Morfologi dan Sifat Fisik Tanah

PTT 101 Dasar-dasar Ilmu Tanah

Bab 5

Morfologi dan

Sifat Fisik Tanah

Foto: M. van Noordwijk

Pedon dan Polypedon

Kondisi Lansekap

Muara Sungai

Perbukitan terjal

Dataran bergelombang Lahan berbatu

Dataran berombak

Profil Tanah

Tanah di kawasan perbukitan kapur

Tanah di kawasan pegunungan

Tanah di kawasan pantai

LAPISAN dan HORISON

Tanah berkembang kearah vertikal, sehingga terjadi lapisan-lapisan horisontal, dinamakan lapisan tanah atau horison tanah

Horison tanah adalah lapisan horisontal yang terjadi karena proses pedogenesis, sehingga batasnya tidak tegas (diffuse) Lapisan tanah adalah lapisan horisontal yang terjadi karena

proses geogenesis, sehingga batasnya sangat tegas (abrupt)

Soil Horizons

S. Hughes, Fall 2000 Materials in a Soil System:

Vertical and horizontal movements create a soil profile made up of distinct layers parallel to the surface, which are called soil horizons.

Organic top layer (O)

Zone of leaching (A and E) Zone of accumulation (B)

Weathered rock (C and R)

Soil

Rock

INCEPTISOLS di Sumberjaya, Lampung Barat

Foto: Afandi, 2004 Foto: Mofti, 2004

Bahan baru

Bahan lama

Typical Soil Profile

Topsoil or A horizon

Subject to biological and climate Subsoil or B horizon

Accumulates materials More compact and more clay

Parent material or C horizon from which A & B are derived Least affected by weathering

Depth ‘ 1

2

3

4

5

Soil Horizons

Source: S. Hughes, 2000

O Mostly organic materials, decomposing leaves, and twigs. Often dark brown color.

A Mineral and organic materials, light black to brown. Leaching of clay, Fe and Ca.

E Light colored materials due to leaching of clay, Ca, Mg, and Fe to lower horizons. Horizons A and E make up the Zone of Leaching.

B Enriched in clay, Fe oxides, Silica, carbonate and other material leached from above. This is the Zone of Accumulation.

C Partially altered (weathered) parent material, which is either rock or loose sediment.

R Unweathered (unaltered) parent material = rock.

~3m

Karakterisasi Morfologi Tanah

Perlu informasi:



Warna



Tekstur Tanah



Struktur Tanah



Konsistensi



Pori

Setiap horison pada seluruh profil tanah

arsitektur tanah dan sifat-sifat fisik

“Sifat fisik tanah mempengaruhi bagaimana tanah berperan … dan bagaimana tanah seharusnya

dikelola ………..

Keberhasilan atau kegagalan proyek pertanian dan konstruksi sering ditentukan oleh sifat-sifat fisik tanah ………..

Pertumbuhan tanaman dan aliran air serta larutan sangat erat dengan sifat fisik tanah.”

Warna Tanah



Sifat tanah yang paling mudah kelihatan



Dikuantifikasi dengan “Munsell color chart”

 Hue – warna dasar (merah, kuning …)

 Value – derajat terang atau gelap

 Chroma – intensitas atau kecerahan



Contoh : 10YR5/6

 Hue 10YR - halaman

 Value 5 - baris

 Chroma 6 - kolom

Munsell Color

• Great description of hue-value-chroma

Hue - halaman Value - baris

Chroma - kolom

Munsell Color Chips

Chroma

Value

Hue

Warna Tanah

Bahan Organik – gelap – value rendah

Besi yang teroksidasi

(Hue kemerahan & Chroma tinggi

Logam tereduksi – Gley

Hue biru – hijau & Chroma - rendah

Lapisan liat silikat diselimuti okside besi (Hue : kekuningan)

Partikel Tanah

partikel = zarah = separat

adalah butiran-butiran tunggal dari bagian mineral tanah

Pasir – bisa dilihat dengan mata telanjang Debu – bisa dilihat dengan mikroskop

Liat – hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron

Nama Partikel Ukuran (mm)

PASIR Pasir sangat kasar 2,0 - 1,0 Pasir Kasar 1,0 - 0,5 Pasir Sedang 0,5 - 0,25 Pasir Halus 0,25 – 0,10 Pasir Sangat Halus 0,10 – 0,05

DEBU Debu 0,05 – 0,002

LIAT Liat < 0,002

HUKUM STOKES

Menjelaskan kecepatan jatuhnya partikel dalam media cair Kecepatan jatuhnya partikel sebanding dengan pangkat dua jari-jarinya :

