dasar hubungan tanah tanaman
DESCRIPTION
Dasar Hubungan Tanah Tanaman. Serapan unsur oleh Tanaman. Ion dapat dipertukarkan permukaan jerapan. Udara tanah. Larutan Tanah. Fase Padatan & Mineral. Bahan Organik & Biota. Hujan, Evaporasi, Drainase, Pemberian Pupuk. Bahan Organik Tanah. Sisa Kehidupan Hidup Akar - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Dasar Hubungan Tanah Tanaman
Bahan Organik & Biota
Ion dapat dipertukarkanpermukaan jerapan
Fase Padatan & Mineral
Serapan unsur oleh Tanaman
Larutan Tanah
Udara tanah
Hujan, Evaporasi, Drainase,
Pemberian Pupuk
Bahan Organik Tanah
• Sisa Kehidupan– Hidup
• Akar• Cacing dan insek• Mikroorganisme
– Mati (baru)• Sisa tanaman segar• Organisme tanah baru mati• Bahan organik aktif
– Mati (lama)• Bahan organik terdekomposisi baik• Humus
Bahan Organik
• Senyawa2 Sangat Kompleks– Sulit dikarakterisasi senyawa kimianya
• Secara Biologis terkontrol– Sangat Dinamik– Peka terhadap Lingkungan
Sifat Bahan Organik
Residu BO
Biomasa (3-8%)
Humus (15-35%)
CO2
(60-80%)
Senaya Inorganik
Dasar Hubungan Tanah Tanaman
Bahan Organik & Biota
Ion dapat dipertukarkanpermukaan jerapan
Fase Padatan & Mineral
Serapan unsur oleh Tanaman
Larutan Tanah
Udara tanah
Hujan, Evaporasi, Drainase,
Pemberian Pupuk
Pertukaran Ion
• Atraksi antara muatan partikel tanah dan ion2
• Muatan harus selalu seimbang
• Ion2 dapat dipertukarkan satu sama lain meskipun keseimbangan tercapai
• Kekuatan atraksi bervariasi
Ekivalensi• Hubungan ion2 berdasar pada muatan
• Berat atom = berat atom per molekul suatu atom– Berat untuk nomor atom yang sama
Al = 27 g/mol, Ca = 40 g/mol, K = 39 g/mol, Cl = 35g/mol,
O = 16 g/mol
• Berat Ekivalen = berat suatu ion per molekul muatan– Berat untuk nomor mauatan yang sama
Al3+ = 9 g/molc, Ca2+ = 20 g/molc, K+ = 39 g/molc Cl- = 35g/molc,
O-2 = 8 g/molc
Berat Ekivalen = g/molc = g/ekivalen = g/eq
Milliekivalen = ekivalen/1000 = me
Kapasitas Tukar Kation (KTK, Cation Exchange Capacity,CEC)
• Muatan negatif partikel tanah yang dapat mengikat ion2 bermuatan positif (kation) melalui atraksi elektrostatik
Ca++
Mg++ K+
H+
Al+++
NH4+
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Al+++
Mg++Mg++
NH4+
K+
K+
H+
H+
Kapasitas Tukar Kation (KTK)
• Sumber Muatan pada Liat– Lempeng silikat – (review struktur dlm textbook)
• Silika tetrahedral• Aluminum oktahedral
– Substitusi Isomorfik• Al 3+ untuk Si 4+ pd lempeng tetrahedral = muatan -1• Mg 2+ untuk Fe 2+ untuk Al 3+ pd lempeng oktahedral
= muatan -1
• Luas Permukaan• 10 – 800 m2/g• 1 lempung berpasir Illnois = 40 - 50 x luasan
Pertukaran Kation
• Kaolinit– 1:1 yaitu: Satu lempeng silikat tetrahedral
dan satu lempeng aluminium oktahedral– Substitusi isomorfik sangat kecil
– KTK 1 - 10 me/100g (cmolc/kg) tergolong rendah
– Umum dijumpai pd tanah yang mengalami pelapukan lanjut di daerah tropika.
Pertukaran Kation
• Liat Mikaseous (ilit dan vermikulit)– 2:1 yaitu: dua lempeng silikat tetrahedaral
pada kedua sisi dan satu lempeng aluminium oktahedral di tengah
– Substitusi isomorfik terutama pada lempeng tetrahedral sehingga tertutup pada permukaan liat, lebih kuat
– KTK relatif rendah 15 - 40 me/100g (cmolc/kg)
– Fiksasi K - mutan dan geometri
Pertukaran Kation
• Mineral Smektit
– 2:1 yaitu: dua lempeng silikat tetrahedral pada kedua sisi dan aluminium oktahedral di tengah
– Substituasi Isomorfik terutama pada lempeng oktahedral sehingga mauatan di bagian sisi mineral menghasilkan muatan dengan densitas lebih rendah pada permukaan
– Liat ini disebut liat berkembang (expanding clays). Ia mengalami pengembangan dan penciutan secara dramatik pada kondisi pembesahan dan pengeringan.
– KTK 80 - 120 me/100g (cmolc/kg), tinggi
Pertukaran Kation
• Oksida Hidrous– Adalah oksida hidrous mineral besi dan aluminium.– Sangat penting pada tanah2 yang mengalami
pelapukan lanjut. – Muatan pd mineral2 ini tidak berasal dari substitusi
isomorfik seperti pd mineral aluminosilikat. – Muatan berkembang dari ionisasi grup hidroksida
mineral2. Muatan sangat tergantung pada pH. – Hidroksida disebut liat2 bermuatan variabel (variable
charge clays).
