Document

1

Permukaan

bumi

atau biosfer merupakan

tempat

kehidupan

makhluk (manusia, hewan, dan tanaman). Secara geologis, biosfer

terdiri

dari

komponen-komponen

yang

menyediakan

tempat,

makanan,

minuman,

dan

udara;

komponen-komponen

utama

kehidupan. Sinar matahari, termasuk komponen tersebut, bersama-

sama udara berada dalam jumlah tidak terbatas.

Permukaan atas biosfer, disebut tanah, berasal dari bahan

induk batuan dan bahan organik hasil daur-ulang makhluk mati.

Tanaman merupakan makhluk primer

menjadi

sumber

utama

kehidupan makhluk sekunder, manusia dan hewan.

Bagi tanaman,

tanah berfungsi sebagai

medium tumbuh akar, jangkar tempat

berpegang, dan sumber utama unsur hara dan air. Unsur hara dalam

tanah

diserap tanaman melalui bantuan air.

Selain pelarut, air

berfungsi sebagai media transpor hara dari tanah menuju akar dan

selanjutnya masuk ke dalam jaringan.

Air merupakan bagian

penyusun tubuh dan menempati hampir 90 persen volume jaringan.

Kemampuan tanaman hidup di suatu tempat berbeda tergantung

sifat genetik dan daya adaptasi lingkungan, termasuk tanah dan air.

Sifat perilaku unsur dalam tanah dan jaringan tanaman, serta

keberadaan air sebagai media, penting dipelajari dalam kaitan

dengan

status

masing-masing

komponen

dalam

upaya

meningkatkan dan mempertahankan tanaman agar hidup secara

normal berkelanjutan.

Hal-hal tersebut merupakan topik utama

dalam buku ini.

Bab 1. Dasar-Dasar Kesuburan Tanah

1.

1

.

Tanah Sebagai Medium Tumbuh

Tanah tersusun atas tiga komponen utama:

padatan,

cairan, dan udara. Padatan terdiri dari bahan mineral dan organik,

menempati

separuh

volume. Bahan mineral yang berasal dari

hancuran batuan induk menempati sekitar 45% dan bahan organik

dari perombakan jasad mikro mati menempati 5% volume. Separuh

sisanya diisi oleh cairan dan

elektrolit-elektrolit larut, serta udara

dengan volume berfluktuasi menurut banyaknya cairan tersebut.

Berdasar pada ukuran partikel, bahan mineral terbagi atas

tiga fraksi: pasir, debu, dan liat. Perbandingan bobot masa relatif

ketiga fraksi ini disebut tekstur tanah. Ukuran masing-masing fraksi

menurut USDA dan ISSS disajikan pada Tabel 1.1.

Diketahui bahwa

komponen

mineral

tanah paling kasar berukuran 2 mm.

Fraksi

lebih besar seperti kerikil atau koral tidak termasuk komponen

tanah, tetapi merupakan fraksi batuan induk. Berdasar hal tersebut,

bila kita ingin menggunakan tanah dalam penelitian maka diperlukan

ayakan

berukuran

2

mm

agar

komponen

bukan

tanah

dapat

dipisahkan.

Secara

sederhana,

tanah

didominasi

fraksi

pasir akan

membentuk struktur lepas dan drainase baik.

Akan tetapi, daya

pegang air dan hara rendah sehingga tanah miskin unsur hara dan

cenderung kekurangan air. Tanah didominasi fraksi liat mempunyai

sifat lekat dan berstruktur masif sehingga drainase jelek. Meskipun

umumnya tanah-tanah liat relatif kaya unsur hara, namun masalah

yang dihadapi adalah pengolahan berat dan memerlukan perbaikan

drainase.

3

Tabel 1.1. Klasifikasi Partikel Tanah Menurut USDA

dan ISSS*)

Fraksi

Batas Ukuran Partikel (mm)

USDA

ISSS

Pasir :

Sangat kasar

2

.

0

0

-

1

.

0

0

---

Kasar

1

.

0

0

-

0

.

50

2

.

0

0

-

0

.

2

0

Sedang

0

.

50

-

0

.

2

5

---

Halus

0

.

2

5 - 0.10

0

.

2

0

-

0

.

0

2

Sangat Halus

0

.

1

0

-

0

.

0

5

---

Debu

0

.

0

5 - 0.002

0

.

0

2

-

0

.

