Sifat Kimia Tanah

BAB I

PENDAHULUAN

  1. Latar belakang

Kata ”tanah” seperti banyak kata umum lainnya, mempunyai beberapa pengertian. Dalam

pengertian tradisional tanah adalah medium alami untuk pertumbuhan tanaman daratan, tanpa memperhitungkan tanah tersebut mempunyai horizon yang keliatan atau tidak. Pengertian ini masih merupakan arti yang paling umum dari kata tersebut, dan perhatian yang terbesar pada tanah terpusat pada pengertian ini. Orang menganggaptanah adalah penting, oleh karena tanah mendukung kehidupan tanam-tanaman yang memaso pangan, serat, obat-obatan, dan berbagai keperluan lain manusia, juga karena mampu menyaring air serta mendaur ulang limbah. Tanah menutupi permukaan bumi sebagai lapisan yang sambung menyambung, terkecuali pada batuan tandus, pada wilayah yang terus menerus membeku, atau tertutup air dalam, atau pada lapisan es terbuka suatu glester. Dalam pengertian ini, tanah memiliki suatu ketebalan yang ditentukan oleh kedalaman akar tanaman.

Tanah merupakan suatu benda alam yang tersusun dari padatan (bahan mineral dan bahan organik), cairan dan gas, yang menempati permukaan daratan, menempati ruang, dan dicirikan oleh salah satu atau kedua berikut: horison-horison, atau lapisan-lapisan, yang dapat dibedakan dari bahan asalnya sebagai hasil dari suatu proses penambahan, kehilangan, pemindahan dan transformasi energi dan materi, atau berkemampuan mendukung tanaman berakar di dalam suatu lingkungan alami (Soil Survey Staff, 1999). Schoeder (1972) mendefinisikan tanah sebagai suatu sistem tiga fase yang mengandung air, udara dan bahan-bahan mineral dan organik serta jasad-jasad hidup, yang karena pengaruh berbagai faktor lingkungan pada permukaan bumi dan kurun waktu, membentuk berbagai hasil perubahan yang memiliki ciri-ciri morfologi yang khas, sehingga berperan sebagai tempat tumbuh bermacam-macam tanaman. Menurut Jooffe dan Marbut (1949), dua orang ahli Ilmu Tanah dari Amerika Serikat, Tanah adalah tubuh alam yang terbentuk dan berkembang sebagai akibat bekerjanya gaya-gaya alam terhadap bahan-bahan alam dipermukaan bumi. Tubuh alam ini dapat berdiferensiasi membentuk horizon-horizon mieneral maupun organik yang kedalamannya beragam dan berbeda-beda sifat-sifatnya dengan bahan induk yang terletak dibawahnya dalam hal morfologi, komposisi kimia, sifat-sifat fisik maupun kehidupan biologinya. Ada tiga hal penting yang dari definisi ini :

  • Tanah itu terbentuk dan berkembang dari proses-proses alami
  • Adanya diferensiasi profil tanah membentuk horizon-horizon
  • Terdapat perbedaan yang menyolok antara sifat-sifat bahan induk dengan horizon-horizon tanah yang terbentuk terutama dalam hal morfologi, kimiafi, fisik dan biologinya. Darmawijaya (1990) mendefinisikan tanah sebagai akumulasi tubuh alam bebas, menduduki sebagain besar permukaan palnet bumi, yang mampu menumbuhkan tanaman, dan memiliki sifat sebagai akibat pengaruh iklim dan jasad hidup yang bertindak terhadap bahan induk dalam keadaan relief tertentu selama jangka waktu tertentu pula. Batas atas dari tanah adalah batas antara tanah dan udara, air dangkal, tumbuhan hidup, atau bahan tumbuhan yang belum mulai terlapuk. Wilayah yang dianggap tidak mempunyai tanah, apabila permukaan secara permanen tertutup oleh air yang terlalui dalam (secara tipikal lebih dari 2.5 m) untuk pertumbuhan tanam-tanaman berakar. Batas horizontal tanah adalah wilayah dimana tanah berangsur beralih kedalam, area-area tandus, batuan atau es. Batas bawah yang memisahkan dari bahan bukan tanah yang terletak dibawahnya, adalah yang paling sulit ditetapkan. Tanah tersusun dari horizon-horizon dekat permukaan bumi yang berbeda kontras tehadap bahan induk di bawahnya, telah mengalamiperubahan interaksi antara iklim, relief dan jasad hidup selama waktu pembentukannya. Bisanya, pada batas bawah tanah.
  1. Rumusan Masalah
    1. Apa yang dimaksud dengan sifat kimia tanah?
    2. Apa saja sifat-sifat dari kimia tanah tersebut?
    3. C.  Tujuan Penulisan

      1. Agar mahasiswa mengetahui apa itu sifat kimia tanah.
      2. Agar mahasiswa mengetahui dan bisa menjelaskan apa saja sifat-sifat kimia tanah.

D. Dasar Teori

Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut.

Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organisme (termasuk manusia), dan relief permukaan bumi (topografi) seiring dengan berjalannya waktu. Berdasarkan dinamika kelima faktor tersebut terbentuklah berbagai jenis tanah dan dapat dilakukan klasifikasi tanah.

Tanah adalah lapisan nisbi tipis pada permukaan kulit. Tanah bervariasi dari satu tempat ke tempat yang lain, karena keaneka ragaman ini, maka tanah dapat dipandang sebagai kumpulan individu-individu tanah. Pementukan tanah dari bongkahan bum mulai dari proses-proses pemecahan atau penghancura dimana bahan induk berkeping-keping secara halus . Tiap tanah berkembang secara baik dan masih dalam  keadaan asli akan mempunyai sifat profil yang khas. Sifat-sifat ini yang dipakai dalam klasifikasi dan penjarangan tanah yang sangat besar manfatnya dalam menentukan pendapat tentang tanah dan sifat-sifat profil.

BAB II

PEMBAHASAN

“SIFAT-SIFAT KIMIA TANAH”

 

 

  1. Pengertian Sifat Kimia Tanah

Komponen kimia tanah berperan terbesar dalam menentukan sifat dan ciri tanah umumnya dan kesuburan tanah pada khususnya. Bahan aktif dari tanah yang berperan dalam menjerap dan mempertukarkan ion adalah bahan yang berada dalam bentuk koloidal, Yaitu :

  • liat
  • Bahan organik

Kedua bahan koloidal ini berperan langsung atau tidak langsung dalam mengatur dan menyediakan hara bagi tanaman.

Dua bahan penting yang diabsorbsi tanaman dan dipindahkan dari tanah adalah air dan unsur hara. Tanaman dapat mengalami defisiensi unsur essensial, bila :

1. Unsur tidak terdapat di dalam tanah

2. Terdapat dalam kuantitas yang besar dalam tanah, tetapi sangat sedikit terlarut atau              tersedia untuk menopang kebutuhan tanaman.

SIFAT-SIFAT KOLOID TANAH

  1. Efek Tyndall

Cara yang paling mudah untuk membedakan suatu campuran merupakan larutan, koloid, atau suspensi adalah menggunakan sifat efek Tyndall . Jika seberkas cahaya dilewatkan melalui suatu sistem koloid, maka berkas cahaya tersebut kelihatan dengan jelas. Hal itu disebabkan penghamburan cahaya oleh partikel-partikel koloid. Gejala seperti itulah yang disebut efek Tyndall koloid.

Gambar 1. Perbedaan (a)larutan, (b)koloid dan (c)suspensi dengan menggunakanefek tyndal

Istilah efek Tyndall didasarkan pada nama penemunya, yaitu John Tyndall (1820-1893) seorang ahli fisika Inggris. John Tyndall berhasil menerangkan bahwa langit berwarna biru disebabkan karena penghamburan cahaya pada daerah panjang gelombang biru oleh partikel-partikel oksigen dan nitrogen di udara. Berbeda jika berkas cahaya dilewatkan melalui larutan, nyatanya berkas cahaya seluruhnya dilewatkan. Akan tetapi, jika berkas cahaya tersebut dilewatkan melalui suspensi, maka berkas cahaya tersebut seluruhnya tertahan dalam suspensi tersebut.

  1. Gerak Brown

Dengan menggunakan mikroskop ultra (mikroskop optik yang digunakan untuk melihat partikel yang sangat kecil) partikel-partikel koloid tampak bergerak terus-menerus, gerakannya patah-patah (zig-zag), dan arahnya tidak menentu. Gerak sembarang seperti ini disebut gerak Brown. Gerak Brown ditemukan oleh seorang ahli biologi berkebangsaan Inggris, Robert Brown ( 1773 – 1858), pada tahun 1827.

Gerak Brown terjadi akibat adanya tumbukan yang tidak seimbang antara partikel-partikel koloid dengan molekul-molekul pendispersinya. Gerak Brown akan makin cepat, jika partikel-partikel koloid makin kecil. Gerak Brown adalah bukti dari teori kinetik molekul.

Gambar 2. Gerak Brown

  1. Elektroforesis

Koloid ada yang netral dan ada yang bermuatan listrik. Bagaimana mengetahui suatu koloid bermuatan listrik atau tidak? Dan mengapa koloid bermuatan listrik?

Jika partikel-partikel koloid dapat bergerak dalam medan listrik, berarti partikel koloid tersebut bermuatan listrik. Jika sepasang elektrode dimasukkan ke dalam sistem koloid, partikel koloid yang bermuaran positif akan menuju elektrode negatif (katode) dan partikel koloid yang bermuatan negatif akan menuju elektrode positif (anode). Pergerakan partikel-partikel koloid dalam medan listrik ke masing-masing elektrode disebut elektroforesis . Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan koloid.

Gambar 3. (a) Sel elektroforesis sederhana dan (b) pemaparan pengendap Cottrell

Pada sel elektroforesis, partikel-partikel koloid akan dinetralkan muatannya dan digumpalkan di bawah masing-rnasing elektrode. Di samping untuk menentukan muatan suatu partikel koloid, elektroforesis digunakan pula dalam industri, misalnya pembuatan sarung tangan dengan karet. Pada pembuatan sarung tangan ini, getah karet diendapkan pada cetakan berbentuk tangan secara elektroforesis. Elektroforesis juga digunakan untuk mengurangi pencemaran udara yang dikeluarkan melalui cerobong asap pabrik. Metode ini pertama-tama dikembangkan oleh Frederick Cottrell (1877 – 1948) dari Amerika Serikat. Metode ini dikenal dengan metode Cottrell . Cerobong asap pabrik dilengkapi dengan suatu pengendap listrik (pengendap Cottrell), berupa lempengan logam yang diberi muatan listrik yang akan menggumpalkan partikel-partikel koloid dalam asap buangan.

