DASAR-DASAR ILMU TANAH PDF

Preview

Summary

DASAR-DASAR ILMU TANAH DASAR-DASAR ILMU TANAH Ilmu Tanah, dan Kaitannya dengan Ilmu-ilmu Lain KLIMATOLOGI PEDOLOGI MINERALOGI GEOLOGI FISIKA ILMU TANAH BIOLOGI KIMIA EDAPHOLOGI KESUBURAN TANAH AGRONOMI KEHUTANAN Matematika Statistika Sistem Informasi Geografi DASAR-DASAR ILMU TANAH I. PENDAHULUAN Me...

Description

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Ilmu Tanah, dan Kaitannya dengan Ilmu-ilmu Lain

KLIMATOLOGI

PEDOLOGI

MINERALOGI

GEOLOGI

FISIKA KIMIA

ILMU TANAH

BIOLOGI

EDAPHOLOGI

KESUBURAN TANAH AGRONOMI

Matematika

KEHUTANAN

Statistika

Sistem Informasi Geografi

DASAR-DASAR ILMU TANAH

I. PENDAHULUAN Mengapa Dasar ILmu Tanah perlu dipelajari (untuk Pertanian) •

Tanah adalah media tumbuh tanaman, dan tempat hidup jasad hidup tanah, baik makro maupun mikro

•

Tanaman tumbuh karena ada interaksi antara tanah dan tanaman

•

Akar tanaman menyerap hara dan air dari dalam tanah

 Tanaman akan tumbuh dengan baik apabila tanah mempunyai sifat fisik, kimia, dan biologi yang sesuai dengan kebutuhan tanaman. Ruang lingkup yang dipelajari (untuk Pertanian)

•

Pedologi  ilmu yang mempelajari tanah secara utuh sebagai tubuh alam

•

Edaphologi  ilmu yang mempelajari hubungan tanah, air dan tanaman

•

Sifat Kimia, Fisika, dan Biologi tanah

1.1. DEFINISI TANAH Tanah adalah akumulasi tubuh alam bebas, berdimensi tiga, menduduki sebagian (besar) permukaan bumi, yang mampu menumbuhkan

tanaman,

dan

memiliki

sifat

sebagai

akibat

pengaruh iklim dan jasad hidup yang bertindak terhadap bahan induk pada kondisi topografi/relief tertentu dan selama waktu tertentu (Donahue, 1970). Jadi Tanah merupakan fungsi dari iklim, jasad hidup, bahan induk, topografi, dan waktu: T = f {iklim ,jasad hidup, bahan induk, topografi, waktu}

Bahan Organik (5%) Udara (25%) Mineral (45%) Air (25%)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Gambar. 1. 1. Komposisi Utama Tanah Bertekstur Lempung berdebu 1. 2. SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU TANAH 1. Permulaan abad 17. Percobaan yang dilakukan oleh van Helmont (1577-1644) merupakan era baru dalam penelitian bidang pertanian. Pada awal percobaan: 

Tanaman seberat 2,3 kg ditanam dalam pot berisi 90,8 kg tanah dan

tanaman hanya disiram air hujan selama 5 tahun Pada akhir percobaan: Tanaman tumbuh hingga seberat 76,8 kg, dan tanah dalam pot berkurang 57 g. 

Kesimpulan: air merupakan azas tumbuh dari tanaman Alasan bahwa percobaan tersebut tidak benar adalah: 1.

57 g tanah yang hilang ternyata tersusun dari mineral-mineral, misalnya: kalsium, kalium, fosfor yang diabsorbsi oleh tanaman. (Jika tanaman tersebut dibakar, maka akan diperoleh kembali 57 g mineral tanah dalam bentuk abu tanaman tersebut).

2.

Tanaman tersebut terutama terdiri dari karbon yang berasal dari karbon dioksida dan oksigen dari atmosfer, bukannya berasal dari air.

2. Pada tahun 1731. Jethro Tull dari Oxford, menyimpulkan mengolah tanah merupakan salah satu dari pekerjaan utama dalam bercocok tanam karena tanaman mudah menyerap makanan. 3. Pada tahun 1757. Francis Home, menyatakan bahwa magnesium sulfat, natrium dan kalium nitrat, kalsium sulfat dan olive oil merupakan bahan-bahan yang meningkatkan pertumbuhan tanaman. 4. Pada tahun 1840. Justus von Liebig, ahli kimia dari Jerman, melaporkan bahwa: Karbon hara tanaman berasal dari karbon yang terdapat dalam udara dan air. 

