istri tercinta ku

my live my world

Hidup itu realita....

hidup itu bukan fiktif

hidup itu hanya sekali

hidup itu mewarnai

hidup itu bermanfaat

hidup itu penuh tantangan

jadi gunakan nya hidup mu sebelum punyamu tidak hidup lagi...

Senin, 02 November 2015

Kultur Jaringan

Kultur jaringan : metode yang di gunakan dalam mengisolasi bagia tumbuhan baik jaringan maupun sekelompok sel yang di tumbuhkan di suatu media dengan keadaan aseptik dan nutrisi yang di butuhkan eksplan tersebut.

prinsip dasar dari kultur jaringan tanaman adalah sifat totipotensi.,rediferensi,kompetensi

- totipotensi adalah setiap sel tanaman yang hidup d lengkapi dengan informasi genetik dan perangkat  fisiologis yang lengkap,tumbuh dan berkembang menjadi tanaman yang utuh ,pada kondisi sesuai

- Rediferensi :pembelahan kembali yang membentuk satu fungsi pada jaringan yang berkembang menjadi organ2 baru.

- Kompetensi : kemampuan sel berkembang menjadi embrio .

Manfaat penerapan teknologi kultur jaringan Tanaman
1. Perbanyakan klonal : perbanyakan yang di lakukan secara vegetatif dari satu induk yang sama dengan       karakter yang sama yang membentuk tanaman yang baru
2. Keseragaman yang genetik karena perbanyakan di lakukan dengan cara vegetatif.
3. Tanaman Bebas dari patogen karena di lakukan dengan cara yang aseptik.
4. Mudah memberikan perlakuan untuk meningkatkan kecepatan mutasi
5. Stok tanaman dalam jumlah besar.
6. Produksi tanaman Haploid (mencari gen tanaman yang baru)
7. Produksi tanaman bebas dari penyakit dan virus
8. Produksi senyawa metabolit sekunder (zat penting pada tanaman)

Peranan teknik kultur jaringan di bidang hortikultura
Metode perbanyakan di lakukan dalam jangka waktu singkat/cepat
Di bidang Agronomi
usaha mengeleminasi patogen dan seleksi tanaman (percepatan proses mutasi)
Di bidang Pemuliaan tanaman
membantu melakukan manipulasi pada tanaman (terancam punah)

Kelebihan/Keuntungan dari tekni kultur jaringan
1. tidak bergantung pada musim
2. Produksi Bibit dalam jumlah banyak dengan waktu yang cepat
3. Bibit yang di hasilkan sehat dan seragam
4. Stok tanaman dapat di simpan dalam jangka waktu yang lama
5. Tidak memerlukan tempat yang luas

Kekurangan/kelemahan dari teknik kultur jaringan
1. Biaya yang di butuhkan besar
2. Butuh keahlian yang khusus
3. Karna tanaman yang di hasilkan kecil dan harus di sterilisasi dan lingkungan yang terkontrol sehinggga butuh aklimatisasi.
4. metode setiap tanaman/spesies berbeda (tidak sama)

Kultur aseptik : Kultur yang bebas dari mikroorganisme pengganggu jalan nya metode kultur jaringan

Mengapa harus aseptik?
Agar tidak terserang mikroorganisme atau mikroba yang jahat yang dapat menggagalkan metode teknik kultur jaringan tanaman.

alat2 di lab dalam pelaksanaan teknik kultur jaringann tanaman
1. PH meter : pengukur keasaman media kultur
2. Autoclaf : untuk sterilisasi
3. Laminar air flow cabinet : tempat untuk menanam eksplan di media kultur.
4. Neraca analistik :untuk menimbang bahan sampai satuan terkecil
5. Hot plate pengaduk magnet : untuk memasak atau memanaskan sekaligus mengaduk media dalam pembuatan media kultur padat
6. Shaker : untuk pengocok media kultur cair
7. Inkubator/oven :tempat yang di jaga suhu untuk mensterilisasi eksplant
8.Alat2 gelas :erlenmeyer,gelas ukur,gelas piala,petridish,tabung reaksi,labu enlemeyer ,pengaduk kaca,bool kultur
9. Mikroskop
10. Lampu spiritus

Nutrisi jaringan tanaman
Sebenarnya nutrisi yang kita gunakan sama denga nutrisi yang di butuhkan tanaman itu sendiri
Nutrisi yang di butuhkan
Makro : C, H, O tersedia di air dan udara, N, P, K, Ca, Mg, S
Mikro : Cl, Mn, Fe, Cu, B, Mo, Zn

Media : tempat hidup dan sumber nutrisi bagi jaringan tanaman
Bahan Media
1. Garam2 anorganik
2. Sumber carbon/energi
3. Vitamin
4. Fitohormon (ZPT)
5. Nitrogen organik
6. Asam-asam organik
7. Substansi kompleks (air kelapa,air rebusan tauge)












Rabu, 14 Oktober 2015

FISIOLOGI TUMBUHAN

Fisiologi tumbuhan :
Ilmu yang mempelajari mekanisme dari tempat terjadinya serta faktor2 yang mempengaruhi proses-proses dalam tubuh tumbuhan baik di tingkatan molekuler,seluler,dan individu itu sendiri

Daur Hidrologi :
dimnana proses akar menyerap Air Dan hanya 5% yang di gunakan tanaman selebihnya di transpirasikan ke udara yang berlangsung menjadi siklus

Organisasi Tumbuhan Di bagi menjadi 2 bagian Sistem
1.sistem tajuk (organ utama nya : BATANG dan Daun)
2.Sistem perakaran (Organ utamanya AKAR)

Pada daun terdapat kloroplast dan klorofil (FOTOSINTESIS) yang sistem kerja nya berada di jaringan palisaded imana klorofil terdapat di membran tilakoid yang smuan ya terdapat di chloroplast
jadi proses fotosintesis terjadi di yang dimana klorofil terdapat di bagian tylakoid  terdapat jaringan pengangkut seperti dan juga epidermis (struktur terluar daun)

Akar berfungsi sebagai penyokong tumbuhan dalam tanah
tempat cadangan air
menyerap air dan mineral dari dalam tanah dan sebagian menyerap di sekitar ujung akar


Tumbuhan dan air
Fungsi air bagi tumbuhan
1. penyusun tubuh tumbuhan (70-90%)
2.Pelarut dan Medium reaksi biokimia
3.medium transport
4. Bahan baku fotosintesis
5. menjaga agar tubuh tumbuhan tetap stabil atau konstan

rumus kimia fotosintesis 6H2O + 6CO2 dengan bantuan energi matahari yang mengaktifkan klorofil dan enzym maka menghasilkan C6H12O6 + 6O2

dimana air yang di gunakan tumbuhan nantinya akan di transpirasikan sangat tinggi
karna aktivitas transpirasi akan sangat berkaitan dengan produktivitas tumbuhan .
dimana transpirasi merupakan mekanisme utama dari proses pendinginan pada temperatur yang tinggi
dan air merupakan faktor pembatas bagi tumbuhan yang sangta penting .

istilah2 termiologi fistum
Difusi :dimana perpindahan molekul dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah
Osmosis : perpindahan molekul konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran semi permiabel.
Potensial osmosil : kencendrungan larutan untuk menarik air dengan osmosis melalui membran sem permiabel
Tekanan osmotik : ukuran dari air yang pindah secara osmotik dengan diyatakan positf
evapotranspirasi  penguapan air dari permukaan yang menyebabkan perbedaan (gradien)
transpirasi : penguapan air melalui tumbuhan ke udara dalam bentuk uapair
air yang di transpirasikan dari
1. lentisel 0.1%
2. Kutin 3%-10%
3. stomata 90%
Transpirasi sangat erat hubungan nya dengan Fotosintesi karena saat H20 di transpirasikan co2 yang di udara masuk melalui stomata..

tumbuhan menutup stomata dengan sel pendamping yang gunanya mencegah tanaman kehilangan banyak air yang berlebihan

guna stomata

tempat bertukar nya gas untuk proses fotosintesis
Stomata terbuka yang guna nya terjadi pertukan dimana gas CO2 masuk ke daun dan O2 keluar dari dari daun
faktor yang mempengaruhi mekanis stomata
1 Cahaya
2. Temperatur
3. Co2
4. kandungan air
hormon tumbuhan  1.sitokini merangsang membuka stomata
asam absilat menghambat membuka stomata

fotosintesis
Anabolisme, Energonik, CO2 pembentuk bagian kompleks
endergonik :membutuhkan cahaya matahari



tahapan fotosintesis
1. raksi terang dan reksi gelap

reaksi terang :memerlukan cahaya
sedangkan reaksi terang tidak memerluka cahaya
hubungan reaksi terang dan reaksi gelap
dimana hasil dari reaksi terang berupa 02 ATP dan NADPHselanjtnya di gunakan untuk proses reaksi gelap

reaksi terang berlangsung di membran tylakoid
yang membuatnya menjadi 2 jalur aliran
1.aliran elektron siklik
hanya mengahsilkan ATP

2 Aliran elektron non siklik
dimana mengunakan siklus potosintesis 2 dan potosintesis 1
fungsi Nadp ; sebagai elektron reseptor (penerima elektron
cnth ADP + P = ATP atau yang di sebut fosfonilasi (penambahan posfor)



ADP + P =ATP (reduksi)
NADP + H=NADPH
dimana oksigen dari penguraian h2o bukan co2
osmosis kimia dalam tumbuhan terjadi di tylakoid

.
Reaksi Gelap
fiksasi carbon tidak tergantung cahay
Tumbuhan C3
Berlangsung di stroma
menggunakan ATP dan NADPH dari reaksi terang
Menggunakan Co2








Selasa, 15 September 2015

materi kimia tanah



KIMIA  DAN  FISIKA  PERTANIAN
OUT  LINE  :
1.      Susunan Tanah
2.      Koloid Tanah
·         Koloid Organik
·         Koloid An organic
3.      Adsorpsi dan KTK
4.      Reaksi Tanah dan Pengapuran

REFERENSI :
PRINCIPLE OF SOIL CHEMISTRY, THIRD EDITION.  REVISED AND EXPANDED  (1998). GEORGIA OF UNIVERSITY.  KIM HOWARD TAN





















BAB 1. SUSUNAN  TANAH

Tanah dari sudut pertanian merupakan tubuh alami bumi sebagai tempat berjangkarnya akar tanaman untuk dapat tumbuh, berkembang dan berproduksi.