4. Absorpsi

Suatu partikel koloid akan bermuatan listrik apabila terjadi penyerapan ion pada permukaan partikel koloid tersebut. Contohnya, koloid Fe(OH) 3 dalam air akan menyerap ion H + sehingga bermuatan positif, sedangkan koloid As 2 S 3 akan menyerap ion-ion negatif. Kita tahu bahwa peristiwa ketika permukaan suatu zat dapat menyerap zat lain disebut absorpsi . Berbeda dengan absorpsi pada umumnya, penyerapan yang hanya sampai ke bagian dalam di bawah permukaan suatu zat, suatu koloid mempunyai kemampuan mengabsorpsi ion-ion. Hal itu terjadi karena koloid tersebut mempunyai permukaan yang sangat luas. Sifat absorpsi partikel-partikel koloid ini dapat dimanfaatkan, antara lain sebagai berikut.

a. Pemutihan gula pasir

Gula pasir yang masih kotor (berwarna coklat) diputihkan dengan cara absorpsi. Gula yang masih kotor dilarutkan dalam air panas, lalu dialirkan melalui sistem koloid, berupa mineral halus berpori atau arang tulang. Kotoran gula akan diabsorpsi oleh mineral halus berpori atau arang tulang sehingga diperoleh gula berwarna putih.

b. Pewarnaan serat wol, kapas, atau sutera

Serat yang akan diwarnai dicampurkan dengan garam A1 2 (SO 4 ) 3, lalu dicelupkan dalam larutan zat warna. Koloid Al(OH) 3 yang terbentuk, karena A1 2 (SO 4 ) 3 terhidrolisis, akan mengabsorpsi zat warna.

c. Penjernihan air

Air keruh dapat dijernihkan dengan menggunakan tawas (K 2 SO 4 A1 2 (SO 4 ) 3 ) yang ditambahkan ke dalam air keruh. Koloid Al(OH) 3 yang terbentuk akan mengabsorpsi, menggumpalkan, dan mengendapkan kotoran-kotoran dalam air.

d. Obat

Serbuk karbon (norit), yang dibuat dalam bentuk pil atau tablet, apabila diminum dapat menyembuhkan sakit perut dengan cara absorpsi. Dalam usus, norit dengan air akan membentuk sistem koloid yang mampu mengabsorpsi dan membunuh bakteri-bakteri berbahaya yang menyebabkan sakit perut.

e. Alat Pembersih (sabun)

Membersihkan benda-benda dengan mencuci memakai sabun didasarkan pada prinsip absorpsi. Buih sabun mempunyai permukaan yang luas sehingga mampu mengemulsikan kotoran yang melekat pada benda yang dicuci.

f. Koloid tanah liat mampu menyerap koloid humus

Koloid tanah dapat mengabsorpsi koloid humus yang diperlukan tumbuh-tumbuhan sehingga tidak terbawa oleh air hujan.

5. Koagulasi

Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel-partikel koloid. Proses koagulasi ini terjadi akibat tidak stabilnya sistem koloid. Sistem koloid stabil bila koloid tersebut bermuatan positif atau bermuatan negatif. Jika muatan pada sistem koloid tersebut dilucuti dengan cara menetralkan muatannya, maka koloid tersebut menjadi tidak stabil lalu terkoagulasi (menggumpal). Koagulasi dengan cara menetralkan muatan koloid dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai berikut.

1) Penambahan Zat Elektrolit

Jika pada suatu koloid bermuatan ditambahkan zat elektrolit, maka koloid tersebut akan terkoagulasi. Contohnya, lateks (koloid karet) bila ditambah asam asetat, maka lateks akan menggumpal. Dalam koagulasi ini ada zat elektrolit yang lebih efisien untuk mengoagulasikan koloid bermuatan, yaitu sebagai berikut.

a. Koloid bermuatan positif lebih mudah dikoagulasikan oleh elektrolit yang muatan ion negatifnya lebih besar. Contoh; koloid Fe(OH) 3 adalah koloid bermuatan positif, lebih mudah digumpalkan oleh H 2 SO 4 daripada HC1.

b. Koloid bermuatan negatif lebih mudah dikoagulasikan oleh elektrolit yang muatan ion positifnya lebih besar. Contoh; koloid As 2 S 3 adalah koloid bermuatan negatif, lebih mudah digumpalkan oleh BaCl 2 daripada NaCl

2) Mencampurkan Koloid yang Berbeda Muatan

Bila dua koloid yang berbeda muatan dicampurkan, maka kedua koloid tersebut akan terkoagulasi. Hal itu disebabkan kedua koloid saling menetralkan sehingga terjadi gumpalan. Contoh, campuran koloid Fe(OH) 3 dengan koloid As 2 S 3 .

Selain koagulasi yang disebabkan adanya pelucutan muatan koloid, seperti di atas, ada lagi proses koagulasi dengan cara mekanik, yaitu melakukan pemanasan dan pengadukan terhadap suatu koloid. Contohnya, pembuatan lem kanji, sol kanji dipanaskan sampai membentuk gumpalan yang disebut 1em kanji.

Di bawah ini beberapa contoh koagulasi dalam kehidupan sehari-hari dan dalam industri.

a) Pembentukan delta di muara sungai.

Hal ini terjadi karena koloid tanah liat akan terkoagulasi ketika bercampur dengan elektrolit dalam air laut.

b) Penggumpalan lateks (koloid karet) dengan cara menambahkan asam asetat ke dalam lateks.

c) Sol tanah liat (berbentuk lumpur) dalam air, yang membuat air menjadi keruh, akan menggumpal jika ditambahkan tawas. Ion Al 3+ akan menggumpalkan koloid tanah liat yang bermuatan negatif.

6. Koloid Liofil dan Koloid Liofob

Adanya sifat absorpsi dan zat terdispersi (dengan fase padat) terhadap mediumnya (dengan fase cair), maka kita mengenal dua jenis sol, yaitu sol liofil dan sal liofob. Sol liofil ialah sol yang zat terdispersinya akan menarik dan mengabsorpsi molekul mediumnya. Sol liofob ialah sol yang zat terdispersinya tidak menarik dan tidak mengabsorpsi molekul mediumnya.

Bila sol tersebut menggunakan air sebagai medium, maka kedua jenis koloid tersebut adalah sol hidrofil dan sot hidrofob. Contoh koloid hidrofil adalah kanji, protein, sabun, agar-agar, detergen, dan gelatin. Contoh koloid hidrofob adalah sol-sol sulfida, sol-sol logam, sol belerang, dan sol Fe(OH) 3 .

Sol liofil lebih kental daripada mediumnya dan tidak terkoagulasi jika ditambah sedikit elektrolit. Oleh karena itu, koloid liofil lebih stabil jika dibandingkan dengan koloid liofob. Untuk menggumpalkan koloid liofil diperlukan elektrolit dalam jumlah banyak, sebab selubung molekul-molekul cairan yang berfungsi sebagai pelindung harus dipecahkan terlebih dahulu. Untuk memisahkan mediumnya, pada koloid liofil, dapat kita lakukan dengan cara pengendapan atau penguraian. Akan tetapi, jika zat mediumnya ditambah lagi, maka akan terbentuk koloid liofil lagi. Dengan kata lain, koloid liofil bersifat reversibel . Koloid liofob mempunyai sifat yang berlawanan dengan koloid liofil.

7. Dialisis

Untuk menghilangkan ion-ion pengganggu kestabilan koloid pada proses pembuatan koloid, dilakukan penyaringan ion-ion tersebut dengan menggunakan membran semipermeabel . Proses penghilangan ion-ion pengganggu dengan cara menyaring menggunakan membran/selaput semipermeabel disebut dialisis . Proses dialisis tersebut adalah sebagai berikut. Koloid dimasukkan ke dalam sebuah kantong yang terbuat dari selaput semipermeabel. Selaput ini hanya dapat melewatkan molekul-molekul air dan ion-ion, sedangkan partikel koloid tidak dapat lewat. Jika kantong berisi koloid tersebut dimasukkan ke dalam sebuah tempat berisi air yang mengalir, maka ion-ion pengganggu akan menembus selaput bersama-sama dengan air. Prinsip dialisis ini digunakan dalam proses pencucian darah orang yang ginjalnya (alat dialisis darah dalam tubuh) tidak berfungsi lagi.

8. Koloid Pelindung

Untuk sistem koloid yang kurang stabil, perlu kita tambahkan suatu koloid yang dapat melindungi koloid tersebut agar tidak terkoagulasi. Koloid pelindung ini akan membungkus atau membentuk lapisan di sekeliling partikel koloid yang dilindungi. Koloid pelindung ini sering digunakan pada sistem koloid tinta, cat, es krim, dan sebagainya; agar partikel-partikel koloidnya tidak menggumpal. Koloid pelindung yang berfungsi untuk menstabilkan emulsi disebut emulgator (zat pengemulsi). Contohnya, susu yang merupakan emulsi lemak dalam air, emulgatornya adalah kasein (suatu protein yang dikandung air susu). Sabun dan detergen juga termasuk koloid pehindung dari emulsi antara minyak dengan air.

Salah satu sifat kimia tanah yang penting adalah reaksi atau pH tanah. Reaksi atau pH tanah menunjukkan konsentrasi ion H+ di dalam larutan tanah. Nilai pH didefinisikan sebagai logaritma negative konsentrasi ion H+ dalam larutan. Larutan mempunyai pH disebut netral, lebih kecil dari 7 masam, dan lebih besar dari 7 basis atau alkalis. Pada keadaan netral konsentrasi ion H+ sama besar dengan konsentrasi ion OH- dan pada keadaan alkalis sebaliknya.

