Komponen Tubuh TanahKomponen penyusun tubuh tanah: Tanah kering # Lahan sawah Bahan-bahan penyusun tubuh tanah terdiri dari: bahan mineral (padat: 45%), bahan organik 5%, Gas (udara) 25%, bahan cair 25%. Fungsi air tanah:1. sebagai unsur hara bagi tanaman H dan O 2. pelarut unsur-unsur hara yang ada di dalam tanah (medium reaksi kimia) 3. bagian dari sel-sel tanaman. Jumlah air yang ada di dalam tanah tergantung dari:- jumlah curah hujan atau air irigasi - kemampuan tanah menahan air - besarnya Evapotranspirasi (ET)- tingginya muka air tanahSIKLUS AIR1. Presipitasi: sering juga disebut sebagai hujan. Presitipasi merupakan proses jatuhnya butiran-butiran air dari awan ke permukaan bumi2. Penyimpanan: air dari presitipasi disimpan dibumi dalam bentuk cair dan padat3. Aliran permukaan (Run off): run off sering juga disebut sebagai aliran permukaan. run off merupakan aliran air hujan yang mengalir di atas permukaan bumi, misalnya melalui sungai, selokan, irigasi, dsb ke tempat yang lebih rendah hingga sampai ke laut.4. Evaporasi : evaporasi merupakan penguapan yang bersumber dari badan air atau perairan, misalnya penguapan air laut, air sungai, air danau, dan air kolam.5. Kondensasi : kondensasi merupakan perubahan wujud dai uap air menjadi awan yang terjadi di atmosfer bumi.Mengapa sejumlah air tersebut dapat diserap/ditahan oleh tanah ?Karena adanya gaya-gaya sbb: 1. Adhesi = gaya ikat /adhesi antara butir-butir air dengan partikel tanah, dimana air yang diserap tanah sangat kuat sehingga tidak dapat digunakan oleh tanaman Air Higroskopik2. Gravitasi = gaya tarik bumi yang mempengaruhi butir-butir air bergerak ke arah bawah Air Gravitasi3. Kohesi = gaya tarik menarik antar butir-butir air dengan partikel tanah Air Kapiler Akibat gaya Kohesi dan Adhesi yang lebih kuat daripada gaya Gravitasi, air dapat bergerak ke samping atau ke atas, sehingga merupakan air yang tersedia bagi tanaman Penentuan jumlah air tersedia ini dibedakan dalam beberapa istilah:Kapasitas Lapangan (KL) : keadaan tanah cukup lembab yang menunjukkan jumlah air maksimum yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air tersedia = selisih antara kadar air pada KL dan TLP, yang dinyatakan dalam satuan tegangan air (bar atau atm), tinggi kolom air kapiler (cm) atau pF (log, cm tinggi air). Air tersedia bagi tanaman terdapat pada tegangan antara 1/3 bar 15 bar DINAMIKA REAKSI-REAKSI KESETIMBANGAN DALAM TANAH - Larutan tanah sebagai medium bagi akar tanaman untuk menyerap unsur hara dalam bentuk ion.- Perakaran tanaman melepaskan exudate ke dalam tanah.- Ion-ion dalam larutan tanah dijerap oleh komponen organik atau an-organik.- Pelepasan kembali ion-ion tsb. ke dalam larutan tanah.- Bila larutan tanah telah jenuh oleh mineral-mineral, maka mineral tsb. dapat dilepaskan kembali sampai dicapai keadaan kesetimbangan.- Bila larutan tanah belum jenuh oleh mineral-mineral, maka mineral akan terlarut kembali di dalam larutan tanah sampai terjadi lagi kesetimbangan.- Ion-ion dalam larutan tanah akan ditransportasikan ke permukaan air tanah atau dipindahkan melalui Run-off.