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
_ O
– K +
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
|
Atau
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 ℓ 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
l
d)
Misel -
-
-
|
Misel -
|
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 -
|
c)
Misel -
|
Misel
-
|
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.