Tanah Alfisol di Indonesia secara potensial termasuk tanah yang subur dan sebagian besar telah dimanfaatkan sebagai lahan pertanian. Morfologi yang khas dari Alfisol dicirikan oleh horizon illuviasi dan elluviasi yang jelas. Elluviasi liat dari horizon A dan illuviasi di horizon B merupakan penyebab utama perbedaan liat

Sifat – Sifat Kimia Tanah

Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh sifat-sifat kesuburan tanahnya yakni kesuburan fisik, kesuburan kimia dan kesuburan biologis. Kalau kesuburan fisik lebih mengutamakan tentang keadaan fisik tanah yang banyak kaitannya drengan penyediaan air dan udara tanah, maka kesuburan kimia berperan dalam menentukan dan menjelaskan reaksi-reaksi kimia yang menyangkut dalam masalah-­masalah ketersediaan unsur hara bagi pertumbuhan tanaman. Untuk mencapai rnaksud tersebut, maka pembahasan mengenai sifat kimia tanah ini kita batasi pada. hal-hal yang berkaitan erat dengan masalah-masalah antara lain : Reaksi tanah (pH), koloid tanah, pertukaran kation, dan kejenuhan basa.

Tekstur tanah tersusun dari tiga komponen, yaitu: pasir, debu dan liat. Ketiga komponen tersebut dibedakan berdasarkan ukurannya yang berbeda. Partikel pasir berukuran antara 200 mikrometer sampai dengan 2000 mikrometer. Partikel debu berukuran antara 2 mikrometer sampai dengan kurang dari 200 mikrometer. Partikel liat berukuran kurang dari 2 mikrometer. Makin halus ukuran partikel penyusun tanah tersebut akan memiliki luas permukaan partikel per satuan bobot makin luas. Partikel tanah yang memiliki permukaan yang lebih luas memberi kesempatan yang lebih banyak terhadap terjadinya reaksi kimia. Partikel liat persatuan bobot memiliki luas permukaan yang lebih luas dibandingkan dengan kedua partikel penyusun tekstur tanah lain (seperti: debu dan pasir). Reaksi-reaksi kimia yang terjadi pada permukaan patikel liat lebih banyak daripada yang terjadi pada permukaan partikel debu dan pasir persatuan bobot yang sama. Dengan demikian, partikel liat adalah komponen tanah yang paling aktif terhadap reaksi kimia, sehingga sangat menentukan sifat kimia tanah dan mempengaruhi kesuburan tanah.Beberapa sifat kimia tanah yang penting untuk diketahui dan dipahami, meliputi:

  1. A.      Reaksi tanah (Ph tanah)

Reaksi tanah menunjukkan sifat keasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai pH. Nilai pH menunjukkan banyaknya konsentrasi ion hidrogen di dalam tanah. Makin tinggi kadar ion H+ terdapat pula ion OH , yang jumlahnya berbanding terbalik dengan banyaknya ion H+. Pada tanah asam, jumlah ion H+ lebih tinggi daripada ion OH, sedangkan pada tanah basa kandungan OHlebih banyak daripada kandungan H+ . Apabila kandungan H+ sama dengan kandungan OHmaka tanah bereaksi netral yaitu mempunyai pH =7.

Beberapa bakteri membantu tanaman mendapatkan N dengan mengubah N di atmosfer menjadi bentuk N yang dapat digunakan oleh tanaman. Bakteri ini hidup di dalam nodule akar tanaman legume (seperti alfalfa dan kedelai) dan berfungsi secara baik bilamana tanaman dimana bakteri tersebut hidup tumbuh pada tanah dengan kisaran pH yang sesuai.
Sebagai contoh, alfalfa tumbuh dengan baik pada tanah dengan pH 6,2 hingga 7,8; sementara itu kedelai tumbuh dengan baik pada tanah dengan kisaran pH 6,0 hingga 7,0. Kacang tanah tumbh dengan baik pada tanah dengan pH 5,3 hingga 6,6. Banyak tanaman termasuk sayuran, bunga dan semak-semak serta buah-buahan tergantung dengan pH dan ketersediaan tanah yang mengandung nutrisi yang cukup.
Jika larutan tanah terlalu masam, tanaman tidak dapat memanfaatkan N, P, K dan zat hara lain yang mereka butuhkan. Pada tanah masam, tanaman mempunyai kemungkinan yang besar untuk teracuni logam berat yang pada akhirnya dapat mati karena keracunan tersebut.
Herbisida, pestisida, fungsisida dan bahan kimia lainnya yang digunakan untuk memberantas hama dan penyakit tanaman juga dapat meracuni tanaman itu sendiri. Mengetahui pH tanah, apakah masam atau basa adalah sangat penting karena jika tanah terlalu masam oleh karena penggunaan pestisida, herbbisida, dan fungisida tidak akan terabsorbsi dan justru akan meracuni air tanah serta air-air pada aliran permukaan dimana hal ini akan menyebabkan polusi pada sungai, danau, dan air tanah.

1. Ionisasi asam-asam organis. Pada penguraian bahan organis dihasilkan asam-asam organis seperti asam karbonat. Asam karbonat dapat melepaskan ion H+ dengan cara seperti berikut :

H2ZCO3 <============= > HC03 + H+

2. Ion AI yang terjerap : Jika pH tanah masam sekali, maka Al akan sangat larut yang dijumpaidalam bentuk ion Al dan hidroksida Al. Kedua ion Al trsebut lebih mudah terjerap pada koloid liat daripada ion H+ . Aluminum yang terjerap ini berada dalam keadaan seimbang dengan Al dalam larutan tanah. Oleh twena itu Al berada dalam larutan mudah terhidrolisis, maka Al menapakan ptrnyebab kemasaman atau penyumbang ion H+. Kejadian itu dapat dilukiskan dengan reaksi sebagai berikut :

( Misel ) Al+++ ————> Al3+

Ion Al terjerap pada misel Ion Al dalam larutan tanah

Selanjutnya ian Al yang berada di dalam larutan tanah dihidrolisis sebagai berikut :

Al3++ H2O —————–>

Hidrolisis diatas menghasilkan ian H dan mungkin merupakan sumber utama ion H dalam sebagian besar tanah sangat masam.

3. Koloid Liat dan koloid Humus : Koloid liat dan humus di dalam tanah merupakan penyumbang ion H dalam larutan tanah pada tanah yang berkemasan sedang. Dalam hal ini dapat diartikan bahwa ion Ca yang sedikit tidak cukup untuk menetralkan kemasan. Reaksinya adalah sebagai berikut :

Misel H+ + Ca ————-> (Misel) Ca2++ 2H+

H+

Sumber ion OH

Jika misalnya komplek jerapan (adsorpsi) yang semulanya di tempati oleh ion H dan Al digantikan oleh kation-kation seperti kation Ca, K dan Mg, maka konsentrasi ion H pada komplek jerapan tanah akan berkurang, akibatnya konsentrasi ion OH naik. Peristiwa ini dapat dilihat dari reaksi berikut :

H+

Misel Ca2+ + 2 H2 O <=========> (Misel) H++ 2 Ca2++ 2 OH+

Ca2+ H+

H+

Dari reaksi diatas ternyata kation-kation basa mempengaruhi konsentrasi ion OH. Hidrolisis dari misel yang dijenuhi oleh basa-basa menghasilkan ion OH.

Sifat Penyangga Tanah

Reaksi tanah (pH) tidak mudah diturunkan ataupun dinaikkan secara mendadak, karena di dalam tanah ada sifat penyangga pH. Komponen tanah yang mempunyai sifat menyangga ini adaIah gugus asam Iemah seperti karbonat serta komplek koloidai tanah yakni koloid Iiat dan koloid humus. Koloid tanah dikelilingi oleh ion-ion H yang terjerap pada permukaannya dan di pihak lain ada ion-ion H yang tidak dipengaruhi oleh komplek jerapan tanah , yakni ion H yang herada pada larutan tanah. Ion H yang terjerap dan yang berada di dalam larutan tanah berada dalam keseimbangan.

Mekanisme sanggaan dapat dijelaskan berdasarkan sifat dissosiasi ion H dari asam koloidal lemah.

Ion H yang terjerap <==========> Ion H dalam larutan tanah

(Kemasaman cadangan) ( Kemasaman aktif)

Asam Iemah ini mempunyai tingkat disosiasi yang Iemah dan sebagian besar dari ion H masih tetap terjerap pada permukaan koloid. Bila suatu tanah masam ingin dinaikkan pH nya, maka dilakukan pengapuran, dan akibatnya reaksi akan beralih ke kanan dimana ion-ion Ca dari kapur lebih banyak terjerap, tapi ternyata pH tidak banyak berubah. Hal ini terjadi karena ion-ion H masih banyak terjerap pada koloid tanah. Dengan penambahan kapur yang Iebih banyak lagi hingga cukup untuk mebebaskan semua ion H dari kompIek jerapan tanah dan digantikan oleh ion Ca, maka akan terjadilah peningkatan pH tanah yang lebih nyata. Ini berarti kemasaman cadangan telah dinetralkan.

Dengan adanya sifat penyangga di dalam tanah, hai ini dapat menjaga penurunan pH yang drastis akibat bertambahnya ion H oleh suatu poroses biologis ataupun perlakuan pemupukan. Adanya aktifitas jasad jasad hidup di dalam tanah atau perlakuan pemupukan yang bersifat asam akan menyumbangkan banyak ion H, sehingga reaksi beralih ke kiri, namun demikian penurunan pH juga tidak nyata. HaI ini juga disebabkan oleh adanya sifat sanggaan tanah tadi. Dari uraian diatas jelaslah bahwa sifat sanggahan tanah sangat penting artinya dalam menjaga kestabilan reaksi tanah, sehingga gejolak pH yang hebat tidak terjadi yang dapat mengganggu pertumbuhan tanaman.

Pengaruh pH terhadap tanah

Reaksi tanah (pH) mempunyai peranan yang penting terhadap ketersediaan unsur-unsur hara, baik hara makro maupun hara mikro. Meningkatnya kelarutan ion­ion Al, dan Fe dan juga meningkatnya aktifitas jasad-jasad renik tanah sangat dipengaruhi oleh keadaan pH tanah

pH dan ketersediaan unsur-unsur hara

Reaksi tanah berpengaruh terhadap ketersediaan unsur-unsur hara di dalam tanah. Pada umumnya unsur hara makro akan lebih tersedia pada pH agak masam sampai netral, sedangkan unsur hara mikro kebalikannya yakni lebih tersedia pada pH yang lebih rendah.

