentunya air yang menjadi bagian penyusun utama tanah selain udara.

Tanah juga dijadikan sebagai tempat didirikannya bangunan, jembatan, landasan pesawat dan lain-lainnya. Olehnya itu, orang-orang pekerjaannya berkecimpung dalam bidang teknik sipil, bangunan, sangat perlu untuk mengetahui sifat tanah dimana akan mendirikan bangunan. Ilmu yang mendalami tentang hal tersebut disebut Mekanika Tanah.

Mengingat begitu banyaknya peran tanah atau lahan dalam kehidupan manusia dan organisme lainnya, maka perlu diperhatikan perencanaan tata guna lahan dengan tepat. Prinsip/konsep keseimbangan biotik harus menjadi pertimbangan dalam pengelolaan lahan agar tujuan keberlanjutan (sustainable) lahan tetap terjaga.

(23)

A. Indikator Penilaian

Penilaian dalam penugasan pada modul 1 ini didasarkan pada hasil kerja perorangan dan kelompok. Setiap mahasiswa wajib untuk membuat deskripsi setiap proses pembentukan tanah beserta layout tiap proses dalam bentuk presentasi kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 5 % dari nilai akhir.

B. Contoh Latihan dan Tugas

1. Jelaskan jenis-jenis bahan induk tanah

2. Apa yang dimaksudkan dengan tanah adalah sistem 3 fase? 3. Jelaskan perbedaan lahan dan tanah?

(24)

BAB III. PENUTUP

Pemahaman mahasiswa akan asal mula tanah dan konsepsi tentang tanah sangat dibutuhkan untuk memahami fungsi tanah/lahan sebagia media tumbuh tanaman.

Sumber pustaka:

1. Foth, H.D. 1990. Fundamentals of Soil Science. 8Ed. John Wiley & Sons. New York.

2. Hardjowigeno, S. 2003. Ilmu Tanah. Akademika Pressindo. Jakarta. 3. Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. IPB Bogor.

(25)

MODUL 2

PROSES PEMBENTUKAN TANAH

BAB 1. PENDAHULUAN

erubahan batuan induk menjadi bahan induk yang kemudian membentuk tanah, terjadi melalui proses pelapukan secara fisik, kimiawi dan biologi. Tanah disebut sebagai media yang dinamik disebabkan karena proses pelapukan fisik, kimiawi dan biologinya terus berlanjut tanpa pernah berhenti. Ketiga proses tersebut menjadi proses yang sangat penting dalam pembentukan tanah.

Cepat atau lambatnya ketiga proses tersebut bekerja membentuk sebuah solum tanah sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor: jenis bahan induk, iklim, biota, topografi (relief) dan waktu. Proses dan faktor pembentuk tanah merupakan sebuah sistem yang terbuka, dimana dari sistem tersebut dapat terjadi pembentukan atau penambahan sebuah materi yang baru dan dapat juga menghilangkan sebuah materi. Oleh sebab itu dari sistem ini dihasilkan tanah dengan karateristik yang berbeda-beda sesuai dengan tempat terbentuknya.

Oleh karena mengingat pentingnya proses dan faktor tersebut, maka sangat penting untuk memahami lebih lanjut mekanisme proses dan faktor tersebut.

Modul ini akan membantu mahasiswa dalam memahami proses dalam pembentukan tanah terutama yang ada di sekitarnya, dengan cara memahami faktor-faktor pembentuk tanah yang mendorong terbentuknya tanah tersebut.

(26)

Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami proses-proses dalam pembentukan tanah yang sangat menentukan sifat dan karakteristik serta jenis tanah yang terbentuk.

(27)

BAB II. PEMBAHASAN

Proses-Proses Pembentukan Tanah

Istilah proses pembentukan tanah adalah penjelasan tentang perubahan-perubahan biofisik dan kimia yang menjadikan pelapukan pada bagian litosfer yang tampak di permukaan air. Secara nyata menunjukkan bahwa proses fisik secara alamiah dan langsung berpengaruh nyata terhadap pelapukan batuan melalui perubahan temperatur, peningkatan dan penurunan temperatur yang berpengaruh terhadap pemuaian dan penyusutan yang tidak seragam sehingga secara fisik terjadi retakan. Hasil retakan tersebut memberikan ruang yang memungkinkan air masuk, hewan kecil masuk maka terjadilah proses kimia, seperti hidrolisa, terbetuknya garam serta matinya hewan-hewan kecil sebagai bahan organik. Proses-proses penyinaran, hujan, hidrolisis, kepunahan hewan berlangsung lamban tetapi pasti sehingga dalam periode tertentu tanah akan terbentuk.

