Dasar_Dasar Ilmu Tanah (14 dari 25)

6. Air Tanah dan Kadar Air Tanah

Menurut Hanafiah (2005) bahwa air merupakan komponen penting dalam tanah yang dapat menguntungkan dan sering pula merugikan.

Beberapa peranan yang menguntungkan dari air dalam tanah adalah:
(1) sebagai pelarut dan pembawa ion-ion hara dari rhizosfer ke dalam akar tanaman.

(2) sebagai agen pemicu pelapukan bahan induk, perkembangan tanah, dan differensi horison.

(3) sebagai pelarut dan pemicu reaksi kimia dalam penyediaan hara, yaitu dari hara tidak tersedia menjadi hara yang tersedia bagi akar tanaman.

(4) sebagai penopang aktivitas mikrobia dalam merombak unsur hara yang semula tidak tersedia menjadi tersedia bagi akar tanaman.

(5) sebagai pembawa oksigen terlarut ke dalam tanah.

(6) sebagai stabilisator temperatur tanah.

(7) mempermudah dalam pengolahan tanah.


Selain beberapa peranan yang menguntungkan diatas, air tanah juga menyebabkan beberapa hal yang merugikan, yaitu:

(1) mempercepat proses pemiskinan hara dalam tanah akibat proses pencucian (perlin-dian/leaching) yang terjadi secara intensif.

(2) mempercepat proses perubahan horizon dalam tanah akibat terjadinya eluviasi dari lapisan tanah atas ke lapisan tanah bawah.

(3) kondisi jenuh air menjadikan ruang pori secara keseluruhan terisi air sehingga menghambat aliran udara ke dalam tanah, sehingga mengganggu respirasi dan serapan hara oleh akar tanaman, serta menyebabkan perubahan reaksi tanah dari reaksi aerob menjadi reaksi anaerob.



Hubungan tekstur tanah dan kadar air

Tekstur tanah yang berbeda mempunyai kemampuan menahan air yang berbeda pula. Tanah bertekstur halus, contohnya: tanah bertekstur liat, memiliki ruang pori halus yang lebih banyak, sehingga berkemampuan menahan air lebih banyak. Sedangkan tanah bertekstur kasar, contohnya: tanah bertekstur pasir, memiliki ruang pori halus lebih sedikit, sehingga kemampuan manahan air lebih sedikit pula. Sketsa yang menggambarkan hubungan antara tekstur tanah dengan kemampuan tanah dalam menahan air disajikan dalam Gambar 18 berikut.





Gambar 18. Kapasitas menahan air yang berbeda dari tanah dengan kelas tekstur berbeda. Tanah bertekstur liat atau clay soil (B) memiliki daya menahan air lebih banyak dibandingkan dengan tanah dengan kondisi optimum atau optimum soil (A), dan sebaliknya tanah bertekstur pasir atau sandy soil (C) memiliki daya menahan air yang jauh lebih rendah daripada tanah bertekstur optimum (A).

Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa air terdapat dalam tanah karena ditahan (diserap) oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainase yang kurang baik. Air dapat meresap atau ditahan oleh tanah karena adanya gaya-gaya adhesi, kohesi, dan gravitasi. Karena adanya gaya-gaya tersebut maka air dalam tanah dapat dibedakan menjadi:

(1) Air hidroskopik, adalah air yang diserap tanah sangat kuat sehingga tidak dapat digunakan tanaman, kondisi ini terjadi karena adanya gaya adhesi antara tanah dengan air. Air hidroskopik merupakan selimut air pada permukaan butir-butir tanah.

(2) Air kapiler, adalah air dalam tanah dimana daya kohesi (gaya tarik menarik antara sesama butir-butir air) dan daya adhesi (antara air dan tanah) lebih kuat dari gravitasi. Air ini dapat bergerak secara horisontal (ke samping) atau vertikal (ke atas) karena gaya-gaya kapiler. Sebagian besar dari air kapiler merupakan air yang tersedia (dapat diserap) bagi tanaman.


Dalam menentukan jumlah air tersedia bagi tanaman beberapa istilah dibawah ini perlu dipahami, yaitu:

(1) Kapasitas Lapang: adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang menunjukkan jumlah air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan oleh tanah tersebut terus menerus diserap oleh akar-akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama semakin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak mampu lagi menyerap air tersebut sehingga tanaman menjadi layu (titik layu permanen).