Tersedianya unsur hara makro, seperrti nitrogen, fosfor, kalium dan magnesium pada pH 6.5. Unsur hara fofor pada pH lebih besar dari 8.0 tidak tersedia karena diikat oleh ion Ca. Sebaliknya jika pH turun menjadi lebih kecil dari 5.0, maka fisfat kembali menjadi tidak tersedia. Hal ini dapat menjadi karena dalam kondisi pH masam, unsur-unsur seperti Al, Fe, dan Mn menjadi sangat larut. Fosfat yang semula tersedia akan diikat oleh logam-logam tadi sehingga, tidak larut dan tidak tersedia untuk tanaman. Beberapa tanaman tertentu dapat kekurangan unsur hara mikro seperti Fe dan Mn. Untuk memperoleh ketersediaan hara yang optimum bagi pertumbuhan tanaman dan kegiatan biologis di dalam tanah, maka pH tanah harus dipertahankan pada pH sekitar 6.0 – 7.0.

Pentingnya  pH tanah :

  • Menentukan mudah tidaknya unsur-unsur hara diserap tanaman. Pada umumnya unsur hara mudah diserap akar tanaman pada pH tanah sekitar netral, karena pada pH tanah tersebut kebanyakan unsur hara mudah larut dalam air. Pada tanah masam unsur P tidak dapat diserap tanaman karena diikat oleh Al, sedang pada tanah alkalis unsure P juga tidak dapat diserap oleh tanaman karena diikat oleh Al, sedang pada tanah alkalis unsur P juga tidak dapat diserap oleh tanaman karena diikat oleh Ca.
  • Menunjukkan kemungkinan adanya unsur-unsur beracun. Pada tanah-tanah masam banyak ditemukan ion-ion Al di dalam tanah, yang kecuali mengikat unsur P yang juga merupakan racun bagi tanaman. Pada tanah-tanah rawa pH terlalu rendah (sangat masam) menunjukkan kandungan sulfat tinggi, yang juga merupakan racun bagi tanaman. Di samping itu, reaksi tanah masam, unsur-unsur mikro juga menjadi mudah larut, sehingga ditemukan unsur mikro yang terlalu banyak. Unsur mikro adalah unsur hara yang diperlukan tanaman dalam jumlah yang sangat kecil, sehingga menjadi racun kalau terdapat dalam tanah dalam jumlah yang terlalu besar. Termasuk unsure mikro dala jenis adalah Fe,Mn,Zn,Cu,Co. unsur mikro yang lain yaitu Mo yang dapat menjadi racun kalau tanah terlalu alkalis. Disamping itu, tanah yang terlalu alkalis juga dapat menjadi racun bagi tanaman.
  • Mempengaruhi perkembangan organisme, bakteri dapat berkembang dengan baik  pada pH 5,5 atau lebih, sedang pada pH kurang dari 5,5 perkembangannya sangat terlambat. Jamur dapat berkembang dengan biak pada segala tingkat kemasaman tanah. Pada pH lebih dari 5,5 jamur harus bersaing dengan bakteri. Bakteri pengikat nitrogen dari udara dan bakteri nitrifikasi hanya dapat berkembang dengan baik pada pH lebih dari 5,5.

Cara mengubah pH tanah yaitu pada tanah-tanah yang terlalu masam dapat dinaikkan pHnya dengan cara penambahan kapur kedalam tanah, sedangkan tanah yang terlalu alkalis di tambahkan belerang.

Proses yang menghasilkan keasaman tanah :

  1. karbon dioksida hasil dari dekomposisi seresah akan terlarut dalam air akan bereaksi dengan molekul air menghasilkan asam karbonat

CO2 (aq)«CO2(gas)  K1 = 10-1,41 « CO2 (aq) + H2O  H2CO3 K2 = 10-2,62
b. asam-asam organik hasil dekomposisi

c. H+ yang dilepas oleh akar tanaman dan organisme yang lain pada waktu pengambilan hara. Prinsip elektroneutrality adalah pengambilan kation oleh akar harus diimbangi dengan pengambilan anion atau dengan pelepasan ion hidrogen atau kation lain
Oksidasi dari substansi tereduksi sepeti mineral sulfida, bahan organik, fertilizer yang mengandung ammonium.

Proses yang menghasilkan kebasaan tanah :

1. Reduksi dari Ferri, mangan, dan oxidized substances membutuhkan H+ atau melepas OH- dan meningkatkan pH (terjadi pada tanah yang aerasinya jelek)

Fe(OH)2 (amorf) + OH-«Misal : Fe(OH)3 (amorf) + e-

2. Pengambilan kation oleh akar tanaman, kemudian setelah tanaman mati maka akan terdeposisi di permukaan tanah PH tanah dikontrol oleh berbagai mekanisme. Sebagian mekanisme adalah sumber langsung H+ dan atau OH- dan sebagian bekerja dengan bereaksi dengan H+ dan atau OH- untuk buffer pada larutan tanah. Mekanisme tersebut adalah :

(1) oksidasi dan reduksi besi, mangan dan senyawa sulfur

(2) dissolution dan presipitasi mineral tanah

(3) Reaksi gas misal CO2 dengan larutan tanah

(4)dissosiasi grup asam lemah pada tepi lempung silikat, hidrous oksida, atau substansi humus

(5) reaksi ion-exchange

Pengelompokan kemasaman tanah adalah sebagai berikut:

a. Sangat masam untuk pH tanah < 4,5

b. Masam untuk pH tanah berkisar antara 4,5 s/d 5,5

c. Agak masam untuk pH tanah berkisar antara 5,6 s/d 6,5

d. Netral untuk pH tanah berkisar antara 6,6 s/d 7,5

e. Agak alkalis untuk pH tanah berkisar antara 7,6 s/d 8,5

f. Alkalis untuk pH tanah > 8,5.

  1. B.     Kapasitas Tukar Kation (KTK)

Kapasitas Tukar Kation (KTK). Pengertian Kapasitas Tukar Kation Salah satu sifat kimia tanah yang terkait erat dengan ketersediaan hara bagi tanaman dan menjadi indikator kesuburan tanah adalah Kapasitas Tukar Kation (KTK) atau Cation Exchangable Cappacity (CEC). KTK merupakan jumlah total kation yang dapat dipertukarkan (cation exchangable) pada permukaan koloid yang bermuatan negatif. Satuan hasil pengukuran KTK adalah milliequivalen kation dalam 100 gram tanah atau me kation per 100 g tanah.
Kapasitas tukar kation (KTK) menunjukkan ukuran kemampuan tanah dalam menjerap dan dan mempertukarkan sejumlah kation. Makin tinggi KTK, makin banyak kation yang dapat ditariknya. Tinggi rendahnya KTK tanah ditentukan oleh kandungan liat dan bahan organik dalam tanah itu. Tanah yang memiliki KTK yang tinggi akan menyebabkan lambatnya perubahan pH tanah. KTK tanah juga mempengaruhi kapan dan berapa banyak pupuk nitrogen dan kalium harus ditambahkan ke dalam tanah Pada KTK tanah yang rendah, misalnya kurang dari 5 cmol(+)/kg, pencucian beberapa kation dapat terjadi. Penambahan ammonium dan kalium pada tanah ini akan menyebabkan sebagian ammonium dan kalium itu mengalami pencucian di bawah zona akar, khususnya pada tanah pasiran dengan KTK tanah bawah (subsoil) yang rendah. Pada KTK tanah yang lebih tinggi, misalnya lebih besar dari 10 cmol(+)/kg, hanya sedikit pencucian kation akan terjadi. Oleh karena itu, penambahan nitrogen dan kalium pada tanah ini memungkinkan untuk dilaksanakan. Menurut Mengel (1993) kation tanah yang paling umum adalah: kalsium (Ca++), magnesium (Mg++), kalium (K+), ammonium (NH4+), hydrogen (H+) dan sodium (Na+). Sedangkan anion tanah yang umum meliputi: khlorin (Cl-), nitrat (NO3-), sulfat (S04=) dan fosfat (PO43-).
Berdasarkan pada jenis permukaan koloid yang bermuatan negatif, KTK dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu:

  1. KTK Koloid Anorganik atau KTK Liat

KTK liat adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid anorganik (koloid liat) yang bermuatan negatif. Nilai KTK liat tergantung dari jenis liat, sebagai contoh:

a. Liat Kaolinit memiliki nilai KTK = 3 s/d 5 me/100 g.

b. Liat Illit dan Liat Klorit, memiliki nilai KTK = 10 s/d 40 me/100 g.

c. Liat Montmorillonit, memiliki nilai KTK = 80 s/d 150 me/100 g.

d. Liat Vermikullit, memiliki nilai KTK = 100 s/d 150 me/100 g.

2. KTK Koloid Organik

KTK koloid organik sering disebut juga KTK bahan organik tanah adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid organik yang bermuatan negatif.
Nilai KTK koloid organik lebih tinggi dibandingkan dengan nilai KTK koloid anorganik. Nilai KTK koloid organik berkisar antara 200 me/100 g sampai dengan 300 me/100 g.

3. KTK Total atau KTK Tanah

KTK total merupakan nilai KTK dari suatu tanah adalah jumlah total kation yang dapat dipertukarkan dari suatu tanah, baik kation-kation pada permukaan koloid organik (humus) maupun kation-kation pada permukaan koloid anorganik(liat).
Perbedaan KTK Tanah Berdasarkan Sumber Muatan Negatif
Berdasarkan sumber muatan negatif tanah, nilai KTK tanah dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. KTK Muatan Permanen

KTK muatan permanen adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid liat dengan sumber muatan negatif berasal dari mekanisme substitusi isomorf. Substitusi isomorf adalah mekanisme pergantian posisi antar kation dengan ukuran atau diameter kation hampir sama tetapi muatan berbeda. Substitusi isomorf ini terjadi dari kation bervalensi tinggi dengan kation bervalensi rendah di dalam struktur lempeng liat, baik lempeng liat Si-tetrahedron maupun Al-oktahedron.

Contoh peristiwa terjadinya muatan negatif diatas adalah:

(a). terjadi substitusi isomorf dari posisi Si dengan muatan 4+ pada struktur lempeng liat Si-tetrahedron oleh Al yang bermuatan 3+, sehingga terjadi kelebihan muatan negatif satu,

(b). terjadinya substitusi isomorf dari posisi Al yang bermuatan 3+ pada struktur liat Al-oktahedron oleh Mg yang bermuatan 2+, juga terjadi muatan negatif satu, dan

(c). terjadi substitusi isomorf dari posisi Al yang bermuatan 3+ dari hasil substitusi isomorf terdahulu pada lempeng liat Si-tetrahedron yang telah bermuatan neatif satu, digantikan oleh Mg yang bermuatan 2+, maka terjadi lagi penambahan muatan negatif satu, sehingga terbentuk muatan negatif dua pada lempeng liat Si-tetrahedron tersebut. Muatan negatif yang terbentuk ini tidak dipengaruhi oleh terjadinya perubahan pH tanah. KTK tanah yang terukur adalah KTK muatan permanen.

b. KTK Muatan Tidak Permanen

KTK muatan tidak permanen atau KTK tergantung pH tanah adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid liat dengan sumber muatan negatif liat bukan berasal dari mekanisme substitusi isomorf tetapi berasal dari mekanisme patahan atau sembulan di permukaan koloid liat, sehingga tergantung pada kadar H+ dan OH- dari larutan tanah.

