1744073837963 06 Kimia Tanah 1 SA3203 1

(1)

SA3203

Ilmu Tanah (Soil Science)

Sifat Kimia Tanah-1

Semester II 2024/2025

(2)

PENTING DIKETAHUI

1

2

3

4

Apa yang dimaksud dengan tanah berkualitas?

Apakah kualitas tanah bersifat permanen atau dinamis?

Mengapa tanaman memberikan respon yang berbeda pada setiap jenis tanah yang berbeda?

Karakteristik tanah sebagai media tumbuh

dipengaruhi juga oleh kondisi kimia, mengapa?

5 Karakteristik kimia tanah apa saja yang penting bagi pertumbuhan tanaman?

(3)

• Soil Quality : The capacity of a soil to function.

• Dalam bidang pertanian, kualitas tanah merupakan kesesuaian tanah untuk mendukung pertumbuhan

tanaman tanpa menyebabkan tanah terdegradasi atau merusak lingkungan.

Fisik Kimia Biologi Tanah

(4)

• Hanya sebagian kecil dari unsur-unsur/elemen yang tersedia bagi pertumbuhan tanaman.

• Fokus sifat kimia tanah: ion exchange reactions, solubilities, and mineral and biochemical transformations.

• Proses dan reaksi kimia utama dalam tanah meliputi:

 Pelapukan mineral

 Dekomposisi bahan organik

“supply ions to the ion pool of the soil solution”.

KARAKTERISTIK KIMIA TANAH

(5)

Ion-ion hilang dari “pool”

akibat penyerapan oleh tanaman dan pencucian.

Beberapa ion mengendap dan sebagian lagi membentuk

mineral terutama mineral liat serta mengalami penguraian (dissolution)

Ion-ion juga diserap dan dilepaskan dari tempat

pertukaran kation dan anion.

(6)

A. CHEMICAL COMPOSITION of SOILS

Silicon dan aluminum

mempunyai kelimpahan yang pertama dan kedua.

Komposisi kimiawi rata-rata batuan beku mirip dengan komposisi mineralogi dari tanah yang mengalami

pelapukan yang minimal dan sedang.

(7)

Ketika pelapukan dalam tanah dan komposisi mineralnya berubah sepanjang waktu, akan menyebabkan perubahan komposisi zat kimianya.

Rasio silica: alumina menurun dari 3.75 menjadi 0.53 sebagai akibat pelapukan dan pembentukan tanah.

Pelepasan dan kehilangan oleh pencucian kalsium,

magnesium, natrium, dan kalium lebih cepat daripada silika

Kondisi ini tercermin dari rendahnya kandungan empat kation ini di tanah yang lapuk secara intensif relatif terhadap batuan beku.

(8)

D Kinds and Amounts of Exchangeable Cations

E Exchangeable

Cations as a Source of Plant Nutrients

F Anion Exchange C

Cation Exchange Capacity (CEC) versus Soils pH B

Cation Exchange Capacity (CEC) of Soils

A

Nature of Cation Exchange

ION EXCHANGE

B. ION EXCHANGE

(9)

Pertukaran ion sangat penting di tanah

Pertukaran ion mencakup kation dan anion yang diserap dari larutan ke permukaan yang bermuatan negatif dan positif.

Ion-ion tersebut mudah diganti atau ditukar oleh ion lain dalam larutan tanah dengan muatan yang sama, “pertukaran ion”.

Pertukaran kation lebih banyak jumlahnya di tanah daripada pertukaran anion.

(10)

Cation exchange adalah pertukaran antara kation

dalam larutan dan kation lain pada permukaan bahan bermuatan negatif, seperti koloid tanah liat atau koloid organik.

The negative charge atau cation exchange capacity

pada sebagaian besar tanah didominasi oleh mineral liat sekunder dan bahan organik (terutama bagian stabil

atau humus dari SOM).

Reaksi pertukaran kation dalam tanah terjadi terutama di dekat permukaan tanah liat dan partikel humus, yang disebut ”micelles”.