(2) Titik Layu Permanen: adalah kandungan air tanah dimana akar-akar tanaman mulai tidak mampu lagi menyerap air dari tanah, sehingga tanaman menjadi layu. Tanaman akan tetap layu baik pada siang ataupun malam hari.

(3) Air Tersedia: adalah banyaknya air yang tersedia bagi tanaman, yaitu selisih antara kadar air pada kapasitas lapang dikurangi dengan kadar air pada titik layu permanen.

Kandungan air pada kapasitas lapang ditunjukkan oleh kandungan air pada tegangan 1/3 bar, sedangkan kandungan air pada titik layu permanen adalah pada tegangan 15 bar. Air yang tersedia bagi tanaman adalah air yang terdapat pada tegangan antara 1/3 bar sampai dengan 15 bar.

Banyaknya kandungan air dalam tanah berhubungan erat dengan besarnya tegangan air (moisture tension) dalam tanah tersebut. Besarnya tegangan air menunjukkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk menahan air tersebut di dalam tanah. Tegangan diukur dalam bar atau atmosfir atau cm air atau logaritma dari cm air yang disebut pF. Satuan bar dan atmosfir sering dianggap sama karena 1 atm = 1,0127 bar.

Kemampuan tanah menahan air dipengaruhi antara lain oleh tekstur tanah. Tanah-tanah bertekstur kasar mempunyai daya menahan air lebih kecil daripada tanah bertekstur halus. Oleh karena itu, tanaman yang ditanam pada tanah pasir umumnya lebih mudah kekeringan daripada tanah-tanah bertekstur lempung atau liat.
Kondisi kelebihan air ataupun kekurangan air dapat mengganggu pertumbuhan tanaman.


Beberapa fungsi air bagi pertumbuhan tanaman adalah:

(1) sebagai unsur hara tanaman:
Tanaman memerlukan air dari tanah bersamaan dengan kebutuhan CO2 dari udara untuk membentuk gula dan karbohidrat dalam proses fotosintesis.

(2) sebagai pelarut unsur hara:
Unsur-unsur hara yang terlarut dalam air diserap oleh akar-akar tanaman dari larutan tersebut.

(3) sebagai bagian dari sel-sel tanaman:
Air merupakan bagian dari protoplasma sel tanaman.


Ketersediaan air dalam tanah dipengaruhi:
(1) banyaknya curah hujan atau air irigasi,
(2) kemampuan tanah menahan air,
(3) besarnya evapotranspirasi (penguapan langsung melalui tanah dan melalui vegetasi),
(4) tingginya muka air tanah,
(5) kadar bahan organik tanah,
(6) senyawa kimiawi atau kandungan garam-garam, dan
(7) kedalaman solum tanah atau lapisan tanah.

Dasar-Dasar Ilmu Tanah (15 dari 25)

XI. KIMIA TANAH

Sifat kimia tanah sangat penting karena mempengaruhi dan menentukan kondisi kesuburan suatu tanah. Mempelajari kimia tanah perlu dilandasi dengan pemahaman terhadap bagian fraksi yang reaktif dalam tanah yang disebut dengan koloid tanah, reaksi tanah (pH), dan kandungan hara tanah, serta status ketersediaan hara bagi tanaman.

11.1 Komponen Aktif Tanah

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.


11.2 Beberapa Sifat Kimia Tanah

Beberapa sifat kimia tanah yang penting untuk diketahui dan dipahami serta tergolong analisis sifat kimia tanah secara rutin yaitu:
(1) pH tanah,
(2) kandungan karbon organik,
(3) kandungan nitrogen,
(4) rasio karbon dan nitrogen (C/N),
(5) kandungan fosfor tanah, terdiri dari: P-tersedia dan P-total tanah,
(6) kandungan kation basa dapat dipertukarkan,
(7) kandungan kation asam,
(8) kejenuhan basa (KB), dan
(9) kapasitas tukar kation (KTK), mencakup: KTK liat, KTK tanah, KTK efektif, KTK muatan permanen dan KTK muatan tergantung pH tanah, serta
(10) kejenuhan aluminium.