Hasil Pengukuran KTK Tanah Berdasarkan teknik pengukuran dan perhitungan KTK tanah di laboratorium, maka nilai KTK dikelompokkan menjadi 2, yaitu:

1. KTK Efektif, dan

2. KTK Total.

Kapasitas tukar kation (KTK) merupakan sifat kimia yang sangat erat hubungannya dengan kesuburan tanah. Tanah-tanah dengan kandungan bahan organik atau kadar liat tinggi mempunyai KTK lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan kandungan bahan organik rendah atau tanah-tanah berpasir (Hardjowogeno 2003). Nilai KTK tanah sangat beragam dan tergantung pada sifat dan ciri tanah itu sendiri. Besar kecilnya KTK tanah dipengaruhi oleh :
1.Reaksi tanah

2.Tekstur atau jumlah liat

3.Jenis mineral liat

4.Bahan organik dan,

5.Pengapuran serta pemupukan.

Sedangkan Menurut Hakim,et al. (1986) besar KTK tanah dipengaruhi oleh sifat dan ciri tanah yang antara lain: reaksi tanah atau pH; tekstur tanah atau jumlah liat; jenis mineral liat; bahan organik; pengapuran dan pemupukan. Pada pH tanah yang rendah, KTK tanah akan relatif rendah, karena misel liat dan bahan organik banyak menjerap ion-ion H+ atau Al3+. Kation-kation yang terjerap dalam tanah akan dapat dilepaskan dari tanah dan ditukar tempatnya oleh ion-ion H+ yang dilepaskan oleh akar tanaman. Kation-kation yang berupa unsur hara itu kemudian larut dalam air tanah dan diisap oleh tanaman.
Soepardi (1983) mengemukakan kapasitas tukar kation tanah sangat beragam, karena jumlah humus dan liat serta macam liat yang dijumpai dalam tanah berbeda-beda pula.
Nilai KTK tanah (me/100g) dikelompokkan dalam lima kategori berikut:
(1) sangat rendah untuk nilai KTK (me/100 g) < 5,

(2) rendah untuk nilai KTK (me/100 g) berkisar antara 5 s/d 16,

(3) sedang untuk nilai KTK (me/100 g) berkisar antara 17 s/d 24,

(4) tinggi untuk nilai KTK (me/100 g) berkisar antara 25 s/d 40, dan

(5) sangat tinggi untuk nilai KTK (me/100g) > 40.

(3) C-Organik

Kandungan bahan organik dalam tanah merupakan salah satu faktor yang berperan dalam menentukan keberhasilan suatu budidaya pertanian. Hal ini dikarenakan bahan organik dapat meningkatkan kesuburan kimia, fisika maupun biologi tanah. Penetapan kandungan bahan organik dilakukan berdasarkan jumlah C-Organik. Bahan organik tanah sangat menentukan interaksi antara komponen abiotik dan biotik dalam ekosistem tanah. Musthofa (2007) dalam penelitiannya menyatakan bahwa kandungan bahan organik dalam bentuk C-organik di tanah harus dipertahankan tidak kurang dari 2 persen, Agar kandungan bahan organik dalam tanah tidak menurun dengan waktu akibat proses dekomposisi mineralisasi maka sewaktu pengolahan tanah penambahan bahan organik mutlak harus diberikan setiap tahun. Kandungan bahan organik antara lain sangat erat berkaitan dengan KTK (Kapasitas Tukar Kation) dan dapat meningkatkan KTK tanah. Tanpa pemberian bahan organik dapat mengakibatkan degradasi kimia, fisik, dan biologi tanah yang dapat merusak agregat tanah dan menyebabkan terjadinya pemadatan tanah.

Menurut Forster (1995), C-organik penting untuk mikroorganisme, tidak hanya sebagai unsur hara, tetapi juga sebagai pengkondisi sifat fisik tanah yang mempengaruhi karakteristik agregat dan air tanah. Seringkali ada hubungan langsung antara persentase C-organik total dan karbon dari biomassa mikroba yang ditemukan dalam tanah pada zona iklim yang sama. C-organik juga berhubungan dengan aktivitas enzim tanah. Di perkebunan teh Gambung, C-organik tanah juga digunakan untuk menentukan dosis pupuk yang akan diaplikasikan. Menurut Tamhane et al. (1970) dalam Rahardjo et al. (2001), dekomposisi bahan organik menghasilkan asam-asam organik dan apabila ditambahkan ke dalam tanah akan meningkatkan kandungan senyawa organik dalam tanah yang dicirikan dengan meningkatnya kandungan C-organik tanah. Kandungan C-organik pada setiap tanah bervariasi, mulai dari kurang dari 1% pada tanah berpasir sampai lebih dari 20 % pada tanah berlumpur. Warna tanah menunjukkan kandungan C-organik tanah tersebut. Tanah yang berwarna hitam kelam mengandung C-organik yang tinggi. Makin cerah warna tanah kandungan C-organiknya makin rendah. Contohnya tanah yang berwarna merah mengandung kadar besi yang tinggi, tetapi rendah kandungan C-organiknya. (McVay & Rice, 2002). Nilai prosentase karbon atau C-organik Tanah dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk C(%) <1,00,

(2) rendah untuk C(%) berkisar antara 1,00 s/d 2,00,

(3) sedang untuk C(%) berkisar antara 2,01 s/d 3,00,

(4) tinggi untuk C(%) berkisar antara 3,01 s/d 5,00 dan(5) sangat tinggi untuk C(%) lebih dari 5,00.

(4) N-Total. Nitrogen merupakan unsur hara makro esensial, menyusun sekitar 1,5 % bobot tanaman dan berfungsi terutama dalam pembentukan protein (Hanafiah 2005).
Menurut Hardjowigeno (2003) Nitrogen dalam tanah berasal dari :

a.Bahan Organik Tanah : Bahan organik halus dan bahan organik kasar
b.Pengikatan oleh mikroorganisme dari N udara

c.Pupuk
d.Air Hujan

Sumber N berasal dari atmosfer sebagai sumber primer, dan lainnya berasal dari aktifitas didalam tanah sebagai sumber sekunder. Fiksasi N secara simbiotik khususnya terdapat pada tanaman jenis leguminoseae sebagai bakteri tertentu. Bahan organik juga membebaskan N dan senyawa lainnya setelah mengalami proses dekomposisi oleh aktifitas jasad renik tanah.
Hilangnya N dari tanah disebabkan karena digunakan oleh tanaman atau mikroorganisme. Kandungan N total umumnya berkisar antara 2000 – 4000 kg/ha pada lapisan 0 – 20 cm tetapi tersedia bagi tanaman hanya kurang 3 % dari jumlah tersebut (Hardjowigeno 2003). Manfaat dari Nitrogen adalah untuk memacu pertumbuhan tanaman pada fase vegetatif, serta berperan dalam pembentukan klorofil, asam amino, lemak, enzim, dan persenyawaan lain (RAM 2007). Nitrogen terdapat di dalam tanah dalam bentuk organik dan anorganik. Bentuk-bentuk organik meliputi NH4, NO3, NO2, N2O dan unsur N. Tanaman menyerap unsur ini terutama dalam bentuk NO3, namun bentuk lain yang juga dapat menyerap adalah NH4, dan urea (CO(N2))2 dalam bentuk NO3. Selanjutnya, dalam siklusnya, nitrogen organik di dalam tanah mengalami mineralisasi sedangkan bahan mineral mengalami imobilisasi. Sebagian N terangkut, sebagian kembali scbagai residu tanaman, hilang ke atmosfer dan kembali lagi, hilang melalui pencucian dan bertambah lagi melalui pemupukan. Ada yang hilang atau bertambah karena pengendapan.

Kriteria Status Hara Nitrogen (N):Nilai prosentase nitrogen dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk N(%) <0,10,

(2) rendah untuk N(%) berkisar antara 0,10 s/d 0,20,

(3) sedang untuk N(%) berkisar antara 0,21 s/d 0,50,

(4) tinggi untuk N(%) berkisar antara 0,51 s/d 0,75 dan

(5) sangat tinggi untuk N(%) lebih dari 0,75.

(5) C/N Ratio. Indeks yang sering digunakan untuk menentukan kualitas bahan organik yang berkaitan dengan laju dekomposisi adalah C:N rasio. Nilai C:N rasio tanah relatif konstan pada kisaran 8:1 sampai 15:1 dengan rata-rata 10:1 sampai 12:1 (Prasad dan Power, 1997). Perbandingan C:N sangat menentukan apakah bahan organik akan termineralisasi atau sebaliknya nitrogen yang tersedia akan terimmobilisasi ke dalam struktur sel mikroorganisme. Karena C:N rasio pada tanah relatif konstan maka ketika residu tanaman ditambahkan ke dalam tanah yang memiliki C:N rasio relatif besar, residu tanaman akan terdekomposisi dan meningkatkan evolusi CO2 ke atmosfer, dan sebaliknya akan terjadi depresi pada nitrat tanah karena immobilisasi oleh mikroorganisme.
Pada lahan hutan pada umumnya mempunyai C:N rasio lebih tinggi bila dibanding C:N rasio pada lahan yang diubah menjadi agroekosistem. Tingginya rasio C:N pada lahan hutan ini mencerminkan kualitas substrat yang terurai relatif rendah, karena kualitas substrat yang rendah mencerminkan laju respirasi yang rendah pula. Rendahnya laju pelepasan karbon pada lahan hutan dibanding pada alang-alang ini disebabkan bahwa tingginya rasio C:N pada lahan hutan berkisar 13 – 16, sementara pada lahan alang-alang 5 tahun berkisar 9 – 11, dan alang-alang > 10 tahun berkisar 10 – 13. Hubungan antara C:N rasio dengan laju pelepasan karbon dalam bentuk CO2 melalui persamaan regresi memiliki nilai r2 = 0.78 nyata (Yuniar, 2002).
Nilai C/N dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk C/N < 5,

(2) rendah untuk C/N berkisar antara 5 s/d 10,

(3) sedang untuk C/N berkisar antara 11 s/d 15,

(4) tinggi untuk C/N berkisar antara 16 s/d 25 dan

(5) sangat tinggi untuk C/N lebih dari 25.