- Melalui Evaporasi dan kekeringan, maka terjadi pergerakanion-ion.- Mikroorganisme juga berperan dalam proses pemindahan ion dari larutan tanah.- ada saat mikroorganisme tsb. mati, maka terjadi proses dekomposisi, sehingga ion-ion tsb. akan terlepas kembali ke dalam larutan tanah.- Hasil reaksi larutan tanah dalam bentuk gas dapat dilepas kembali ke atmosfir - Terlarut di dalam larutan tanah. LARUTAN TANAH1. Sifat Kimia Air TanahAir dalam keadaan murni bersifat: tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, bisa berada dalam bentuk uap, padat atau dalam kondisi ketiga bentuk tsb. (padat, cair, gas).Ukuran molekul air: sangat kecil dengan diameter 3 A (= 0,3 nm atau 3 x 10-18 cm) . Jadi 1 mol air (18mL) terdiri atas : 6,02 x 10 - 23 molekul tunggalDipolar : 1 atom oksigen yang mengikat 2 atom hydrogen, muatan (+) pada satu sisi dan muatan (-) pada sisi lainIkatan Hydrogen : merupakan ikatan kimia yang terbentuk antar molekul-molekul yang mengandung atom Hydrogen dan terikat kuat pada suatu atom yang mempunyai sifat elektronegatif kuat (atom yang menarik elektron).Jika terjadi pembekuan air di dalam tanah atau akar tanaman: perubahan volume menyebabkan terjadinya perubahan struktur & merusak / memecah sel-sel tanaman. Reaksi-reaksi penting yang timbul sebagai akibat sifat DIPOLAR air: Kation-kation Na+, K+, Ca++ akan terhidrasi dan tertarik ke arah kutub (-) molekul air Penguraian garam-garam, sebab komponen ion-ion garam memiliki affinitas > affinitas air Bila air tertarik ke permukaan mineral liat akan terbentuk ikatan yang mengelompok & memiliki energi bebas < air bebas, artinya kemampuan bergerak lebih kecil. Bila ion-ion mengalami HIDRASI energi dibebaskan dalam bentuk cair Pada mineral liat yang mengalami Hidrasi energi yang dibebaskan disebut : Panas pembasahan (Heat of Wetting) Tekanan permukaan air mempengaruhi perilaku air di dalam tanah, karena permukaannya seperti diselimuti selaput elastis Tegangan permukaan air berperan penting dalam hubungannya dengan kapilaritas (pergerakan air tanah) 2. Konsep Energi Air TanahDi dalam tanah, air mempunyai macam & jumlah energi yang berbeda: Energi potensial = suatu bentuk energy yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya atau karena letaknya terdhadap bumi Energi kinetik = suatu bentuk energy yang dimiliki oleh benda yang sedang bergerak ( energy kinetic penting dalam menentukan keadaan dan pergerakan air di dalam tanah. Energi listrik = energy yang dihasilkan oleh arus listrikPerbedaan energi potensial air pada beberapa tempat di dalam tanah menyebabkan terjadinya aliran air dengan arah menuju ke energi potensial yanglebih rendah. Kekuatan yang menyebabkan aliran air tsb. disebut Perbedaan Potensial Aira. POTENSIAL AIR () = POTENSIAL KAPILERMenyatakan: Status energi air / kemampuan air untuk bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya di dalam tanah. Energi yang berhubungan dengan pergerakan ini disebut Energi Potensial yang dapat bernilai (+) atau (-), tergantung kekuatan yang bekerja pada air tanah w = m + p = sKet : w = potensial air m = potensial matrik p = potensial tekanan s = potensial larutan air tanah

