TINJAUAN PUSTAKA
Andisol
Definisi Andisol dalam Soil Survey Staff (2006) adalah tanah yang memiliki ketebalan sifat andik 60% atau lebih bila : 1) terdapat dalam 60 cm dari permukaan mineral atau pada permukaan bahan organik yang memiliki sifat andik yang lebih dangkal atau pada kontak densik, litik atau paralitik, horizon duripan atau petrokalsik pada kedalaman tersebut atau 2) diantara permukaan tanah mineral atau pada lapisan organik bagian atas dengan sifat andik, yang mana lebih dangkal, dan kontak dengan densik, lithik, atau paralitik, horizon duripan atau horizon petrokalsik. Sifat Andik adalah mengandung karbon organik ≤ 25%
(berat) dan memenuhi ke-2 syarat atau salah satunya sebagai berikut: 1) Bulk density (diukur 1/3 bar pada keadaan air teretensi) 0.9 gram/cm3 atau
kurang, Retensi fosfat 85% atau lebih, Al+1/2 Fe (dengan Amonium oksalat) = 2.0
% atau lebih, 3) memenuhi 30% fraksi tanah berukuran 0.002 s/d 2mm, retensi fosfat 25 % atau lebih, Al+1/2
Sedangkan definisi lain menyatakan Andisol adalah tanah yang didominasi oleh Al-Silikat yang amorf dan atau Al-humus kompleks dimana tanah ini memiliki rangkaian horizon Ah-Bw-C, horizon Ah bewarna gelap biasanya mengandung bahan organik yang tinggi (lebih dari 10%) yang dimantapkan oleh adanya ikatan Alumunium, sedangkan horizon B pada rangkaian diatas didominasi oleh Al-Silikat yang bersifat amorf (Breemen and Peter, 1998)
Fe (dengan Amonium oksalat) = 0.4% atau lebih,
mengandung 5% mineral vulkanis glass dan [{Al + ½ Fe %) x (15.625)] + [ % vulkanis glass] = 36.25 atau lebih.
Sejarah Andisol dilatar belakangi oleh Ando, suatu istilah dari bahasa Jepang “Anshokudo”, yang artinya tanah bewarna gelap, tetapi penggunaan nama itu sebetulnya agak salah –ando=tanah-hitam, soil=tanah, jadi permakaian soil pada tanah Ando adalah berlebihan, namun pemakaian nama tersebut membawa manfaat dengan dikenalinya sekarang tanah-tanah Ando diberbagai negara lain yang serupa. Lalu nama Ando dipersingkat menjadi Andosol dan digunakan dengan interpretasi secara bebas didunia untuk menggantikan namanya secara lokal. Tepat pada tahun 1964 pada sidang pertemuan internasional mengenai klasifikasi tanah Andosol di Jepang, disahkan pemakaian nama Andosol. Tahun 1975 Taksonomi tanah Amerika memasukkan tanah Ando kedalam Andept, suborder dari inseptisol, tetapi definisi tanah Andept tidak mengikutsertakan bahan organik, walaupun syarat bulkdensity rendah, bisa diartikan syarat bahan organik tinggi, syarat nomor 2 dari definisi tanah andept juga mengacaukan ahli-ahli tanah (Tan, 1998)
Karena akhirnya terasa juga bahwa Andept tidak bisa dipertahankan lagi maka untuk memecahkan masalah tersebut atas usulan dari Guy. D. Smith tahun 1979 (yang diterima oleh panitia bentukan ahli-ahli USDA tahun 1978 yang bernama ICOMAND) untuk memakai nama baru Andisol menggantikan nama Andosol, dengan alasan Andosol bukanlah bahasa inggris yang tepat dan huruf ‘O’ dalam andosol hanya dibatasi pada istilah taksonomi tanah USA yang berasal dari bahasa Yunani. Definisi Andisol yang pertama tahun 1978 telah mengikut sertakan kadar bahan organik yang tidak disertakan pada definisi tanah Andept. Definisi Andisol sendiri terus mengalami perubahan sampai pada saat ini hingga menjadi lebih baik (Tan, 1998).