A

Nature of Cation Exchange

(11)

Setiap “micelle” mempunyai ribuan muatan negatif yang dinetralkan oleh kation yang terserap atau dapat ditukar.

Ilustrasi

Misal X- mewakili penukar bermuatan negatif yang telah mengadsorpsi ion natrium (Na), menghasilkan NaX.

Ketika ditempatkan dalam larutan yang mengandung KCI, reaksi pertukaran kation berikut terjadi.

K

⁺

+ Cl

⁺

+ NaX = Na

⁺

+ Cl

^-

+ KX

Dalam reaksi tersebut, K⁺ dalam larutan digantikan atau ditukar untuk ditukar terserap) Na‘, menghasilkan Na⁺ yang teradsorpsi dalam larutan dan meninggalkan K⁺ teradsorpsi sebagai KX.

(12)

Keseimbangan cenderung terbentuk antara jumlah kation yang diadsorpsi dan jumlah kation dalam larutan.

Jumlah kation dalam larutan jauh lebih kecil dari jumlah yang

diadsorpsi (umumnya 1 persen atau kurang)

kecuali kandungan

garam terlarut tinggi.

Akar menyerap kation dari larutan

tanah dan mengganggu keseimbangan

(13)

Penyerapan kation disertai dengan ekskresi H+ dari akar dan ini mengembalikan keseimbangan muatan di tanaman dan tanah.

Ekskresi ion hidrogen cenderung meningkatkan kemasaman di rizosfer dan H+ dapat terserap pada “micelles”.

H+ diadsorpsi dengan lemah ke tanah liat (ikatan ionik).

Namun, H+ sangat teradsorpsi pada kelompok karboksil humus (ikatan kovalen).

(14)

CEC didefinisikan sebagai jumlah muatan positif (+) dari kation teradsorpsi yang dapat diadsorpsi tanah pada pH tertentu.

Setiap K⁺ yang teradsorpsi berkontribusi satu muatan (+) , dan masing-masing Ca ²⁺ yang teradsorpsi berkontribusi dua muatan (+) ke CEC.

CEC centimoles of positive charge per kilogram [cmol(+)/kg], juga dapat dinyatakan dalam

cmol/kg, berat kering tanah.

Satu mole muatan positif (+) sama dengan muatan sebesar 6.02 x 10 23.

Nilai CEC pada kedua sistem tersebut, yaitu:

Nilai CEC 10 cmol/kg sama dengan 10 meq/100 g B

Cation Exchange Capacity (CEC) of Soils

(15)

KTK suatu tanah sama dengan KTK dari fraksi mineral dan organik.

Sumber utama KTK dalam fraksi mineral berasal dari tanah liat

Muatan negatif bahan organik terutama disebabkan oleh disosiasi H + (deprotonasi) dari -OH gugus karboksil dan fenolik.

KTK bahan organik berkisar 100 sampai 400 cmol/kg, tergantung kepada tingkat dekomposisinya.

Liat mempunyai variasi yang besar dalam KTK, berkisar dari kurang dari 10 cmol/kg untuk oxidic clay, sampai 100 cmol/kg atau lebih untuk liat tipe 2:1.

(16)

(17)

Fraksi pasir dan debu sedikit berkontribusi terhadap KTK Tanah.

KTK tanah dipengaruhi terutama oleh jumlah dan tipe liat dan jumlah serta tingkat dekomposisi bahan organik.

• Pada horizon A tanah mineral, bahan organik dan liat berkontribusinya sama terhadap KTK.

• Pada Sub Soil, misalnya horizon Bt dimana terdapat akumulasi liat, liat biasanya

berkontribusi lebih besar terhadap KTK di banding bahan organik.

• Akumulasi humus pada horizon Bhs atau Bh berkontribusi terhadap banyaknya/tingginya KTK pada lapisan sub soil ini.

(18)

KTK bergantung pH.