Berdasar prinsip Thermodinamika:Potensial Air (w) = perbedaan antara potensial kimia air tanah pada keadaan imbang yang tidak tetap dengan air tanah pada keadaan baku. w = w = w - w w = perbedaan potensial kimia air tanah ( = potensial kelembaban) w = potensial kimia air tanah dalam keadaan imbang yang dapat berubah w = potensial kimia air tanah pada keadaan bakub. POTENSIAL AIR TANAH TOTAL (t )menyatakan: besarnya kekuatan yang diperlukan untuk mengangkut sejumlah air pulang-pergi pada isothermal dari suatu tempat pada elevasi & tekanan udara tertentu ke suatu titik yang ditetapkan. Mencakup potensi-potensi lainnya dan dirumuskan :

t = w + g + z w = potensial air g = potensial gravitasi (penting sekali di dalam tanah) z = potensial lain yang ditimbulkan oleh medan gaya luar Jadi : t = w + g dapat bernilai positif atau negatif, karena dipengaruhi oleh tenaga yang bekerja pada air tanah. c. POTENSIAL MATRIK (m )Merupakan: bagian dari potensial air yang dipengaruhi oleh kekuatan matrik tanah (padatan tanah).

Kekuatan matrix dapat mengurangi energi bebas air yang diadsorpsi. Akibat adanya partikel-partikel padatan, air yang terjerap tidak lagi sebagai air bebas. Identik dengan potensial kapiler & ditetapkan dengan alat pengukur tegangan (Tensiometer). d. POTENSIAL TEKANAN ( p )= timbul akibat adanya perbedaan tekanan di dalam tanah akibat tekanan udara di atmosfir terhadap air tanah. Mempunyai nilai (+) bila dalam tanah jenuh air, sebab tekanan hidrostatik > tekanan atmosfir. Mempunyai nilai = 0 bila keadaan tidak jenuh air & tekanan cairan diabaikan, tekanan udara tanah = tekanan atmosfir. Mempunyai nilai (-) bila tekanan air < tekanan atmosfir. e. POTENSIAL OSMOTIK (o )Merupakan: bagian dari potensial air yang dikaitkan dengan daya tarik bahan-bahan terlarut (ion, molekul) terhadap air oleh gaya osmotik. Terjadi bila terdapat selaput permeable, sebagai penghambat geraknya bahan-bahan terlarut, tetapi tidak bagi air. f. POTENSIAL GRAVITASI ( g ) Merupakan: bagian total potensial air yang dikaitkan dengan pergerakan air ke bawah akibat gaya gravitasi. Bekerja ke arah yang berlawanan dengan gerakan air. Tidak berpengaruh terhadap letak vertikal dan kerapatan air tanah.3. Satuan Potensial Air Tanah dan Nilai Setarasatuan energi per mol, atau disebut potensial molal air, satuan energi tiap volume air (erg/cm3) = potensial air secara volumetrik setara dengan satuan tekanan (dyne/cm2) 4. Hubungan Energi antara Air Tanah dengan Tanaman.Sel tanaman terdiri atas: a. dinding sel, mampu mengembang secara elastisb. protoplasma, berperan sebagai selaput yang semipermeable, sehingga air dapat melaluinya & bahan-bahan terlarut atau koloidal tertahanc. vakuola, berisi cairan sel & beberapa bahan koloid. Kepekatan bahan-bahan terlarut & bahan koloidal dapat mengurangi aktivitas air di dalam sel: makin tinggi kepekatan bahan-bahan tsb. air semakin kuat ditarik air yang berada di luar selaput akan memasuki sel tanaman lebih cepat daripada bahan- bahan terlarut yang bergerak ke luar (diffusi).

A. Energi Potensial yang berperan a.l.:a. Potensial Bahan Terlarut (s) = penarikan air oleh sel akibat konsentrasi bahan terlarut di dalam vakuola b. Potensial Matrik (m) = penarikan tsb. disebabkan jerapan (adsorpsi) air oleh bahan koloidal di dalam sel tanaman atau oleh koloid-koloid protoplasmac. Potensial Osmotik (o) = gabungan antara potensial bahan terlarut dengan potensial matrikd. Potensial Tekanan (p) atau Turgor = tekanan turgor tanaman yang terjadi bersamaan dengan jerapan air oleh sel tanaman. Merupakan tenaga yang mengeluarkan air dari sel tanaman akibat membesarnya sel & protoplasma terdorong ke arah dinding sel.Bila tekanan turgor = potensial osmotik, pergerakan air ke dalam & ke luar sel akan berhenti. Dalam keadaan tekanan yang seimbang, jumlah potensial p + s + m = 0e. Potensial Air (w) = Jumlah potensial bahan terlarut, matrik dan tekanan turgor w = s + m + p