Muatan Bergantung pH pd Oxida2
Al
O
Al
OH
Al
OH
OHAl
O
Al
O ¯
Al
OH
OH
+ OH-
pH meningkat
+ H2O
Min
eral
Oks
ida
Min
eral
OK
sida
Muatan Bergantung pH pd Oksida2
3.0 5.0 7.0
Mua
tan
Ber
sih
¯
+
pH Tanah
Muatan Titik Nol (Zero Point of Charge, ZPC)
Pertukaran Kation
• Bahan Organik– Merupakan sumber KTK yg sangat penting– Muatan mineral2 ini tidak berasal dari substitusi
isomorfik seperti pada lempeng mineral liat aluminosiliat.
– Muatan berkembang melalui ionisasi gugus karboksil dan fenol pada BO.
– Muatan sangat tergantung pH. – BO murni mempunyai KTK sangat tinggi (100 -300
me/100g, cmolc/kg).– Ingat bahwa kadar BO tanah hanya beberapa % saja.
Muatan Bergantung pH pd BO
Muatan Bergantung pH pd BO
+ OH-
pH meningkat
+ H2O
OH
Gugus Fenol
O¯
+ OH-
pH meningkat
+ H2OOH
Gugus karboksil
O¯
R=O R=O
KTK Total• Pada kebanyakan tanah terdapat muatan kombinasi
– Muatan Permanen - Mineral liat– Muatan bergantung – Oksida Terselimut dan BO– KTK = jumlah muatan2 tersebut - me/100g atau cmolc/kg tanah
Mua
tan
Neg
atif
Ber
sih
(KT
K)
pH Tanah
3.0 5.0 7.0 9.0
Kapasitas Tukar Kation Tipik
• Pasir 3-5 me/100g
• Lempung 10-15 me/100g
• Lempung Berdebu 15-25 me/100g
• Liat 20-50 me/100g
• Tanah Organik 50-100 me/100g
Pertukaran Kation• Kation2 pada KTK dapat ditukar dengan
kation lain selama muatan dalam keadaan seimbang– Pemupukan K
– Serapan K
Pertukaran Kation
• Selektivitas Pertukaran Ion– Pertukaran ion lebih dari hanya sekedar
pertukaran muatan– Serial Lyotropik
• Afinitas kation2 untuk KTK
• Hukum Coulomb F = D q1q2 / r2
• Peningkatan afinitas – Muatan dan Ukuran
Sifat2 IonikRadius Ionik (nm)
Unsur Berat Atom (g/mole) Berat Eki. (g/eq) Non-Hidrous. Hidrous.
Kation2
Al3+ 27 9 0.051
H+ 1 1
Ca2+ 40 20 0.099 .96
Mg2+ 24 12 0.066 1.08
K+ 39 39 0.133 0.53
NH4+ 18 18 0.143 0.56
Na+ 23 23 0.097 0.79
Anions
H2PO4- 97 97
SO42- 96 48
NO3- 62 62
Cl- 35 35
OH- 17 17
Textbook Table 2.2
Pertukaran Kation• Estimasi KTK
– Pertukaran kation2 dg NH4+ kemudian ditukar dg K+ kemudian penetapan NH4
+
– Uji Kation Tanah
– Estimasi kemasaman dari pH penyangga dan ditambah kation2 terekstrak
– Ingat: KTK peka terhadap pH
Pertukaran Kation• Estimasi KTK
– Estimasi kemasaman dari pH penyangga dan di tambah
kation2 terekstrak
• Uji KTK Tanah = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Kemasaman
• Hasil Uji Tanah:
0.2 me K/100g
2 me Mg/100g
8 me Ca/100g
2 me kemasaman/100g
Pertukaran Kation• Estimasi KTK
– Estimasi kemasaman dari pH penyangga dan penambahan
ke kation2 terekstrak:
• Hasil Uji Tanah:
90 ppm K
200 ppm Mg
1500 ppm Ca
2 me kemasaman/100g
• Uji KTK Tanah = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Kemasaman
Pertukaran Kation
• Persentase Kejenuhan Kation pd KTK – Karena pertukaran kation adalah proses kompetisi, intensitas
kation2 dalam larutan akan berhubungan dengan jumlah kation2
berbeda pada KTK.
– % Kejenuhan Kation pd KTK
• % Kejenuhan = Kation ditukar/KTKK = 0.2 me K+/100g (cmolc/kg)KTK = 10 me/100g (cmolc/kg)
– Secara teoritikal benar tetapi secara praktikal terbatas
– Selalu berubah sepanjang tahun.
Kesimpulan Pertukaran Kation
• Ukuran KTK ditentukan oleh sifat2 tanah– Muatan Permanen dan bergantung pada pH
• Sejumlah besar unsur hara dpt diikat oleh KTK• Tidak semua ion2 adalah sama . . . Atraksi
selektif berhubungan dengan serial lyotropik• Menghasilkan penyanggaan cepat utk semua
kation2• Ion2 dapat ditukar diikat melawan pencucian• Ion2 dapat mudah ditukar siap tersedia melalui
pertukaran kation.