BAB I PENDAHULUAN
1.1. Kedudukan fisika tanah di antara ilmu-ilmu lainnya
Tanah merupakan sistem yang sangat kompleks (rumit), oleh karena itu untuk mempelajarinya dengan baik, diperlukan pembatasan dalam cara-cara pendekatannya. Salah satu subjek dasar di dalam Ilmu Tanah adalah Fisika Tanah, yakni kajian tentang mekanika, pangs (energi), dan optik yang dikaitkan dengan tanah. Namun demikian, banyak sifat-sifat fisika-kimia dalam tanah juga tercakup dalam Fisika Tanah, misalnya termodinamika, watak-watak koloid, dan zat alir (liquid). Hampir semua buku teks Fisika Tanah selalu membahas tentang pengaruh kondisi fisik tanah terhadap pertumbuhan tanaman serta bagaimana cara pengelolaan kondisi fisik tanah yang baik.
Kedudukan Fisika Tanah di antara ilmu-ilmu yang lain, terutama dalam Ilmu Tanah, cukup strategic, mengingat bahwa di dalam alam proses-proses fisika sudah berlangsung semenjak alam itu sendiri terbentuk. Di dalam Ilmu Tanah yang berkaitan dengan agronomi, hortikultura, dan silvikultura, maka tujuan mempelajari Ilmu Tanah tidak jauh dan tujuan mempelajari cara penyediaan tanah sebagai media pertumbuhan bagi tanaman. Fisika Tanah yang berkaitan dengan perekayasaan (engineering) bangunan jelas-jelas mempunyai kepentingan yang berbeda.
Di alam, untuk menumbuhkan suatu tanaman manusia perlu membekali dirinya dengan pengetahuan tentang adanya faktor-faktor yang berperan terhadap proses pertumbuhan tanaman. Agar menguasai pengetahuan tentang faktor-faktor tersebut, kajian Ilmu Tanah dapat dipilahkan menjadi beberapa bidang kajian yakni : fisika tanah, kimia tanah, mineralogi tanah, geologi, lanskap, mikrobiologi tanah, kesuburan tanah, genera tanah, morfologi tanah, klasifikasi dan survei tanah, teknologi tanah, konservasi tanah, dan klimatologi (ilmu iklim). Di antara bidang-bidang kajian ini tidak ada batas-batas yang tegas yang membedakannya, dan bahkan tidak mungkin memilahkan bidang mana yang lebih penting dibandingkan bidang yang lainnya. Tidak ada bidang-bidang tadi secara individu mempunyai nilai yang berarti kecuali jika dikaitkan dengan bidang-bidang lainnya.
Universitas Gadjah Mada
1
Muara dari semua kajian bidang-bidang tersebut tidak lain adalah upaya bagaimana cara mempertahankan dan meningkatkan produktivitas suatu lahan. Contoh kecil ini barangkali dapat menggambarkan bagaimana hubungan yang erat antara fisika tanah dan produktivitas. Suatu tanah yang kaya akan sifat-sifat kimianya akan disebut gurun bila disitu tidak ada air. Sebaliknya, suatu lahan bawahan (low land) yang kecukupan air (basah) dan subur akan menjadi suatu lahan rawa yang tidak akan mempunyai nilai jika penggenangan yang tents menerus itu telah menyebabkan kondisinya menjadi anaerobik yang dapat menghambat pertumbuhan sebagian besar akar tanaman budidaya. Sumberdaya hara tanaman pada lapisan tanah bawahan (subsoil) akan menjadi tidak ada gunanya bagi tanaman bila suatu lapisan cadas olah yang keras dan mampat telah menghambat penyusupan (penetrasi) akar tanaman tersebut.
1.2. Sejarah perkembangan Fisika Tanah
Fisika Tanah kurang mendapatkan perhatian dibandingkan kimia tanah dan kesuburan tanah. Mengapa dapat terjadi seperti itu?. Lebih dari seratus tahun yang lalu pupuk
komersial
(pupuk
buatan
pabrik)
belum
dikenal
secara
luas.
Dengan
diperkenalkannya pupuk guano, superfosfat, dan salpeter dari Chili telah menunjukkan adanya keajaiban dari bahan-bahan tersebut di dalam meningkatkan hasil tanaman, terutama bagi tanaman yang ditanam pada lahanlahan yang mengalami penurunan kesuburannya (tidak subur). Sejak saat itu cara-cara pengolahan tanah yang baik, drainase, irigasi, pergiliran tanaman (rotasi), pemupukan dengan bahan organik, dan pengapuran, mulai kurang mendapatkan perhatian dari para petani, terutama generasi mudanya. Ditambah lagi setelah anak-anak para petani pada saat itu telah memasuki perguruan tinggi mereka lebih tertarik mempelajari bahan-bahan ajaib tadi dibandingkan bagaimana cara memperbaiki sifat-sifat tanah melalui upaya-upaya yang telah dirintis para orang tua mereka.