5. Hukum Aksi Massa dan Konstanta KesetimbangannyaSemua reaksi kimia & biokimia berlangsung di dalam larutan yang bersifat encer dan mengikuti Hk. Aksi Massa (Guldberg & Waage, 1865 ; Hoff, 1877): Dalam setiap reaksi kimia bila dicapai kesetimbangan, maka hasil bagi antara kepekatan hasil reaksi dengan kepekatan bahan-bahan yang bereaksi adalah tetap. Contoh: A + B -----> C + D A dan B = reaktan (bahan-bahan yang direaksikan) C dan D = hasil reaksi Kecepatan reaksi dari kiri ke kanan (R1) = kepekatan A dan B jadi: R1 = k1 CA x CB Kecepatan reaksi dari kanan ke kiri (R2) = kepekatan C dan D jadi: R2 = k2 CC x CD k1 dan k2 = konstanta yang sebanding Jika konstanta kesetimbangan (K imb ) dicapai: R1 = R2 k1 CA x CB = k2 CC x CD k1 = Kimb = CC x CD k2 CA x CB

Dalam persamaan ini kepekatan diganti oleh: Aktivitas atau Konsentrasi(mol/liter) Semakin besar Kimb, semakin besar pula kecenderungan reaksi yang berlangsung ke arah kanan (hasil-hasil reaksi). Konstanta kesetimbangan (Kimb) tergantung kepada:- temperatur larutan- tekanan udara- komposisi udara 6. Hasil KelarutanMerupakan kepekatan ion di dalam larutan dari suatu garam terlarut. Dissosiasi yang terjadi adalah : B A -----> B+ + A-

Berdasar Hk. Aksi Massa : Kimb = Ksp = (B+) (A-) Kimb disebut: Konstanta Hasil Kelarutan (Solubility Product Constante) dengan lambang: Ksp pKsp = - Log Ksp Makin kecil nilai pKsp suatu zat maka akan semakin mudah larut. - Dalam 2 larutan yang tercampur, salah satu merupakan garam sukar larut, maka tidak akan terjadi pengendapan, kecuali bila: kepekatan ion dalam campuran tsb. menjadi lebih tinggi. - Dalam larutan yang jenuh, kepekatan ion-ion B+ = ion-ion A- Karena garam tsb. melarut sempurna, maka: hasil kelarutan (S) dapat dinyatakan oleh kepekatan individu ion tsb.: S = (B+) = (A-) Ksp = (B+) (B+) = (B+)+2 atau Ksp = (A-) (A-) = (A-)2 Jadi: (B+) = (A-) = Ksp atau S = Ksp

Contoh-contoh Hasil Kelarutan yang terjadi di dalam tanah: Penguraian mineral-mineral primer Pembentukan & penguraian mineral liat, dekomposisi Kaolinit membentuk Gibsit Pengapuran & pemupukaN7. Penguraian Air, Elektrolit Kuat dan Elektolit Lemah Dari 10 7 molekul air, 1 molekul air cenderung untuk mengurai (dissosiasi) menjadi ion H+ dan ion OH - : H2O ------> H+ + OH - Berdasar Hk. Aksi Massa : Kimb = CH+ x COH - = 1,8 x 10-16 CH2O Kimb disebut: Konstanta Dissosiasi Air Kepekatan air murni = 55,5 mol/l Dengan adanya substitusi maka: CH+ x COH = 1,8 x 10-16 x 55,5 Kw = 1,01 x 10-14 (pada temperatur 25C adalah 298 K) Kw = Hasil ionisasi air, dipakai untuk rumus pH * Garam NaCl bentuk padat dalam air akan terurai menjadi Na+ dan Cl-, demikian juga basa-basa kuat akan mengurai sempurna menjadi ion-ionnya* Asam khlorida dalam air akan terdissosiasi sempurna menjadi: HCl + H2O------> H3O + Cl - H3O = disebut ion hidronium Asam atau basa lemah akan berdissosiasi secara lemah.