Luas Andisol di Indonesia berkisar 6.491.000 ha atau sekitar 3,4% dari luas daratan Indonesia. Tanah ini merupakan tanah yang subur karena tanah ini mempunyai kejenuhan basa agak rendah sampai tinggi, memiliki aerase dan porositas yang sangat tinggi, mengandung bahan organik yang tinggi, memiliki muatan variabel, tetapi tanah ini memerlukan pemupukan fosfat yang tinggi sampai melebihi kapasitas penyematan fosfat oleh alofan (Munir, 1996).
Mineralogi Andisol Mineral Primer
Mineral primer yang terdapat pada tanah Andisol adalah mineral Vulkanis Glass, Plagioklas, Quartz, Pyroksin, Opaq, Hornblende, Biotit, Olivin dan lain sebagainya. Mineral Vulkanis Glass merupakan komponen utama dari dari batuan vulkanis yang mengalami pelapukan tergantung pada kandungan Si yang resisten atau mudah mengalami degradasi menjadi liat, dimana liat yang terbentuk pertama kali sangat spesifik ke tanah vulkanis. Diduga liat ini kekurangan struktur kristalin karena tidak terdapat bagian mineral yang dapat ditetapkan dengan
analisis difraksi sinar-X, sehingga lebih kepada liat amorfus (Nanzyo, 2002., Neal, 2008).
Tanah debu vulkanis muda yang terbentuk selanjutnya dicirikan dengan vulkanis glass yang berlimpah yang bewarna maupun tak bewarna. Berbagai jenis tanah dapat terbentuk dari debu vulkanis tergantung pada sejumlah individu faktor pembentuk tanah yang berbeda. Andisol memperlihatkan sifat unik sebagian dikarenakan oleh bahan nonkristalin yang berlimpah seperti Alofan, Imogolit, kompleks Al-humus, Ferihidrit dan lain sebagainya. Bahan nonkristalin berupa
Alofan dan Imogolit merupakan hasil pelapukan dari mineral Vulkanis Glass yang dapat diilustrasikan dengan proses deretan hancuran iklim yang terjadi sebagai berikut:
Vulkanis Glass Hidrat Al dan Si amorf Alofan Imogolit Haloisit Kaolinit Gibsit
(Nanzyo, 2005., Tan, 1998).
Pembentukan bahan nonkristalin serta akumulasi bahan organik adalah proses pedogenesis yang dominan yang muncul pada tanah-tanah yang berasal dari debu vulkanis tersebut. Proses kombinasi diatas muncul secara khusus pada tanah ini diistilahkan dengan “Andosolisasi” (Fiorenzo and Dahlgren, 2002).
Mineral Sekunder
Alofan, Imogolit dan Halloysit umumnya muncul secara bersamaan pada tanah debu vulkanis, sifatnya yang sangat berbeda nyata berkaitan terhadap struktur dan morfologinya. Alofan tersusun atas bola-bola yang berlubang (Theng, dkk., 1982), dengan diameter 3-5 nm dibawah mikroskop elektron transmisi dan Rasio atom Si/Al nya diantara 0.5-1 (Nanzyo, 2002).
Alofan secara kimia terdiri dari sejumlah variabel dari O2, OH-, Al3+ dan
Si4+
Bentuk dan ukurannya menandakan bahwa Alofan mempunyai porositas yang tinggi. Alofan mempunyai muatan listrik variabel yang tinggi dan sering berkelakuan amfoterik serta dilaporkan sanggup memfiksasi fosfat dalam jumlah tinggi. Kapasitas tukar kationnya menurut (Musa dan Mukhlis, 2006) adalah sebesar 3-250 me/100 gram. Aktifitas kimianya di duga berasal dari sifat-sifat dan dicirikan dengan Orde Rentang Pendek (Short Range Order) dan lebih didominasi oleh Si-O-Al (Shulze, 2000).
asiditas permukaan, karena didalam strukturnya dijumpai Al dalam kordinasi Tetrahedron. Tetapi Surface Acidity-nya agak lemah dalam keadaan lembab dan tinggi dalam keadaan kering. Nilai asiditas permukaan atau kapasitas donasi proton dipermukaan liatnya diduga mengikat dengan berkurangnya di dalam tanah (Tan, 1998).
