Kuliah-8

Pengompakan tanah:Penyebab, gejala dan pengendaliannya

Outline kuliah

1. Pengantar kuliah: Mengapa mengelola tanah dan air?

2. Memahami air (lengas) tanah

3. Air (lengas) tanah sangat penting: Bagaimana mengelolanya?

4. Erosi tanah dan pengendaliannya

5. Irigasi

6. Salinisasi dan pengendaliannya

7. Asidifikasi tanah: Pengaruh pH tanah terhadap sifat-sifat tanah lainya, dan pengendaliannya

8. Pengompakan tanah: Penyebab, gejala dan pengendaliannya

9. Ujian tengah semester

10. Bahan organik tanah: Kepentingan dan pengelolaannya

11. Mengelola tanah dan air untuk peningkatan kesuburan tanah

12. Polusi tanah dan remediasinya

13. Tanah dan perubahan iklim: Perubahan penggunaan lahan dan manajemen untuk meningkatkan sekustrasi karbon

14. Mengelola tanah untuk pertanian berkelanjutan

15. Pertanian berkelanjutan pada sistem produksi pangan rakyat

16. Ujian akhir semester

Pendahuluan

Pengompakan tanah bisa menjadi salah satu bentuk degradasi tanah

yang serius, walaupun sesungguhnya kerusakan tanah akibat

pengompakan bisa dihindari

Masalah pengompakan tanah cenderung meningkat dengan terus

meluasnya dan lebih intensifnya penggunaan alat-alat berat, misalnya alat

olah tanah, peletak benih dan pupuk, dan alat panen.

Pengompakan tanah merupakan masalah serius karena menghambat

masuknya air ke dalam tanah, menghambat perkecambahan dan

perkembangan akar, serta serapan hara dan air oleh tanaman

Apa itu pengompakan tanah?

Pengompakan tanah adalah penurunan volume tanah secara

keseluruhan akibat kompresi partikel-partikel tanah, sehingga ruang pori

untuk udara dan air berkurang.

Tanah terdiri dari padatan dan rongga. Umumnya, volume padatan tanah

(pasir, debu, liat dan bahan organik) adalah sekitar 50 %; 50 % sisanya

adalah volume pori (ditempati oleh air dan udara).

Bila tanah terkompakkan, volume tanah berupa rongga menurun,

sehingga volume udara dan air yang dapat tersimpan berkurang. Volume

padatan tidak berkurang.

Definition:

Soil compaction is defined as the method of mechanically

increasing the density of soil by reducing volume of air.

Solids

Water

Air

Solids

Water

Air

Compressed

soil

Load

Soil

Matrix

gsoil (1) = WT1

VT1gsoil (2) =

WT1

VT2

gsoil (2) > gsoil (1)

Pengaruh pengompakan tanah

Pengaruh umum:

Tekanan dari peralatan pertanian dapat menyebabkan partikel-partikel

tanah tersusun lebih rapat satu dan lainnya, sehingga volume tanah

berkurang.

Jika partikel-partikel tanah terkompresi, ruang antara partikel-partikel tanah

(ruang pori) menjadi berkurang, sehingga rongga untuk udara dan air juga

berkurang.

Pengompakan tanah bisa menyebabkan hancurnya agregat-agregat

tanah, kualitas struktur tanah (perimbangan sebaran pori tanah menjadi

terganggu)

Pengaruh lebih jauh:

Pengompakan tanah memberikan pengaruh negative lebih jauh terhadap kualitas tanah dan produksi tanaman, termasuk:

Mengurangi ruang pori tanah

Mengurangi tingkat infiltrasi ke dalam tanah

Mengurangi tingkat penetrasi air ke daerah perakaran

Meningkatkan potensi terjadinya penggengan air di permukaan tanah, aliran permukaan dan erosi

Mengurangi kemampuan tanah untuk menyimpan air dan udara, hal yang penting bagi perkembangan dan fungsi akar

Mengurangi perkecambahan

Menghambat pertumbuhan akar

Menghambat kemampuan tanaman mengambil hara dan air secara efisien dari dalam tanah

Mengurangi produksi tanaman

Karena menghambat perkembangan akar, pengompakan

mengakibatkan tanaman menjadi kerdil, peka terhadap cekaman

kekeringan dan hara yang berakibat pada penurunan produksi.

Pada musim hujan, pengompakan tanah dapat mengurangi aerasi

dan berakibat pada kehilangan N-Nitrat melalui proses denitrifikasi

(konversi dari N-Nitrat yang tersedia bagi tanaman menjadi bentuk

N-gas yang hilang ke atmosfir).

