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-3b
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