Tanah yang terbentuk dari berbagai proses fisik, kimia dan biologi menghasilkan lapisan-lapisan yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lainnya baik sifat fisik, kimia maupun sifat biologinya. Dalam istilah tanah, lapisan tersebut dikenal dengan nama horison. Penampakan vertikal dari tanah yang terdiri atas horison-horison disebut profil tanah (Gambar 1). Adapun proses-proses tersebut antara lain :

a. Proses fisik

Proses pelapukan fisik (disintegration) dikenal juga dengan nama proses mekanik, hal ini disebabkan oleh proses perubahannya meliputi perubahan wujud/fisik dari suatu materi atau benda. Faktor yang berpengaruh dalam proses ini adalah: naik turunnya suhu (temperatur), air dan aktivitas biota.

Batuan merupakan benda padat yang tidak dapat menghantarkan panas, tetapi batuan yang mengalami pemanasan secara kontinu akan menyimpan panas dalam tubuhnya yang berakibat terjadinya reaksi pada mineral-mineral

(28)

Gambar 1 Kenampakan profil tanah dengan horison-horisonnya, setiap horison memiliki sifat fisik, kimia dan biologi yang berbeda. (bahan mineral dicirikan dengan warna yang terang dan bahan organik dengan warna yang gelap) (Singer & Munns, 1991).

penyusunnya. Mineral yang tersusun atas kristal-kristal akan merefleksikan panas yang diterima melalui bidang kristalnya sehingga kelebihan panas yang diterima dapat membuat mineral terbelah ataupun pecah baik melalui bidang belah ataupun tidak. Mineral-mineral yang terbelah ataupun pecah, memperlihatkan retakan pada tubuh batuan, yang sedikit-demi sedikit akan semakin besar sehingga batuan pecah menjadi ukuran yang lebih kecil. Perbedaan suhu yang ekstrim juga dapat menyebabkan pelapukan fisik pada

batuan. Hal ini dapat terjadi pada daerah beriklim kering (Arid), dimana suhu

(29)

pada siang hari sangat tinggi dan pada malam hari sangat rendah. Hal ini mengakibatkan batuan yang berwarna lebih gelap lebih cepat hancur dibanding batuan yang berwarna terang. Batuan yang berwarna gelap akan menyerap lebih banyak panas pada siang hari dan lambat mengeluarkannya pada malam hari sehingga reaksi pada kristal mineralnya akan lebih intens terjadi sehingga batuan lebih mudah hancur.

Proses perubahan suhu udara dapat menimbulkan hujan. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi memiliki tenaga mekanik yang dapat mengikis permukaan batuan dan mempercepat pelapukan fisik.

Proses pengisian celah retakan pada batuan oleh air dapat mempercepat penghancuran batuan. Terlebih pada daerah yang beriklim dingin, dimana air yang mengisi celah akan membeku yang mengakibatkan pertambahan volume, sehingga batuan menjadi mudah dihancurkan.

Pengangkutan batuan dari suatu tempat ke tempat lain oleh air juga dapat menyebabkan pelapukan secara fisik.

Akar-akar tanaman masuk ke dalam batuan melalui rekahan-rekahan yang kemudian berkembang mempunyai kekuatan yang sangat besar untuk menghancurkan batuan tersebut

b. Proses kimiawi

Hidratasi; proses penambahan molekul air dalam struktur mineral, tetapi molekul air yang masuk ke dalam struktur mineral tidak terdisosiasi.

Contoh :

2Fe2O3 + 3H2O → 2Fe2O3 . 3H2O

Hematite merah Hematit kuning

CaSO4 + 2H2O → CaSO4 . 2H2O

Anhidrit Gipsum

Oksidasi dan reduksi; proses penambahan dan pengurangan oksigen yang berakibat pada bertambah atau berkurangnya elektron (muatan negatif) dalam penguraian dan pembentukan mineral.

(30)

Contoh:

2FeS2 + 7H2O + 15O → 2Fe(OH)3 + 4H2SO4

Pirit Geotit

Karbonatasi dan Asidifikasi; adalah proses pelapukan kimia akibat reaksi mineral dengan Asam. Asam ini dihasilkan dari reaksi CO2 yang dihasilkan dari dekomposisi bahan organik dan air hujan dengan air tanah. Meskipun H2CO3 yang dihasilkan dari dari bahan organik merupakan asam lemah (mudah terurai menjadi gas CO2 dan H2O), tetapi sangat efektif meningkatkan kerapuhan kristal mineral.

Contoh:

2KAlSi3O8 + 2H2CO3- → H4Al2Si2O8 + K2CO3 + 4SiO2 Orthoklas Asam karbonat Kaolin Kuarsa

Hidrolisis; adalah proses pergantian kation dalam struktur kristal mineral oleh ion H+ dari molekul H2O.