Dasar-Dasar Ilmu Tanah (16 dari 25)

11.3 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.

11.3.1 KTK Liat, KTK Organik, dan KTK Tanah

Berdasarkan pada jenis koloid yang bermuatan negatif, KTK dapat dikelompok-kan menjadi tiga, yaitu:
1. KTK koloid anorganik atau dikenal sebagai KTK liat tanah,
2. KTK koloid organik atau dikenal sebagai KTK organik tanah, dan
3. KTK total atau KTK tanah.

11.3.1.1 KTK Koloid Anorganik (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:
1. Liat Kaolinit memiliki nilai KTK = 3 s/d 5 me/100 g.
2. Liat Illit dan Liat Klorit, memiliki nilai KTK = 10 s/d 40 me/100 g.
3. Liat Montmorillonit, memiliki nilai KTK = 80 s/d 150 me/100 g.
4. Liat Vermikullit, memiliki nilai KTK = 100 s/d 150 me/100 g.


11.3.1.2 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.

11.3.1.3 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).

11.3.2 Perbedaan KTK Tanah Berdasarkan Sumber Muatan Negatif

Berdasarkan sumber muatan negatif tanah, nilai KTK tanah dibedakan menjadi 2, yaitu:
1. KTK muatan permanen, dan
2. KTK muatan tidak permanen.


11.3.2.1 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.

11.3.2.2 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.


11.3.3 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.

Dasar-Dasar Ilmu Tanah (17 dari 25)

11.4 Kriteria Penilaian Status Kimia Tanah

Berdasarkan Pusat Penelitian Tanah (1983) dalam Hardjowigeno (1987), bahwa sebagian besar kriteria status sifat kimia tanah dikelompokkan kedalam lima kategori, yaitu:

(1) sangat rendah,
(2) rendah,
(3) sedang,
(4) tinggi, dan
(5) sangat tinggi.

11.4.1 Karbon Organik Tanah

Nilai prosentase karbon organik (C-organik) dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk C(%) kurang dari 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.

11.4.2 Nitrogen Tanah

Nilai prosentase nitrogen dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk N(%) kutang dari 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.

11.4.3 C/N Ratio

Nilai C/N ratio dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori sebagai 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.

11.4.4 P₂O₅ metode HCl

Nilai P₂O₅ dalam tanah yang terukur dengan metode HCl, dikelompokkan dalam lima kategori berikut:
(1) sangat rendah untuk mg P₂O₅/100 g tanah < 10,
(2) rendah untuk mg P₂O₅/100 g tanah berkisar antara 10 s/d 20,
(3) sedang untuk mg P₂O₅/100 g tanah berkisar antara 21 s/d 40,
(4) tinggi untuk mg P₂O₅ /100 g tanah berkisar antara 41 s/d 60 dan
(5) sangat tinggi untuk mg P₂O₅/100 g tanah lebih dari 60.

11.4.5 P₂O₅ metode Bray I

Nilai P₂O₅ dalam tanah yang terukur dengan metode Bray I, dikelompokkan dalam lima kategori berikut:
(1) sangat rendah untuk ppm P₂O₅ < 10,
(2) rendah untuk ppm P₂O₅ berkisar antara 10 s/d 15,
(3) sedang untuk ppm P₂O₅ berkisar antara 16 s/d 25,
(4) tinggi untuk ppm P₂O₅ berkisar antara 26 s/d 35 dan
(5) sangat tinggi untuk ppm P₂O₅ lebih dari 35.

11.4.6 P₂O₅ Olsen

Nilai P₂O₅ dalam tanah yang terukur dengan metode Olsen, dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk ppm P₂O₅ < 10,
(2) rendah untuk ppm P₂O₅ berkisar antara 10 s/d 25,
(3) sedang untuk ppm P₂O₅ berkisar antara 26 s/d 45,
(4) tinggi untuk ppm P₂O₅ berkisar antara 46 s/d 60 dan
(5) sangat tinggi untuk ppm P₂O₅ lebih dari 60.