Sistem tanah terdiri dari 3 fase (bentuk ) :
1.      Fase Padat  ; terdiri dari campuran bahan mineral (an organic) dan organic yang membentuk jaringan kerangka tanah. Dalam jaringan kerangka tanah tanah terdapat ruang atau pori-pori yang dapat di isi oleh air (cairan) dan udara (gas).
2.      Fase udara (gas) ; terdiri dari campuran beberapa campuran gas yang menempati ruang pori, biasanya pada pori mikro dan disebut udara tanah.
3.      Fase air (cairan) ; terdiri dari air yang terikat (bercampur) dengan zat-zat terlarut dan koloid-koloid organic dan anorganik, biasanya menempati pori makro disebut dengan air tanah atau larutan tanah.
Catatan ; udara dan air selalu berada dalam keseimbangan dalam menempati pori-pori tanah. Jika pada saat kering maka pori makro dan mikro dominan ditempati udara, tetapi jika saat basah (banjir) maka pori dominan ditempati oleh air.
Dalam ilmu Pedologi penyusunan ruang-ruang dalam bahan padat tanah disebut jaringan tanah atau soil fabric.
1.Fase Padat Tanah
Jaringan Tanah (Soil Fabric)
Bahan padat tanah yang kasar membentuk kerangka tanah halus (< 2 mm) disebut plasma tanah atau koloid tanah atau soil matrik.

Plasma tanah terdiri dari 2 jenis :
1.      Plasma tanah organic yaitu humus (asam humus, dll)
2.      Plasma tanah anorganik yaitu mineral liat.


2.Fase Udara (gas) Tanah
Pori-pori tanah terisi oleh uadar tanah dan air. Jumlah total ruang pori tanah berkisar 25%-50%. Susunan udara tanah mirip dengan udara atmosfir, tetapi kandungan beberapa gas pada udara tanah berbeda dengan udara admosfir.  Jumlah pori-pori tanah yang optimimum untuk pertumbuhan tanaman adalah 25% (baik).




Tabel Perbedaan Kandungan Udara Tanah dan Udara Atmosfir.

Jenis Gas
Udara Tanah (%)
Udara Atmosfir (%)
Oksigen (O2)
< 20 %
20%
Karbon dioksida (CO2)
Ø  0,03 %
0,03%
Nitrogen (N2)
--
70%

Kandungan CO2 udara tanah > CO2 udara atmosfir karena :

1.      Adanya resfirasi akar tanaman dan organism tanah di dalam tanah
Reaksi : C6H12O6  +  6 O2  ==è  6 CO2  + 6 H2O  +  e

2.      Dekomposisi aerobic bahan organic.
Reaksi : mirip seperti reaksi no.1 yaitu menggunakan O2 dan menghasilkan CO2

Kualitas Udara Tanah
Kandungan O2 dan CO2 dalam tanah sangat bervariasi.
Pada musim rontok, musim dingin musim panas maka kandungan O2 < 1% sedangkan CO2 meningkat sampai 12%.  
Meskipun kandungan CO2 tinggi di dalam tanah sedangkan kandungan air (H2O) juga  tinggi maka tanaman tidak mengalami keracunan CO2. Akan tetapi jika kandungan O2 rendah dan CO2 tinggi maka jauh lebih berbahaya dibandingkan keracunan CO2.

Jika  kandungan O2 tanah  < 15% maka adsorpsi hara tanaman dari dalam tanah akan menurun.
Jika kandungan O2 tanah berada diantara 5 – 10% maka tanaman masih dapat mempertahankan hidupnya.

Cara Menentukan Kualitas Udara Tanah :
Kualitas udara tanah dapat ditentukan dengan beberapa cara :
1.      Mengukur kadar O2 di dalam tanah
Cara ini sering kurang memuaskan karena kadar O2 yang 20% hanya terdapat pada laisan atas saja terutama pada tanah berdrainase baik. Hal ini terjadi karena lapisan ini  berhubungan langsung dengan atmosfir sehingga udara yang berasal dari atmosfir dapat dengan mudah masuk pada lapisan ini,  sedangkan pada lapisan dibawahnya kandungan O2 ternyata akan menurun sekitar 5% atau 1%.
2.      Determinasi ODR (Oxygen Diffusion Rate)
Adalah cepatnya diffuse O2 masuk ke dalam tanah. Cara ini lebih baik disbanding no. 1. Batas ODR tanah  =  0,20 mg/cm/min, pada batas ini akar tanaman berhenti tumbuh. Batas ODR setiap tanaman bervariasi seperti : Padi > Jagung > Rumput > Barley.
3.      Determinasi Potensial Redoks (Eh)
Potensial redoks tanah dapat digunakan untuk menentukan kualitas udara tanah.
Nilai Eh tanah =  0,4 – 0,7 Volt atau lebih maka kondisi aerasi tanah tergolong baik sehingga pertumbuhan tanaman baik. Jika nilai Eh tanah < - 0,4 volt maka aerasi tanah buruk (tergenang) maka pertumbuhan tanaman jelek.

Kelembaban (Huminity) Udara Tanah
Kelembaban udara tanah merupakan jumlah volume air yang terdapat dalam udara tanah dan biasanya dinyatakan dalam persen (%).
Kelembaban udara tanah penting diketahui karena banyak proses terjadinya reaksi-reaksi dalam tanah yang berpengaruh pada pertumbuhan tanaman tergantung pada kelembaban udara.

Jenis-jenis Kelembaban Udara Tanah :
1.      Humidity Relatif (Kelembaban Relatif)
Merupakan perbandingan antara tekanan uap air dengan tekanan udar pada saat jenuh.
           
Humidity Relatif   =  PW /PW³
Dimana : PW = tekanan uap air dan PW³ = tekanan turationpada saat jenuh (saturation)

2.      % Humidity Relatif (Kelembaban Relatif)

% Humidity Relatif   =  PW /PW³  x 100%
Pada saat jenuh PW = PW³ , humidity relative = 100%. Suhu pada titik ini dinamakan temperature pengembunan. Penurunan temperature dibawah titik pengembunan menyebabkan konsentrasi pembentukan embun.

3.      Humidity absolute = density uap air dalam tanah (gr/ml)

Rumus : PW x Vw = RT atau DW =2,19 x 10 -14 PW/T
Dimana  PW = tekanan uap air;  Vw = Volume uap air; R= konstanta; T= Temperatur; DW= humidity absolute.

4.      Humidity Spesific
Merupakan massa uap air dibagi dengan massa udara basah.

Rumus : Humidity Spesific   =  (MW x PW)(Mt x Pt)
dimana  MW = massa uap air; PW = tekanan uap air ; Mt= Massa totat (udara + Uap air); Pt = tekanan total.


3.Fase Air Tanah
Air adalah suatu pelarut universal (renewable resource) dan termasuk di dalamnya peredaran hidrologi (siklus air). Air diduga termasuk unsure kimia ditemukan pada tahun 1871 oleh Calvanis yang membuat air dari pembakaran H di udara.

Ukuran 1 molekul air sangat kecil dengan diameter 3A0 = 3 x 10 – 8  cm.
Ukuran 1 mol air = 18 gr = 18 ml air.
Ukuran 1 mol air mengandung = 6 x 10 23  molekul tunggal air.

Reaksi air :
Air merupakan penyusun tanah yang paling aktif karena mempunyai struktur dipolar,membentuk sudut 105 0 antara ion H dengan H yang lain.