Contoh :

KAlSi3O8 + H2O → HAlSi3O8 + KOH

Orthoklas Kaolin Kalium hidroksida

Pelarutan; adalah proses pelapukan kimia oleh media Air, terutama air yang mengandung ion-ion seperti: CO2, HCO3-, NO3-, dan asam-asam lainnya. Air, selain menjadi media dalam meningkatkan pelarutan mineral juga sebagai media dalam melarutkan (leaching) hasil penguraian senyawa dari mineral dan bahan organik. Proses podsolisasi (horizon A yang berwarna pucat), dan desilikasi (pengurangan silika dari horison) terjadi akibat intensnya proses pencucian. Sedangkan akibat sebaliknya dari proses pencucian terjadi penumpukan hasil pencucian pada horison yang lebih dalam berupa proses salinisasi dan alkalinisasi (penumpukan garam-garaman) serta proses ferrolisis (penimbunan besi dan aluminium yang membentuk mineral sesquioksida).

(31)

c. Proses Biologi

Faktor utama dalam proses biologi adalah aktivitas dekomposisi bahan organik oleh mikroba di dalam tanah yang mengubah N-organik menjadi N-anorganik sebagai bahan penyusun tubuh mikroba. Proses ini akan menghasilkan asam organik yang mempercepat proses pelapukan kimia mineral. Selain itu untuk melindungi akar tanaman dari bakteri yang merugikan maka akar tanaman juga menghasilkan asam-asam organik yang dapat mempercepat pelapukan kimia dan fisik pada batuan.

Horisonisasi

Pembentukan horison tanah dihasilkan dari kehilangan, transformasi, dan translokasi sepanjang waktu tertentu pada bahan induk. Contoh sejumlah proses penting yang menghasilkan horison tanah antara lain :

1. penambahan bahan organik dari tanaman terutama pada topsoil

2. transformasi yang diwakili oleh pelapukan batuan dan mineral dan dekomposisi bahan organik

3. hilangnya/larutnya komponen dapat larut oleh pergerakan air melalui tanah yang membawa serta garam-garam dapat larut

4. translokasi yang diwakili oleh pergerakan mineral dan bahan organik dari topsoil ke subsoil

Pembentukan Horison A dan C

Pengaruh dekomposisi bahan organik Humifikasi : membentuk humus pada topsoil yang turut mempengaruhi warna dari topsoil yang lebih gelap dibanding lapisan dibawahnya. Topsoil ini kemudian dikenal dengan HORISON A. Terkadang horison A disebut Ap, huruf p menunjukkan pembajakan, atau penggunaan tanah untuk diolah, budidaya atau sebagai lahan pertanian.

(32)

Horison yang tepat berada langsung diatas bagian bahan induk yang telah mengalami perubahan disebut sebagai HORISON C

Pembentukan horison E (Eluviasi) atau horison pencucian yang lebih banyak terjadi pada tanah-tanah hutan dibadingkan di daerah padang rumput. Warna horison E biasanya lebih terang (putih)

Pembentukan HORISON O pada tanah-tanah organik yang pada umumnya terbentuk didaerah yang sering tergenang air seperti danau dengan air dangkal, rawa-rawa yang memungkinkan terakumulasinya gambut (bahan organik) akibat kurangnya oksigen yang membantu proses dekomposisi. Tanah yang terbentuk kemudian dikenal sebagai tanah organik yang mempunyai horison O.

Faktor-Faktor Pembentuk Tanah Bahan induk (parent material)

Tanah-tanah yang terbentuk berdasarkan proses pelapukan batuan dikenal sebagai tanah mineral yaitu tanah-tanah yang mengandung unsur-unsur hara yang berkaitan dengan sifat-sifat tanah dilihat dari berbagai faktor.

Bahan induk mempunyai pengaruh besar terhadap kesuburan dan kandungan mineral tanah. Tingkat kekerasan bahan induk dapat dijadikan prediksi dalam menilai laju pembentukan tanah.

Laju pembentukan tanah dari bahan induk yang berasal dari batuan metamorf berjalan sangat lambat. Hal ini disebabkan batuan metamorf memiliki tekstur dan struktur batuan yang sangat kompak (masif) serta mineral yang sangat resisten. Batuan metamorf terbentuk dari hasil rekrsitalisasi ulang dari mineral yang terdapat

Batuan Metamorf Batuan Beku Batuan sedimen dan Batuanpiroklastik

(33)

dalam batuan beku dan sedimen, sehingga menghasilkan mineral yang memiliki kristal yang kompak karena terbentuk dari temperatur dan tekanan yang tinggi.

Laju pembentukan tanah dari bahan induk yang berasal dari batuan beku bervariasi kecepatannya. Hal ini diepngaruhi oleh jenis magma asal pembentukan, ukuran kristal mineral dan kandungan mineral. Jenis magma asal akan memberikan perbedaan: kandungan kadar silika, kandungan mineral, warna batuan dan sifat batuan. Ukuran kristal akan memberikan perbedaan temperatur pembentukan dan perbedaan tekstur batuan. kandungan mineral dipengaruhi oleh temperatur pendinginan magma dan kandungan silika magma.

