MK. KESUBURAN TANAH

K - Ca - Mg TANAH

Prof Dr Ir Soemarno,M.S.

MK. KESUBURAN TANAH

K - Ca - Mg TANAH

Prof Dr Ir Soemarno,M.S.

KALIUM TANAH

Jumlah K-tanahLithosfer mengandung 2.6% KTanah mengandung <0.1 - > 3%, rata-rata sekitar 1% KTanah lapisan olah (setebal 20 cm) mengandung <3000 - >100.000 kg K/haSekitar 98% K dalam tanah terikat dalam bentuk mineral

Mineral Kalium K-feldspar merupakan mineral utama sumber kalium, 16%K-mika sekitar 5.2%, terdiri atas Biotit sekitar 3.8% dan Muskovit 1.4%

Kekuatan ikatan K dalam mineral Kation K diameternya 2.66 Å, terbesar di antara unsur hara lain; oleh karena itu ikatannya dalam struktur mineral lebih lemah dibandingkan kation lainnya yg lebih kecil dan muatannya lebih besar.Karena ukurannya besar, kation K dapat diselimuti oleh 7-12 ion oksigen, sehingga kekuatan masing-masing ikatan K-O relatif lemah

KALIUM dlm

FELDSPAR

KIMIA & strukturFeldspar adalah aluminosilikat , formulanya KAlSi3O8,

kandungan kaliumnya 14%.Di alam, sebagian kalium digantikan oleh Na dan CaKation pusat Si4+ sebagian digantikan oleh Al3+, satu penggantian untuk setiap empat tetrahedra, sehingga menjadi

AlSi3O8-

Polimorf dari feldspar Ortoklas: monoklinik - prismatik, dlm batuan plutonikSanidin : Monoklinik, dalam batuan vulkanikMicrocline : Triklinik, mengandung magmatit-pegmatitAnortoklas : Substituted feldspar, (K,Na)AlSi3O8Nepheline : Mengandung lebih banyak Na dp KPlagioklas : (Ca, Na feldspar) mengandung sedikit kalium

Pelapukan Mineral Kalium

Proses pelapukan fisik menghancurkan batuan induk, sedangkan pelapukan kimia akan melepaskan ion K+ dari mineralTemperatur penting untuk pelapukan fisika, sedang hidrolisis penting untuk kimiawiAsam-asam yg penting pd hidrolisis mineral kalium adalah H2CO3 dan asam-asam organik hasil dekomposisi Bahan organik tanah

HIDROLISIS Feldspar

KALIUM

Abstraksi proses hidrolisis

KAlSi3O8 + HOH ===== HAlSi3O8 +K+ + OH- (Fase cepat)

HAlSi3O8 + 4HOH ===== Al(OH)3 + 3H2SiO3 (fase lambat)

Penambahan H+ mempercepat pembebasan K+ dan merusak ikatan Al-O; Al yang dibebaskan membentuk gugusan AlOH2 koordinasi-4:

Si-O-Al + H2O + H+ ==== Si-O + Al-OH2 + K+ | | K H

Hancurnya ikatan Si-O-Si mungkin disebabkan oleh melekatnya OH- ke Si sehingga menjadi gugusan Si-OH; dengan cara ini ikatan kovalen rangkap dihancurkan.

Joint reaction H2O dan H+ dlm menghancurkan ortoklas:

3 KAlSi3O8 + 12H2O + 2H+ ===== KAlSi3O6.Al2O4(OH)2 + 2K+ + 6 H4SiO4

Pelapukan ortoklas menjadi kaolinit: H2O 2KAlSi3O8 -------------- Al2Si2O5(OH) + 2K+ + 2OH- + 4H4SiO4

KALIUM TANAH

Sumber K-tanahMineral primer yang mengandung kalium:1. Feldspar kalium : KAlSi3O82. Muskovit : H2KAl3(SiO4)33. Biotit : (H,K)2(Mg,Fe)2Al2(SiO4)3

Mineral sekunder:1. Illit atau hidrous mika2. Vermikulit3. Khlorit4. Mineral tipe campuran

Proses pelapukan mineral

KAlSi3O8 + HOH KOH + HAlSi3O8

K+ + OH-

K

Ca K+, Ca++, H+ (larutan tanah)