DASAR-DASAR ILMU TANAH



Nitrogen berasal dari amoniak.

Fosfor dibutuhkan untuk produksi biji perkembangan tanaman rumput-rumputan dan sereal. 

dan

kalium

untuk

Dengan menganalisis abu tanaman, dapat diformulasi pupuk yang akan dipergunakan untuk mensuplai semua unsur esensial untuk tanaman berikutnya. (dalam hal ini Justus von Liebig gagal). Hukum minimum ( Law of the minimum ): 

Pertumbuhan tanaman dibatasi oleh unsur esensial yang berada dalam jumlah yang relatif paling sedikit

Gambar 1. 2. Ilustrasi Hukum Minimum ( Law of he minimum ). Batas muka air pada tiap tong menunjukkan batas produksi tanaman. (a) N ditunjukkan sebagai factor yang paling membatasi. Walaupun elemen hara lain dalam jumlah cukup, produksi tanaman tidak dapat tinggi daripada yang diberikan oleh N. (b) Jika N ditambah, produksi tanaman meningkat sampai factor lain muncul sebagai faktor pembatas, dalam kasus di atas adalah K.

5. Pada tahun 1870. Pasteur di Perancis, mengemukakan bahwa nitrifikasi (konversi ammonium menjadi nitrat) adalah merupakan suatu proses yang dilakukan oleh bakteri. 6. Pada tahun 1890. S. Winogradsky, berhasil mengisolasi bakteri nitrifikasi. 7. Pada periode yang sama. H. Hellriegel dan H. Wilfarth, membuktikan bahwa bakteri pada nodula legum mengasimilasi gas nitrogen dan sebagian nitrogen tersebut kemudian dapat tersedia bagi tanaman.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

8. Semenjak 1940. Pengetahuan tentang tanaman telah tumbuh luar biasa. Hal ini sangat menguntungkan sebab: 

ada urgensinya dengan kebutuhan bercocok tanam untuk menghasilkan makanan dan serat untuk kebutuhan manusia.

9. Pada tahun 1825 – 1840. Edmund Ruffin, ahli pertanian dari Virginia, adalah yang pertama kali menggunakan kapur untuk memperbaiki produktivitas yang rendah dari suatu tanah yang disebabkan oleh kemasaman tanahnya. 10. Pada tahun 1843. J. B. Lawes dan J.H Gilbert di Rothamsted, Inggris, adalah pembaharu penyelididkan pertanian secara ilmiah, yang membuat Pusat Percobaan pertama kali di dunia. Dari hasil percobaannya pada 1855, disimpulkan bahwa:   

Tanaman membutuhkan garam kalium dan fosfor Tanaman membutukan sumber nitrogen dalam tanah Penambahan pupuk buatan dapat menjaga kesuburan tanah

11. Pada akhir abad 19. Dimulai pengkajian tanah dengan tanpa mempertimbangkan peranannya sebagai media untuk pertumbuhan tanaman. 12. Pada tahun 1886. V. V. Dokuchaiev, mengklasifikasikan tanah ke dalam:   

Normal (upland) Transisional (padang rumput, calcareous, alkali) Abnormal (organik, alluvial, aeolin)

13. Pada tahun 1912. Coffey 1. 2. 3. 4. 5.

mengklasifikasikan tanah ke dalam 5 kategori, yaitu: Arid soil Dark – colored prairie soils Light – colored timbered soils Black swamp soils Organic soils

DASAR-DASAR ILMU TANAH

1. 3. FAKTOR PERTUMBUHAN TANAMAN Tanah dapat dipandang sebagai campuran partikel organic dan mineral dengan berbagai ukuran dan komposisi. Ruang Pori, berfungsi: 1. sebagai saluran untuk pergerakan udara dan air 2. lalu lintas binatang tanah 3. sebagai jalan untuk perluasan dan pertumbuhan akar Akar tanaman dengan cara mengkait/menjangkar tanah menyangga bagian atas tanaman serta akar tanaman mengabsorbsi air dan hara. Lingkungan tanah perakaran harus bebas dari faktor penghambat. Tiga

hal

esensiil

dimana

menggunakannya: 1. air dievaporasikan dari daun 2. hara untuk nutrisi 3. udara untuk respirasi akar.

tanaman

mengabsorbsi

dari

dalam

tanah

dan

DASAR-DASAR ILMU TANAH

II. PROSES PEMBENTUKAN TANAH

Bahan

Induk

Batuan

Tanah

Genesa

Pelapukan

Tanah 2. 1. Faktor pembentuk tanah: Tanah = f {Iklim, Jasad hidup, Bahan induk, Topografi, Waktu} 1.