Tanah-tanah yang mengandung Alofan mempunyai sifat Irreversible drying, artinya jika alofan mengering alofan tidak akan kembali seperti semula. Partikel-partikel liat, debu dan kadang-kadang pasir mengalami perubahan dan terbentuk
Pseudosand (pasir semu) yang sulit didispersikan karena itu andisol yang dikeringkan mempunyai kandungan pasir dan debu yang lebih tinggi dari pada yang tidak dikeringkan (Munir, 1996).
Imogolit pertama kali ditemukan oleh Yoshionogi dan Aomine (1962) pada tanah yang melapuk dari debu vulkanis glass, disebut juga “Imogo”. Imogolit umumnya ditemukan berasosiasi dengan Alofan dan dalam berbagai sifat kimia Imogolit termasuk mineral Hidrous Silika (Dahlgren, dkk., 1993).
Imogolit dianggap penting didalam jenis-jenis Andisol tertentu, dan komposisinya diduga sebagai berikut :
1.1SiO2.Al2O3.2.5H2
Imogolit bersifat parakristalin karena memperlihatkan struktur berbentuk silinder-silinder halus (berdiameter 18.3-20.2 Amstrong) serupa dengan ukuran rambut (Tan, 1998).
O (+)
Tanah-tanah yang mengandung Imogolit dan alofan membentuk ikatan yang sangat kompleks bersama bahan organik. Kompleks ini sangat stabil dan muncul untuk memproteksi fraksi organik dari degradasi oleh mikroba tanah. Stabilitas
yang terbentuk ini berasal dari kompleks formasi Alofan-Organik dan Imogolit-Organik (Wada, 1989).
Halloysit, mineral yang terdapat pada tanah Andisol sering ditemukan beragam jumlahnya, mineral ini terbentuk dibawah iklim agak kering, dimana konsentrasi Silikat pada larutan tanah tinggi (Nanzyo, 2002). Tingginya konsentrasi Si pada larutan tanah sangat penting sehingga proses presipitasi Si berlangsung (Dahlgren, dkk., 1993). Tanah-tanah vulkanik yang juga mengandung halloysit lebih umum didaerah humid walaupun komposisinya beragam. Halloysit juga muncul pada horizon bawah tanah andisol, dimana perkolasi air lambat dan kandungan air tinggi. Tanah yang kaya akan Si cenderung memperlihatkan Kapasitas Tukar Kation (KTK) dan Selektifitas untuk K dan NH4+
Ferihidrit adalah mineral besi yang sekunder yang sangat penting pada tanah Andisol. Ferihidrit bewarna kecoklatan pada horizon Bw. Penyerapan Si, Fosfat atau bahan organik oleh ferihidrit memperlambat proses kristalisasi ke bentuk geothit atau hematite. Jumlah ferihidrit dapat ditetapkan dengan mengalikan tetapan 1.7 x Fe ekstrak oksalat (Nanzyo, 2002).
tinggi (Nanzyo, 2002).
Mineral-mineral lain yang dijumpai ditanah andisol adalah Silika Opalin baik yang pedogenik dan biogenik, tetapi mineral ini bersifat sementara atau peralihan (transitory) dan tidak mempunyai peranan dalam pembentukan sifat-sifat unik dari Andisol (Tan, 1998).
Sifat Kimia Tanah Andisol
Tanah debu vulkanis memperlihatkan cakupan karakteristik kimia yang sangat signifikan mempengaruhi bahan induk dan tingkat pelapukan, dari beberapa karaktersitik kimia bahan organik, Al dan Fe Aktif dan muatan variabel merupakan bagian yang dominan meregulasi reaksi kimia yang terjadi di tanah debu vulkanis (Nanzyo, dkk., 1993).
Humus sama halnya dengan liat nonkristalin menyumbangkan karakteristik kimia dan fisika yang unik pada Andisol seperti muatan variabel, retensi fosfat (reaksi antara kompleks Al dengan humus), bulk density yang rendah, agregasi tanah yang stabil dan lain sebagainya. Humus juga berperan penting dalam penyediaan unsur hara, menopang air tersedia bagi tanaman, memperluas ruang lingkup akar (Nanzyo, dkk., 1993).