Koloid liat H

Pelapukan Mineral

KALIUM

Pelapukan 1. Proses fisika: Penghancuran fisik, ukuran partikel

menjadi lebih halus, luas permukaannya menjadi lebih besar

2. Proses kimiawi: Hidrolisis, Protolisis (Asidolisis)

Proses Hidrolisis dan Protolisis

KAlSi3O8 + HOH HAlSi3O8 + K+ + OH- (cepat)

HAlSi3O8 + 4 HOH Al(OH)3 + 3 H2SiO3 (lambat)

Si-O-Al + H2O + H+ Si-O + Al-OH2 + K+

K H

Pelapukan Ortoklas:

3 KAlSi3O8 + 12H2O + 2H+ KAlSi3O6 .Al2O4(OH)2 + 2K+ +6H4SiO4

H2O

2 KAlSi3O8 Al2Si2O5(OH) + 2K+ + 2OH- + 4 H4SiO4

Faktor Pelapukan Feldspar

KALIUM

Faktor Pelapukan 1. Faktor Internal 2. Faktor Eksternal

Faktor internal: 1. Regularity of the crystal lattice. Microcline lebih stabil / sukar lapuk dibanding Ortoklas dan Sanidine2. Na content of crystals. Anortoklas lebih mudah lapuk daripada ortoklas3. Si content. Feldspar-substitusi lebih mudah lapuk dp Feldspar4. Particle size. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin luas permukaannya untuk mengalami reaksi hidrolisis dan asidolisis.5. ………….

Faktor Eksternal:1. Temterature. Proses pelapukan lebih cepat pd kondisi suhu yg lebih tinggi2. Solution volume. Kondisi basah mempercepat proses pelapukan3. Migration of weathering products. Proses pelapukan akan terhambat kalau hasil-hasil pelapukan terakumulasi di tempat4. The formation of difficult soluble products of hydrolysis. Kalau hasil reaksi hidrolisis mengendap maka reaksi akan dipercepat5. pH value. Semakin banyak ion H+, proses protolisis semakin intensif.6. The presence of chelating agents.

MASALAH KALIUM TANAH

Ketersediaan K-tanahTanah mineral umumnya berkadar kalium total tinggi, kisarannya 40 - 60 ribu kg K2O setiap HLOSebagian besar kalium ini terikat kuat dan agak sukar tersedia bagi tanaman

Kehilangan akibat PencucianSejumlah besar kalium hilang karena pencucian :Tercuci dari tnh lempung berdebu 20 kg K2O/ha/thnDiangkut /dipanen oleh tanaman 60 -”-

Konsumsi berlebihan: Luxury consumptionTanaman dpt menyerap kalium jauh lebih banyak dari jumlah yg diperlukanPemupukan kalium harus dilakukan secara bertahap

Masalah Kalium tanah: 1. Pd saat tertentu sebagian besar K-tanah tidak tersedia2. K-tanah peka terhadap pengaruh pencucian3. Kalium dapat diserap tanaman dlm jumlah banyak, melebihi kebutuhan optimalnya

Kadar K-tanaman

(Tinggi)

Kadar K-tanaman

K diperlukan untuk Pemakaian berlebihan pertumbuhan optimum

Kalium yg diperlukan

(Rendah)Rendah K-tersedia dalam tanah Tinggi

BENTUK & KETERSEDIAAN

Relatif tidak tersedia Feldspar, Mika, dll. (90-98% dari K-total)

K segera tersediaK dpt ditukar dan K dlm

larutan tanah( 2 % dari K-total)

K lambat tersedia K tidak dapat ditukar (1 - 10 % dari K-total)

K tidak dapat ditukar K dapat ditukar

K dalam larutan tnh

LOKASI DAN JALUR KALIUM DLM TANAH

K dalam mineral primermis. Muskovit

K dalam tanaman

K dalam mineral sekunder mis. Kaolinit

K dalam larutan tnh

K dalam PUPUK

Pelarutan pupuk

Absorpsi K

Pelepasan Kdd

atau K-terfiksasi

Adsorpsi atau Fiksasi K

Pelepasan K

Fiksasi K pd mineral primer

Transisi mine-ral sekunder menjadi mika akibat fiksasi K

Pelepasan K mengakibatkan pembentukan min. sekunder

Pelepasan K dari mineral

primer

Pelepasan K dari mineral primer selama periode pertanaman intensif; media tumbuh mineral dicampur pasir kuarsa. Ukuran partikel mineral primer < 50 ; ukuran partikel illit < 20 .