Alasan yang lain yang menyebabkan mengapa Fisika Tanah kurang mendapatkan perhatian dibanding kimia dan kesuburan tanah, yakni karena labih dikuasainya Ilmu Kimia dalam Ilmu Tanah dibandingkan Fisika Tanah, pada kurun waktu tahun 1840 hingga 1920, yang saat itu banyak pemuka-pemuka (pakar-pakar) di lapangan adalah para ahli dalam bidang kimia dan geologi. Suatu pengaruh yang besar dalam mengarahkan ilmu tanah menuju sudut pandang kimia telah diberikan oleh Justur von Liebig. Para siswanya serta buah tulisannya, terutama dalam bentuk buku yang berjudul "Organic chemistry in
Universitas Gadjah Mada
2
its applicatiom to agriculture and physiology", yang diterbitkan dalam tahun 1840, telah menyebarkan pesan kimia tanah ke seluruh penjuru dunia. Pada saat itu tidak ada imabangan yang berarti dalam bidang fisika tanah.
Bila dibandingkan dengan gejala kimia dan biologi, gejala fisika tanah, seperti tekstur, pengendalian lengas, dan suhu, tampaknya dipandang sederhana bagi pengamat awam dan bahkan tidak dianggap sebagai suatu tantangan bagi beberapa peneliti. Selain itu, penelitian dalam fisika tanah memerlukan kerja lapangan yang menguras tenaga yang mungkin ini telah menyebabkan kurang tertariknya minat orang-orang yang dilatih secara ilmiah. Hanya relatif Baru saja fisika tanah medapatkan tempat berpijaknya kembali. Ada tiga faktor yang palin bertanggunggjawab terhadap hal ini : (1) Kenyataan dalam beberapa peristiwa menunjukkan bahwa pemakaian pupuk-pupuk komersial yang paling berhasil dan dapat dicatat tidak cukup meyakinkan bahwa hasilnya menguntungkan (ditinjau dari sudut ekonomi), (2) Pengenalan profil tanah sebagai suatu tubuh alam dan sebagai sebuah kesatuan, (3) Terhanyutkannya sejumlah besar tanah akibat erosi yang semakin nyata dan semakin banyak publikasi. Seperti halnya bidang-bidang yang lain, sungguh sulit untuk manyebutkan kapan fisika tanah sebagai individu ilmu telah dimulai, walaupun telah banyak diketahui kondisikondisi fisik tanah pada zaman Yunani dan Romawi Kuno. Tidak ada "Bapak" fisika tanah yang muncul. Salah satu dari orang-orang pertama dalam zaman moderen yang mempelajari hubungan tanah dan air adalah De la Hire, seorang ahli matematika dan iklim pada istana Louis XIV di Versailles, yang pada tahun 1688 menerbitkan tulisan tentang perkolasi air melalui lisimeter (alat berupa tabung untuk mengukur laju peresapan air secara vertikal ke dalam tanah). Dia menunjukkan fakta bahwa hujan merupakan anal air dari mata air.
Schubler, pada tahun 1833 , pertama kali melaporkan penelitian secara bersistem tentang berbagai macam sifat fisika tanah. Dia memusatkan perhatiannya terutama pada sifat-sifat yang dapat berpengaruh terhadap basil atau produksi tanaman. Dalam tahun 1864, Schumacher memperkenalkan konsep porositas kapiler dan non-kapiler tanah, dan dia mengenal pengaruh penaungan daun-daun tanaman terhadap tanah dan anti penting perlindungan tajuk tanaman melawan benturan tetes-tetes air hujan.
Wollny merupakan salah satu perintis terkenal di dalam bidang fisika tanah. Selama kurun waktu tahun 1879 hingga 1898 dia tekah menerbitkan berbagai
Universitas Gadjah Mada
3
macam hasil penelitian tentang fisika tanah di dalam jurnal berkala "Forschungen auf den Gebiete der Agriculturphysik" yang dia sendiri sebagai penyuntingnya. Penelitiannya tentang hidrologi kaitannya dengan fisika tanah sudah sangat umum. Meskipun pada saat ini hanya memiliki nilai kesejarahannya saja, namum yang menarik dari terbitan-terbitan tersebut adalah gagasangagasan dan kesimpulan-kesimpulan yang dianggap sebagai suatu temuan setelah kurun waktu 50 tahun kemudian. Pelaku fisika tanah di Amerika selama kurun waktu paroh kedua abad kesembilanbelas adalah Hilgard di California, Johnson di Connecticut, King di Wisconsin, dan Slichter di U.S. Geological Survey. Mereka ini adalah pakar tanah umum yang memberikan tumpuan pada fisika tanah sebagai bagian dari kegiatan penelitian mereka.
