DASAR ILMU TANAH

2010

Materi 04: Materi 04: Pembentukan TanahPembentukan Tanah

Konsep Pembentukan Konsep Pembentukan TanahTanah

Dua konsep pembentukan Dua konsep pembentukan tanah, tanah, model faktor pembentuk tanah model faktor pembentuk tanah

((state factor modelstate factor model) yang ) yang dikemukakan oleh Jenny tahun dikemukakan oleh Jenny tahun 1941, 1941,

model proses terbuka yang model proses terbuka yang dikemukan oleh Richards tahun dikemukan oleh Richards tahun 19691969

Konsep Pembentukan TanahKonsep Pembentukan Tanah

model faktor model faktor pembentuk tanah pembentuk tanah ((state factor modelstate factor model)) paling banyak paling banyak

digunakan dalam kajian digunakan dalam kajian ilmu tanah, dan ilmu tanah, dan berperan penting dalam berperan penting dalam penelitian ekosistem penelitian ekosistem (struktur dan fungsi), (struktur dan fungsi), geomorfologi dan geomorfologi dan geografi. geografi.

State Factor ModelState Factor Model

Persamaan umumPersamaan umumS = f (Px, Lo, t)S = f (Px, Lo, t)

Px = aliran potensial eksternal (cl, o)Px = aliran potensial eksternal (cl, o)

Lo = status awal (r, p)Lo = status awal (r, p)

t = waktut = waktu Untuk tanah Untuk tanah

S = f (cl, o, r, p, t)S = f (cl, o, r, p, t)

Faktor Pembentuk Faktor Pembentuk TanahTanah

Konsep Pembentukan Konsep Pembentukan TanahTanah

model proses terbukamodel proses terbuka tanah merupakan sistem yang terbukatanah merupakan sistem yang terbuka sewaktu-waktu tanah dapat menerima tambahan sewaktu-waktu tanah dapat menerima tambahan

bahan dari luar (input), atau kehilangan bahan-bahan dari luar (input), atau kehilangan bahan-bahan yang telah dimilikinya (bahan yang telah dimilikinya (outputoutput). ).

Input: hasil pelapukan bahan induk, endapan baru, air Input: hasil pelapukan bahan induk, endapan baru, air hujan/irigasi, sisa-sisa tanaman, energi dari sinar hujan/irigasi, sisa-sisa tanaman, energi dari sinar matahari.matahari.

Output: erosi tanah, penguapan air, penyerapan unsur Output: erosi tanah, penguapan air, penyerapan unsur hara oleh tanaman, pencucian, pancaran panas. hara oleh tanaman, pencucian, pancaran panas.

Selain itu di dalam tanah sering terjadi Selain itu di dalam tanah sering terjadi pemindahan bahan tanah dari lapisan atas ke pemindahan bahan tanah dari lapisan atas ke lapisan bawah atau sebaliknya (disebut lapisan bawah atau sebaliknya (disebut translokasi dalam solum). translokasi dalam solum).

Tanah sebagai Sistem Tanah sebagai Sistem TerbukaTerbuka

Faktor Pembentuk TanahFaktor Pembentuk Tanah 5 faktor pembentuk tanah5 faktor pembentuk tanah

Bahan indukBahan induk (p) (tekstur, struktur, komposisi (p) (tekstur, struktur, komposisi kimia dan mineral)kimia dan mineral)

Iklim Iklim (cl) (suhu dan curah hujan)(cl) (suhu dan curah hujan) Topografi Topografi / relief (r)/ relief (r) OrganismeOrganisme (o) (vegetasi dan herwan; termasuk (o) (vegetasi dan herwan; termasuk

manusia)manusia) Waktu Waktu (t) (t)

““Tanah adalah produk dari Tanah adalah produk dari iklim, organismeiklim, organisme, dan , dan topografi topografi yang mempengaruhi yang mempengaruhi bahan indukbahan induk dalam dalam jangka jangka waktu waktu tertentu”tertentu”