Akumulasi humus pada tanah Andisol banyak terdapat pada horizon A dan horizon A tertimbun (burried soil). Akumulasi humus yang tinggi ini lalu
distabilkan oleh adanya ikatan kompleks dengan Al (khelasi), Kandungan C-Organiknya yang tinggi antara 0-200g/Kg sedangkan warna humus dan
distribusi vertikal dari C-Organik itu sendiri sangat tergantung pada vegetasi. Semakin kebawah menuju ke horizon Bw suplai bahan organik semakin sedikit (Kimble, dkk., 1999). Dalam berbagai kasus akumulasi humus hutan yang berada
dibawah vegetasi tanaman C-4 akan membentuk epipedon melanik (Nanzyo, 2002) yang merupakan sifat yang sangat penting terhadap konsep
Namun tidak semua horizon pada tanah andisol yang kaya akan humus sangat hitam (nilai value dan chroma kurang dari sama dengan 2, pada keadaan lembab). Andisol jenis Fulvik juga mengandung sejumlah humus tetapi tampak bewarna coklat gelap, hal ini dikarenakan humus tersebut kaya akan asam fulvik dan asam humik tipe P dengan tingkat humifikasi rendah (Nanzyo, dkk., 1993).
Dekomposisi humus pada tanah Andisol yang berasal dari Sumatera Utara lebih didominasi oleh asam fulvik yang mencapai 41% sementara asam humiknya hanya 18%, hal serupa juga telah dicobakan oleh Puteri etal (2003) untuk tanah-tanah Andosol yang terdapat di Sumatera Barat yang mengandung humus asam fulvik yang lebih banyak dari pada asam humiknya (Fiants, dkk., 2005).
Debu vulkanis juga menyumbangkan Al dan Fe yang larut, kemudian membentuk kompleks stabil dengan bahan organik hasil pelapukan tanaman, terakumulasi pada permukaan membentuk warna gelap atau coklat kegelapan pada horizon A. Kompleks ini didominasi oleh fraksi halus (Kimble dkk, 1999).
Akumulasi dari Al dan Fe aktif ini merupakan karaktersitik yang sangat penting terkait dengan konsep andisol, Al dan Fe aktif sangat berpengaruh kuat tidak hanya pada keunikan sifat kimia dan fisika tanah andisol, tetapi juga meliputi pada produkitifitas tanah ini, walapun Al dan Fe tidak saling bergabung dengan komponen lain, Al dan Fe aktif muncul terutama sebagai mineral alofan, imogolit, mineral liat Al/ Fe dan mineral Ferihidrit (Nanzyo, 2002).
Untuk mengukur Al dan Si didalam tanah yang terikat pada alofan dan imogolit dapat digunakan larutan oksalat asam sedangkan larutan pyrofosfat digunakan untuk melarutkan Al yang terikat dengan bahan organik kompleks tetapi hampir tidak dapat melarutkan Si. Jika rasio dari ekstraksi Inorganik Al ke
Si mendekati 2, ini artinya hampir keseluruhan Al anorganik yang terekstrak
dengan larutan oksalat asam mengandung alofan atau imogolit (Gustafsson, dkk., 1998). Alofan kaya Si adalah alofan dengan rasio Al:Si 1:1,
sedangkan Alofan kaya Al adalah alofan dengan rasio 2:1 yang lebih banyak ditemukan pada tanah andisol, sedangkan Al:Si 1:1 tidak banyak ditemukan pada tanah Andisol (Dahlgren, dkk., 1993).
Tanah-tanah vulkanik meretensi Fosfat yang tinggi lebih dari 85%. tes ini telah menjadi kriteria untuk sifat tanah-tanah Andisol (Neal., 2008). Retensi Fosfat yang demikian tinggi, sampai diatas 90% diperoleh dengan cara Blakemore et al., (1987) yang dianjurkan oleh Taksonomi Tanah Amerika Serikat (Tan, 1998).