Adsorpsi (adsorbat, adsorben dan adsorptif)

Adalah akumulasi suatu senyawa atau bahan pada titik singgung antara permukaan padatan dan larutan yang membasahinya. Proses ini sangat penting karena menentukan jumlah unsur hara, logam, pestisida dan senyawa organik lain yang di tahan oleh permukaan tanah. Gaya fisik dan kimia yang terlibat dalam proses penjerapan (adsorpsi): gaya van der Waals, pertukaran ligan (ligan exchange), ikatan kovalen, dan ikatan hidrogen. Kation monovalen terjerap oleh lempung mengikuti deret Liotropik.  Cs > Rb > K > Na > Li  (ke arah kanan makin menurun).

Gugus Fungsional Permukaan.

Komponen penting koloid inorganik dan organik yang berperanan dalam proses pertukaran atau adsorpsi kation/anion adalah:

1.    Permukaan lempung:

a.    Permukaan yang terbentuk terutama oleh rangkaian Si-O-Si (ikatan siloksan) dari tetrahedron silika. Contoh: pada lempung tipe 2:1

b.   Permukaan yang terbentuk oleh rangkaian O-Al-OH dari oktahedron alumina. Contoh: pada senyawa oksi-hidroksida, kaloinit 1:1

c.    Permukaan yang terbentuk oleh rangkaian -Si-OH (gugus silanol) atau –Al-OH (gugus aluminol) dari senyawa amorf. Contoh: pada gel silika amorf dan allofan.

2.    Gugus fungsional asam, netral dan basis dari senyawa-senyawa organik (Karboksil, karbonil, fenolik, aldehid, amin dll).

Gugus fungsional dp terprotonasi atau deprotonasi melalui penjerapan H+ dan OH.

S-OH +  H+                S-OH2+

S-OH                         S-O  +  H+

S = Loka asam Lewis (Lewis acid sites)

OH di permukaan yang kehilangan proton = Basa Lewis

Loka asam Lewis tidak hanya oksida-oksida logam, yang lain yaitu: gibsit, goetit, pinggir mineral kaolinit, gugus OH yang berikatan tunggal pada pinggir mineral lempung.Interaksi antara suatu gugus fungsional permukaan dg suatu ion atau molekul yang ada dalam larutan tanah akan membentuk suatu kesatuan molekul yang stabil yang disebut kompleks permukaan. Ada 2 tipe kompleks permukaan yang terbentuk yaitu outer-sphere dan inner-sphere. Bila diantara gugus fungsional permukaan dan ion atau molekul yang terikat terdapat air, kompleks permukaan ini disebut outer-sphere. Bila tidak ada air maka disebut kompleks inner-sphere. Kompleks inner-sphere ini dp berupa monodentat (logam diikat oleh hanya satu O) dan bidentate (logam diikat oleh 2 O).

Kompleks outer-sphere melibatkan ikatan elektrostatik (coulombic), sehingga lebih lemah dibandingkan kompleks inner-sphere yang mempunyai ikatan kovalen atau ionik. Kompleksasi outer-sphere merupakan proses cepat dan bersifat dp balik (reversible) serta adsorpsi yang terjadi melalui mekanisme ini dipengaruhi oleh kekuatan ion (ionik strength) dari larutannya. Adsorpsi model ini terjadi hanya pada permukaan yang memiliki muatan berlawanan dg adsorbatnya.

Kompleksasi inner-sphere biasanya lebih lambat dan sering tidak dapat balik (not reversible) serta pengaruh ionic strength larutannya relatif lemah. Disamping itu adsorpsi ion melalui kompleksasi inner-sphere dp terjadi tanpa memandang muatan permukaan. Kedua proses ini dp berjalan secara bersama-sama.

Kemampuan suatu tanah untuk menjerap dan menukarkan kation disebut Kapasitas Pertukaran Kation (cation exchange capacity). Satuannya cmol/kg atau meq/100 g atau meq %. Nilai KPK tanah bervariasi menurut tipe dan jumlah koloid (mineral lempung dan organik) yang ada dalam tanah. Fenomena jerapan dan pertukaran kation atau anion ini penting dalam kaitannya dg serapan hara oleh tanaman, kesuburan tanah, retensi hara, dan pemupukan.

 

Macam Koloid Tanah KPK (meq/100 g)
Humus

Vermikulit

Montmorillonit

Illit

Kaolinit

Sesquioksida

200

100-150

70-95

10-40

3-15

2-4

 

Kation yang berbeda memliki kekuatan untuk menukarkan kation lain yang terjerap berbeda pula. Contoh: Ba2+ dan NH4+.

Persamaan Empiris Pertukaran Kation atau Isoterm adsorpsi

Ada 4 tipe umum isoterm adsorpsi yaitu S, L, H dan C.

Kurva S: Jml yang terjerap pada awalnya meningkat dg meningkatnya kadar ion dalam larutan, kemudian turun dan menjadi nol atau landai setelah ruang kosong dalam adsorban sudah terisi.  Tipe ini menunjukkan pd kadar rendah, permukaan memiliki affinitas rendah dan meningkat saat kadar meningkat.

Kurva L: dicirikan oleh slope yang menurun saat kadar meningkat, karena jumlah loka jerapan yang kosong menurun akibat terisi oleh adsorbat. Prilaku jerapan semacam ini berkaitan dg tingginya affinitas adsorben untuk menjerap pd kadar rendah, kemudian mengalami penurunan saat kadar naik.

Kurva H: menunjukkan interaksi yang kuat antara adsorben dan adsorbat yang kuat, misalnya pada kompleksasi innersphere.

Kurva C: menunjukkan adanya mekanisme penyekatan dg cara ion atau molekul yang terjerap didistribusikan atau disekat diantara fase titik singgung (interface) dan fase larutan tanpa ada ikatan tertentu antara adsorben dan adsorbat. Mekanisme penyekatan (partitioning) biasanya dilihat dari isoterm jerapan yang linear, adsorpsi/desorpsi yang dapat balik, suhu berpengaruh kecil pd jerapan, dan tidak ada kompetisi ketika bahan lain ditambahkan. Koefisien partisi (Kp) diperoleh dari persamaan:

q  =  KpC    q = jumlah yang terjerap, mol/kg

C = kadar dalam kondisi setimbang

Kp= Nilai rasio jumlah bahan yang terjerap/jumlah bahan yang ada dalam larutan.

 

1.    Persamaan Freundlich:  x  = kC1/n

x = Jumlah kation yang terjerap per satuan absorben (mol/kg) C= Kadar kation yang ditambahkan pd kondisi setimbang (equilibrium) (mol/lt)

k, n = konstanta

Bila dilogkan persamaan tersebut menjadi log x = 1/n log C + log k.

Nilai 1/n = slop atau kemiringan, log k = intersepsi. Bila 1/n = 1, maka persamaannya menjadi x = kC, dimana k = koefisien partisi.

Kelemahan persamaan ini tidak dapat menduga nilai jerapan maksimum (adsorption maximum). Nilai 1/n dan k sering digunakan untuk membuat kesimpulan tentang mekanisme jerapan, tetapi banyak para ahli meragukan kesohehannya.

Catatan: Persamaan ini ada yang menulis sbb: q =KdC1/n (q=x)

2.    Persamaan Langmuir: x/xo  = (kC)/(1+kC)

x = Jumlah kation yang terjerap per satuan berat penukar (q)

xo= Kapasitas pertukaran total

C= Kadar kation yang ditambahkan dalam mole/lt

k= koefisien affinitas

Persamaan ini ditemukan Irving Langmuir (1918) untuk mendeskripsikan jerapan molekul gas pada permukaan rata (planar). Olsen dan Watanabe (1957) menggunakannya untuk mendeskripsikan jerapan fosfat pd tanah. Asumsi untuk persamaan ini:

(1). Jerapan terjadi pada permukaan yang rata (planar) dan memiliki sejumlah loka penjerap yang mirip dan loka tersebut hanya dp memegang satu molekul saja.

(2). Jerapan bersifat dapat balik (reversible)

(3). Tidak ada gerakan lateral dari molekul pada permukaan.

(4). Energi jerapan sama untuk semua loka dan tidak ada interaksi antar molekul adsorbat (adsorbat berprilaku ideal).

Persamaan di atas ada yang menulis sbb:

q =kCb(1+kC), kalau dibuat linear menjadi C/q =1/kb + C/b. Dengan mengeplotkan antara menjadi C/q vs C diperoleh kemiringan nilai 1/b dan nilai intersepsi 1/kb.

Persamaan Langmuir dapat dipecah menjadi 2 untuk menunjukkan 2 loka (sites) sbb:          b1k1C          b2k2C

q =                   +                 1 + k1C        1  +  k2C

Subscrip 1 dan 2 menunjukkan loka 1 dan 2, masing-masing mengindikasikan adanya jerapan pd loka dg energi tingi dan rendah. Persamaan ini cukup sukses untuk mendeskripsikan jerapan pada tanah dengan sifat fisiko-kimia dan mineralogi yang berbeda.

PERSAMAAN HUKUM AKSI MASSA DARI PERTUKARAN KATION

Persamaan Kerr.

1 Na+     +      Ca-tanah           (Na)2-tanah        +  Ca2+

[Na+]2(Ca2+)                        [Na+](Ca2+)Kesetimbangan dinyatakan sbb:                            =  k =

[Ca2+] (Na+)2               [Ca2+](Na+)

Persamaan Gapon

Tanda [] : ion yang terjerap, ( ) : ion bebas dalam larutan.

 

Persamaan Vanselow.