Selama kurun waktu abad keduapuluh inilah fisika tanah telah mendapatkan jatidirinya.Beberapa pakar, yang aktif dalam kurun waktu sepertiga pertama dari abad keduapuluh, yang telah menyumbang banyak terhadap kemajuan fisika tanah dapat disebutkan sebagai berikut : (1) Briggs : kesetaraan lengas tanah (2) Buckingham : potensial kapiler (3) Pallen : perpindahan panas di dalam tanah (4) Mitscherlich : higroskopisitas, panas pembasahan (5) Lebedev : kondensasi dan adsorsi uap air oleh tanah (6) Bouyoucos : analisis mekanik dengan hidrometer, pengukuran lengas tanah dengan hambatan listrik (7) Sekera, Donat, Schofield : potensial lengas tanah (8) Bradfield : watak lempung koloidal (9) Kubiena : mikrostruktur tanah (10) dan masih banyak lainnya. I.3. Manfaat mempelajari Fisika Tanah Tujuan mempelajari fisika tanah adalah untuk memperoleh pemahaman tentang fasefase penting dari bidang ini serta mengenali alat-alat/cara-cara untuk menangani masalah produksi tanaman. Alat-alat ini dapat bersifat nyata atau tidak nyata. Mereka ini meliputi perwujudan (realisasi) hukum-hukum (kaidah-kaidah) yang mangatur kelakuan fisik tanah maupun kemampuan dalam menggunakan metode-metode yang diperlukan untuk menentukan sifat-sifat fisika dari tanah, dan kebijakan bagaimana memodifikasi (mengubah) kondisikondisi fisik tanah di lapangan.
Universitas Gadjah Mada
4
Tujuan-tujuan tersebut dapat diringkaskan sebagai berikut : (a) Menyediakan informasi tentang dasar-dasar fisika tanah (b) Menjadikan paham tentang
pengaruh-pengaruh fisika tanah terhadap
pertumbuhan tanaman (c) Mengembangkan pengetahuan cara kerja metode-metode dan peralatan yang digunakan di dalam penelitian fisika tanah (d) Belajar menggunakan fisika tanah dalam evaluasi (penilaian) tanah (e) Belajar mengevaluasi pengaruh-pengaruh faktor lingkungan terhadap sifatsifat tanah (f) Menunjukkan bagaimana kondisi fisik tanah dapat dipengaruhi dan dapat melayani kebutuhan hidup manusia (g) Membantu mengembangkan filsafat ilmu tanah I.4. Ruang lingkup Fisika Tanah Di dalam buku ini akan dibahas tentang ilmu tanah yang ditinjau dari sudut pandang fisika tanah yang dianggap sebagai cabang ilmu tanah yang berkaitan dengan sifat-sifat fisika dari tanah. Juga dibahas tentang cara-cara pengukuran, prediksi, dan pengendalian proses-proses fisika yang terjadi di dalam dan melalui tanah. Sebagaimana diketahui bahwa ilmu fisika berurusan dengan bentuk-bentuk dan salinghubungan antara bahan dan energi , sehingga fisika tanah berurusan dengan kedudukan dan gerakan bahan dan laju aliran dan alihbentuk energi di dalam tanah.
Pada dasarnya kajian dasar fisika tanah ditujukan untuk mencapai pengetahuan dasar tentang mekanisme-mekanisme yang mengatur kelakuan tanah dan peranannya di dalam biosfer, termasuk misalnya proses-proses salinghubungan sebagaimana pertukaran energi di daratan dan daur air dan bahan-bahan yang dapat dipindahkan di lapangan. Sementara itu, praktek fisika tanah ditujukan pada pengelolaan yang tepat terhadap tanah melalui cara irigasi, drainase, konservasi tanah dan air, pengolahan tanah, aerasi dan pengaturan bahang (energi panas)(heat) tanah, maupun penggunaan bahan tanah untuk keperluan rekayasa keteknikan.
Oleh karena itu, fisika tanah dipandang sebagai ilmu dasar dan sekaligus ilmu terapan dengan kisaran kepentingan yang luas, yang beberapa bagiannya dipangsa oleh cabangcabang ilmu tanah lainnya dan oleh ilmu-ilmu yang salingterkait dengannya, termasuk ekologi daratan, hidrologi, mikroklimatologi, geologi, sedimentologi, botani, dan agronomi. Fisika tanah jugs erat kaitannya dengan profesi perekayasaan mekanika tanah, yang
Universitas Gadjah Mada
5
berurusan dengan tanah utamanya fungsi tanah sebagai bahan bangunan dan bahan penyangga bangunan.
Universitas Gadjah Mada
6
