Penulis mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa/Ida Sang Hyang Widi Wasa atas rahmat-Nya sehingga buku Fisika Tanah ini dapat terselesaikan. Penyusunan buku ini didasarkan pada berbagai literatur tentang fisika tanah, sebagaimana disebutkan dalam daftar pustaka. Banyak bantuan datang dari berbagai pihak dalam penulisan buku ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dekan Fakultas Pertanian yang telah memberikan bantuan berupa fasilitas pengetikan.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya buku ini. Penulis menyadari, sebagaimana mereka katakan, bahwa tidak ada gading yang tidak retak, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak demi penyempurnaan buku ini.
PENDAHULUAN
Pengertian Fisika Tanah
Tugas Fisika Tanah
Fisika tanah merupakan salah satu cabang ilmu tanah yang mempelajari proses-proses fisika di dalam tanah, yaitu bagaimana mengukur dan mengatur proses-proses fisika di dalam tanah. Melalui akal budi manusia, diharapkan ilmu fisika tanah dapat mengelola tanah secara fisik untuk kepentingan umat manusia. Siswa mencari alasan mengapa sifat fisik tanah lebih dominan dalam menentukan daya tampung atau daya dukung tanah dan pengembangan pengetahuan tentang sifat fisik tanah lebih terbatas dibandingkan dengan sifat kimia tanah.
PERINCIAN TANAH SECARA FISIKA
Tanah Sebagai Benda
Hubungan Antar Penyusun Tanah
- Berat Volume Tanah
- Berat Jenis Partikel
- Porositas Tanah
- Rasio Ruang
- Bagian Cairan
- Hubungan Antara Volume Ruang Yang Cairan dan Udara …
7 Berat volumetrik tanah biasanya ditentukan dalam keadaan kering, sehingga massa cair Mc = 0 dan nilai massa udara (Mu) sangat kecil, sehingga Mu dianggap 0. Hal ini disebabkan karena tekstur tanahnya semakin kasar. Semakin rapat susunan partikel tanah maka semakin tinggi berat jenis partikel tersebut. Selain itu bahan organik mempunyai berat partikel yang lebih rendah dibandingkan dengan partikel tanah.Untuk mengukur nilai berat volumetrik tanah terdapat berbagai cara yaitu: 1) metode cincin sampel, 2) metode gumpalan, 3) metode auger/bor dan baru-baru ini , metode pengukuran menggunakan radio aktif telah dikembangkan.
Nilai berat zarah bagi tanah pertanian berbeza daripada g/cm3 dan purata berat zarah tanah ialah 2.65 g/cm3. Mineral berat seperti hematit mempunyai graviti tentu yang tinggi, manakala bahan organik mempunyai graviti tentu yang rendah. Keliangan boleh ditentukan dengan data berat isipadu tanah (ρb) dan berat jenis zarah (ρp) dengan persamaan berikut.
Perbandingan antara volume ruang yang ditempati zat cair (Vc) dinyatakan dengan derajat kejenuhan dan ruang yang ditempati udara (Vu). Hitung : Berat volume tanah, porositas, porositas, kadar air massa, kadar air volume, derajat kejenuhan dan kebutuhan air per hektar jika kita ingin merendam tanah sedalam 15 cm.
BAHAN PENYUSUN TANAH
- Bentuk dan Susunan
- Analisa Mekanik Tanah
- Tekstur Tanah
- Mineral Tanah
- Luas Permukaan
- Absorpsi Air dan Ion
- Interaksi Antara Mineral Liat
- Perilaku Rheologi
Sedangkan mineral lempung merupakan kumpulan mineral yang berbentuk kristal dan terdiri dari aluminium silikat dengan berbagai logam penggantinya. Mineral lempung merupakan bagian dari tanah dan nyatanya menentukan sifat-sifat tanah, baik sifat fisik maupun kimia, dan sering disebut bahan aktif tanah. Dari segi bentuknya dapat dikelompokkan menjadi 2 mineral yang berbentuk kristal, disebut mineral lempung, dan yang tidak berbentuk (amort), misalnya besi oksida, alumunium, dan bahan organik.
Jadi, mineral lempung dalam bentuk kristal terdiri dari aluminium silikat yang mengandung ion Si, Al, H dan O; dan seringkali mengandung berbagai ion logam seperti Mg, Na dan sebagainya sebagai substituen. Berdasarkan komposisi lapisan silika dan aluminium terdapat dua jenis mineral lempung, yaitu mineral 1:1 dan tipe 2.1. Mineral lempung tipe 1:1 adalah mineral lempung yang terdiri dari 1 lapis Si tetrahedral dan 1 lapis alumunium oktahedral yang disusun berurutan satu sama lain.
Mineral lempung jenis 1:1 mempunyai batas cair, batas plastis, indeks plastisitas dan aktivitas rendah. Mineral lempung yang terbentuk dari 1 lapisan Al-oktahedral yang diapit di antara 2 lapisan Si-tetrahedral disebut mineral lempung tipe 2:1. Contoh mineral lempung tipe 2:1 adalah montmorillonit dan ilit (Gambar 3.4.) Montmorillonit mempunyai batas cair dan aktivitas tinggi. Ditemukan terutama di daerah semi-kering dan merupakan mineral utama batuan bentonit.