Laju pembentukan tanah dari pelapukan langsung bedrock cukup bervariasi. Batupasir (sandstone) yang sementasinya lemah, pada lingkungan humid (basah) dapat membentuk rata-rata 1 cm tanah per 10 tahun. Batuan kapur yang mudah larut meninggalkan residu berupa bahan yang sulit larut yang diperkirakan mencapai 100,000 tahun untuk membentuk lapisan tanah pada daerah dengan batuan induk kapur di daerah humid.

Bahan induk yang diturunkan dari sedimen dibawa oleh air, angin, atau gravitasi. Sedimen koluvial terjadi pada lereng terjal dimana gravitasi adalah kekuatan utama yang menyebabkan pergerakan dan sedimentasi. Sedimen alluvial umumnya ditemui pada daerah yang lebih landai, oleh karena penyebarannya oleh banjir dan aliran sungai. Contoh: kebanyakan tanah-tanah pertanian di California terbentuk di lembah dimana alluvial adalah bahan induk yang dominan.

Sedimen abu volkan sebagai bahan induk juga dapat ditemui. Bahan induk ini bersifat amorf mengandung alofan, oksida besi dan Aluminium. Alofan mempunyai pH tinggi.

Disamping batuan induk sebagai bahan induk pembentukan tanah, dikenal juga adanya bahan induk organik, yaitu bahan induk yang terdiri dari pelapukan sisa tanaman, hewan dan sisa lainnya yang melapuk pada kondisi anaerob karena kondisi geomorfologi yang terbentuk secara alamiah. Terdapat perbedaan nyata dari profil

(34)

tanah-tanah mineral dan tanah organik. Pada tanah mineral terdapat perbedaan perbedaan batas horizon nyata sebagai hasil pelapukan, serta proses pelapukan dan pencucian. Pada profil tanah organik, perbedaan horizon ditampakkan oleh tingkat pelapukan bahan organik yang belum melapuk, sedang melapuk atau sudah melapuk, tidak jelas hubungan antar horizon dalam suatu profil pada tanah-tanah organik, karena proses pelapukan tidak berada pada perbedaan lingkungan yang nyata. Misalnya kondisi jenuh/ lembab yang terjadi pada lapisan bawah, juga dapat terjadi pada lapisan permukaan. Berdasarkan kondisi geomorfologi yang terbentuk secara alamiah menunjukkan bahan penyebaran tanah-tanah organik di Indonesia cukup luas meliputi Sumatera, Kalimantan, Papua dan sebagian kecil di Sulawesi bagian tengah.

Iklim

Iklim sangat berpengaruh terhadap pembentukan tanah. Pada area yang permanen kering dan atau membeku (frozen) (pengaruh es), tanah sulit terbentuk. Dua komponen iklim yang sangat berpengaruh adalah curah hujan dan temperatur.

Pengaruh hujan

Air penting untuk pelapukan mineral dan pertumbuhan tanaman. Air yang melebihi kapasitas lapang akan berperan dalam membawa/translokasi partikel koloid dan garam-garam terlarut. Suplai air yang terbatas pada daerah gurun akan membentuk tanah alkalin, relatif sulit terlapuk, mempunyai kandungan liat, bahan organik dan KTK yang rendah. Secara umum tanah-tanah di daerah arid dan subhumid cenderung lebih subur kecuali jika terbatas mikroba untuk mineralisasi bahan organik dan untuk mensuplai N tersedia. Jika air tersedia hanya cukup untuk pencucian yang terbatas, maka CaCO3 terbawa sampai pada jarak yang pendek saja sehingga terbentuk zone akumulasi CaCO3.

(35)

Peningkatan curah hujan berkorelasi positif dengan lebih besarnya/tingginya :

1. Pencucian kapur dan kedalaman lapisan k (akumulasi kapur) makin meningkat

2. Perkembangan/meningkatnya kemasaman tanah 3. pencucian dan kandungan liat

4. pertumbuhan tanaman dan bahan organik

Pengaruh Temperatur

“Setiap kenaikan temperatur 10o

C akan mengakibatkan meningkatnya laju reaksi kimiawi menjadi 2X lipat”. Meningkatnya pelapukan dan pembentukan liat

terjadi seiring dengan meningkatnya temperatur.