Iklim

2.

Jasad hidup

3.

Bahan induk

4.

Topografi/relief

5.

Waktu

Proses Pelapukan batuan induk menjadi bahan induk dibedakan dalam dua kategori.

1. Pelapukan fisika

 disintegrasi

2. Pelapukan kimia dan transformasi

 dekomposisi

2. 2. Proses pelapukan fisika meliputi: 1. Pembekuan dan pencairan Gaya

yang

dihasilkan

oleh

air

saat

membeku

cukup

kuat

untuk

memisahkan/memecahkan mineral/batu. Tekanannya dapat mencapai 146 kg/cm2. 2. Pemanasan dan pendinginan Perbedaan temperatur dapat menimbulkan ekspansi dan kontraksi diferensial, yang mampu memecahkan mineral.

Perubahan temperatur juga menyebabkan

pengelupasan keseluruhan permukaan mineral/batuan. 3. Pembasahan dan pengeringan

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Pembasahan dan pengeringan menyebabkan pengembangan dan pengkerutan, serta abrasi diantara partikel dalam tanah sehingga membuat partikel lebih halus. 4. Tindakan penggosokan (saling berbenturan) Gesekan (gosokan) batuan atau partikel tanah yang bergerak apakah karena air, angin, atau gravitasi menyebabkan desintegrasi yang efektif. 5. Tindakan organisme (tanaman, binatang, dan manusia) Gerakan akar cukup mampu untuk memecahkan batuan. Pengerongan/ pelubangan yang terus menerus oleh binatang juga menambah aksi disintegrasi fisik tanah.

Sedangkan tindakan manusia mempercepat proses pelapukan fisik dengan

pembajakan dan penanaman.

Pelapukan Kimia dan Transformasi (dekomposisi) Perubahan Kelarutan 1. Pelarutan: NaCl + H2O  Na+ + Cl- + H2O 2. Hidrolisis: KAlSi3O8 + H2O  HAlSi3O8 + KOH 3. Karbonatasi: CO2 + H2O  H+ + HCO3CaCO3 + H+ + HCO3-  Ca(HCO3)2

Perubahan Struktur 1. Hidrasi: 2Fe2O3 + 3 H2O  2Fe2O3 ۰ 3 H2O hematite limonit 2. Oksidasi: (proses pemberian e-) oksidasi 4FeO + O2 2Fe2O3 reduksi 3. Reduksi:(proses penerimaan e-)

Pelapukan Fisika (Disintegrasi) Merupakan proses mekanik, dimana batuan-batuan masif pecah menjadi fragmen berukuran kecil  namun tanpa perubahan kimia. Faktor yang sangat dominan berpengaruh adalah suhu dan air. Contoh: Air  masuk ke dalam celah batuan  membeku  volumenya bertambah besar  memberikan tekanan  batuan pecah  proses hydrothermal. Batuan terdiri dari berbagai mineral dengan sifat berbeda. Jika suhu berubah dengan tiba-tiba, mineral dalam batuan berkontraksi dan berekspansi pecah.



batuan

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Gerakan akar tumbuhan mempunyai tekanan yang cukup memecahkan batuan.

2. 3. Pelapukan Kimia (Dekomposisi) Merupakan proses kimiawi dan menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi mineral/batuan (dekomposisi). Terdiri dari proses-proses:

1. Yang menyebabkan perubahan kelarutan a. Pelarutan NaCl + H2O  Na+ + Cl- + H2O Garam Air (Ion-ion terlarut dalam air) terlarut b. Hidrolisis (yang terpenting dalam pelapukan kimia) tergantung pada disosiasi partial air menjadi H+ dan OH-, dibantu oleh CO2- dan asam-asam organik. KAlSi3O8 + H2O  HAlSi3O8 + Ortoklas asam silikat lempung

KOH

proses ini dianggap sebagai awal terbentuknya lempung. c. Karbonatasi (persenyawaan dengan asam karbonat) CO2 + H2O  H+ + HCO3CaCO3 + H+ + HCO3-  Kalsit Asam Karbonat

Ca(HCO3)2 Kalsium bikarbonat mudah larut

2. Yang menyebabkan perubahan Struktur a. Hidrasi/Hidratasi 2Fe2O3 + 3 H2O  2Fe2O3 ۰ 3 H2O hematite limonit merah kuning b. Oksidasi (penambahan oksigen pada mineral) oksidasi 4FeO + O2 ------ 2Fe2O3 Ferroues Ferric Oxide oxide