Faktor Pembentuk Tanah

Agen, gaya, atau kondisi yang telah, sedang, atau akan mempengaruhi pembentukan tanah

Iklim

Organisma

Bahan Induk

Topografi

Waktu

Lain-lain

ClimosequenceBiosequenceLithosequenceToposequenceChronosequence

FaktorYang terbentuk jika faktor lain dapat diabaikan

fungsi

BAHAN INDUK

Kwarsa

K-feldspar

Plagioklas

Piroksin

Olivin

Ho

rnb

lend

eBiotit

**

*

* *

++

+++ +

++++ +

+ + ++ +

++

++

++

++

+

Granit

Syenit

Granodiorit

Diorit

Gabro

Peridotit

Dunit

Rhyolit

Trachyt

Dacit

Andesit

Basalt

S ul i

t d i

l ap

u kM

uda

h d

i la p

uk

Tanah yg terbentuk

Tekstur kasar

Masam

Unsur Hara

Tekstur halus

Basa

Unsur Hara

Sulit dilapuk Mudah dilapuk

Volcanic Ash Andisols

Bahan IndukBahan Induk Lain Lain Bahan Induk Terangkut: Prinsip Erosi dan Bahan Induk Terangkut: Prinsip Erosi dan

PengendapanPengendapan Aliran air partikel tanah dan fragmen batuan (sedimen)Aliran air partikel tanah dan fragmen batuan (sedimen) Jika air mengalir cepat maka membawa partikel besar Jika air mengalir cepat maka membawa partikel besar

dan sedimen lebih banyak.dan sedimen lebih banyak. Jika aliran menjadi lambat, partikel besar diendapkan Jika aliran menjadi lambat, partikel besar diendapkan

dulu. dulu. Bahan diendapkan airBahan diendapkan air

Endapan Aluvial: Endapan Aluvial: Terbentuk akibat aliran air terhenti Terbentuk akibat aliran air terhenti shingga sedimentasi terjadi cepat, banyak terjadi di daerah shingga sedimentasi terjadi cepat, banyak terjadi di daerah pegunungan, air dan semi arid.pegunungan, air dan semi arid.

Dataran banjir dan Teras: Dataran banjir dan Teras: Teras mencerminkan sisa Teras mencerminkan sisa dataran banjir yang lebih tua, aliran sungai telah memotong dataran banjir yang lebih tua, aliran sungai telah memotong menjadi dataran banjir baru dalam bentuk teras. menjadi dataran banjir baru dalam bentuk teras.

Delta: Delta: Terbentuk jika sedimen halus yang dibawa sungai Terbentuk jika sedimen halus yang dibawa sungai diendapkan pada daerah perairan yang luas (misal danau)diendapkan pada daerah perairan yang luas (misal danau) tanah subur.tanah subur.

Colluvium:Colluvium: bahan diendapkan akibat gravitasi, pada bahan diendapkan akibat gravitasi, pada lereng curam; tanah longsorlereng curam; tanah longsor

Bahan Induk Tanah Bahan Induk Tanah

IklimIklim Temperatur dan curah hujan adalah unsur iklim Temperatur dan curah hujan adalah unsur iklim

yang lain mempengaruhi sifat tanahyang lain mempengaruhi sifat tanah TemperaturTemperatur: :

Perubahan temperatur dapat menyebabkan Perubahan temperatur dapat menyebabkan retaknya batuan (pelapukan batuan)retaknya batuan (pelapukan batuan)

Temperatur langsung mempengaruhi jumlah bahan Temperatur langsung mempengaruhi jumlah bahan organik yang dihasilkan. Produksi bahan organik organik yang dihasilkan. Produksi bahan organik meningkat dengan meningkatnya temperatur meningkat dengan meningkatnya temperatur asalkan cukup hujan untuk pertumbuhan tanamanasalkan cukup hujan untuk pertumbuhan tanaman

Meningkatnya temperatur jika meningkatkan Meningkatnya temperatur jika meningkatkan kecepatan dekomposisi bahan organikkecepatan dekomposisi bahan organik