Hubungan antara rata-rata temperatur dan pertumbuhan tanaman serta akumulasi bahan organik cukup kompleks. Kandungan bahan organik tanah adalah jumlah antara hasil penambahan bahan organik+laju mineralisasi bahan organik+kapasitas tanah melindungi bahan organik dari mineralisasi (liat amorf)

Biota

Tanaman mempengaruhi proses pembentukan tanah melalui produksi bahan organik, siklus hara dan pergerakan air melalui siklus air. Mikroorganisme memainkan peran penting dalam mineralisasi bahan organik dan pembentukan humus. Fauna tanah adalah konsumer dan dekomposer bahan organik terutama pergerakan cacing tanah, rayap dll.

Pengaruh organisme yang penting terhadap proses pembentukan tanah disebabkan oleh vegetasi alami baik pohon maupun padang rumput.

(36)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 25 Pengaruh vegetasi terhadap pencucian dan eluviasi

Perbedaan spesies tanaman mempengaruhi perkembangan tanah. Spesies yang menjerap sejumlah basa-basa seperti kation Ca, Mg, K, dan Na akan memperlambat terjadinya kemasaman tanah oleh karena tanaman mendaur ulang kation-kation ini lebih banyak ke permukaan tanah melalui penambahan bahan organik. Data pada tabel berikut dapat membantu menjelaskan hal tersebut.

Tipe hutan Horison pH

Cemara, berdaun jarum O E Bs1 Bs2 C 3,45 4,60 4,75 4,95 5,05 Berkayu keras, berdaun

lebar O A Bw1 Bw2 C 5,56 5,05 5,14 5,24 5,32

Peranan Binatang/Fauna dalam pembentukan tanah

Peran binatang dalam proses pembentukan tanah cukup besar seperti halnya peran cacing tanah, rayap (termites) yang mampu membangun rumah dari partikel tanah yang dibawa dari lapisan bawah tanah dan kemudian membentuk morfologi tertentu di permukaan.

(37)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 26 Peran manusia terhadap pembentukan tanah

Manusia berperan dalam pembentukan tanah melalui aktivitasnya seperti pemanfaatan lahan untuk kegiatan pertanian yang membajak, membalikkan tanah, pemupukan, menyumbang bahan organik dan aktivitas pertanian lainnya yang mempengaruhi terbentuknya tanah. Hal ini ditunjukkan dengan terdapatnya lapisan permukaan yang terbentuk akibat aktivitas manusia yang dikenal sebagai epipedon antropik dan plaggen.

Topografi (Relief)

Topografi yang dimaksud adalah konfigurasi permukaan dari suatu area/wilayah. Perbedaan topografi akan mempengaruhi jenis tanah yang terbentuk. Tanah pada daerah lereng, infiltrasi kurang dibandingkan kehilangan melalui runoff, sedangkan pada daerah datar atau rendah, menerima kelebihan air yang menyediakan air lebih banyak untuk proses pembentukan tanah.

Pengaruh slope/lereng

Kemiringan dan panjang lereng berpengaruh pada proses pembentukan tanah. Semakin curam lereng makin besar runoff dan erosi tanah. Hal mengakibatkan terhambatnya pembentukan tanah oleh karena pertumbuhan tanaman terhambat dan sumbangan bahan organik juga lebih kecil, pelapukan menjadi terhambat begitu pula dengan pembentukan liat. Disamping itu, pencucian dan eluviasi berkurang. Dengan kata lain tanah lebih tipis dan kurang berkembang di daerah lereng.

Pengaruh tinggi muka air dan drainase

Tanah mempunyai drainase baik pada slope yang muka air tanah jauh dibawah permukaan tanah. Tanah yang berdrainase buruk ditandai dengan muka air yang muncul di permukaan tanah yang menyebabkan terjadinya kondisi anerobik dan reduksi. Tanah yang berdrainase buruk mempunyai horison A biasanya berwarna gelap olehkarena tingginya bahan organik, tapi horison bawah permukaannya

(38)

cenderung kelabu (grey). Tanah berdrainase baik, mempunyai horison A yang warnanya lebih terang, dan horison bawahnya seragam lebih gelap.

Waktu

Berkaitan dengan waktu pembentukan tanah, maka dikenal tanah muda, tanah dewasa dan tanah tua. Seiring dengan waktu, pembentukan lapisan tanah akan menunjukkan umur tanah tersebut. Proses pembentukan tanah jauh lebih singkat dibanding proses pembentukan batuan (Gambar 2). Tanah yang muda ditunjukkan dengan masih tipisnya lapisan tanah dan terkadang tersusun atas 2 horison atau 1 horison langsung diatas batuan. Tanah tua ditunjukkan dengan solum yang dalam, horison biasanya lengkap dan telah menunjukkan adanya horison eluviasi dan iluviasi baik penimbunan liat, oksida-oksida besi, dan bahan organik.