3. Reduksi (pemindahan oksigen)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Terjadi pada kondisi air tergenang  redoks potensial rendah reduksi 2Fe2O3 ------ 4FeO + O2 Ferric Ferroues Oxide oxide (hematit)

III. GENESA TANAH

3. 1. Faktor Pembentuk Tanah: Lima faktor dominan yang mengendalikan pembentukan tanah adalah:

1. Bahan induk 2. Iklim

 pasif

 aktif

3. Organisme/biosfer

 aktif

4. Relief/Topografi 

pasif

5. Waktu

 netral

DASAR-DASAR ILMU TANAH

G ra n ite (m o re S ilic a) Ig n eo u s

B a sa lt (le ss S ilica ) L ava

Lim e sto n e R E S ID U A L F o rm ed o n site (S ed e n ta ry)

S e dim e n ta ry

S a nd ston e S h ale Ign e o us o rig in

M etam orp h ic

S chist G ne iss H ea t, p re su re , ch em ica ls

S ed im e nta ry o rig in

Q ua rtzite M a rb le

M arin e : o ce a n d ep o sit W ater

L acu strin e : la ke d e p osit (d urin g g lacia l tim e ) A lluvial: ru nn in g w ate r d ep o sit E o lio n (sa n d d ure s, m a te rial < s an d s)

PARENT R O CKS (F ra gm e n te d )

W in d L oe ss (sm a ll size so il m ateria ls d ep o site d fo llow in g lastg la cia l p erio d )

TR AN SPO RTED

M ora in e: la te ral & term in a l Ice (G la cia l)

G ro u nd m ora in e (T ill pla in ) - sto n ey O u tw a sh p la in (c oa rsa sa n d , g ra ve l)

G ra vity

C UM ULOSE

C o llu via l (T alu s)-----d ep o site s a t fo o t o f slop e

O rg a n ic p la n t resid u res in sta g n an t w ate r (fre sh o r sa lt w ater)

Gambar 3. 1. Outline Bahan Induk Kelima faktor tersebut saling berhubungan. Hubungan antara faktor dan sifat tanah oleh Jenny diekspresikan sebagai berikut: Sifat Tanah = F {Bahan induk, Iklim, Jasad hidup, Topografi, Waktu} Atau

Soil Properties = f {p, cl, b, r, t, …} F = fungsi atau ketergantungan pada p = parent material cl = climate

DASAR-DASAR ILMU TANAH

b = biosphere r = relief (position or landform) t = time

1. Bahan Induk dan Pembentukan Tanah

Lumut

Batuan melapuk sampai cukup mensuplai elemen/hara bagi hidupnya lumut dan jenis jenis tanaman rendah lainnya

Lumut  mati  pembusukan  peningkatan bahan organik  asam-asam organik  mempercepat penghancuran batuan. Contoh: batuan granit  melapuk  melepaskan hara-hara rendah, dan pasiran

2. Iklim dan Pembentukan Tanah Faktor iklim yang dominan terhadap pembentukan tanah adalah curah hujan dan suhu. Pengaruh langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah (1)

akumulasi kapur

(2)

tanah masam (di wilayah humid)

(3)

erosi

(4)

pengendapan bahan-bahan tanah ke lapisan bagian bawah

(5)

pelapukan, pelindian dan erosi

Pengaruh tidak langsung Iklim terhadap Pembentukan tanah

(1) Hutan (vegetasi dominan daerah humid)

 profil berkembang 

banyak horison.

(2) Padang rumput (daerah arid, semi arid) berkembang  horison sedikit

 profil tanah sedikit

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Hutan  banyak B.O  aktivitas organisme  banyak horison Padang lapisan permukaan aktivitas org. Rumput  kurang terdekomposis  kurang

horison  sedikit

3. Organisme (Biosfer) dan Pembentukan Tanah Aktivitas: tanaman dan binatang, serta dekomposisi bahan organik Yang dominan berperan adalah: (1) akar tanaman

(2)binatang penggali tanah (cacing, serangga tanah, tikus, kelinci) (3)manusia (kegiatan manusia  merubah struktur tanah) (4) mikro organisme (jamur, bakteri) PEDOTURBASI: proses bercampurnya tanah secara fisik. ARGILI – PEDOTURBASI: by shrinking and swelling to clay. CRYO: by growth of ice crystal followed by freezing and thawing SEISMI: by earth quake ANTHRO: by human activity (plowing and cultivation).

4. Relief dan Pembentukan Tanah Relief mempengaruhi pembentukan tanah melalui terutama yang berhubungan dengan hubungan air dan suhu.