Pelepasan K-tukar, g / g mineral

2000 -

Biotite

Illite

Muscovite

Ortoklas 400 5 10 15

cropping periode, (0-15) days Sumber: Verma (1963)

Konsentrasi K-larutan tanah vs Kdd

K-larutan tanah (me/l)

5.0

Tanah berpasir4.0

3.0

2.0

Tanah liat1.0

10 50 100

K dapat ditukar, mg K / 100 g tanah

FIKSASI KALIUM TANAH

Faktor yg mempengaruhi fiksasi K-tanah1. Sifat koloid tanah2. Pembasahan dan pengeringan tanah3. Pembekuan dan pencairan tanah4. Adanya kalsium yg berlebihan

Koloid dan Kelembaban Kaolinit sedikit mengikat kalium Montmorilonit dan Ilit mudah dan banyak mengikat kalium, lazim disebut dengan FIKSASI KALIUM:

lapisan liat 2:1

Ion kalium

Ion lainnya

K - tersedia

Terangkut tanaman

Hilang pencucian

Hilang Erosi & Run-off

Fiksasi Kalium

Sisa tanaman & Pupuk kandang

Pupuk buatan

Mineral kalium lambat tersedia

Faktor Ketersediaan K-

tanah

1. MOBILITAS

Mobilitas kalium dalam tanah ditentukan oleh bentuk K+, yaitu bentuk bebas dalam larutan tanah atau bentuk terjerap pada permukaan koloid tanah

2. Interaksi dg ion lain3. Mass flow dan Difusi4. Kapasitas dan Intensitas5. Mineral Tanah: Mineral Primer dan Mineral Liat

a. Kadar K mineral primerb. Kecepatan pelepasan K+ dari mineral primerc. Jumlah mineral liatd. tipe mineral liat

6. Bahan Organik Tanah7. pH tanah8. Aerasi

9. Lengas TanahDifusi K+ dalam tanah terjadi melalui dua cara, yaitu:

1. Ruang pori yang berisi air, dan2. Selaput air di sekeliling partikel tanah.

Pengaruh pH

thd fiksasi K

Pengaruh thd fiksasi K Pengaruh pH terhadap fiksasi K bersifat tidak langsung, yaitu melalui pengaruh pH thd jenis aktion yg dominan pada posisi inter-layer mineral liat.Pd tanah masam Al+++ menempati posisi-posisi jerapan.Pengasaman dapat mengakibatkan akumulasi ion Al-hidroksil pd inter-layer mineral liat, shg KTK lebih rendah

Pada Vermikulit, ion Al+++ dapat mengusir K+ dari kompleks jerapan, sehingga menurunkan kapasitas fiksasi K+.Sehingga pengaruh pengasaman tanah thd fiksasi K tergantung pada adanya vermikulit dan adanya Al+++ yg akan mendominir kompleks jerapan

Pengaruh pengapuran tanah masam thd fiksasi K tgt pada adanya Ca++ yg akan

menggantikan Aldd, shg membuka peluang terjadinya fiksasi K+

Fiksasi K+ K-releasedpH: 3.50

Pupuk 100 kg K/ha 0.0 pH: 4.35

Tanpa pupuk K pH: 7.00 Dosis kapur, CaCO3 K-adsorbed Pencucian

Efek Pupuk K terhadap

K-tanah

K-larutan tanah

pH: 4.1

pH: 5.1

pH: 6.5

pH: 7.0

Dosis pupuk K

Lengas Tanah terhadap

K-tanah

Serapan K tanaman jagung

Pupuk Kalium:

49 mg K/100 g tnh

29

9

0

Kadar air tanah (20-40%)Sumber: Grimme (1976)

Serapan K vs

K-larutan tanah

Konsentrasi K+ dlm larutan tanah merupakan indeks ketersediaan kalium, karena difusi K+ ke arah permukaan akar berlangsung dalam larutan tanah dan kecepatan difusi tgt pada gradien konsentrasi dalam larutan tanah di sekitar permukaan akar penyerap.