Gambar 2 Periode pembentukan batuan dan tanah

Periode pembentukan tanah

Skala Waktu Geologi

Periode pembentukan batuan

(39)

Penilaian dalam penugasan pada modul 2 ini didasarkan pada hasil kerja perorangan dan kelompok. Setiap mahasiswa wajib untuk membuat deskripsi setiap proses-proses khusus dalam pembentukan tanah beserta layout tiap proses-proses dalam bentuk presentasi kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 5 % dari nilai akhir.

1. Jelaskan pengaruh iklim terhadap pembentukan tanah?

2. Jelaskan proses-proses pembentukan tanah baik secara fisik, kimiawi dan biologi-kimiawi?

(40)

BAB III. PENUTUP

Pemahaman mahasiswa akan proses pembentukan tanah sangat dibutuhkan untuk memahami karakteristik tanah yang berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lainnya. Proses pembentukan tanah baik secara fisik, kimiawi dan biologi harus dipahami dengan jelas oleh mahasiswa termasuk faktor-faktor pembentuk tanah.

Sumber Pustaka :

2. Singer, M.J. and D.N. Munns. 1991. Soils An Introduction. 2nd. Macmilan Publishing Company. New York.

3. Van Breemen, P. Buurman, R. Brinkman. 1992. Processes in Soils. Text for Course J050-202, Dept. Soil Science and Geology, Agricultural University Wageningen.

(41)

MODUL 3

MINERAL DALAM TANAH

BAB I. PENDAHULUAN

alah satu faktor pembentuk tanah adalah batuan induk. Batuan merupakan hasil akumulasi mineral-mineral. Oleh karena itu tanah yang dihasilkan dari pelapukan batuan induk juga mengandung bahan mineral. Mineral yang terkandung dalam batuan dapat sama dan dapat juga berbeda sesuai dengan bahan awal pembentuknya. Berdasarkan sumber dan proses pembentukannya batuan terbagi atas; batuan beku, piroklastik, sedimen dan metamorf. Batuan beku dan piroklastik memiliki kandungan mineral yang relatif sama, hal ini disebabkan karena keduanya berasal dari hasil aktivitas magma dan vulkanisme. Batuan sedimen mengandung mineral hasil rekristalisasi, alterasi dan ubahan dari mineral primer (mineral yang terdapat dalam batuan beku dan piroklastik). Sedangkan batuan metamorf memiliki kandungan mineral yang lebih resisten dibanding batuan lainnya. Hal ini disebabkan karena proses penambahan tekanan dan temperatur yang menyebabkan mineralnya mengalami alterasi dengan struktur yang lebih resisten, seperti mineral kyanit dan zircon. Batuan beku dan piroklastik merupakan batuan induk yang banyak mengandung unsur-unsur hara tanaman sedangkan batuan endapan terutama endapan tua (sedimen) dan metamorfosa umumnya mengandung mineral-mineral yang rendah kadar unsur haranya.

(42)

Modul ini akan berisi tentang klasifikasi mineral tanah, pembentukan mineral, mineral liat dan peranan mineral tanah.

Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami jenis-jenis, sifat-sifat serta peranan mineral dalam tanah.

(43)

BAB II. PEMBAHASAN

Fraksi anorganik tanah, yang menjadi obyek proses degradasi, terdiri dari fragmen batuan dan mineral dengan berbagai ukuran dan susunan. Berdasarkan ukuran, dikenal fraksi utama yaitu : kerikil (>2 mm); pasir (2,0– 0,05 mm); debu (0,05-0,002 mm) dan liat (<0,002 mm). Walaupun susunannya beraneka ragam, fraksi tanah tersebut trutama berupa silikat dan oksida. Silikat tanah diklasifikasikan ke dalam 6 (enam) kelompok berdasarkan ikatan silikon dan oksigen dalam strukturnya (Tabel 1). Fraksi pasir dan debu terutama berupa neso-, soro-, siklo-, ino-, atau tektosilikat, sedang liat silikat terutama tergolong filosilikat. Filosilikat juga dijumpai pada fraksi debu dan pasir, sedang feldspar yang tergolong tektosilikat dijumpai pula pada fraksi liat.

Tabel 1. Enam kelompok silika tanah berdasarkan ikatan Si dan O dalam strukturnya

Kelompok Mineral Silikat Ratio

Si : O

Contoh

Nesosilikat 1 : 4 Olivin ((Mg, Fe)2SiO4),

Garnet, Zirkon, dan Topaz

Sorosilikat 2 : 7 Melilit (Ca2MgSi2O7) ,

Lawsonit

Cyclosilikat 1 : 3 Beryl (Be3Al2(SiO3)6),

Tourmalin

Inosilikat 1 : 3 Piroksin grup; Hypersten

((Mg,Fe)SiO3), Diopsid,

dan Augit Amphibol grup; Hornblende, Tremolit ((Mg,Fe)5(OH)2(Si4O11)2)

Filosilikat 2 : 5 Talc

(Mg3(OH)2(Si2O5)2),

Serpentin, Clay minerals, Mika; Muskovit

Tektosilikat 1 : 2 Kuarsa(SiO2), Feldspar,

Orthoklas, Albit, Anorthit, Feldsphatoid dan Nepheline.