KTK berkorelasi positif dengan pH:

• KTK Tanah masam < KTK maksimal potensial KTK nya.

• Kebanyakan KTK pada liat tipe 2:1 tidak dipengaruhi pH atau permanen.

• KTK pada SOM seluruhya bergantung pH.

 Tanah dengan kandungan bahan organik tinggi, Kaolinit (1:1 clay), dan oxidic clays berubah dengan perubahan pH.

C

Cation Exchange Capacity (CEC) versus Soils pH

(19)

Perubahan KTK dengan perubahan PH pada tanah dengan horizon sangat berpasir terjadi pada horizon Bh.

Perubahan KTK yang terjadi dengan berubahnya pH tanah penting untuk mengelola tanah-tanah di daerah tropik karena

ketergantungan terhadap pH nya tinggi.

KTK tanah pada kondisi pH tertentu di sebut “the effective

cation exchange capacity (ECEC)”.

(20)

Peningkatan KTK dengan peningkatan pH sangat erat kaitannya dengan kandungan karbon organik (bahan

organik) di tanah ini yang memiliki horizon Bh dan mengandung sangat sedikit liat.

(21)

Sumber utama kation adalah pelapukan mineral, mineralisasi bahan organik, dan amandemen tanah, terutama kapur dan pupuk.

Jumlah dan jenis kation yang diadsorpsi adalah :

• Hasil interaksi konsentrasi kation dalam larutan dan energi adsorpsi kation untuk permukaan pertukaran.

• Kation bersaing untuk adsorpsi.

• Dengan meningkatnya konsentrasi kation dalam larutan tanah, ada peluang peningkatan untuk adsorpsi.

D

Kinds and Amounts of Exchangeable Cations

(22)

Semakin kuat suatu kation tertarik ke permukaan pertukaran (energi adsorpsi); semakin besar peluang untuk adsorpsi

Energi adsorpsi ion spesifik berkaitan dengan valensi dan tingkat hidrasi.

Energi adsorpsi kation divalen adalah sekitar dua kali lipat dari kation monovalen.

Untuk kation dengan valensi yang sama, kation dengan jari-jari terhidrasi terkecil paling kuat diserap karena dapat bergerak lebih dekat ke lokasi pengisian.

(23)

Kalsium diserap lebih kuat daripada natrium karena :

1) Kalsium adalah divalen, dan

2) Kalsium memiliki jari-jari terhidrasi yang lebih kecil dari natrium

Sebagai hasil dari energi adsorpsi yang kuat, kalsium biasanya lebih berlimpah sebagai kation yang dapat ditukar daripada magnesium, kalium, atau natrium.

Urutan adsorpsi energi adalah : Ca >Mg > K > Na.

(24)

(25)

(26)

Tanaman umumnya menyerap lebih banyak kalium daripada kalsium.

Kalsium jarang kekurangan dalam tanah untuk

mendukung pertumbuhan tanaman.

Diperlukan dalam jumlah yang sedikit tetapi penting (kation lain: besi, mangan, tembaga, dan seng) sebagai kation

dapat ditukar.

E

Exchangeable Cations as a Source of Plant Nutrients

(27)

Kapasitas pertukaran anion berbanding terbalik dengan pH tanah dan,

mungkin, sangat penting dalam tanah asam yang didominasi oleh liat oksida.

(N0^3-) sangat lemah teradsorpsi dalam tanah (tetap berada dalam larutan tanah yang sangat rentan terhadap pencucian dan pemindahan dari tanah).

Reaksi pertukaran anion dengan fosfat dapat menghasilkan adsorpsi yang kuat sehingga membuat fosfat tidak tersedia bagi tanaman.

Penyerapan anion oleh akar disertai dengan ekskresi OH- atau HC0^3-. Secara umum, tanaman menyerap anion sebanyak kation.

Ketersediaan tanaman untuk anion nitrat, fosfat, dan sulfat berhubungan dengan mineralisasi dari bahan organik, serta pertukaran anion.

F

Anion Exchange

(28)