Gambar molekul air :
                                                H+                    H+
                                                            105       
                                                            O _                              

Akibat sifat dipolar air adalah :
1.      Dapat bereaksi dengan kation melalui tarikan kutub negative
Contoh :
            H+                    H+                                            H+                    H+
                       
                                                +          K+         =è                 
                        O _                                                                   OK +

2.      Dapat bereaksi dengan kation melalui tarikan kutub positif
Contoh :
H+                    H+                                            H+                    H+ Cl -
                       
                                                +          Cl+        =è                 
                        O _                                                                   O

Sifat dipolar air menghasilkan potensi air. Beberapa bukti bahwa air memiliki potensi adalah karena air dapat bereaksi dengan kation, anion, bahan anorganik seperti mineral liat bermuatan posit dan negative serta bahan organic bermuatan positif dan negative.

Air Bersifat Tensi Permukaan
Suatu kertas diletakkan perlahan dipermukaan air ternyata tidak tenggelam karena air dapat menahan berat kertas. Hal ini terjadi karena adanya tegangan pada permukaan air yang disebut tensi permukaan.
Guna tensi permukaan air adalah mendukung pergerakan air terutama air kapiler dalampori-pori tanah yang sangat halus.

Kualitas Air Tanah
Kualitas air didasarkan pada banyaknya kandungan CO2 dan O2 yang terkandung (terlarut) di dalamnya.

Rumus Kualitas air ;   C aq = k x Pt ………….   Hukum Henry
Dimana C aq  =  kadar gas larut (mol/l); k = konstanta henry; P=tekanan gas; t = temperature


                                                                                                                                               
Contoh soal :
Nilai k CO2 air 3,38 x 10-2  M/atm, tekanan udara atmosfir 1 atm kandungan CO2 air 0,003% sedangkan tekanan uap air 0,0313 atm, jika berat molekul CO2 = 44 g. Berapa kualitas CO2 air tersebut.

Jawab : Rumus  C aq = k x Pt
            Dimana P CO2 (tekanan gas CO2) =  (1 atm – 0,0313 atm) x 0,003% = 2,9 x 10--4  atm.
            C aq = (3,38 x 10-2  ) (2,9 x 10--4  ) = 9,8 x 10--6  M.
            1 mol CO2 = 44 g, sehingga = 44 x 9,8 x 10--6  M = 0,43 mg CO2/l.

PR. Berapa kualitas O2 pada air, jika berat molekul O2 = 32 g dan k O2 = 1,28 x 10-3  M/atm.


Nilai Pemakaian Oksigen (Oxygen Demand)
Banyak jenis gas-gas yang larut dalam air. Salah satu jenis gas yang paling penting larut dalam air untuk kebutuhan kehidupan adalah oksigen (O2). Menurut Farady jumlah O2 yang larut dalam air adalah 8,23 mg O2/lt (1 atm, 250 C). Jumlah O2 ini akan cepat hilang terpakai jika tidak ditambahkan ke dalam air.

Beberapa tindakan yang dapat dilakukan untuk menambah O2 larut dalam air :
1.      Air terjun atau air yang bergerak; biasanya sering terjadi secara alami.
2.      Pemakaian pompa air ke dalam air.

Beberapa penyebab hilangnya (pemakaian) oksiigen dari dalam air :
1.      Terjadinya oksidasi bahan organic dan bahan lain.
2.      Oksidasi besi atau perubahan  ferro (Fe+2  ) menjadi ferri (Fe+3  )
Reaksi :  4 Fe+2  + O2 + 4 H+   ======è       4 Fe+3  + 4 H2O
3.      Oksidasi belerang atau perubahan sulfit (SO3) menjadi sulfat (SO4)
Reaksi :  2 SO3+2  + O2    ======è       2 SO42-
4.      Oksidasi ammonium atau perubahan aminium (NH4) menjadi nitrit (NO2) atau proses nitrifikasi
Reaksi :  2 NH4+  + 3O2    ======è       4 NO2-  + 2 H2O + 4 H+

Jenis-Jenis Pemakaian Oksigen (Oxygen Demand) ;
1.      Biology Oxygen Deman (BOD) adalah konsumsi oksigen untuk dekomposisi bahan organic selama waktu inkubasi.
2.      Chemical Oxygen Deman (COD) adalah konsumsi oksigen dalam oksidasi bahan organic oleh K2Cr2O7 dikenal dalam metode Walky dan Black.
3.      Total Oxygen Deman (TOD) adalah konsumsi oksigen dalam oksidasi katalik bahan organic.
Potensial Air
Air dalam tanah mempunyai energy dalam bentuk dan jumlah berbeda-beda. Akibatnya air dapat betrgerak misalnya mengalir,menguap, adsorpsi oleh akar tanaman.

Beberapa jenis energy yang dimiliki oleh air :
·         Energy potensial
·         Energy kinetic
·         Energy listrik

Energy Potensial adalah energy yang terjadi disebabkan perubahan ketinggian.
Energy potensial merupakan energy yang paling penting yang dimiliki oleh air. Akibat energy potensial maka air dapat mengalir secara spontan dari tempat yang tinggi menuju tempat yang lebih rendah.

Rumus Potensial air dalam keadaan normal : µw  = µm + µs + µp
Dimana µw  = potensial air; µm = potensial matrik (bahan padat);  µs = potensial solute (bahan-bahan hyang larut dalam air; µp = potensial tekanan.


























BAB 2. KOLOID  TANAH

Koloid adalah  bahan (matter) yang terdiri dari bahan-bahan yang halus memiliki ukuran mendekati molekul yaitu 0,2 µm atau 0,002 mm batas terkecil dan batas terbesar 50 A0 .

Jika dihubungkan dengan ukuran fraksi tanah yang terdiri dari pasir, debu dan liat, ternyata liat memiliki ukuran < 0,002 mm sehingga liat dianggap memiliki ukuran yang sama dengan koloid, berarti koloid tanah terdiri dari liat. Disamping itu masih ada bahan lain memiliki ukuran koloid dalam tanah yaitu humus dan protoplasma.

Bahan penyusun koloid tanah adalah liat, humus dan protoplasma tanah.

Dalam Ilmu Tanah ada 2 sistem koloid tanah yaitu ;
1.      Kolooid Liofobik yaitu koloid yang tidak dapat bereaksi dengan mediumnya, mis minyak.
2.      Koloid Liofilik yaitu koloid yang dapat bereaksi dengan mediumnya seperti air sehingga disebut hirofobik dan hidrofilik.
  Bahan organic (humus) banyak yang mengandung sifat hidrofobik dan hidrofilik di dalam satu molekul, koloid ini dinamakan amfifilik. Contoh amfifilik lainnya detergen disebut amfifilik sintesis.

Ada 2 Jenis Koloid Tanah :
1.      Koloid Organik
2.      Koloid An organic


KOLOID  ORGANIK
Koloid tanah secara kimia sangat aktif dalam berbagai reaksi tanah yang berlangsung diantara permukaan (interface) koloid itu, misalnya pada proses adsorpsi.
Koloid organic dibentuk dari hasil dekomposisi tanaman dan hewan yang telah mati.

Ada 6 senyawa organic bahan penyususn dari koloid organic :
1.      Karbohidrat
2.      Asam amino
3.      Lipid
4.      Asam nukleat
5.      Lignins
6.      Humus
Berdasarkan kemudahannya untuk melapuk maka dapat disusun tingkat pelapukan bahan organic. Semakin kebawah tingkat pelapukan semakin resisten, berarti karbohidrat yang paling mudah untuk melapuk.
Urutan tingkat pelapukan bahan organic : karbohidrat > Asam amino > Lipid > Asam nukleat > Lignin > humus.


1.KARBOHIDRAT
Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi aldehida dan keton. Misalnya; Glukosa (C6 H12 O6) dan Fruktosa.

Perbedaan aldehida dan keton ;
1.      Aldehida; kelompok karbonil (C=O) digunakan sebagai terminal, misalnya glukosa.
2.      Keton; kelompok karbonil (C=O) tidak digunakan sebagai terminal, misalnya fruktosa.

Konsep karbohidrat sebagai senyawa memiliki rumus bangun  Cx (H2O)y. Saat ini nama karbohidrat sebagai saccarida tidak berlaku lagi.

Ada 3 Jenis Saccarida yaitu;
1.      Monosaccarida yaitu gula yang tidak dapat dihidrolisis lagi menjadi gula sederhana. Misalnya glukosa dan fruktosa.
2.      Oligosaccarida yaitu gula majemuk yang jika dihidrolisis menghasilkan 2 hingga 6 monosaccarida.
3.      Polisaccarida yaitu gula yang dapat dihidrolisis menjadi lebih dari 6 monosaccarida.

Struktur karbohidrat dapat digambarkan menjadi 2 jenis yaitu 1) terbuka (rantai) dan 2) tertutup (cincin).

1)      Gambar Struktur Karbohidrat Terbuka, Misalnya Glukosa

H                      O
            C1                                                                                        O
            I                                                                   
OH -     C 2    -  H                                                             OH   H  OH              
            I                                                                        6   I5    I 4 I3    2    1
H  -      C 3  -    OH                   atau                 HO  -  C – C – C – C – C – C - OH
            I                                                                      I      I     I      I     I     I
OH  -    C 4 -     H                                                        H     H   OH  H  OH  H
            I
H   -     C 5  -    OH
            I
C 6
            OH                   H 






2)      Gambar Struktur Karbohidrat Tertutup, misalnya Glukosa
CH2OH
I
O ------- C 2

                                  HO- C – H              HO - C - H
                                                OH      H
                                                I           I
                                                C -------C
                                    I           I
                                    H         OH


Peranan Karbohidrat Dialam
Sifat karbohidrat tergantung pada strukturnya, semakin kompleks strukturnya maka sifatnya semakin berubah dari struktur yang sederhana. Misalnya monosaccarida atau gula paling sederhana sebagai sumber makanan mikro organisme tanah tidak ada rasanya tetapi disaccarida rasanya manis.
Berdasarkan urutan dekomposisinya : mono > di >poli;  dimana poli semakin sukar didekomposisi karena strukturnya lebih kompleks.