Berkurangnya aerasi memengaruhi pertumbuhan dan fungsi akar

dengan akibat meningkatnya resiko munculnya penyakit tanaman.

Semua itu berakibat pada peningkatan cekaman yang dialami tanaman dan kehilangan hasil

Pentingnya pori tanah

Tanah terdiri dari partikel-partikel (dengan berbagai ukuran), bahan

organik, dan pori yang berisi udara dan air

Konektivitas (ketersambungan) pori-pori tanah bersama dengan ukuran

dan jumlah pori sangat penting untuk proses infiltrasi, pergerakan air dan

hara di dalam tanah, dan kemampuan tanah memegang air. Pori-pori

berukuran besar (pori makro, diameter >60 mm) yang saling terhubungkan

berfungsi untuk:

Infiltrasi air ke dalam tanah

Perkolasi air ke daerah perakaran dan ke lapisan bawah tanah

Pertukaran udara (O2) dari atmosfir

Banyak proses biologi dan kimia yang terjadi di dalam pori tanah

membutuhkan air dan udara. Jika ukuran dan jumlah pori berkurang,

proses-proses ini akan terganggu, memengaruhi siklus, pelepasan dan

ketersediaan hara.

Pengompakan tanah merubah total, ukuran dan

sebaran pori serta meningkatkan kekuatan tanah.

Salah satu cara untuk mengkuantifikasi perubahan itu

adalah dengan mengukur kerapatan isi (bulk

density),rb, tanah. [rb = massa tanah kering dibagi

dengan volume tanah].

Karena volume tanah berkurang akibat

pengomapakan, rb meningkat.

Dalam keadaan normal, rb dari tanah-tanah bertekstur

lempung berliat adalah sekitar 1,3 sampai 1.4 Mg/m3,

tetapi tanah-tanah lempung berpasir bisa mencapai 1,6

Mg/m3. Kebanyakan tanah-tanah pertanian di daerah

tropic adalah sekitar 1,1 sampai 1,2 Mg/m3.

Tanah dengan nilai rb sebesar 1,6 Mg/m3 menghambat

pertumbuhan akar secara signifikan, total pori

(khususnya pori makro) dan infiltrasi air berkurang drastis.

Pori makro adalah yang paling aktif menginfiltrasi dan

melalukan air.

Selain itu, pertukaran gas (misalnya O2) di dalam tanah

menuju atmosfir akan menjadi lambat bila tanah

mengalami pengompakan. Akibatnya, masalah-

masalah terkait dengan aerasi akan muncul, kekuatan

tanah meningkat.

Peningkatan kekuatan tanah berimplikasi pada

meningkatnya usaha yang harus dilakukan oleh akar

tanaman untuk menembus tanah yang terkompakkan.

Akibatnya, serapan air dan hara terganggu, produksi

menurun tanaman.

Pertumbuhan akar pada tanah kompak

(kiri) dan tidak kompak (kanan)

Mengidentifikasi jenis pengompakan tanah

Pengompakan tanah dapat terjadi di lapisan tipis di permukaan tanah

dalam bentuk crust, atau di lapisan sub-soil.

Keduanya merugikan dan mengurangi produktivitas tanaman.

Untuk pengendaliannya yang efektif, sangat penting untuk mendiagnosa

secara tepat penyebab pengompakan tanah.

Jadi, langkah pertama yang dilakukan adalah, mendiagnosa apakah

telah terjadi pengompakan tanah, lalau menetapkan langkah-langkah

pengendalian jangka pendek dan jangka panjang.

Pengamatan yang cermat membantu proses diagnosa:

Adakah tanda-tanda pertumbuhan semua tanaman sepanjang tahun,

bahkan selama lebih dari setahun pada lokasi yang sama?

Adakah pertumbuhan tanaman memperlihatkan pola tertentu,

misalnya dihubungkan dengan jejak ban, lebar peralatan, dll?

Pakah permukaan tanah tampak seperti crust?

Apakah ada penggunaan alat-alat berat dalam sistem produksi? Atau

adakah peralatan yang digunakan semakin berat?

Bila anda mencungkil tanah dengan skop, apakah anda melihat

adanya lapisan-lapisan yang padat? Apakah ada tanda-tanda

pertumbuhan akar yang horizontal?

Pengompakan tanah bisa terjadi oleh berbagai praktik

pertanian:

Pengolahan tanah secara berlebih dapat menginduksi proses

pengompakan tanah.