Serapan K , kg /ha (Tanaman kacang buncis)

300

r2 = 0.79**

0.2 0.4 0.6 0.8K- larutan tanah ( me K / l)

Sumber: Nemeth dan Forster (1976)

Laju Penyerapan K

vs Konsentrasi K+

larutan

Laju penyerapan K+ , mole/g/jam (akar tanaman barley)

10.0

0.05 0.10 0.15 0.20 Konsentrasi K+ larutan tanah ( mM)

Sumber: Epstein (1972)

Efek Ca++ thd penyerapan K+ akar tanaman

Penyerapan K , mole/g (akar tanaman Jagung )

6

+ Ca

0

-1 0.5 1.0 1.5 2.0

jam Sumber: Lauchli dan Epstein (1970)

KALSIUM DALAM TANAH

Sumber Ca-tanahMineral primer : Bahan Pupuk:1. Dolomit : ……….. 1. Kalsium nitrat2. Kalsit : ……….. 2. Gipsum3. Apatit : ……….. 3. Batuan fosfat4. Feldspar kalsium: ……….. 4. Superfosfat5. Amfibol : ………… 5. Ca-cyanamide

Kation kalsium dlm larutan tanah dapat mengalami:1. Hilang bersama air drainase: Proses pencucian2. Diserap oleh organisme3. Dijerap pada permukaan koloid tanah4. Diendapkan sebagai senyawa kalsium sekunder

Faktor ketersediaan Kalsium tanah: 1. Jumlah kalsium dapat ditukar (Ca++ yang dijerap oleh koloid tanah)2. Derajat kejenuhan Kalsium dari kompleks pertukaran 3. Tipe koloid tanah4. Sifat ion-ion komplementer yg dijerap oleh koloid tanah5. …………….

MAGNESIUM DALAM TANAH

Sumber Mg-tanahMineral primer: Bahan Pupuk:1. Dolomit : ……….. 1. MgSO4.7H2O 2. Biotit : ……….. 2. MgSO4.H2O3. Klorit : ……….. 3. K-Mg-sulfat4. Serpentin : ……….. 4. Magnesia5. Olivin : ………… 5. Basic slag

Kation magnesium dlm larutan tanah dapat mengalami:1. Hilang bersama air drainase: Proses pencucian2. Diserap oleh organisme3. Dijerap pada permukaan koloid tanah4. Diendapkan sebagai senyawa kalsium sekunder

Faktor ketersediaan Magnesium tanah: 1. Jumlah kalsium dapat ditukar (Mg++ yang dijerap oleh koloid tanah)2. Derajat kejenuhan Mg dari kompleks pertukaran 3. Tipe koloid tanah4. Sifat ion-ion komplementer yg dijerap oleh koloid tanah5. …………….

Serapan K vs

Dry matter production

Growth & nutrient uptake, %

100 silkingtasseling

Biji

dry matter

Tongkol Kalium

Batang

Daun 25 50 75 100

days after emergenceSumber: Nelson (1968)

Kandungan K-tanah

vs Respon pupuk

K

H

Tambahan hasil jagung , bu/ac

25Kdd = 50 ppm

Kdd = 100 ppm

Kdd = 150 ppm

Kdd = 200 ppm

25 50 75 100 125 Dosis pupuk K ( lb / ac )

Sumber: Hanway et al. (1962)

Kandungan K-daun

vs Respon pupuk

K

Respon jagung thd pupuk kalium dipengaruhi oleh status K tanaman, yaitu kadar K daun pada fase silking

Defisiensi akut : Kadar K daun 0.25 - 0.41 %KDefisien tanpa gejala: 0.62 - 0.91 %KNormal : 0.91 - 1.3% K

Tambahan hasil jagung , bu/ac

25Kdaun = 0.75 %

Kdaun = 1.0 %

Kdaun = 1.5 %

Kdaun = 1.75%

25 50 75 100 125 Dosis pupuk K ( lb / ac )

Sumber: Hanway et al. (1962)

Terimakasih Terimakasih