Beberapa peranan karbohidrat di alam  yaitu ;
1.      Sebagai sumber  makanan baik makro organism (manusia, hewan ) dan mikro organism.
2.      Sebagai bahan pengkelat unsur logam berat dalam tanah yang bersifat racun pada tanaman sehingga tanaman terhindar dari keracunan hara tersebut.
3.      Sebagai bahan kertas (pulp), rayon, plastic dan bahan bakar (bio fuel).


Interaksi  Bahan Organik dengan logam Al, Fe, Cu, Mn dan Zn

                        O OH  O  OH  O  OH
                        I    I     I      I     I     I
Misalnya: O = C – C – C -  C-  C-  C-  O-H     +    OH-Al-liat   ===è  O=C-C-C-C-C-C-O-Al-HOH
                        I     I     I      I     I     I   
                      OH   O  OH  O  OH  O


2.ASAM AMINO DAN PROTEIN
Syarat suatu bahan dikatakan asam amino atau protein adalah memiliki  grup fungsional NH3 atau NH2 dan karboksil (COOH). Asam amino merupakan unit dasar dari struktur protein. N dalam bentuk NH2 dan bagian asamnya disebabkan grup karboksil terminal dalam bentuk tetra hedron.



Gambar struktur bangun asam amino :                         NH2
                                                                                          !
                                                                                    R – C – COOH
                                                                                           !
                                                                                           H  
Berdasarkan hidrolisis protein maka asam amino dibedakan 3 jenis yaitu 1) alifatik, 2) aromatic dan 3) heterofilik.
PR       :   Apa yang dimaksud dengan asam amino : 1) alifatik, 2) aromatic dan 3) heterofilik    dan gambarkan struktur bangun masing-masing ?


3.LIPID
Lipid adalah senyawa-senyawa termasuk golongan lemak, minyak dan lilin tetapi kelarutannya terbatas pada air tetapi larut dalam pelarut  lemak seperti kloroform dan benzene. Artinya lipid bersifat hidrofobik tetapi membrannya bersifat amfifilik.

Ada 3 jenis Lipid yaitu :
1.      Lipid sederhana (simple)
2.      Lipid majemuk (compound). Jenis lipid ini paling banyak seperti fosfolipida, glicolipid, sulfolipid, dll.
3.      Turunan lipid (derived lipid) yaitu hasil hidrolisis lipid sederhana dan lipid majemuk termasuk asam oleit dan asam palmatik dari minyak kelapa.


Struktur Lipid :
Komponen lipid adalah gliserol dan alcohol.

                                                                                H    OH  H                       
                                                                                  I      I     I
Struktur Gliserol (C3H8O3)  adalah :                HO – C – C – C – OH
                                                                                   I                I     I
                                                                                OH   H   OH
Manfaat Lipid
Akumulasi lipid di dalam tanah bervariasi. Tanah spodosol memiliki kandungan lipid yang paling tinggi dan tanah mollisol memiliki lipid paling rendah. Lipid di dalam tanah berasal dari tanaman tingkat tinggi sebagian berasal dari sel mikro organism. Misalnya bakteri ada yang mengandung lipid 5 – 10%, Fungi 10 –25%. Fosfolipid merupakan sumber hara P dalam tanah. Jadi lipid terhadap kesuburan tanah merupakan sumber hara P di dalam tanah.







Ada 3 kemungkinan ikatan lipid dengan logam berat di dalam tanah :

1.Adsorpsi
Reaksi Lipid dengan Logam berat  seperti Fe2+

              OH  H                                                                        OH  H    
                I     I                                                                I     I
C16H23 – C – C –OH      +          Fe2+      ==è    C16H23 – C – C –OH - Fe2+
               I      I                                                                I      I
  H    OH                                                            H    OH

2.Kompleksasi Kelat
Reaksi kompleksasi Lipid dengan Logam berat  seperti Fe2+

              OH  H                                                                        OH  H  -  Fe2+
                I     I                                                                I     I         I
C16H23 – C – C –OH      +          Fe2+      ==è    C16H23 – C – C –    O
               I      I                                                                I      I
  H    OH                                                            H    OH

3.Kelat Sejati
Reaksi kelat sejati Lipid dengan Logam berat  seperti Fe2+  

              OH  H                                                                        OH  H                         OH  H  
                I     I                                                                I     I                                       I     I        
2C16H23 – C – C –OH    +          Fe2+      ==è    C16H23 – C – C –  O - Fe2+- O – C – C - C16H23
               I      I                                                                I      I                         I      I
  H    OH                                                            H    OH                      H    OH

4.Asam Nukleat
Setiap sel makluk hidup memiliki inti sel yang disebut nucleus. Bahan penyusun nucleus adalah asam nukleat.

Ada 2 jenis asam nukleat yaitu :
1.      Asam Ribonukleat (RNA = Ribo Nukleat Acid)
2.      Asam Dioksiribonukleat (DNA = Dioksi Ribonukleat Acid)

Kondisi sekarang DNA dan RNA ditemukan juga pada mitokondria dan kloroplas sel,jadi bukan hanya di nucleus lagi.
Struktur dasar DNA dan RNA adalah gula yang terikat dengan pospat yang disebut mono nukleotida. Dimana 2 rantai panjang dari mono nukleotida membentuk DNA dan RNA.

Perbedaan antara DNA dengan RNA adalah karbon (C) no. 2 pada RNA mengikat OH sedangkan pada DNA hanya H saja.

5.Lignin
Lignin adalah senyawa polimer aromatic yang terbentuk dari karbohidrat   an aromatic dan telah mengalami aromatisasi. Senyawa-senyawa lignin mengisi ruang-ruang antara polisaccarida. Proses pembentukan lignin disebut lignifikasi.

Tujuan Lignifikasi ada 3 yaitu :
1.      Mengikat dan meneguhkan serabut sel.
2.      Mempertinggi resistensi serabut sel terhadap pelapukan fisik dan kimia.
3.      Memperkuat dinding sel.

Lignin merupakan penyusun penting tanaman berkayu dan sukar didekomposisi di dalam tanah. Bahan ini sebagi dasar pembentuk batubara dan minyak bumi.

Ada 3 jenis monomer lignin yaitu :
1.      Softwood (kayu lunak), misalnya; pakis (gymnospermae).
2.      Hard wood (kayu keras), misalnya; tanaman berkeping dua.
3.      Grass (rumput, bamboo).

6.Humus
Humus merupakan bahan organic yang tingkat pelapukannya telah sempurnah. Artinya humus tidak dapat diurai lagi menjadi bahan organic lain (resisten terhadap pelapukan).
Humus merupakan bahan dasar penyusun koloid organic, dibahas lebih dalam pada koloid organic.


BATAS QUIS  I /QUIS  II

KOLOID   ANORGANIK
Tanah memiliki 3 fraksi yaitu: a) Pasir (2 – 0,05 mm);  b) Debu (0,005 – 0,002 mm) dan c) Liat (< 0,002 mm). Berdasarkan ukuran tersebut maka liat termasuk koloid. Sedangkan berdasarkan jenis mineralnya maka liat termasuk mineral sekunder (turunan ke dua) sedangkan pasir termasuk mineral primer.

Koloid anorganik adalah koloid tanah yang bahan dasar berasal dari fraksi liat karena memiliki ukuran < 0,002 mm.