[Na+]

Proporsi Na yang terjerap =

[Na+  + Ca2+]

[Ca2+]

Proporsi Na yang terjerap =

[Na+  + Ca2+]

 

Persamaan di atas dp disubtitusikan ke persamaan Kerr ! diperoleh persamaan Vanselow:

[Na+]2[Ca2+]

Proporsi Na yang terjerap =                                             =  k

(Ca2+) [Na+  + Ca2+](Na+)2

 

Persamaan berdasarkan Teori Donan

Larutan d                        Larutan l

Na+                                 Na+

Cl                                   Cl

Lempung-Na

Selaput semipermiabel

Pada ekuilibrium reaksi dp dipertahankan sbb: (Na+)d( Cl)d = (Na+)l( Cl)l  atau

(Na+)d      (Cl)l  =

(Na+)l       (Cl)d

Sistem Donnan dijumpai dalam tanah, khususnya penting dalam hubungan tanah-akar tanaman. Prinsip ini sama dg hukum aksi massa, yaitu:

[Na+]2[Ca2+]                                [Na+]

=  1  atau                     =

(Na+)2 [Ca2+]                       (Na+)                 (Ca2+)

Persamaan Erickson menggabungkan Teori Donnan dan Vanselow, yaitu:

[Na+]2(Ca2+)(C)

=                                         =  k

(Na+)2[Ca2+][Na+  + Ca2+]

C = kapasitas pertukaran koloid.

Hukum Rasio Schofield

Diperoleh dg mengatur kembali persamaan Gapoon.

(Na+)                   [Na+]

[Na+](Ca2+)  =  k [Ca2+] (Na+)   atau                  =  1/k

(Ca2+)                [Ca2+]

Persamaan ini menunjukkan pada kondisi kesetimbangan, rasio kation-kation dalam larutan tergantung pada rasio kation-kation yang terjerap pd permukaan koloid. Jika jumlah kation terjerap tidak berubah, rasio kation-kation dalam larutan tetap, (Na+)/(Ca2+).

  1. C.    Koloid tanah

Koloid tanah adalah bahan mineral dan bahan organik tanah yang sangat halus sehingga mempunyai luas permukaan yang sangat tinggi persatuan berat (massa). Termasuk koloid adalah liat (koloid anorganik) dan humus (koloid organik).

Partikel-partikel koloid yang sangat halus yang disebut micelle umumnya bermuatan negatif. Karena itu, ion-ion yang bermuatan positif tertarik pada koloid tersebut membentuk lapisan ganda ion.

Mineral lempung (mineral liat)

Mineral liat adalah mineral yang berukuran kurang dari 2 u. Mineral liat  dalam tanah terbentuk karena :

  • Rekristalisasi dari senyawa-senyawa hasil pelapukan mineral primer.
  • Alterasi ( perubahan) langsung dari mineral primer yang telah ada ( missal mika menjadi ilit).

Mineral liat dalam tanah dapat dibedakan menjadi :

  • Mineral liat Al-silikat
  • Oksida-oksida Fe dan Al
  • Mineral-mineral primer

Mineral liat Al-silikat

  • Mineral liat Al-silikat yang mempunyai bentuk Kristal yang baik ( kristali) misalnya  kaolinit, haloisit, montmorilonit, ilit.
  • Mineral liat Al-silikat amorf, misalnya alofan.

– Koloid organik

   Yang dapat dimasukkan koloid organik di dalam tanah adalah humus. Perbedaan utama dari koloid organik dengan koloid anorganik adalah koloid organik terutama tersusun oleh C,H,dan O sedangkan liat terutama tersususun oleh Al, Si, dan O. Humus bersifat amorf, mempunyai kapasitas tukar kation yang lebih tinggi daripada material liat.

Berdasarkan kelarutannya dalam asam dan alkali, humus diperkirakan disusun oleh 3 bagian utama, yaitu:

  • Asam fulvik, berat molekul yang pling kecil, warna paling terang, larut baikdalam asam maupun dalam alkali. Aktif terhadap reaksi-reaksi kimia.
  • Asam humik, berat molekul sedang, warna tidak terlalu terang, dan tidak terlalu gelap, larut dalam alkali tetapi tidak larut baik dalam asam. Aktif dalam reaksi kimia.
  • Humin, berat molekul paling besar, warna paling gelap, tidak larut baik dalam asam maupun dalam alkal. Tidak aktif dalam reaksi kimia.

–          Koloid anorganik

  • Koloid anorganik terdiri dari mineral liat Al-silikat, oksida-oksida Fe dan Al, mineral-mineral primer.Mineral liat Al-silikat mempunyai bentuk kristal yang baik misalnya kaolinit, haolisit, montmorilonit, ilit. Kaolinit dan haolisit banyak ditemukan pada tanah-tanah merah (coklat) yaitu tanah-tanah yang umumnya berdrainase baik, sedangkan montmorilonit ditemukan pada tanah-tanah yang mudang mengembang dan mengerut serta pecah-pecah pada musim kering misalnya tanah vertisol. Ilit ditemukan pada tanah-tanah berasal dari bahan induk yang banyak mengandung mika dan belum mengalami pelapukan lanjut. Adanya muatan negatif pada mineral liat disebabkan oleh beberapa hal yaitu : (1) Kelebihan muatan negatif pada ujung-ujung patahan kristal baik pada Si-tetrahedron maupun Al-oktahedron, (2) Disosiasi H+ dari gugus OH yang terdapat pada tepi atau ujung kristal, (3) Substitusi isomorfik.
  • Pada mineral liat Kaolinit masing-masing unit melekat dengan unit lain dengan kuat (oleh ikatan H) sehingga mineral ini tidak mudah mengembang dan mengerut bila basah dan kering bergantian. Substitusi isomorfik sedikit atau tidak ada sehingga kandungan muatan negatif atau KTK rendah. Muatan negatif hanya pada patahan-patahan kristal atau akibat disosiasi H bila pH naik. Karena itu, muatan negatif mineral ini meningkat bila pH naik (muatan tergantung pH).
  • Keadaan ini berbeda dengan mineral liat Montmorilonit dimana masing-masing unit dihubungkan dengan unit lain oleh ikatan yang lemah (oksigen ke oksigen) sehingga mudah mengembang (bila basah) dan mengerut (bila kering). Hal ini karena air (dan kation-kation) dan masuk pada ruang-ruang antar unit tersebut. Dalam proses pembentukan montmorilonit banyak Al3+ dalam Al-oktahedron yang disubstitusi oleh Mg2+ sehingga banyak menghasilkan kelebihan muatan negatif. Kecuali itu ruang-ruang antar unit yang mudah dimasuki air internal surface yang aktif disamping sisi-sisi luar (external surace) dan ujung-ujung patahan. Karena itu montmorilonit mempunyai muatan negatif yang tinggi (KTK tinggi). Mineral ini pada pH kurang dari 6,0 hanya mengandung muatan tetap hasil substitusi isomorfik, tetapi bila pH lebih dari 6,0 maka terjadi muatan tergantung pH.
  • Illit umumnya terbentuk langsung dari mika melalui proses alterasi. Mineral ini dapat menfiksasi K yang diberikan atau yang ada dalam larutan tanah. Adanya substitusi Si4+ dari Si-tetrahedron oleh Al3+ menyebabkan muatan negatif mineral ini cukup tinggi.

Koloid tanah adalah bagian paling aktif dari tanah dan sebagian besar menentukan sifat fisik dan kimia dari tanah. Koloid adalah partikel kurang dari 0,001 mm, dan fraksi termasuk partikel tanah liat kurang dari 0,002 mm. Oleh karena itu, semua mineral lempung koloid tidak ketat. Koloid organik lebih reaktif secara kimiawi dan umumnya memiliki pengaruh yang lebih besar pada sifat-sifat tanah per satuan berat daripada koloid anorganik. Salah satu yang paling penting sifat-sifat koloid adalah kemampuan mereka untuk menyerap, tahan, dan melepaskan ion. Koloid umumnya memiliki muatan negatif bersih sebagai hasil dari fisik dan komposisi kimia.
Koloid tanah adalah bahan organik dan bahan mineral tanah yang sangat halus sehingga mempunyai luas permukaan yang sangat tinggi persatuan berat. Koloid tanah terdiri dari liat (koloid anorganik) dan humus (kolod organik). Koloid berukuran kurang dari 1 µ, sehingga tidak semua fraksi liat (kurang dari 2 µ) termasuk koloid.

Koloid anorganik terdiri dari mineral liat Al-silikat, oksida-oksida Fe dan Al, mineral-mineral primer. Mineral liat Al-silikat mempunyai bentuk kristal yang baik misalnya kaolinit, haolisit, montmorilonit, ilit. Kaolinit dan haolisit banyak ditemukan pada tanah-tanah merah (coklat) yaitu tanah-tanah yang umumnya berdrainase baik, sedangkan montmorilonit ditemukan pada tanah-tanah yang mudang mengembang dan mengerut serta pecah-pecah pada musim kering misalnya tanah vertisol. Ilit ditemukan pada tanah-tanah berasal dari bahan induk yang banyak mengandung mika dan belum mengalami pelapukan lanjut.

Adanya muatan negatif pada mineral liat disebabkan oleh beberapa hal yaitu :

(1) Kelebihan muatan negatif pada ujung-ujung patahan kristal baik pada Si-tetrahedron maupun Al-oktahedron,

(2) Disosiasi H+ dari gugus OH yang terdapat pada tepi atau ujung kristal,

(3) Substitusi isomorfik.

Pada mineral liat Kaolinit masing-masing unit melekat dengan unit lain dengan kuat (oleh ikatan H) sehingga mineral ini tidak mudah mengembang dan mengerut bila basah dan kering bergantian. Substitusi isomorfik sedikit atau tidak ada sehingga kandungan muatan negatif atau KTK rendah. Muatan negatif hanya pada patahan-patahan kristal atau akibat disosiasi H bila pH naik. Karena itu, muatan negatif mineral ini meningkat bila pH naik (muatan tergantung pH).