HUKUM STOKES

Kecepatan jatuhnya partikel sebanding dengan pangkat dua jari- jarinya

Waktu = nol

Waktu = t Percobaan

TEKSTUR TANAH

Pengertian kualitatif

Menggambarkan sifat berat atau ringannya tanah apabila diolah :

•Ditetapkan dengan cara merasakan (by-feeling)

Pengertian kuantitatif

Perbandingan jumlah (massa) partikel pasir, debu dan liat dalam bagian mineral tanah :

•Ditetapkan dengan penentuan ukuran partikel tanah

TEKSTUR mencerminkan ukuran partikel tanah yang dominan

Menetapkan Kelas Tekstur dengan perasaan

(by-Feel)

SEGITIGA TEKSTUR (USDA)

Tekstur Tanah vs. Sifat Tanah

 Mineralogi

 Pasir & Debu – mineral primer

 Liat – mineral sekunder

 Luas Permukaan Spesifik

 Pasir & Debu – rendah

 Liat – tinggi

 Sifat Umum

 Kelas Tekstur mencerminkan sifat partikel atau separat tanah

Tanah Berliat (fine textured)

Clay

Clay Loam

Silty Clay Loam Silty Clay 40

60 55

Sandy Clay

Tanah

Berdebu/Berlempung (medium textured)

Silt

Sandy Clay Loam

Silt Loam Loam

Silty Clay Loam

60

75

90 35

20

70 50 20

Tanah Berpasir (coarse textured)

Sand

Loamy Sand

Sandy Loam 20

10

70 50

Luas Permukaan

agregat dari partikel-partikel halus

butiran kasar

vs.

• Permukaan Jenis (specific surface) – Luas permukaan/massa (m² g^-1)

• Penting - terkait dengan sejumlah reaksi fisika,

kimia dan biologi yang terjadi di permukaan partikel

Permukaan Jenis Tanah

Permukaan Jenis Tanah

• Permukaan Jenis partikel yang kasar lebih kecil dari partikel yang lebih halus

• Luas permukaan tanah total terutama diberikan oleh luas partikel liat :

– Pasir  1 to 30 m² g^-1 – Debu  30 to 200 m² g^-1 – Liat  200 to 800 m² g^-1

• Permukaan Jenis tanah ditentukan oleh ukuran partikel yang dominan bandingkan dengan Tekstur tanah

Struktur Tanah

granular

prismatik

Penyebab dan Akibat (proses bisa dipelajari di

laboratorium)

Struktur Tanah

• Agregat, peds, atau clods adalah partikel sekunder

• Struktur dikelompokkan berdasar :

– Bentuk (gumpal, pipih , kubus, prisma) – Ukuran (kasar, sedang, halus)

– Kemantapan (kuat, sedang, lemah)

“… struktur berkaitan dengan susunan

partikel tanah primer menjadi gumpalan

yang disebut agregat atau peds”

+ Flokulasi

Pembentukan Struktur

(kimiawi)

Agregasi

Pembentukan Struktur

“perekat” organik dan anorganik

Struktur Tanah

Bulat/bola

Granular Horizon Permukaan

Pengelolaan yang jelek

Granular

Masif

Pemadatan Horizon Permukaan

Struktur Lempeng tekanan

Prismatik

Struktur

Lapisan Bawah

Pertambahan panjang ke arah vertikal

•tekanan lateral > tekanan vertikal

Struktur Kubus (blocky)

(horizon bawah permukaan)

Lapisan bawah yang mampat

Berat Isi (kerapatan isi)

Tanah Organik

b

r

 0.8 Mg m^-3

b

r

 1,7 Mg m^-3

(Foto: M van Noordwijk) Inceptisol, Sumberjaya

Kerapatan Tanah (Soil Density)

Bulk Density (Berat Isi)

b 3

mass of oven dry soil Mg volume bulk soil m

r  ^ 

Particle Density (Berat Jenis Padatan)

b 3

mass of oven dry soil Mg volume soil particles m

r  ^ 

Berat Isi menggunakan bulk volume

–Volume padatan tanah dan ruangan pori –Tergantung bagaimana susunan partikel

Berat jenis partikel menggunakan volume padatan –Tidak tergantung berat isi tanah

–Tergantung komposisi mineralogi –Nilai umumnya 2.65 - 2.7 Mg m^-3

Nilai BI yang umum

Tekstur Berat Isi (Mg m^-3)