Ada 2 jenis mineral liat tanah yaitu :
1.      Mineral  silikat tanah
2.      Mineral oksida-oksida


1.Mineral Silikat Tanah
Ada 6 jenis silikat tanah yaitu :
1.      Neosilikat        ; silikat tanah yang terdiri dari tetrahedral (SiO2) terpisah.
Gambar :
                                                O-1
                                                 I
                                                Si 4+
                                                            O-1
                                    O-1                   O-1

2.      Inosilikat          ; silikat tanah yang terdiri dari rantai tunggal atau ganda tetrahedral
 (SiO2).

            Gambar :                     O                     O
                                                 I                      I
                                                Si                     Si
                                                            O                     O
                                    O                     O                     0

3.      Siklo (cyclo)     ; silikat tanah yang terdiri dari siklo atau cincin (cyclo) tetrahedral
 (SiO2).
            Gambar :                    
                                                O                     O
                                                 I                      I
                                                Si                     Si
                                                            O                     O
                                    O                     O                     0
                                    I
                                    Si                                             Si
                                                            O                                 O

                        O                                 O                                 O
4.      Filosilikat         ; silikat tanah yang terdiri dari tetrahedral(SiO2) berlapis-lapis.
Gambar :                    
                                    O
                                     I
                                    Si
                                                O
                        O                     O
                        I
                        Si
                                    O
            O                     O

5.      Soro silikat      ; silikat tanah yang terdiri dari tetrahedral(SiO2) berangkai.

O                     O
Gambar :                                                                     O
                        O                                             Si
                         I                                              I
                        Si                                             O
                                    O         O                     O
            O                     O                     Si
                                                Si
                                                            O
                                    O                     O


6.      Tekto silikat     ; silikat tanah yang terdiri dari tetrahedral(SiO2) berjejaring.
Gambar :
                                                O                     O                     O                     O
                                                 I                      I                       I                      I
                                                Si                     Si                     Si                     Si
                                                            O                     O                     O                     O
                                    O                     O                     0                      0                      O
                                    I
                                    Si                                             Si                     Si         O         Si         O
                                                            O                                 O                     O                     O
                        O                                 O                                 O




Ada 2 bentuk  liat silikat  yang terdapat dalam tanah :
1.      Amorphus
Amorphus berasal dari kata amorf artinya atom-atom tersusun secara acak, sehingga jika diperiksa dengan sinar X-RD menghasilkan kurva-kurva tanpa sifat. Jadi  amorphous adalah liat silikat yang tidak memiliki bentuk, misalnya Allopan.
2.      Kristalin
Kristalin berarti atom-atom tersusun secara teratur dan satuan kristalin yang terbentuk disebut unit sel. Jadi kristalin adalah liat silikat yang memiliki bentuk.


Struktur dasar mineral liat kristalin ada 2 yaitu :
1.      Tetra hedron silikat (SiO4) adalah struktur yang rangkai melalui hubungan silicon menjadi
 lapisan tetra silikat.


      Gambar  Tetra hedron Silikat (SiO4)

                                                O-1
                                                 I
                                                Si 4+
                                                            O-1
                                    O-1                   O-1
           
2.      Okta hedron (Al2O3) adalah struktur yang rangkai melalui hubungan Al dengan  lapisan tetra
                                          silikat.
Gambar octahedron (Al2O3)

O-1,5     O-1,5     O-1,5                                        
            I                                                                                  
                        I                                                                      
                        Al3+                 
                        I                                                                                              
            I                                                                      
O-1,5       O-1,5       O-1,5                                                      



Ada 4 tipe  mineral liat kristalin berdasarkan bahan dasar pembentuk struktur :
1)      Liat  2 lapis atau mineral liat tipe (1:1) yaitu mineral liat yang strukturnya terdiri dari
1 lapis tetdra hedron silikat (SiO4) dan 1 lapis okta hedron (Al2O3). Mis; kaolinit, haloisit.
                  Gambar mineral liat tipe (1:1) artinya 1 lapis Si dan 1 lapis Al


                                                O-1
                                                 I
                                                Si 4+
                                                            O-1
        Si
                        O         O-1        O         O-1                                                                                       Si
                                                                                                Atau   
        Al
                                                Al                                                                     Al
                                               
                                    O         O         O        
                                               



2)      Liat  3 lapis atau mineral liat tipe (2:1) yaitu mineral liat yang strukturnya terdiri dari
2 lapis tetdra hedron silikat (SiO4) dan 1 lapis okta hedron (Al2O3).
                  Gambar  mineral liat tipe (2:1) artinya 2 lapis Si dan 1 lapis Al
Si
                       
                       
Al
                 
           
Si
 



Tipe (2:1) dibagi 2 berdasarkan sifat mengembang dan mengkerut :
a)      Tipe (2:1) mengembang dan mengkerut. Artinya liat ini dapat mengembang pada musim hujan dan mengkerut musim kemarau. Misalnya;   Montmorilonit.
b)      Tipe (2:1) tidak dapat mengembang dan mengkerut. Misalnya;  Ilit.

3)      Liat  berlapis-lapis (regular mixed) atau mineral liat tipe (2:2) yaitu mineral liat yang
strukturnya terdiri dari 2 lapis tetdra hedron silikat (SiO4)   dan 2 lapis okta hedron (Al2O3). Misalnya ; Klorit.
4)      Liat  berantai  atau mineral liat tipe (2:1:1) yaitu mineral liat yang strukturnya terdiri
dari 1 lapis tetdra hedron silikat (SiO4),   1 lapis okta   hedron (Al2O3) dan 1 lapis bahan lain seperti Ca, Mg, dll. Misalnya; Sepolit (liat ini termasuk bahan aktif tanah)




Distribusi Mineral Liat pada tanah :
1.      Tanah Ultisol banyak mengandung kaolinit > montmorilonit > ilit.
2.      Tanah Spodosol, Alfisol           : Ilit > kaolinit > montmorilonit.
3.      Tanah Vertisol , Mollisol         : Monmorilonit  > Ilit > kaolinit
4.      Tanah Oksisol                          : kaolinit > sesquioksida.



2.Oksida-oksida
Ada 2 jenis oksida-oksida yaitu :
1.      Sesquioksida ; dibedakan 2 jenis  yaitu ;
a)      Anhidrasi                       : Fe2O3  misalnya hematite dan magnetic berwarna merah.
b)      Oksida aluminium hidrat  : Al (OH)3 misalnya Gibsit.

2.      Oksida-oksida lain : Misalnya SiO2 , kwarsa, opal dan TiO2.






Peranan Oksida-oksida dalam tanah :
Untuk menyatakan tingkat pelapukan tanah dengan menggunakan rumus :                                 

Rasio Oksida   =     % ekstrable Fe2O3  +  % gibsit
                                                 % liat
Jika rasio oksida > 0,2 berarti tanah sudah mengalami tingkat pelapukan  sangat tinggi dan diklasifikasikan sebagai tanah oksida.


Muatan Listrik Pada Mineral Liat
 Mineral liat memiliki muatan listrik yang mengakibatkan permukaan mineral liat sangat aktif secara kimia dalam proses pertukaran ion dalam tanah.

Ada 2 sumber muatan listrik (muatan negative) pada mineral liat :
1.      Muatan Permanen .
Muatan permanen dihasislkan melalui proses substitusi isomorfik . Tetapi beberapa ahli menentang penggunaan istilah muatan permanen karena sukar dipakai untuk tanah yang kaya bahan organic dan liat allophan.
Sposito (1989) menggunakan istilah muatan struktur permanen.



Mekanisme Muatan Permanen  : Terjadinya penggantian Al dalam octahedron oleh Mg tanpa menggangu struktur mineral liat. Dalam hal ini Mg yang bervalensi 2+ menggantikan Al bervalensi 3+, berarti terjadi kelebihan muatan -1 yaitu = 2  - 3 = -1, inilah muatan negative yang terjadi pada permukaan liat. 
Syarat terjadinya substitusi isomorfik : bentuk dan ukuran ion yang saling bertukar hampir sama tetapi valensi berbeda. Jadi Mg dan Al memiliki bentuk dan ukuran sama tetapi valensi berbeda.

2.      Muatan Variabel.
·         Terjadi karena adanya proses dissosiasi ion H dari group OH (expose) sehingga terjadi muatan listrik negative tergantung pH.
·         Beberapa gugus OH terbuka tersebut adalah  - Si-OH; - Al-OH dan – Fe-OH.
·         Misalnya dissosiasi H dari Si-OH akan terbentuk Si-O -  menghasilkan muatan negative dipinggiran Kristal patah, sedangkan jika protonansi Al-OH menghasilkan muatan positif, yang dapat menetralisasi muatan negative hasil dissosiasi Si-OH. Jika H banyak atau pada saat pH turun maka muatan negative akan berbeda dengan pH tinggi.
·         Rumus :
1.      Muatan Total  (µt)  =   Muatan Permanen (µp) +  Muatan Variabel (µV)
2.      Jika (µV)  >  (µp)     =   : Tanah Bermuatan variable.
3.      Jika (µV)  <  (µp)     =   : Tanah Bermuatan Permanen.

BATAS   KSP  (7/8/2012)

Muatan Positif dan Muatan Titik Nol
·         Nilai pH dimana muatan listrik tanah = 0 (nol), dinamakan muatan titik nol (ZPC = Zero Point of Charge).
·         Artinya titik ini merupakan titik isoelektrik dan diberi symbol pH0, pada kondisi ini jumlah muatan negative tanah = jumlah muatan positif tanah.
·         Jika pH tanah menurun dibawah pH0, ion-ion positif akan diadsorpsi oleh gugus OH terbuka maka koloid-koloid tanah menjadi bermuatan positif.

·         Rumus :
1.      pH tanah = pH0  ; jumlah muatan negative tanah = jumlah muatan positif tanah.
2.      pH tanah > pH0  ; maka tanah bermuatan negative.
3.      pH tanah < pH0  ; maka tanah bermuatan positif
BAB 3. ADSORPSI DAN KTK

3.1.ADSORPSI
Salah satu akibat sifat elektrokimia tanah adalah reaksi adsorpsi.
Adsorpsi adalah akumulasi senyawa-senyawa dan unsure hara dipermukaan (koloid tanah).