IKLIMMerupakan faktor yang paling aktif dalam proses

pembentukan tanah, mempengaruhi reaksi kimia, dan aktivitas flora dan fauna

SUH

U

CURAH HUJAN

Reaksi cepat (kimia fisik)Pelapukan kimia / mekanik cepatProses kehilangan cepatPerkembangan cepat

Reaksi cepat (fisik)Pelapukan mekanik cepat Proses kehilangan lambatPerkembangan terhambatReaksi lambatPelapukan mekanik lambatProses kehilangan lambat Perkembangan terhambat

Reaksi lambatPelapukan kimia cepatProses kehilangan cepatPerkembangan agak cepat

Curah hujanCurah hujan Curah hujan mempengaruhi pelapukan dan jumlah Curah hujan mempengaruhi pelapukan dan jumlah

serta dekomposisi bahan organikserta dekomposisi bahan organik

a.a. Jika curah hujan meningkat kecepatan erosi juga Jika curah hujan meningkat kecepatan erosi juga meningkatmeningkat

b.b. Jika curah hujan meningkat, produksi bahan Jika curah hujan meningkat, produksi bahan organik juga meningkat asalkan temperatur cukup organik juga meningkat asalkan temperatur cukup tinggi untuk pertumbuhan tanamantinggi untuk pertumbuhan tanaman

c.c. Jika curah hujan cukup untuk menggenangi tanah, Jika curah hujan cukup untuk menggenangi tanah, dekomposisi bahan organik akan terhambat dekomposisi bahan organik akan terhambat karena kurangnya oksidasikarena kurangnya oksidasi

IKLIM

Basah - Panas

Kering - Panas

Ked

alam

an

% kadar garam

% kadar garam

Ked

alam

an

Iron and Al-oxide Rich

Basah- Panas

Oxisols

Curah hujan tinggiSuhu tinggi

Pelapukan batuan/mineral cepatPenambahan bahan organik cepat, demikian juga dekomposisinyaPencucian unsur hara relatif tinggi

Iklim Tropis

TopografiTopografi Komponen topografiKomponen topografi

1.1. Lereng (slope) – sudut permukaan lahanLereng (slope) – sudut permukaan lahan

2.2. Tinggi (Height) – berapa tingginya dari Tinggi (Height) – berapa tingginya dari sungaisungai

3.3. Arah (direction) lerengArah (direction) lereng Lereng:Lereng: % lereng = jarak vertikal x 100 / % lereng = jarak vertikal x 100 /

jarak horizontaljarak horizontal Lereng Curam ( > 15%),Lereng Curam ( > 15%),

Limpasan permukaan (run-off)Limpasan permukaan (run-off) Erosi meningkat jika lereng makin curamErosi meningkat jika lereng makin curam Tanah memilki horizon A dan B tipisTanah memilki horizon A dan B tipis

Lereng datarLereng datar, 0-5%, , 0-5%, Sedikit limpasan permukaan, banyak Sedikit limpasan permukaan, banyak

infiltrasiinfiltrasi Erosi kurangErosi kurang Tanah umumnya lebih tebalTanah umumnya lebih tebal Horizon A dan B cukup tebal, terjadi Horizon A dan B cukup tebal, terjadi

pencucianpencucian

Tinggi (elevasi)Tinggi (elevasi) Elevasi, ketinggian diatas perairan, dapat Elevasi, ketinggian diatas perairan, dapat

membantuk mengendalikan drainase. membantuk mengendalikan drainase. Elevasi mempengarhui kelembaban tanahElevasi mempengarhui kelembaban tanah

- -- - --

A

B

C

Bandingkan Kondisi air Suhu Aliran air Erosi Pelapukan

Tropudult

Tropudalf

Aquept/Aquent

TOPOGRAFI

ORGANISMA

Sumber bahan organik tanah

Pembentukan humus

Sifat fisiko-kimia tanah

Peredaran Unsur Hara

Perkembangan struktur tanah

Dekomposisi Bahan Organik

Fungsi

Kondisi iklim

Suasana fisiko-kimia

Vegetasi lain (kompetisi, sumber makanan, dll)