(44)

Kadang-kadang dijumpai pula istilah mineral sekunder dan primer untuk membedakan kelompok liat dari kelompok mineral lainyya. Walaupun sejumlah ahli pedologi tidak sepakat penggunaan istilah ini, maka untuk tujuan praktis dan kemudahan, digunakan istilah mineral primer untuk kelompok mineral yang bertahan di dalam tanah dan secara kimia tidak berubah dari asalnya dalam batuan induk, dan istilah mineral sekunder untuk kelompok mineral yang terbentuk dari pelapukan mineral primer.

Komposisi Mineral Batuan

Kombinasi unsur-unsur yang terdapat di kerak bumi akan membentuk mineral-mineral. Komposisi mineral batuan beku, piroklastik, sedimen, dan metamorf ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi mineral batuan

Batuan Mineral Utama

Granit Orthoklas, kuarsa, muscovit

Andesit Amphibol, plagioklas, piroksen

Basalt Olivin, piroksin, Ca-plagioklas

Dunit Olivin, piroksin

Tufa Piroksin, biotit, kuarsa

Batupasir Kuarsa, muscovite, orthoklas

Arkose Orthoklas >25%, kuarsa

Batulempung/batuserpih Liat (kaolinit grup dan smektit grup)

Batugamping Kalsit, dolomit

Baturijang Silika

Schist Mika (biotit dan muscovite), amphibol dan klorit

Gneiss Kuarsa, biotit, hornblende

Marmer Kalsit dan Wollastonit

(45)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 34 Pelapukan dan Komposisi Mineral Tanah

Tanah berasal dari bahan induk, yang terdiri atas mineral primer dan sekunder. Pelapukan dalam tanah berupa degradasi mineral dan sintesa mineral baru. Mineral-mineral yang ketahanannya rendah akan melapuk terlebih dahulu. Mineral-Mineral-mineral yang tahan seperti kuarsa akan banyak ditemui pada tanah yang telah melapuk lanjut dengan jumlah cukup besar.

Proses Pelapukan

Sejumlah contoh pelapukan dapat diamati tiap hari. Hal ini termasuk pengkaratan logam dan pelapukan dinding tembok. Pelapukan mineral lebih banyak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang masam. Respirasi akar-akar dan mikroorganisme menghasilkan karbondioksida yang bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat (H2CO3). Lingkungan yang masam akan merangsang reaksi air dengan

mineral. Reaksi ini merupakan reaksi pelapukan yang sangat penting. Contoh

reaksi : Hidrolisis Feldspar Plagioklas

2NaAlSi3O8 + 9H2O + 2H+ == H4Al2Si2O9 + 4H4SiO4 + 2Na+

Albit kaolin

Mineral adalah senyawa anorganik dengan berbagai sifat fisik dan kimia yang digolongkan menjadi mineral primer dan sekunder. Mineral-mineral primer mengalami pelapukan dan melepaskan sejumlah elemen-elemen ke dalam larutan tanah. Beberapa elemen-elemen yang dilepaskan dalam proses pelapukan akan membentuk ikatan dengan elemen lainnya membentuk mineral-mineral sekunder. Mineral sekunder yang dihasilkan dari proses pelapukan umumnya memiliki ukuran partikel yang kecil. Oleh karena itu mineral mineral sekunder umunya mendominasi fraksi liat tanah. Tabel 3 berikut menunjukkan jenis mineral dan penggolongannya.

(46)

Tabel 3. Beberapa jenis mineral dan penggolongannya

Jenis mineral Golongan mineral

Feldspar

Amfibols dan piroksen Kuarsa Mika Apatit Liat Oksida-oksida besi Karbonat Klorit Primer Primer Primer Primer

Primer atau sekunder sekunder

sekunder sekunder

Primer atau sekunder

Tabel 4. Hubungan kandungan mineral tanah dengan sifat grup tanah

Jenis mineral Sifat tanah Tingkat pelapukan

Gypsum (halit, sodium nitrat) Kalsit (dolomit dan apatit) Olivin-hornblende (piroksen) Biotit

Albit

Fraksi tanah yang didominasi mineral-mineral ini adalah debu dan liat. Ditemui pada wilayah bergurun dimana keterbatasan air menyebabkan pelapukan secara kimiawi sangat minimum

MINIMAL

Kuarsa Muskovit

Liat silika tipe 2:1 (vermikulit) Smektit (montmorilonit)