Pengolahan tanah saat tanah masih basah, bisa menginduksi

pengompakan di lapisan di bawah lapisan olah

Peralatan besar, seperti traktor, peletak benih, peletak pupuk,

combines, truk, dapat menyebabkan terjadinya pengompakan

yang mengikuti jejak ban sampai ke kedalaman daerah perakaran.

Sub-surface compaction

Hardpan tillage-induced compaction

Causes – A tillage-induced compaction layer is sometimes referred to as a “hardpan,” or “plow pan” and occurs in the layer of soil just below the depth of tillage. It occurs when soils are cultivated repeatedly at the same depth. The weight of the tillage equipment, such as discs or cultivator shovels, can cause compression of the soil and smearing at the base of contact between the soil and tillage implement.

Compaction will increase when soil moisture conditions are wet at the time of tillage and/or if soils have a higher silt and clay content. In extreme cases, the compaction can be quite serious, affecting water and root penetration into the subsoil. However, with coarser textured soils, the hardpan tends to be weaker and more friable, and may not affect crop production. Usually the compacted layer is about 2 to 3 cm thick.

Diagnosis – The occurrence of a hardpan can be determined by

using a shovel or trowel to carefully shave away the tilled surface

soil to the depth of the tillage layer, until the top of the hardpan is

exposed. The hardpan can be examined visually to see if plant roots

are growing horizontally along the surface of the hardpan, which is a very good indicator that roots are having difficulty penetrating

the hardpan.

Ilustrasi perbandingan antara volume padatan, pori

terisi air dan pori terisi udara antara tanah tidak

kompak dan kompak

Tidak kompak Kompak

Kadar air saat pengolahan tanah menentukan

besarnya potensi terjadinya pengompakan

tanah: Ada kadar air optimum

Ilustrasi tanah yang mengalami

pengompakan

Bagaimana mengolah tanah untuk

menjaga agar tidak terjadi pengompakan?

Apa tekstur tanahnya?

Berapa bulk densitynya?

Perlukah diolah?

Apa tujuan pengolahan tanah? (Tanam apa? Pembibitan?

Bedengan?)

Cara pengolahan:

Kapan mengolahnya? Kadar air tanah pada kadar air sekitar “batas

plastis”

Berapa dalam? (Tanaman apa? Profil kepadatan tanah?)

Alat apa? (Traktor? Mata bajak?)

Berapa lintasan olah yang diperlukan?

Atterberg limits: Cara untuk mengetahui kapan

(pd kadar berapa) sebaiknya tanah diolah

Kadar terbaik untuk

mengolah tanah

Menghitung “batas cair”

Review

Soil compaction in cropping systems: A review of the nature, causes and possible

solutionsM.A. Hamza, W.K. Anderson

Soil and Tillage Research 82 (2005), 121-145

Soil compaction is one of the major problems facing modern agriculture. Overuse of machinery, intensive cropping, short crop rotations, intensive grazing and inappropriate soil management leads to compaction. Soil compaction occurs in a wide range of soils and climates. It is exacerbated by low soil organic matter content and use of tillage or grazing at high soil moisture content. Soil compaction increases soil strength and decreases soil physical fertility through decreasing storage and supply of water and nutrients, which leads to additional fertiliser requirement and increasing production cost. A detrimental sequence then occurs of reduced plant growth leading to lower inputs of fresh organic matter to the soil, reduced nutrient recycling and mineralisation, reduced activities of micro-organisms, and increased wear and tear on cultivation machinery. This paper reviews the work related to soil compaction, concentrating on research that has been published in the last 15 years. We discuss the nature and causes of soil compaction and the possible solutions suggested in the literature. Several approaches have been suggested to address the soil compaction problem, which should be applied according to the soil, environment and farming system.

The following practical techniques have emerged on how to avoid, delay or prevent soil compaction: (a) reducing pressure on soil either by decreasing axle load and/or increasing the contact area of wheels with the soil; (b) working soil and allowing grazing at optimal soil moisture; (c) reducing the number of passes by farm machinery and the intensity and frequency of grazing; (d) confining traffic to certain areas of the field (controlled traffic); (e) increasing soil organic matter through retention of crop and pasture residues; (f) removing soil compaction by deep ripping in the presence of an aggregating agent; (g) crop rotations that include plants with deep, strong taproots; (h) maintenance of an appropriate base saturation ratio and complete nutrition to meet crop requirements to help the soil/crop system to resist harmful external stresses.

Anda diminta untuk menerjemahkan (bila perlu),

membaca, dan memahaminya