Berpasir 1,5-1,8

Berlempung 1,3-1,6

Berliat 1,1-1,4

Nilai berikut dijumpai pada tanah yang masih alami atau tanah pertanian yang tidak

mengalami pemadatan

Fakta mengenai Berat Isi

 Tanah berpasir memiliki BI yang agak tinggi

 Dipengaruhi oleh volume mineral dan cara tersusunnya (packing)

 Bahan organik menurunkan BI

 Histosols memiliki BI kurang dari 1 Mg m^-3 (g cm^-3)

 Tanah yang terdiri dari campuran berbagai ukuran partikel bisa memiliki BI tinggi

 Campuran kerikil halus dan liat dapat dimampatkan sampai memiliki BI ~2 Mg m^-3

 Nilai BI umumnya bertambah besar pada lapisan lebih dalam

Rendah

BI

Tinggi

~ 0.99 g cm^-3

~ 1.17 g cm^-3

Fraksi tanah (%)

Pasir Lem

pung

Liat

15.5 22.1 62.4

13.0 28.6 58.4

30.7 20.7 48.6

10.4 38.2 51.4

Inceptisols, Sumberjaya (Afandi, 2004)

 Tanah kaya akan abu vulkan

Tanah itu Berat !

 Hitunglah massa sebidang tanah kering

 Satu hektar lapisan olah

 tebal lapisan olah = 15 cm

 ^br  1.20 Mg m^-3

Berat 1 ha = 10⁴ m² x 0,15 m x 1,2 Mg m^-3 = 180 Mg = 180 ton

Perlu berapa truk ???

Pasir yang homogen

Ruang Pori Makro (macropores)

Agregat Liat

+ Flokulasi

Agregasi

Porositas Internal

Ruang Pori Mikro (Micropores)

POROSITAS

3 3

volume of pore space m bulk volume of soil m

  

1 ^b

p

 r

  r

Tekstur Tanah Berat Isi (Mg m^-3) Porositas (m³ m^-3)

Berpasir 1,5-1,8 0,4 – 0,3

Berlempung 1,3-1,6 0,5 – 0,4

Berliat 1,1-1,4 0,6 – 0,5

Nilai BI dan Porositas

Tanah Abu Volkan

Pengaruh Penebangan Kayu pada

Pengukuran Pori-pori Makro Tanah di lapangan: metoda pewarnaan

biru Methylene Blue

Foto: Kurniatun Hairiah Foto: Aris Mardiastuning

Liang semut Liang bekas

akar mati

Foto: Kurniatun Hairiah

Hutan Kopi campuran

Kopi Naungan Kopi monokultur

0

100 20

40

60

dalaman, cmKe 80

0

100 20 40 60

Kedalaman, cm 80

KONSISTENSI

Menggambarkan kekuatan kohesi dan adhesi antar partikel dalam berikatan satu sama lain. Besarnya kekuatan ini berbeda jika kadar air tidak sama.

Konsistensi menjelaskan kekuatan ikatan antar partikel tanah jika mendapat tekanan pada tingkat kelembaban yang berbeda  ditentukan dalam kondisi :

•Basah

•Lembab

•Kering

KONSISTENSI

BASAH (wet) :

•KELEKATAN (stickiness)

•Tidak lekat (non-sticky), agak lekat (slightly sticky), lekat ( sticky) atau sangat lekat (very sticky)

•KELENTURAN = PLASTISITAS (Plasticity)

•Tidak plastis (non-plastic) , agak plastis (slightly

plastic), plastis (plastic), sangat plastis (very plastic) LEMBAB (moist)

•Sangat Remah (very friable), remah (friable) , kuat (firm) dan sangat kuat (very firm)

KERING (dry)

•Lepas (friable), lunak (soft), agak keras (slightly hard), keras (hard), atau sangat keras (very hard)

KONSISTENSI

Konsistensi mencerminkan :

1. Jumlah dan jenis mineral liat yang dominan 2. Kondisi tanah bisa diolah

3. Potensi terjadinya pemadatan (compaction)

Besarnya gaya kohesi dan adesi yang mengikat partikel dalam sebuah agregat

Konsistensi tanah memberikan indikasi :

 di mana zona yang bisa menghambat pertumbuhan akar atau perkecambahan

 di mana mungkin terjadi lapisan mampat seperti hardpans

KONSISTENSI TANAH

REFLEKSI

Mana mungkin mempelajari TANAH

hanya di atas meja (laboratorium) ?????

Mempelajari TANAH harus sering ke LAPANGAN