Tanah-tanah yang berada dalam area iklim yang

sama, dibentuk dari bahan induk yang sama dan berkembang pada tebing yang curam umumnya memiliki horison A dan B yang tipis, karena sedikitnya air yang meresap ke dalam profil (sebagai akibat dari runoff yang cepat dan karena permukaan tanah tererosi dengan cepat). Tanah yang terdapat pada tebing yang landai memiliki kemampuan meloloskan air ke profilnya lebih banyak. Profil tanah umumnya lebih dalam, lebih banyak variasi vegetasinya, dan kandungan bahan organik juga lebih tinggi dibandingkan dengan yang terdapat pada tebing yang lebih curam. Dalam

daerah

geografik

tertentu,

sifat-sifat

tanah

berhubungan dengan relief. (1) kedalaman solum tanah (2) ketebalan dan kandungan bahan organik dalam horison A (3) kebasahan (kelengasan) profil tanah

berikut

umumnya

DASAR-DASAR ILMU TANAH

(4) warna profil (5) derajat/tingkat diferensiasi horison (6) reaksi tanah (7) kandungan garam-garam terlarut

(8)macam dan tingkat perkembangan pan (9) suhu tanah

Kemiringan sedang Air Banyak tanaman

Horison tipis

Horison lebih dalam

Air Runoff

Gambar 3. 2. Relief dan Pembentukan Tanah.

DASAR-DASAR ILMU TANAH

5. Waktu dan Pembentukan Tanah Lamanya waktu yang dibutuhkan suatu tanah untuk mengembangkan lapisanlapisan yang disebut horison bergantung pada beberapa faktor yang saling berkaitan. Faktor-faktor tersebut adalah iklim, sifat bahan induk, organisme, dan relief. Horison cenderung berkembang pesat pada kondisi: (a) hangat/panas; (b) humid/lembab; (c) kondisi hutan dimana tersedia cukup air untuk memindahkan koloid dan menyebabkan bahan organik mudah dirombak. Pada kondisi yang ideal, profil tanah yang lengkap dibentuk dalam kurun waktu 200 tahun. Pada kondisi yang kurang mendukung, waktu tersebut dapat diperpanjang sampai ribuan tahun. Faktor-faktor yang menghambat perkembangan profil tanah:

(1)

curah hujan rendah  pelapukan lambat, sedikit pencucian

(2)

kelembaban relatif rendah  sedikit lumut, jamur, dan algae

(3)

kandungan kapur (Ca, Mg) atau Na bikarbonat bahan induk, tinggi

(4)

Tanah didominasi oleh pasir kuarsa dengan sedikit debu dan lempung yang mudah dilapukkan  pelapukan lambat, sedikit koloid dapat dipindahkan

(5)

Kandungan lempung yang tinggi  aerasi buruk, pergerakan air lambat

(6)

Bahan induk yang resisten (tahan lapuk), seperti granit



pelapukan

lambat

(7)

Kemiringan lereng yang curam  hilangnya tanah karena erosi, sedikit air yang masuk ke dalam tanah, mengurangi pencucian

(8)

Muka air tanah yang tinggi



daya pencucian rendah, kecepatan

pelapukan rendah

(9)

Temperatur rendah/dingin  proses kimia diperlambat

(10)

Akumulasi bahan tanah secara konstan oleh deposisi  bahan selalu baru

untuk membentuk tanah baru

(11)

Erosi angin dan air yang hebat terhadap bahan tanah  memunculkan

bahan baru (12)

Pencampuran oleh tindakan hewan (penggali lubang) dan manusia (pengolahan tanah, penggalian)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

DASAR-DASAR ILMU TANAH

IV. MORFOLOGI TANAH Pembentukan tanah identik dengan (merupakan) perkembangan horison secara alami. Pengkajian bentuk dan sifat profil tanah dan horison-horisonnya disebut morfologi tanah. Umumnya horison dapat dikenali karena mereka berbeda dalam kandungan lempung, warna tanah, kandungan bahan organik, dan jenis serta jumlah berbagai garam. Penamaan Horison (Simbol Horison) Oi,Oe

Oa,Oe

Horison organik (20-30% BO) umumnya merupakan bagian tanaman (daun, ranting, dahan, akar) terdapat pada permukaan tanah sebagai lapisan paling atas. Horison organik, mengalami perombakan ekstensif  bentuk bahan asal tidak dikenali. Umumnya terdapat di atas lapisan tanah mineral di bawah Oi,Oe

A1

Horison mineral paling atas. Permukaan tanah terolah (Ap), agak berwarna gelap...