0

0

2

Liat

N=N-

>

=N

>

-

COO

-

>

-

O-

>

C=O

enolat

amina

azo

cincin N

karboksilat

ether

karbonil

Kemungkinan orde penurunan afinitas kation-kation kurang

lebih sebagai berikut:

Fe

3+

> Cu

2+

> Ni

2+

> Co

2+

> Zn

2+

> Fe

2+

> Mn

2+

Kemampuan

pengomplekan

asam

humat

dan

fulvat

tergantung pada grup oksigen fungsional, seperti COOH, OH, dan

C=O.

20

Senyawa organik tanah membentuk kompleks larut dan tak

larut dengan ion-ion logam dan selanjutnya berperan ganda dalam

tanah.

Senyawa berbobot molekul rendah (biokimia, asam fulvat)

menggerakkan ion-ion logam menuju akar tanaman. Sebaliknya,

senyawa berbobot molekul tinggi (misalnya asam humat) berfungsi

sebagai "sink" (penerima) kation polivalen. Agen pengompleks alami

dipertimbangkan penting dalam proses perombakan dan pergerakan

seskuioksida menuju subsoil.

Kompleks liat organik:

Intraksi senyawa organik dengan liat membawa konsekuensi

perubahan terhadap sifat dan perilaku fisika, kimia dan biologi

matriks tanah.

Beberapa mekanisme berkaitan dengan jerapan

senyawa humat oleh mineral liat adalah sebagai berikut:

-

Gaya van der Waal (Gambar 1.8):

Gambar 1.8. Gaya Van der Waal

(dalam Sparks, 1995)

Gaya Van der Waal (Gambar 1.8), berlaku untuk semua

molekul, namun

agak lemah. Gaya ini dihasilkan dari fluktuasi

kerapatan muatan listrik individu-individu atom. Fluktuasi muatan

listrik positif suatu atom cenderung memproduksi fluktuasi muatan

listrik negatif dalam atom tetangganya yang menghasilkan gaya

21

atraktif bersih. Gaya atraktif yang dihasilkan dari fluktuasi ini terjadi

pada setiap pasangan at0m atau molekul. Jerapan karena gaya van

der Waal di anggap penting bagi molekul netral polar dan nonpolar,

khususnya berbobot tinggi.

-

Ikatan jembatan kation (Gambar 1.9):

Gambar 1.9. Ikatan jembatan kation

(dalam Sparks, 1995)

Pada Gambar 1.9, anion-anion organik secara normal ditarik

oleh muatan negatif permukaan liat, maka jerapan asam humat dan

fulvat oleh mineral liat seperti montmorilonit terjadi hanya bila

terdapat kation polivalen pada kompleks pertukaran. Tidak seperti

Na

+

dan K , kation-kation polivalen mampu menjaga netralitas

+

permukaan

melalui

penetralan

baik

pada

muatan

negatif liat

maupun grup fungsional asam bahan organik (misalnya

COO ).

-

Kation-kation polivalen utama yang menentukan ikatan asam humat

dan fulvat terhadap liat tanah adalah Ca

2+

, Fe

3+

dan Al

3+

.

Kation

divalen Ca

2+

tidak membentuk koordinasi kompleks dengan molekul

organik. Sedang Fe

3+

dan Al

3+

membentuk koordinasi kompleks kuat

22

dengan

senyawa

organik.

Kation

polivalen

bertindak

sebagai

jembatan ikatan antara dua titik muatan. Pada molekul organik

rantai panjang, beberapa titik pasangan

dengan partikel liat bisa

terjadi.

-

Ikatan H (Gambar 1.10)

:

Gambar 1.10. Asosiasi dengan hidroksida Fe/Al (dalam Sparks, 1995).

Ikatan _ H adalah hubungan antara grup molekul organik

polar dengan molekul air atau oksigen terjerap pada permukaan

silikat melalui ikatan dengan ion H tunggal (Gambar 1.10).

+

-

Jerapan asiosiasi dengan hidroksida - jerapan pada permukaan

antar lempeng mineral liat (Gambar 1.11):

23

Gambar 1.11. Jerapan pada permukaan antar lempeng mineral liat

(dalam Sparks, 1995)

Koordinasi atau pertukaran ligan (Gambar 1.11) terjadi bila

grup anionik masuk ke koordinasi Al atau Fe dan bergabung dengan

OH permukaan lempeng. Jerapan asam fulvat dan permukaan oksida

bergabung menggantikan grup OH dengan ion COO . Anion organik

-

tidak mudah digantikan dengan garam sederhana, meski peka

terhadap pH. Ikatan yang sangat kuat terjadi bila ada lebih dari satu

grup molekul asam humat.

24