Ada 2 jenis Adsorpsi dalam tanah  :
1.      Adsorpsi Spesifik atau adsorpsi positif.
Adsorpsi ini terjadi sebagai akibat dari ikatan kovalen antara solute dan sorben (koloid tanah).  Sposito berpendapat adsorpsi ini terjadi karena komplekasi solute dipermukaan inner sphare dari liat.
2.      Adasorpsi Non Spesifik.
Adsorpsi yang disebabkan ikatan elektrostatis antara solute dan koloid tanah. Menurut Sposito terjadinya hal ini karena kompleksasi di outer sphare.

Catatan  : Elektrostatis harus ikatan kovalen, pada hal kompleksasi harus diantara ruang.

Sifat-sifat Adsorpsi    :
1.      Adsorpsi merupakan reaksi revesible dan mencapai ekuilibrium.
Bila bahan yang diadsorpsi berubah sifat kimianya sehingga menjadi tidak dapat diadsorpsi maka proses ini disebut pseudo adsorpsi.
2.      Adsorpsi dikarakteristikkan oleh panas adsorpsi positif, berarti ada energy yang dilepaskan akibat proses adsorpsi.
3.      Adsorpsi umumnya menurun dengan meningkatnya suhu. Hal ini akibat meningkatnya energy kinetic (pergerakan) dari molekul-molekul.
4.      Adsorpsi tergantung pada muatan permukaan dan luas permukaan.

Adsorpsi  Air Dalam Tanah

Adsorpsi air dalam tanah dapat dilakukan oleh :
1.      Kolid An organic
1)      Liat Silikat
2)      Sesquioksida

2.      Koloid Organik




1.Adsorpsi air oleh koloid an organic
1)      Adsorpsi air oleh liat silikat;  dapat terjadi karena
·         Air diikat di permukaan luar oleh ikatan H+  dan OH- (hidroksi).
·         Semua pinggiran mineral liat silikat sudah bermuatan negative (-) tanpa substitusi isomorfik.

·         Reaksi Adsorpsi air oleh liat silikat ;
           
O-1,5     O-1,5     O-1,5                                         O-1,5     O-1,5     O  --H +  --  OH
            I                                                                       I          
                        I                                                                       I
                        Al3+      +          H+- OH-                  ===è                    Al
                        I                                                                       I                      
            I                                                                       I
O-1,5       O-1,5       O-1,5                                                       O-1,5       O-1,5       O-1,5

2)      Adasorpsi air oleh sesquioksida (Al, Si)
·         Reaksi adsorpsi air oleh Sesquioksida :
·         Reaksinya ada 2 yaitu :
a)      Reaksi Elektrostatis

OH                                                       OH-- H+ -- OH
            Al         OH       +          H  -  O  -  H è Al         OH
                        OH                                                       OH

OH                                                       OH-- H+ -- OH
            Si         OH       +          H  -  O  -  H è Si         OH
                        OH                                                       OH
                        OH                                                       OH





b)      Reaksi Kelat


OH                                                       OH                   H
            Al         OH       +          H  -  O  -  H è Al         OH       O
                        OH                                                       OH                   H



2.Adsorpsi Air oleh Koloid  Organik
·         Reaksi adsorpsi air oleh koloid organic juga ada 2 yaitu : a) reaksi elektrostatis dan b) reaksi kelat.
·         A. Reaksi  Kelat  ;  adsorpsi air oleh kolod organic.


-          COOH                    H          H                           - COOH                   H
+                                                                      O


-          OH                                O                              -  OH                                    H

·         B. Reaksi Elektrostatis ; adsorpsi air oleh koloid organic


-          COO -                     H          H                           - COOH                   H
+                                                                      O


-          O-                                  O                                -  O-          




Adasorpsi  Kation  Dalam  Tanah
·         Kation adalah ion yang memiliki muatan positif (+).
·         Karena ion ini bermuatan positif berarti dapat diadsorpsi oleh permukaan liat yang bermuatan negative.


Ada 3 faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi kation :
1.      Jari-jari  ion (radius ion)
·         Ion yang memiliki jari-jari terkecil akan diadsorpsi paling banyak.
·         Semakin kecil jari-jari ion semakin kuat diadsorpsi.
·         Deret ion berdasarkan kekuatan diadsorpsi disebut deret liotropic
H  …… Cs > Rb > K > Na > Li   (ion H diadsorpsi paling kuat)
2.      Valensi ion
·         Ion yang memiliki valensi lebih tinggi diadsorpsi lebih kuat dibandingkan valensi rendah.
·         Semakin tinggi valensi ion maka semakin kuat diadsorpsi.
·         Deretnya : ion trivalensi  >  di valensi  >  mono valen
            Al+3, Fe+3               >       Mg+2, Ca+2 >  K+, Na+ 
3.      Potensial permukaan (surface potential)
·         Semakin besar potensial permukaan dari kation maka semakin kuat diadsorpsi.
·         Ion-ion bervalensi tiga memiliki potensial permukaan > divalent > mono valen.
·         Adsorpsi elektrostatis kation pada beberapa tempat :
a.      Daerah humid (tropika basah misalnya Indonesia) :
H,  Al+3       >          Ca+2     >          Mg+2    >          K+         >          Na+
                                   
b.      Daerah Kering :
Ca+2     >          Mg+2    >          K+         >          Na+








3.2.KAPASITAS  TUKAR  KATION (KTK)  (Cation Exchange Capacity = CEC)
Kapasitas Tukar Katian  (KTK) tanah adalah kemampuan tanah untuk mengadsorpsi dan mempertukarkan kation.
Rumus  KTK  =  S  x                dimana   S = permukaan spesifik, ℓ = luas permukaan
Artinya ; semakin luas permukaan dan adanya kespesifikan (kekhususan) permukaan koloid tanah maka KTK tanah semakin meningkat.
Ada 4 jenis-jenis KTK tanah :
1.      KTK  permanen (KTK p) ; KTK yang terjadi akibat muatan permanen, banyak terdapat pada mineral tipe 2:1.
2.      KTK Variabel (KTK v)  ;  KTK yang terjadi akibat muatan variable, banyak terdapat pada  mineral liat tipe 1:1.
3.      KTK Total  ;  nilai gabungan dari KTK p dan KTK v.
Rumus :  KTK t  =  KTK p   +   KTK v
4.      KTK efektif  (KTK e) ; Jumlah kation yang dapat ditukar (me/100 g) + Al-dd dengan 1 mol KCl.
Umumnya KTK dianalisa dengan NH4O asetat 1 N  pH  7,0 dengan satuan me/100 g.
Jenis kation-kation yang dianalisa untuk menentukan nilai KTK adalah Ca, Mg, Na, K, H dan Al
Sehingga rumus KTK = ∑  me kation  (Ca, Mg, Na, K, H, Al) / 100 g
Berdasarkan nilai KTK  dapat ditentukan % Kejenuhan Basa (% KB) atau % Base Saturation
Rumus  % KB  =     ∑ basa-basa tanah tanpa H+-dapat ditukar (H-dd) dan Al-dd            x          100 %
                                                                        KTK
Kegunaan % KB adalah :
1.      Jika % KB tanah ≥   80%          : maka tanah tergolong subur secara kimia.
2.      Jika % KB tanah  50 – 80%      ; maka  kesuburan tanah sedang.
3.      Jika % KB ≤ 50 %                     : maka tanah tidak subur

Rumus             %  Kejenuhan ion   = me   ion          x          100 %
                                                               KTK

Misalnya :       %  Kejenuhan  Ca   =  me   Ca            x          100 %
                                                               KTK

Dimana    me (milli equivalen ) =  Berat Atom (BA)
                                                             Valensi

Contoh Soal : Hasil analisa laboratorium dari suatu tanah sbb:
Kedalaman tanah (cm)
Lapisan
Kation dapat ditukar (tersedia) (me/100g tanah)
Ca-dd
Mg-dd
Na-dd
K-dd
H-dd
Al-dd
0 – 15
A1
11,3
4,1
0,2
0,8
8,0
1
Ditanya ;
a.      Berapa KTK tanah
b.      Berapa % KB
c.       Berapa % kejenuhan Al-dd
d.      Bagaimana kwalitas kesuburan tanah.
Jawab :
a.      KTK = ∑  me kation  (Ca, Mg, Na, K, H, Al) / 100 g
KTK =  11,3 + 4,1 + 0,2 + 0,8 + 8,0 + 1 =  25,4 me/100g

b.      % KB    =     ∑ basa-basa tanah tanpa H+-dapat ditukar (H-dd) dan Al-dd            x          100 %
                                                                        KTK
            % KB =  11,3 + 4,1 + 0,2 + 0,8   x  100 %         =  64,6 %
                                    25,4

c.       %  Kejenuhan  Al  =   me   Al                        x          100 %
                                                  KTK
                                         =    1    x   100 %  =  3,93 %
                                             25,4

d.      Kwalitas kesuburan tanah :  Kesuburan tanah sedang.

KTK Akar Tanaman
Akar tanaman yang hidup dan bakteri juga mengandung muatan listrik berarti ada potensial listrik, sehingga dapat mengadsorpsi kation-kation sehingga memiliki nilai KTK sama halnya dengan tanah.