Flora

Fauna

Jumlah dan macam

Organisme TanahOrganisme TanahOrganisme Contoh Ukuran

(m)Jumlah per

gram tanahBiomasa (kg/ha)

Mikroflora

- Bakteri Pseudomonas 0,5 x 1,5 108 – 109 300 -3.000- Aktinomisetes Streptomyces 0,5-2,0 107 – 108 300 -3.000- Jamur (Fungi) Mucor 8,0 105 – 106 500 – 5.000- Ganggang(Algae) Chlorella 5 x 13 103 – 106 10 -1.500Fauna

- Protozoa Euglena 15-50 103 – 105 5 – 200- Nematoda Pratylencus 1.000 101 – 102 1 – 100- Cacing Tanah Lumbricus 100.000 10 – 1.000- Invertebrata lain Collembola 100.000 1 – 200

Skema Agregat Tanah Skema Agregat Tanah

WAKTUWAKTU Pembentukan tanah Pembentukan tanah proses alami yang proses alami yang

berjalan sangat lambat, 1000-1.000 th; khusus berjalan sangat lambat, 1000-1.000 th; khusus di P Krakatau (letusan 1883), hanya perlu 100 di P Krakatau (letusan 1883), hanya perlu 100 tahun (abu vulkanik). tahun (abu vulkanik).

Penentuan waktu pembentukan tanah (umur) Penentuan waktu pembentukan tanah (umur) untuk sementara ini hanya dilakukan atas untuk sementara ini hanya dilakukan atas dasar kriteria-kriteria botani, zoologi, geologi dasar kriteria-kriteria botani, zoologi, geologi dan geografi.dan geografi.

berguna untuk pertimbangan pengawetan berguna untuk pertimbangan pengawetan tanah, kecepatan pembentukan tanah rata-tanah, kecepatan pembentukan tanah rata-rata 1.2 mm per tahun; kehilangan tanah yang rata 1.2 mm per tahun; kehilangan tanah yang dapat dibiarkan 12.5 ton per hektar per tahun.dapat dibiarkan 12.5 ton per hektar per tahun.

WaktuWaktu Umur (chronological)Umur (chronological) Tingkat perkembangan profil (SOIL Tingkat perkembangan profil (SOIL

DEVELOPMENT = "SOIL AGE“)DEVELOPMENT = "SOIL AGE“) Tanah mudaTanah muda:: pelapukan dan pencampuran bahan mineral dan pelapukan dan pencampuran bahan mineral dan

organik, di permukaan tanah dan pembentukan struktur tanah, organik, di permukaan tanah dan pembentukan struktur tanah, horison A dan C, sifat tanah didominasi sifat bahan induknya, horison A dan C, sifat tanah didominasi sifat bahan induknya, contoh tanah muda; Entisol (Aluvial, Regosol).contoh tanah muda; Entisol (Aluvial, Regosol).

Tanah dewasaTanah dewasa:: pembentukan horison B, kemampuan pembentukan horison B, kemampuan berproduksi tertinggi, karena tersedia unsur hara, contoh tanah berproduksi tertinggi, karena tersedia unsur hara, contoh tanah dewasa, Inceptisol (Latosol), Andisol (Andosol), Vertisol, Mollisol.dewasa, Inceptisol (Latosol), Andisol (Andosol), Vertisol, Mollisol.

Tanah tua:Tanah tua: perubahan nyata pada horison A dan B, terbentuk perubahan nyata pada horison A dan B, terbentuk horison Ahorison A11, E, B, E, B11, B, B22, B, B33 dll.. pelapukan mineral dan pencucian dll.. pelapukan mineral dan pencucian basa, tanah kurus dan masam, contoh tanah tua, Ultisol (Podsolik basa, tanah kurus dan masam, contoh tanah tua, Ultisol (Podsolik merah kuning) dan Oxisol (Laterit). merah kuning) dan Oxisol (Laterit).