Keadaan ini berbeda dengan mineral liat Montmorilonit dimana masing-masing unit dihubungkan dengan unit lain oleh ikatan yang lemah (oksigen ke oksigen) sehingga mudah mengembang (bila basah) dan mengerut (bila kering). Hal ini karena air (dan kation-kation) dan masuk pada ruang-ruang antar unit tersebut. Dalam proses pembentukan montmorilonit banyak Al3+ dalam Al-oktahedron yang disubstitusi oleh Mg2+ sehingga banyak menghasilkan kelebihan muatan negatif. Kecuali itu ruang-ruang antar unit yang mudah dimasuki air internal surface yang aktif disamping sisi-sisi luar (external surace) dan ujung-ujung patahan. Karena itu montmorilonit mempunyai muatan negatif yang tinggi (KTK tinggi). Mineral ini pada pH kurang dari 6,0 hanya mengandung muatan tetap hasil substitusi isomorfik, tetapi bila pH lebih dari 6,0 maka terjadi muatan tergantung pH. Illit umumnya terbentuk langsung dari mika melalui proses alterasi. Mineral ini dapat menfiksasi K yang diberikan atau yang ada dalam larutan tanah. Adanya substitusi Si4+ dari Si-tetrahedron oleh Al3+ menyebabkan muatan negatif mineral ini cukup tinggi. Koloid organik adalah humus. Perbedaan utama dari koloid organik (humus) dengan koloid anorganik (liat) adalah bahwa koloid organik (humus) terutama tersusun oleh C, H dan O sedangkan liat terutama tersusun oleh Al, Si dan O. Humus bersifat amorf, mempunyai KTK yang lebih tinggi daripada mineral liat (lebih tinggi dari montmorilonit), dan lebih mudah dihancurkan jika dibandingkan dengan liat. Sumber muatan negatif dari humus terutama adalah gugusan karboksil dan gugusan phenol. Muatan dalam humus adalah muatan tergantung pH. Dalam keadaan masam, H+ dipegang kuat dalam gugusan karboksil atau phenol, tetapi iktan tersebut menjadi kurang kekuatannya bila pH menjadi lebih tinggi. Akibatnya disosiasi H+ meningkat dengan naiknya pH, sehingga muatan negatif dalam koloid humus yang dihasilkan juga meningkat. Berdasar atas kelarutannya dalam asam dan alkali, humus diperkirakan disusun oleh tiga jenis bagian utama, yaitu asam fulvik, asam humik dan humin.

  1. D.      Unsur-unsur hara esensial

Unsur-unsur hara esensial adalah unsur hara yang sangat diperlukan bagi tanaman, dan fungsinya dalam tanaman tidak dapat digantikan oleh unsure lain, sehingga apabila tidak terdapat dalam jumlah yang cukup di dalam tanah, tanaman tidak dapat tumbuh dengan nomal. Unsur-unsur esensial ini dapat berasal dari udara, air, atau tanah. Jumlah unsur-unsur esensial ada 17, yaitu:

Unsur makro :C, H, O, N, P, K, Ca, Mg dan S

Unsur mikro :Fe, Mn, B, Mo, Cu, Z, Cl, dan Co

Unsur hara makro adalah unsur hara yang diperlukan dalam jumlah yang banyak. Unsur hara mikro adalah unsure hara yang diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit.

Unsur Co yang diperlukan oleh ternak (sapi) sering tidak dimasukkan sebagai unsure hara esensial bagi tanaman tetapi dapat dimasukkan sebagai unsure hara yang kadang-kadang diperlukan oleh tanaman seperti halnya Na dan Si.

Hewan juga memerlukan unsur-unsur hara tersebut kecuali Boron (B), karena hewan ternak umumnya pemakan tanaman maka unsur-unsur hara yang ada pada tanaman juga merupakan unsur hara tersedia bagi hewan. Walaupun demikian hewan umumnya tidak memerlukan boron tetapi memerlukan unsure tanaman lain misalnya cobalt, natrium, yodium, dan selenium.

  1. E.       Mekanisme penyediaan dan penyerapan unsure hara

Tanaman dapat menyerap hara melalui akar atau melalui daun. Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO2 melalui stomata daun dalam proses fotosintesis. Unsur H diambil dari air tanah (H2O) oleh akar tanaman. Dalam jumlah sedikit air juga diserap tanaman melalui daun. Penelitian dengan unsur radioaktif menunjukkan bahwa unsur H dari air yang digunakan tanaman, sedang oksigen dalam air tersebut dibebaskan sebagai gas. Unsur-unsur hara yang lain diserap akar tanaman dari tanah. Walaupun demikian banyak unsur hara yang apabila disemprotkan sebagai larutan hara saat diserap tanaman melalui daun. Tanaman menyerap unsur hara dari dalam tanah umumnya dalam bentuk ion.

Unsur-unsur hara tersebut dapat tersedia disekitar akar tanaman dengan cara berikut :

  1. Aliran massa (mass flow)

Aliran massa adalah gerakan unsur hara di dalam tanah menuju pemukaan akar tanaman bersama-sama dengan gerakan massa air. Gerakan massa air dalam tanah menuju ke permukaan akar tanaman berlangsung terus-menerus diserap akar tanaman berlangsung terus-menerus diserap akar dan mengupa melalui proses transpirasi.

  1. Difusi

Air dan unsur hara yang terlarut di dalamnya disebut larutan tanah (soil solution). Pada waktu akar tanaman menyerap unsur hara dari larutan tanah,unsur hara yang lain terlarut dalam air bergerak menuju akar tanaman tanpa aliran air tetapi bergerak sebagai akibat hukum difusi, yaitu hukum yang menyatakan bergeraknya suatu zat (unsur hara) dari bagian yang berkonsentrasi rendah.

  1. Intersepsi akar

Akar-akar tanaman yang terus tumbuh akan terus memanjang menuju tempat-tempat yang lebih jauh didalam tanah sehingga menemukan unsur-unsur hara dalam larutan tanah di tempat-tempat tersebut. Memanjangnya akar-akar tanaman berarti memperpendek jarak yang harus ditempuh unsur-unsur hara untuk mendekati akar tanaman melalui aliran massa ataupun difusi.

Menurut Donahue, et .al (1977) aliran massa merupakan mekanisme penyediaan unsur hara seperti N (98,8%), Ca (71,4%), S(95%), Mo (95,2%). Untuk unsur-unsur hara P dan K penyediaan unsur haranya lebih banyak dilakukan melalui proses difusi yaitu 90,0 % untuk P dan 77,7 % untuk k. penyediaan unsur hara melalui intersepsi akar yang terpenting adalah untuk unsur Ca yang mencapai 28,6 % sedangkan untuk unsur-unsur lainnya hanya berkisar dari 1,2 – 5,0 %. Besarnya proses difusi (berjalan lambat) untuk unsur P dan K disebabkan karena kedua unsur tersebut tersedia dari suatu bentuk mineral dalam tanah yang kelarutannya rendah.

Unsur-unsur hara yang telah tersedia di sekitar perakaran tanaman tersebut selanjutnya melalui suatu proses yang khas dapat diserap ke dalam akar tanaman. Proses ini memerlukan energi metabolik dan proses penyerapan unsur hara merupakan proses selektif.

Akar-akar tanaman yang paling efektif adalah dekat adalah dekat ujung akar yang baru terbentuk atau rambut-ranbut akar, dimana kegiatan respirasi (pernafasan) adalah yang terbesar.

  1. F.       Unsur-unsur mikro

Unsur mikro diperlukan tanaman dalam jumlah yang sangat kecil. Kalau terdapat dalam jumlah yang berlebihan dapat menjadi racun bagi tanaman. Unsur mikro didalam tanah dapat berasal dari:

  1. Mineral-mineral dalam bahan induk tanah
  2. Bahan organik

Tanah-tanah yang kekurangan unsur mikro:

  1. Tanah berpasir yang mengalami pencucian lebih lanjut.
  2. Tanah organik (tanah gambut)

Unsur mikro seperti Cu kadang-kadang diikat kuat oleh bahan organik sehingga tidak dapat diserap oleh tanaman, karena:

  1. Tanah dengan pH yang sangat tinggi.
  2. Tanah yang ditanami sangat intensif dan banyak dipupuk hanya dengan unsur makro.

Faktor utama yang menentukan ketersediaan unsur mikro adalah:

  1. pH tanah

Tanah sangat masam, Mo tidak tersedia, tetapi unsur mikro yang lain menjadi mudah larut sehingga terdapat berlebihan dan dapat menjadi racun bagi tanaman. Tanah alkalis, kebanyakan mikro tidak tersedia kecuali Mo. Ketersediaan Cl tidak dipengaruhi oleh pH. Boron tersedia pada pH 5-7.

  1. Drainase tanah

Unsur mikro seperti Fe dan Mn kalau dalam keadaan tereduksi lebih mudah larut dalam air (tersedia bagi tanaman). Dalam keadaan oksida, unsur-unsur tersebut sukar larut sehingga sukar di serap oleh tanaman.

  1. Jerapan liat dan reaksi kimia

Unsur mikro kation seperti Zn, Mn, Co dan Fe terdapat dalam kompleks jerapan yang mudah diserap oleh tanaman. Tetapi kadang-kadang kation-kation tersebut terikat erat oleh mineral liat 2:1 (illit, montmorilonit) sehingga sulit diserap tanaman.

  1. Ikatan dengan bahan organik

Kompleks organik adalah ikatan antara kation-kation logam dengan bahan organik. Ikatan ini kadang terlalu kuat seperti halnya ikatan Cu atau Zn dengan bahan organik sehingga banyak tanah gambut yang kekurangan unsur tersebut.

 

PENUTUP

  1. Kesimpulan

Unsur-unsur pada sifat-sifat kimia tanah yaitu :

  1. Reaksi tanah (Ph tanah)

Reaksi tanah menunjukkan sifat keasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai pH. Nilai pH menunjukkan banyaknya konsentrasi ion hidrogen di dalam tanah.

Pentingnya  pH tanah :

– Menentukan mudah tidaknya unsur-unsur hara diserap tanaman.

– Menunjukkan kemungkinan adanya unsur-unsur beracun.

– Mempengaruhi perkembangan organisme,

  1. Koloid tanah

Koloid tanah adalah bahan mineral dan bahan organik tanah yang sangat halus sehingga mempunyai luas permukaan yang sangat tinggi persatuan berat (massa).

  1. Unsur-unsur hara esensial

Unsur-unsur hara esensial adalah unsur hara yang sangat diperlukan bagi tanaman, dan fungsinya dalam tanaman tidak dapat digantikan oleh unsure lain, sehingga apabila tidak terdapat dalam jumlah yang cukup di dalam tanah, tanaman tidak dapat tumbuh dengan nomal.

  1. Mekanisme penyediaan dan penyerapan unsure hara

Tanaman dapat menyerap hara melalui akar atau melalui daun. Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO2 melalui stomata daun dalam proses fotosintesis.

  1. Unsur-unsur mikro

Unsur mikro diperlukan tanaman dalam jumlah yang sangat kecil. Kalau terdapat dalam jumlah yang berlebihan dapat menjadi racun bagi tanaman. Unsur mikro didalam tanah dapat berasal dari:

  1. Mineral-mineral dalam bahan induk tanah
  2. Bahan organic

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s