Berbagai ahli-ahli tanah menganggap proses pertukaran ligan sebagai sebab utama dari retensi fosfat didalam tanah Andisol (Tan, 1998). Pengikatan Fosfat melibatkan pertukaran ligan atau disebut reaksi presipitasi. Ligan seperti OH-, OH2, RCOO
-OH OH
lebih cenderung berikatan dengan Al dan Fe (Nanzyo, dkk., 1993). Mineral-mineral liat oksida hidrous Al/Fe selanjutnya dapat bereaksi cepat dengan fosfat dan membentuk sederatan fosfat hidroksi yang sukar larut.
Al-OH+H2PO4---Al ---H2PO
OH OH
4
(Tidak larut)
Ion Fosfat lalu bereaksi cepat dengan Al-Oktahedral dengan menggantikan gugus OH yang terbentuk pada bidang permukaan mineral tanah tersebut, reaksi ini terjadi pada kondisi massa (Munir, 1996).
Sementara Tan (1998) berpendapat bahwa retensi fosfat melalui reaksi jembatan merupakan kemungkian yang lebih besar dari pada pertukaran ligan. Reaksi jembatan itu menjamin keutuhan humus dalam bentuk khelat, hingga resistensinya terhadap dekomposisi tidak akan menurun. Reaksi-reaksinya mungkin diilustrasikan sebagai berikut :
(Humus-Al-Alofan-Al)+ H2PO4
-Jembatan alofan
--> humus-Al-Alofan-Al-H2PO4
Jumlah Fosfat yang dapat diretensi dipengaruhi oleh pH tanah dan kandungan Al dan Fe tanah yang bebas. Umumnya dapat dilihat bahwa retensi fosfat akan menurun dengan meningkatnya pH dan retensi fosfat maksimum dilaporkan terjadi pada pH 3-4 (Tan, 1998).
Tanah andisol umumnya digolongkan kedalam tanah-tanah yang bermuatan
listrik variabel. Jumlah muatan listrik menjadi permanen akibat subsitusi isomorf (Tan, 1998), sedangkan komponen utama yang menyumbangkan muatan variabel
tersebut adalah liat alofanik dan humus. Koloid pada tanah andisol memiliki
tempat muatan negatif dari liat Alofanik dari SiO- dan mineral tipe 2:1 serta -COO-humus, sedangkan tempat muatan positifnya sendiri terdiri dari
=
AlOH2+, hidroksil polimer Al pada lapisan mineral tipe 2:1 dan =FeOH2+
Jumlah muatan variabel negatif dan positif tersebut tergantung pada pH dan konsentrasi garam pada titik cair, jumlah muatan positif akan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi garam dan menurunnya nilai pH. Muatan variabel memiliki pH
dari Ferihidrit (Nanzyo, dkk., 1993).
0 yang lebih rendah dari pada horizon dibawah permukaan
horizon A yang mengandung mineral alofan, muatan positif muncul dibawa oleh gugus karboksil dari humus, sedangkan pada humus non alofan pada horizon A bermuatan negatif berkembang karena didominasi oleh mineral tipe 2:1. Muatan
negatif dan positif terjadi pada horizon Bw pada tanah-tanah andisol (Nanzyo, 2002).
Tanah Berlereng
Tan (1998) menyatakan bahwa tanah Andisol banyak terdapat di daerah bertopografi dataran rendah maupun berlereng sampai dipuncak gunung. Perbedaan topografi mempengaruhi vegetasi dan iklim.
Secara umum kemiringan lereng menurut Hardjowigeno (1993) berpengaruh terhadap ketebalan solum tanah, ketebalan bahan organik pada horizon A, kandungan air tanah, warna tanah, tingkat perkembangan horizon itu sendiri, reaksi tanah, serta sifat dari bahan induk.
Sedangkan dari sudut topografi mikro Tan (1998) menyatakan, pengaruhnya sudah terasa pada perbedaan drainase, pencucian (run off) serta tingkat erosi yang dihasilkan. Pada daerah tertinggi umumnya berdrainase baik sedangkan pada daerah berdepresi memiliki drainase yang buruk dan lebih sering basah. Andisol yang berdrainase buruk akan mengandung banyak akumulasi humus serta mempunyai epipedon melanik.