11.4.7 K₂O HCl 25%

Nilai K2O (mg/100g) dalam tanah yang terukur dengan metode HCl 25%, dike-lompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk mg K2O/100 g tanah < 10,
(2) rendah untuk mg K2O/100 g tanah berkisar antara 10 s/d 20,
(3) sedang untuk mg K2O/100 g tanah berkisar antara 21 s/d 40,
(4) tinggi untuk mg K2O/100 g tanah berkisar antara 41 s/d 60 dan
(5) sangat tinggi untuk mg K2O/100 g tanah lebih dari 60.

11.4.8 KTK (Kapasitas Tukar Kation)

Nilai kapasitas tukar kation (KTK) tanah (mg/100g) dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk nilai KTK (mg/100 g) < 5,
(2) rendah untuk nilai KTK (mg/100 g) berkisar antara 5 s/d 16,
(3) sedang untuk nilai KTK (mg/100 g) berkisar antara 17 s/d 24,
(4) tinggi untuk nilai KTK (mg/100 g) berkisar antara 25 s/d 40, dan
(5) sangat tinggi untuk nilai KTK (mg/100g) > 40.

Dasar-Dasar Ilmu Tanah (18 dari 25)

11.4.9 Kation-Kation Basa Tanah

Kation basa tanah yang dapat dipertukarkan secara rutin dianalisis meliputi: K-dd, Na-dd, Mg-dd, dan Ca-dd. Keempat kation basa ini dikelompokkan dalam lima kategori. Uraian setiap kation basa dengan kelima kategorinya disajikan sebagai berikut.

11.4.9.1 Kalium Dapat Dipertukarkan

Nilai Kalium dapat ditukar atau K-dd (me/100g) dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk nilai K-dd (mg/100 g) < 0,1,
(2) rendah untuk nilai K-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,1 s/d 0,2,
(3) sedang untuk nilai K-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,3 s/d 0,5,
(4) tinggi untuk nilai K-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,6 s/d 1,0, dan
(5) sangat tinggi untuk nilai K-dd (mg/100g) > 1,0.

11.4.9.2 Natrium Dapat Dipertukarkan

Nilai Natrium dapat ditukar atau Na-dd (me/100g) dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk nilai Na-dd (mg/100 g) < 0,1,
(2) rendah untuk nilai Na-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,1 s/d 0,3,
(3) sedang untuk nilai Na-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,4 s/d 0,7,
(4) tinggi untuk nilai Na-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,8 s/d 1,0, dan
(5) sangat tinggi untuk nilai Na-dd (mg/100g) > 1,0.

11.4.9.3 Magnesium Dapat Dipertukarkan

Nilai Magnesium dapat ditukar atau Mg-dd (me/100g) dalam tanah dikelompok-kan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk nilai Mg-dd (mg/100 g) < 0,4,
(2) rendah untuk nilai Mg-dd (mg/100 g) berkisar antara 0,4 s/d 0,1,
(3) sedang untuk nilai Mg-dd (mg/100 g) berkisar antara 1,1 s/d 2,0,
(4) tinggi untuk nilai Mg-dd (mg/100 g) berkisar antara 2,1 s/d 8,0 dan

(5) sangat tinggi untuk nilai Mg-dd (mg/100g) > 8,0.

11.4.9.4 Kalsium Dapat Dipertukarkan

Nilai Kalsium dapat ditukar atau Ca-dd (me/100g) dalam tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk nilai Ca-dd (mg/100 g) < 2,
(2) rendah untuk nilai Ca-dd (mg/100 g) berkisar antara 2 s/d 5,
(3) sedang untuk nilai Ca-dd (mg/100 g) berkisar antara 6 s/d 10,
(4) tinggi untuk nilai Ca-dd (mg/100 g) berkisar antara 11 s/d 20 dan
(5) sangat tinggi untuk nilai Ca-dd (mg/100g) > 20.

11.4.10 Kejenuhan Basa

Nilai prosentase kejenuhan basa tanah dikelompokkan dalam lima kategori berikut:

(1) sangat rendah untuk Kej. Basa (%) < 20,
(2) rendah untuk Kej. Basa (%) berkisar antara 20 s/d 35,
(3) sedang untuk Kej. Basa (%) berkisar antara 36 s/d 50,
(4) tinggi untuk Kej. Basa (%) berkisar antara 51 s/d 70 dan
(5) sangat tinggi untuk Kej. Basa (%) lebih dari 70.