Mineral lempung koalomit terutama terdapat pada tanah yang telah mengalami pelapukan intensif (curah hujan cukup banyak), oleh karena itu mineral ini merupakan mineral yang paling dominan pada tanah Latosal. Mineral lempung montmorillonit terbentuk dari abu vulkanik di lokasi yang relatif bising dengan drainase yang buruk (Lombok, Ngawi, Bojonegoro, Bangil, dll.). Selain itu, mineral lempung amorf amorf banyak ditemukan pada tanah abu vulkanik muda, termasuk andosol di Batu Malang.
Sifat-sifat mineral lempung yang menentukan kemampuan tanah dalam kaitannya dengan pertumbuhan tanaman adalah luas permukaan muatan negatif dan serapan serta pertukaran yang ada. KTK mineral lempung dipengaruhi oleh luas permukaan, sehingga juga dipengaruhi oleh komposisi mineral dan ukurannya (Tabel 3. Adanya dua gaya yang bekerja pada satu lembar mineral lempung disebut Lapisan Ganda Listrik).
Perilaku reologi tanah terjadi terutama pada tanah yang mengandung mineral lempung dengan kadar cukup tinggi, dan selalu berubah seiring dengan perubahan kadar air. Setelah mengikuti dan membahas topik ini, diharapkan siswa dapat: 1. Menjelaskan pengertian struktur tanah dengan kata-kata sendiri 2. Hubungan struktur tanah dengan tumbuhan.. Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan struktur tanah 5. Jenis-jenis.
STRUKTUR TANAH
Pengertian Struktur Tanah
Hubungan Struktur Tanah dengan Tanaman
Butir-butir tanah disatukan oleh gaya elektrostatik dan penambahan tanah liat dan bahan organik. Agregat terbentuk akibat penyatuan butir-butir tanah yang bermula dari banjir atau retakan yang dipengaruhi oleh gaya elektrostatis Vandewaal, agar tanah menjadi stabil diperlukan bahan pengikat (lempung, bahan organik, oksida besi dan alumunium). Jadi, meskipun terdapat bahan organik di dalam tanah, namun tidak terdapat mikroorganisme, sehingga bahan organik tersebut tidak banyak berguna untuk agregasi.
Berbagai jenis hewan tanah antara lain cacing tanah dan serangga tanah diketahui sangat bermanfaat dalam pembentukan agregat tanah. Tanah yang berstruktur mempunyai ruang pori yang lebih banyak dibandingkan dengan tanah yang berstruktur kurang baik. Membuat rangkuman tentang struktur tanah yaitu dari pengertian struktur tanah, hubungan dengan tumbuhan, bentuk dan tingkat perkembangan struktur, asal usul struktur, cara menentukan struktur tanah.
Setelah mengikuti dan membahas topik ini, siswa dapat menjelaskan dengan kata-katanya sendiri pengertian udara tanah, komposisi udara tanah, faktor-faktor yang mempengaruhi udara tanah, pertukaran udara tanah dan luas tanah serta pertumbuhan tanaman. Dalam beberapa kasus, unsur udara dalam tanah memegang peranan penting terhadap sifat-sifat tanah. Misalnya, lahan yang selalu tergenang air tidak akan dapat ditanami secara wajar dan efisien karena kekurangan udara.
Komposisi setiap gas selalu berubah-ubah tergantung kondisi luar dan kondisi dalam bumi itu sendiri. Konsentrasi gas CO2 di dalam tanah lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi gas CO2 di udara luar, hal ini disebabkan karena adanya akumulasi gas CO2 yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan akar tanaman di dalam tanah. Sifat-sifat tanah yang mempengaruhi komposisi udara tanah adalah tekstur, kedalaman tanah, struktur tanah, kadar air dan kandungan bahan organik dalam tanah.
Tanah yang ditanam mengandungi lebih banyak CO2 daripada tanah yang gersang, kerana tanah yang ditanam menggunakan O2 dan membebaskan CO2. Kandungan CO2 akan meningkat terutamanya apabila tanah pertanian ditambah dengan bahan organik.
Pembentukkan Struktur Tanah
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Struktur Tanah
Macam Struktur Tanah
Struktur gabungan atau pautan: ialah medan pembahagian semula jadi yang boleh dilihat dengan jelas, diterangkan dengan panjang relatif paksi mendatar dan menegak dan dengan bentuk selebihnya, seperti.
Tingkat Perkembangan Struktur
Mengetahui porositas total tidak memberikan banyak informasi mengenai struktur tanah, sehingga perlu diketahui informasi tambahan yaitu sebaran ukuran pori dan susunan pori-pori. Perhitungan ini didasarkan pada prinsip kapilaritas, yang menyatakan bahwa untuk nilai potensial matriks air tanah tertentu, hanya ukuran pori-pori yang sama atau lebih kecil dari diameter tertentu yang terisi air. Sebagai alat produksi udara, tanah mempunyai peranan yang tidak kalah pentingnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dalam mempengaruhi hasil atau produktivitas suatu lahan.
Di alam, banyak faktor yang dapat mempengaruhi komposisi udara tanah, antara lain Dilihat dari tekstur tanah, ternyata semakin halus struktur tanah maka kadar CO2nya semakin tinggi.
Evaluasi Struktur Tanah
UDARA TANAH
Pendahuluan
Komposisi Udara Tanah
Faktor-Faktor Yang mempengaruhi Udara Tanah