PROSES PEMBENTUKAN TANAH

• Soil Profile Development contains characteristic layers called horizons

A

EE

B

C

Bedrock

soil

development

Bedrock

The story begins…

Earth surface is an open book… it tells you nearly everything …….

1) Pelapukan batuan dan mineral

TranslokasiTranslokasi Dekomposisi bahan organik Dekomposisi bahan organik Pengurangan ukuran partikel oleh pelapukan Pengurangan ukuran partikel oleh pelapukan Transformasi mineral (primer menjadi Transformasi mineral (primer menjadi

sekunder) sekunder) Reaksi-reaksi liat dan bahan organikReaksi-reaksi liat dan bahan organik

TransformasiTransformasi Liat, bahan organik, oksida besi, dan bahan Liat, bahan organik, oksida besi, dan bahan

kimia oleh air kimia oleh air Unsur hara disirkulasikan oleh tanaman Unsur hara disirkulasikan oleh tanaman Garam-garam terlarut oleh air Garam-garam terlarut oleh air Tanah oleh fauna tanah Tanah oleh fauna tanah

PenambahanPenambahan Air presipitasi, kondensasi, atau run-off Air presipitasi, kondensasi, atau run-off OO22 dan CO dan CO22 dari atmosfer dari atmosfer N, Cl, dan S dari atmosfer dan presipitasi N, Cl, dan S dari atmosfer dan presipitasi Bahan organik dari aktivitas biotik Bahan organik dari aktivitas biotik Bahan dari sedimen Bahan dari sedimen Energi matahari Energi matahari

KehilanganKehilangan Air oleh evapotranspirasi Air oleh evapotranspirasi N oleh denitrifikasi N oleh denitrifikasi C sebagai COC sebagai CO22 dari oksidasi bahan organik dari oksidasi bahan organik Tanah oleh erosi Tanah oleh erosi Energi oleh radiasi Energi oleh radiasi Air dan bahan dalam larutan atau suspensiAir dan bahan dalam larutan atau suspensi

PELAPUKAN FISIK

Merupakan proses mekanik : desintegrasi Merupakan proses mekanik : desintegrasi (menghasilkan perubahan fisik, tanpa (menghasilkan perubahan fisik, tanpa perubahan kimia)perubahan kimia)

Agen penting: Suhu dan Air, (bisa juga Agen penting: Suhu dan Air, (bisa juga akar tanaman)akar tanaman)

Penyebab: komposisi mineralogi (daya Penyebab: komposisi mineralogi (daya serap panas berbeda), struktur batuan serap panas berbeda), struktur batuan (retakan, dsb), perbedaan suhu yang (retakan, dsb), perbedaan suhu yang drastisdrastis

PELAPUKAN KIMIA

Merupakan proses dekomposisi Merupakan proses dekomposisi (perubahan fisik dengan perubahan (perubahan fisik dengan perubahan kimia)kimia)

Agen penting: Suhu dan Air, (bisa Agen penting: Suhu dan Air, (bisa juga bahan organik)juga bahan organik)

Proses: hidrolisis, hidrasi, karbonasi, Proses: hidrolisis, hidrasi, karbonasi, oksidasi- reduksi, pelarutanoksidasi- reduksi, pelarutan

Pelapukan KimiaPelapukan Kimia

Pelapukan KimiaPelapukan Kimia

Sepuluh Proses Sepuluh Proses Pembentukan TanahPembentukan Tanah

1.1. Pencucian (Pencucian (leachingleaching))2.2. AsidifikasiAsidifikasi3.3. Eluviasi liatEluviasi liat4.4. PodsolisasiPodsolisasi5.5. DesilikasiDesilikasi6.6. ReduksiReduksi7.7. Salinisasi Salinisasi 8.8. AlkalisasiAlkalisasi9.9. Erosi Erosi 10.10. Deposisi Deposisi

(pengendapan)(pengendapan)