Tabel Nilai KTK Beberapa Akar Tanaman
No
Akar Tanaman
KTK (me/100 g)
1
Kacang tanah
401
2
Bunga matahari
438
3
Jagung
138
4
Barley
104
5
Sorghum
89

Manfaat KTK

1.      Kesuburan tanah
Jika KTK tanah tidak ada maka ion-ion seperti Ca, K, Na, Mg dll yang dibebaskan (disumbangkan/berasala) dari batuan dan bahan organic sebagai hasil pelapukan akan hilang dari dalam tanah karena tercuci air hujan, jika tanah memiliki KTK rendah. Hal ini terjadi karena tanah tidak dapat memegang atau mengadsorpsi ion-ion tersebut. Sehingga ion-ion tersebut belum sempat diserap akar tanaman. Jika KTK tanah baik/tinggi maka ion-ion hasil pelapukan dapat diadsorpsi tanah dan akar tanaman dapat menyerap ion tersebut.

2.      Aplikasi (pemberian) pupuk dan kapur
Unsur-unsur hara yang berasal dari pupuk dan kapur ketika dilakukan pemupukan akan diadsorpsi tanah jika tanah memiliki KTK tinggi, sehingga hara tersebut dapat diserap akar tanaman dan tidak tercuci air hujan.

3.      Absorpsi hara oleh akar tanaman
Unsur hara yang disdsorpsi tanah akibat adanya KTK tanah akan dapat diabsorpsi akar tanaman melalui pertukaran dengan H+ yang diproduksi akar tanaman sebagai hasil resfirasi akar tanaman.
4.      Kwalitas Lingkungan
Adanya bahan beracun (toksik) di dalam tanah berupa logam-logam berat mengakibatkan tercemarnya lingkungan, dapat teratasi karena logam tersebut diadsorpsi tanah karena adanya KTK. Sehingga Lingkungan tidak tercemar lagi.

Ada 3 Faktor-faktor yang mempengaruhi KTK tanah
1.      Tekstur tanah
Jika % kandungan liat pada tekstur tanah tinggi maka KTK tanah tinggi atau sebaliknya jika kandungan % pasir dan debu tinggi dan liat rendah maka KTK tanah rendah.
2.      Jenis Koloid
Koloid tanah ada 2 yaitu koloid organic dan an organic. KTK Tanah yang memiliki jumlah koloid organic > KTK tanah koloid an organici. Disamping itu tipe mineral liat juga  mempengaruhi. KTK tanah yang koloid an organic  tipe mineral liat 2:1 > KTK tanah tipe 1: 1 > KTK tanah sequioksida.

3.      Kandungan Bahan Organik
Tanah yang memiliki kandungan bahan organic tinggi KTK > KTK tanah yang kandungan bahan organiknya rendah. Tanah yang kandungan liat rendah tetapi bahan organic tinggi maka KTK > KTK tanah yang kandungan liat tinggi tapi bahan organic rendah.

KTK  Koloid Organik (bahan organic) > KTK koloid anorganik  (liat)

BATAS  QUIS  II/QUIS  III

Tabel KTK beberapa koloid tanah
No
Koloid Tanah
KTK (me/100 g) koloid
1
Humus
200
2
Vermikulit (tipe 2:1)
100 . 150
3
Montmorilonit, smektit (tipe 2:1)
70 – 95
4
Ilite (tipe 1: 1)
10 – 40
5
Kaolinit (tipe 1:1)
3 – 15
6
Sesquioksida
2 – 4

Contoh :
Tanah memilki 10% mineral smektit dan 10% humus. Berapa KTK tanah ?
Jawab  : 10% smektit  =          10/100 x   95   =  9,5 me/100g tanah.
               10% humus   =          10/100 x   200 = 20   me/100g  tanah            +
   KTK  tanah    =                                  = 29,5 me/100g tanah




















BAB 4.  RAKSI  TANAH  DAN  PENGAPURAN


4.1    REAKSI TANAH

Reaksi tanah adalah kondisi yang menggambarkan keadaan asam dan basa suatu tanah.

Konsep Kemasan tanah :
1.      Tanah asam                : H+      >          OH--     atau     pH < 7
2.      Tanah Netral               : H+      =          OH--     atau     pH  = 7
3.      Tanah Basa                 : H+      <          OH--     atau     pH  > 7

Ada 2 jenis kemasaman tanah :
1.      Kemasaman Tanah Aktif
Kemasaman yang terjadi karena kepekatan ion H yang terdapat dalam larutan tanah. Kemasaman yang secara langsung mempengaruhi pertumbuhan tanaman,
2.      Kemasaman potensial (cadangan)
Kemasaman yang terjadi karena kepekatan ion H yang terjerap pada permukaan koloid dan sifatnya selalu menyumbangkan ion H pada larutan tanah atau pada kemasaman aktif.

Gambar posisi kemasaman aktif dan kemasaman potensial

Misel          --

 
                                       H+     ç===è     H+     (Larutan tanah)/serapan akar

Kemasaman Potensial/                            Kemasaman Aktif
(cadangan)

·         Dari sudut kesuburan tanah kemasaman potensial bersifat lebih merugikan terhadap pertumbuhan tanaman disbanding kemasaman aktif karena ion H yang terjerap pada misel cendrung bergerak ke kanan (larutan tanah) jika dilarutan tanah ion H tidak seimbang/kurang.
·         pH tanah yang diukur pada saat mengukur pH tanah adalah kemasaman aktif.
·         Jumlah ion H pada kemasanan potensial (20.000 – 100.000 kali) > kemasaman aktif. Artinya pH tanah ingin ditingkatkan maka ion H yang ada pada misel harus diukur atau diperhitungkan.
·         Untuk menghitung dosis kapur yang akan digunakan menaikkan pH tanah harus memperhitungkan kemasaman potensial;
·         Contoh : Untuk menikkatkan pH tanah dari 5 ke 7 dibutuhkan kapur CaCO3 2 ton/ha. Akan tetapi kenyataannya kapur yang diberikan hingga 4 ton/ha.








Pembagian Tanah Berdasarkan Reaksi Tanah

Reaksi Tanah
pH
Reaksi Tanah
Ph
Sedikit asam
6  -  7
Sedikit basa
7  -  8
Asam sedang
5  -  6
Basa Sedang
8  -  9
Asam kuat
4  -  5
Basa Kuat
9  -  10
Asam Sangat Kuat
3  -  4
Basa sangat kuat
10  -  11

Ada 5 sumber kemasaman Tanah
1.      Air
Pada daerah curah hujan tinggi seperti tropika maka jumlah ion H dalam tanah tinggi karena air mengandung ion H akibatnya pH rendah.
Rumus ;
                        pH = - log H+               artinya semakin tinggi H maka pH rendah atau
 makin rendah H maka pH tinggi.
2.      Hidrolisis Aluminium (Al)
Reaksi  : Al+3    +          H2O      ç=è  Al(OH)                        +          H+
Tahapan reaksi hidrolisis Al;
1.      (Al (H2O)6)3+           ç===è          (Al (OH(H2O)5)2+          +          H+
2.      (Al (OH(H2O)5)2+    ç===è          (Al (OH)2(H2O)4)+         +          H+
3.      (Al (OH)2(H2O)4)2+  ç===è          (Al (OH)3(H2O)3)0         +          H+
4.      (Al (OH)3(H2O)3)0      ç===è          (Al (OH)6)3-                  +          H+
Artinya ; setiap terjadi hidrolisis Al akan dihasilkan 4H+, hal ini penyebab utama kemasaman tanah

3.      Respirasi akar tanaman dan mikro organism serta pelapukan bahan organic.
Reaksi :
a)      C6H12O6      +          O2        ==è    CO2      +          H2O
b)      CO2            +          H2O      ==è    H2CO3
c)      H2CO3                                                                ==è    H+        +          HCO-3   ------à sumber kemasaman
 tanah
4.      Penggunaan Pupuk bersifat asam
Reaksi ; urea diberikan dalam tanah
1)      CO(NH2)2   +          H2O      ç==è            (NH4+)2CO3
2)      (NH4+)2CO3                         ç==è            2(NH4+)                         +          CO32-
3)       2(NH4+)      +          3O2       ç==è            2HNO2-      +     2H+  +      2H2O (Nitrifikasi)
4)      2HNO2-            +     O2                ç==è            2NO3-          +      2H+


5)      Oksidasi pyrite (FeS2)
Reaksi :
FeS2           +          7H2O    +          7.5O2     ç==è  4SO22-   +    8H+    +    2Fe(OH)2




MASALAH PADA TANAH ASAM
·         Tanah asam tidak jadi masalah, jika tanah tersebut ditanami dengan tanaman yang toleran (tahan) terhadap kondisi tanah asam.
·         Beberapa jenis tanaman yang tidak tahan pada kondisi tanah asam adalah :
1.      Padi gogo (darat)
2.      Jagung
3.      Gandum
4.      Kedelai
5.      Kacang tanah
6.      Cabe
7.      Tanaman industry atau perkebunan mis; kapas, tebu, coklat, dll
·         Beberapa masalah utama pada tanah asam adalah ;
1)      Kelarutan Al tinggi
2)      Kelarutan Fe tinggi
3)      Kelarutan Mn tinggi
4)      Kelarutan Mo rendah
5)      Pospat (P) kurang tersedia
·         Unsur Al, Fe dan Mn termasuk hara mikro berarti dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang sedikit. Jika kelarutannya tinggi maka ketersediaan bagi tanaman juga tinggi, akibatnya tanaman dapat menjadi keracunan.
·         Unsur P termasuk hara makro, jika kurang tersedia maka tanaman kekurangan P sehingga proses pembentukan bunga dan buah terhambat, berarti produksi rendah.
·         Unsur Mo termasuk hara mikro tetapi pada tanaman legume (kacangan) sangat dibutuhkan untuk pembentukan bintil akar dalam penangkapan N atmosfir. Jika Mo rendah maka proses penambatan (penangkapan ) N atmosfir terganggu.