Fraksi tanah didominasi oleh mineral-mineral ini adalah debu dan liat dan dapat ditemui pada

wilayah atau daerah

subtropis/temperat dibawah vegetasi pohon dan tempat

SEDANG

Kaolinit Gibsit

Hematit /Goethit Anatase (rutil, zirkon)

Fraksi tanah dominan liat, ditemukan didaerah tropika basah dan panas. Tanahnya masam dan kurang subur

(47)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 36 Mineral Liat Tanah

Pelapukan mineral primer secara bertahap akan membentuk mineral sekunder dan seiring berjalannya waktu komposisi mineralogi tanah akan berubah. Tanah-tanah akan didominasi mineral sekunder termasuk mineral-mineral liat. Beberapa jenis mineral liat yang berkaitan erat dengan jenis tanah tertentu antara lain smektit, alofan, kaolinit, liat-liat oksida.

Smektit

Smektit adalah nama grup untuk silikat lapis 2:1 dengan kapasitas tukar kation tinggi. Smektit yang umum dalam tanah adalah montmorilonit. Pembentukan montmorilonit dipengaruhi oleh lingkungan dimana terdapat Si dan Mg yang cukup tinggi yang berarti pada lingkungan yang pencuciannya terbatas. Tanah-tanah yang didominasi oleh mineral-mineral liat smektit mempunyai sifat vertik (mengembang-mengerut)

Kaolinit

Pembentukan kaolinit berasal umumnya berasal dari pelapukan mineral feldspar. Pembentukan kaolinit berasal dari kristalisasi larutan Mekanisme lain adalah disintegrasi. Liat tipe 2:1 yang kemudian menjadi tipe 1:1. Pembentukan ini dipengaruhi oleh lingkungan pelapukan yang masam yang dapat ditemukan pada tanah yang mengalami pelapukan intensif dimana Si terbawa oleh pencucian.

Alofan

Mineral non kristalin dan dapat ditemukan di daerah gunung api pada ketinggian di atas 500 meter. Sifat Alofan :

1. Kapasitas pegang air tinggi 2. Bobot isi rendah

3. Sulit terdispersi

(48)

Modul Pembelajaran Dasar Dasar Ilmu Tanah 37 Liat-liat Oksida

Dapat ditemui pada regim/daerah yang pencuciannya cukup intensif. Fraksai liat oksida yang banyak dijumpai adalah besi-oksida dan aluminium-oksida, Contoh : Gibsit (Al(OH)3), Hematit (Fe2O3), Goethit (FeOOH). Liat-liat oksida banyak

ditemukan pada tanah-tanah yang berwarna merah pada wilayah tropika basah. Tanah ini biasanya bersifat masam.

(49)

Penilaian dalam penugasan pada modul 3 ini didasarkan pada hasil kerja kelompok. Penilaian pada bagian ini mencakup 10 % dari nilai akhir.

Jelaskan hubungan antara jenis tanah dan bahan mineral yang terdapat dalam tanah. Buat dalam bentuk bahan presentasi dan dikerjakan secara berkelompok.

(50)

BAB III. PENUTUP

Bahan mineral sebagai salah satu penyusun tanah berbeda-beda menurut batuan asalnya. Tanah yang berasal dari pelapukan batuan volkanik akan menghasilkan tanah yang mengandung unsur hara yang lebih banyak dibandingkan tanah yang berasal dari batuan induk sedimen atau metamorf. Dengan demikian bahan mineral sangat berkaitan dengan sifat tanah yang terbentuk. Sifat tanah yang berbeda akan membentuk jenis tanah yang berbeda.

Sumber Pustaka :

2. Van Breemen, N, P.Buurman, R.Brinkman. 1992. Process in Soils. Text for Course J050-202. Department of Soil Science and Geology. Agricultural University Wageningen.

3. Grim, R.E., 1968. Clay Mineralogy. Mc Graw Hill Book Company.New York

4. Loughnan FC. 1969. Chemical Weathering of the Silicate Minerals. American Elsevier Publishing. New York.

(51)

MODUL 4

SIFAT FISIK TANAH

BAB I. PENDAHULUAN

ecara fisik, tanah tersusun bahan mineral dan bahan organik dalam berbagai ukuran. Partikel mineral dan bahan organik mengisi matriks tanah sekitar 50% volume. Sisanya terdiri atas ruang pori, yang terisi air dan atau udara. Proporsi air dan udara berubah-uabah secara dinamis menurut kondisi keairan lingkungan tanah. Hal ini membentuk sistem 3 fase yaitu padatan, cair dan gas. Hampir di semua penggunaan tanah sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik tanah.

Modul ini mencakup bahasan tentang sisem 3 fase, sifat fisik tanah diantaranya: tekstur, bulk density, porositas, struktur dan agregat serta warna tanah.

Modul ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam memahami sifat-sifat fisik dasar dari tanah dan cara mengatasi masalah sifat fisik tanah.