Pencucian (Pencucian (leachingleaching) ) Jika terjadi hujan yang sangat lebat Jika terjadi hujan yang sangat lebat

sehingga air meresap ke dalam profil sehingga air meresap ke dalam profil tanah, senyawa-senyawa organik larut tanah, senyawa-senyawa organik larut akat terangkutakat terangkut

AsidifikasiAsidifikasi disebabkan oleh air hujan yang bersifat disebabkan oleh air hujan yang bersifat

masam karena karbon dioksida larut di masam karena karbon dioksida larut di dalamnya membentuk asam karbonatdalamnya membentuk asam karbonat

Eluviasi liatEluviasi liat liat di lapisan tanah atas tercuci dan diendapkan liat di lapisan tanah atas tercuci dan diendapkan

ke lapisan yang lebih bawah. Bagian tanah atas ke lapisan yang lebih bawah. Bagian tanah atas yang kekurangan liat disebut horizon A atau yang kekurangan liat disebut horizon A atau horizson eluvial (eluvial = tercuci ke bawah), dan horizson eluvial (eluvial = tercuci ke bawah), dan horizon bagian bawah disebut horison B atau horizon bagian bawah disebut horison B atau horizon iluvial (iluvial = tercuci ke dalam)horizon iluvial (iluvial = tercuci ke dalam)

PodsolisasiPodsolisasi horizon A yang yang berwarna pucat kelabu. horizon A yang yang berwarna pucat kelabu.

Proses podsolisasi terjadi pada tanah-tanah Proses podsolisasi terjadi pada tanah-tanah masam. Komponen organik dan anorganik masam. Komponen organik dan anorganik diangkut oleh air dan diendapkan pada horizon Bdiangkut oleh air dan diendapkan pada horizon B

DesilikasiDesilikasi pencucian silika (lebih besar dibandingkan pencucian silika (lebih besar dibandingkan

pencucian besi dan aluminium). Proses ini pencucian besi dan aluminium). Proses ini terjadi di daerah tropika, yang menyebabkan terjadi di daerah tropika, yang menyebabkan terbentuknya tanah yang sangat sarang terbentuknya tanah yang sangat sarang (porous) dengan kandungan oksida besi yang (porous) dengan kandungan oksida besi yang tinggi. Tanah yang dicirikan oleh adanya tinggi. Tanah yang dicirikan oleh adanya proses ini adalah Oxisol.proses ini adalah Oxisol.

ReduksiReduksi Jika terjadi akumulasi air drainase dalam Jika terjadi akumulasi air drainase dalam

tanah maka udara di dalam tanah digantikan tanah maka udara di dalam tanah digantikan oleh airoleh air

SalinisasiSalinisasi & Alkalisasi& Alkalisasi Salinisasi adalah akumulasi garam seperti sulfida Salinisasi adalah akumulasi garam seperti sulfida

dan kloridadan klorida AlkalisasiAlkalisasi adalah adalah akumulasi sodium pada kisi akumulasi sodium pada kisi

pertukaranpertukaran aram yang dihembus dari lautan ke daratan, masuk aram yang dihembus dari lautan ke daratan, masuk

melalui irigasi atau dihasilkan oleh proses pelapukan melalui irigasi atau dihasilkan oleh proses pelapukan menyebabkan tanah tidak subur. Masalah ini menyebabkan tanah tidak subur. Masalah ini umumnya terjadi di daerah kering dimana tidak umumnya terjadi di daerah kering dimana tidak tersedia cukup air untuk mencuci garam dari profil tersedia cukup air untuk mencuci garam dari profil tanahtanah

Erosi dan DeposisiErosi dan Deposisi Tanah selalu peka terhadap erosi air dan angin. Tanah selalu peka terhadap erosi air dan angin.

Bahan hasil erosi mungkin diendapkan di lembah-Bahan hasil erosi mungkin diendapkan di lembah-lembah sungai untuk menjadi bahan pembentuk lembah sungai untuk menjadi bahan pembentuk tanah baru, atau mungkin terangkut sampai ke lauttanah baru, atau mungkin terangkut sampai ke laut