AKIBAT KERACUNAN Al (aluminium) PADA TANAMAN
Keracunan tanaman adalah suatu gangguan proses fisiologi pada tanaman yang dapat mengakibatkan perkembangan dan produksi akan menurun (terganggu).

Keracunan Al pada tanaman menyebabkan proses posforilasi (penyerapan fosfor) tanaman terhambat diakibatkan ;
a)      Adanya gangguan pada proses metabolism.
b)      Terhambatnya translokasi P kebagian tanaman
c)      Sistem perakaran tanaman terganggu sehingga serapan hara dan air terganggu.


MASALAH REAKSI TANAH DAN MANFAAT REAKSI TANAH
Manfaat  reaksi tanah untuk mengetahui :
a)      Ketersediaan Al dan Fe
b)      Ketersediaan P
c)      Ketersediaan Unsur hara mikro
Skema Masalah dan Manfaat reaksi tanah :

pH
                        H+        >          OH-                                          H+        <          OH-

      3        -       4       -         5         -        6         -     7        -    8       -       9      -       10    -    11

Bentuk unsure hara :
Al3+            Al(PO4)        H2PO4-                      H2PO4              H2PO4-      HPO42-       PO43-       Ca3(PO4) 

Fe3+            Fe(PO4)        HPO42-                      HPO42-                HPO42-
(banyak)   (sukar larut)                       (Kelarutannya        (Kelarutannya                         (Sukar larut)
                                                                   Tinggi)                    sedikit)
 



Konsntrasi makin tinggi                                              konsentrasi makin berkurang
(kelarutan makin tinggi =                                           (kelarutan makin rendah = keterse
Ketersediaan tinggi)                                                     diaan rendah)

Al3+ dan Fe3+                                                                              Al3+ dan Fe3+ mengendap. Fe3+ lebih
Ketersediaannya tinggi           menurun           makin            turun      dahulu mengendap Fe(OH)3   dan
Sehingga bersifat racun          konsentrasinya konsentrasi     Al(OH)3
(terjadi kekurangan hara      mikro (deficiency hara mikro)

a)      Al dan Fe tersedia sedikit tetapi cukup untuk tanaman.
b)      Unsur hara P-tersedia
c)      Unsur hara makro tersedia
d)      Unsur hara mikro tersedia







4.2.         PENGAPURAN

Pengapuran adalah suatu teknologi pemberian bahan kapur ke dalam tanah yang maksudnya untuk meningkatkan pH tanah asam sehingga terjadi perbaikan kesuburan tanah.
Tujuan Pengapuran : secara umum untuk memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah.
1.      Daerah sub tropis ; pengapuran untuk meningkatkan pH tanah hingga 6,5 – 7 karena diduga unsure hara  tersedia sangat baik sehingga pertumbuhan tanaman meningkat.
2.      Daerah tropis; untuk meningkatkan pH tanah, tetapi pada pH  < 6,5 – 7 karena pada pH ini kurang sesuai untuk tanaman dan produksi  dapat turun. Sehingga kebutuhan kapur didaerah tropis tidak didasarkan pada pH tetapi didasarkan pada Al-dd.

Reaksi Kapur untuk menetralisir Tanah Asam :
1.      Menetralisir Asam disebabkan ion Al3+
a)      3CaCO3                              ç===è          3Ca2+    +          3CO32-
b)      3CO32-         +          6H2O    ç===è          3H2CO3 +          6OH-
Misel          -                     -

                                                     
               
                            
c)     
Misel       -
                           Al                        +          6OH-    çè                            +          3Al2(OH)3                               
                            Al
l
d)     
Misel                            -                       
                                      -
                                     -



Misel          -
                                                      +          3Ca2+    < ===è                                         
e)                                                                                                                                          Ca
      Ca

                                                                                                                                          Ca
                                                                                                                                               
Artinya ion karbonat (CO32- ) dari kapur dibutuhkan untuk menghasilkan OH yang dapat menarik Al dari misel (kompleks jerapan), sehingga terbentuk  Al2(OH)3 yang tidak aktif (mengendap). Kemudian ion Ca menempati misel.

2.      Menetralisir Asam disebabkan ion H+
a)      3CaCO3                              ç===è          3Ca2+    +          3CO32-
b)     
Misel         - 
                   -
                            
Misel      -
                            H                        +          CO32-    ç==è                                    +     H2CO3      



c)     
Misel      -
Misel              -
                                            +                    Ca2+     ç==è                                    Ca





KEBUTUHAN KAPUR

Ada 2 metode menentukan kebutuhan kapur ;
1.      Metode SMP (Schomaker Mclean and Pratt (1961)
2.      Metodeberdasarkan  kandungan Al-dd tanah

Untuk daerah tropis yang paling baik : Metode berdasarkan kandungan Al-dd tanah
Metode berdasarkan kandungan Al-dd dikenal dengan Metode Kamparth (1970)

Metode Kamparth :  1 me Al-dd/100g   =  1,5 me Ca-dd/100g 

Dasarnya :   me = Berat Atom (BA)/ Valensi ----------à Valensi Al = 3 dan valensi Ca = 2
                                                                                       Berarti :   3 = 1,5 x 2 atau 1 Al = 1,5 Ca
Contoh :
·         Aluminium (Al) memiliki BA = 27 dan valensi = 3.
·         Berarti : 1 me Al = BA (Al)/Valensi (Al)  = 27/3 = 9 mg
·         Kalsium (Ca) memiliki BA = 40 dan valensi = 2.
·         Berarti : 1 me Ca = BA (Ca)/Valensi (Ca) = 40/2 = 20 mg
·         Jika 1 me Al-dd ada di dalam tanah, berapa banyak dibutuhkan Ca-dd menetralisir (mengusir) Al-dd ?
·         Jawab : 1 me Al-dd = 1,5 Ca-dd
         = 1,5 x 20 mg
9 mg Al-dd   =  30 mg Ca

Hubungan Kejenuhan Al dengan pertumbuhan tanaman :
1.      Jagung                                    : kejenuhan Al < 40%
2.      Kapas dan kedelai     : kejenuhan Al < 20%

Contoh Soal Pengapuran :
Pak tani memiliki tanah seluas 1 ha dengan hasil analisa laboratorium pada kedalaman 20cm sebagai berikut ; mengandung 1 me Al-dd/100 g tanah. Berapa banyak kapur kalsit (CaCO3) yang digunakan untuk menetralisir Al-dd tanah tersebut.  (BA Ca = 40; Valensi Ca = 2; BA C=12; O=16, kapur (CaCO3) 40% Ca dan daya netralisir kapur 40%; berat jenis tanah (ℓ) =1,2 g/cm3 atau 1,2 kg/m3).

Jawab :            Metode Kamparth :   1 me Al-dd/100g = 1,5 me Ca-dd/100g
·         1 me Ca = BA Ca/Valensi Ca = 40/2 = 20mg Ca
·         Berarti ∑Ca yang diperlukan = 1,5 x 20 mg Ca = 30 mg Ca/100g tanah.
·         Jika tanah 1 ha, berarti beratnya = Berat jenis tanah x volume tanah.
·         Volume tanah 1 ha     = Panjang x Lebar x tinggi (kedalaman )
= 100m  x  100m  x  20cm (0,2m)
= 2000m3

·         Berat tanah 1 Ha        = berat jenis (ℓ) x Volume tanah
=   1.2 kg/cm3  x 2.000 m3
= 2.400 m3 atau
= 2.400.000 kg

·         ∑ Ca untuk 1 ha           = 30 mg Ca/100 g tanah    x   2.400.000 kg atau
= 300 mg Ca/ kg tanah       x  2.400.000 kg
=  72 x 107 mg
= 720 kg Ca/ha.

·         ∑ kapur yang dibutuhkan
∑CaCO3           = Berat Molekul (BM) CaCO3 x     kg Ca/ha
                                             BA Ca
                        = 40 + 12 + (16 x 3)     x    720 kg Ca/ha
                                      40
                        = 1.800 kg CaCO3 atau 1,8 ton CaCO3

·         Jika Daya Netralisir (DN) kapur 40% maka kebutuhan kapur total :
= 100/40          x          1,8 ton
= 4,5 ton/ha atau
= 4.500 kg/ha.