BAB VII SUHU TANAH
VII. 1. Pengertian tentang suhu tanah
Suhu merupakan sifat tanah yang amat penting, karena dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman secara langsung dan juga mempengaruhi lengas, aerasi, struktur, kegiatan mikrobia dan enzim, perombakan sisa-sisa tanaman, dan ketersediaan zat-zat hara tanaman. Suhu merupakan salah satu faktor pertumbuhan yang penting bagi tanaman, sebagaimana layaknya air, udara, atau zat-zat hara mineral. Biji, akar tanaman, dan mikrobia yang tumbuh di dalam tanah, dan proses kehidupan mereka secara langsung dipengaruhi oleh suhu tanah. Pengaruh penting suhu terhadap pertumbuhan tanaman terutama melalui lengas tanah. Aerasi tanah dipengaruhi oleh perbedaan-perbedaan suhu dan kandungan lengas. Pengaruh suhu terhadap struktur tanah yakni melalui pembekuan dan pencairan. Suhu tanah baik semata-mata oleh peningkatan atau penurunan atau oleh pembekuan air tanah, memiliki pengaruh nyata terhadap perombakan bahan organik dan mineral tanah, pembebasan unsur hara tanaman dan juga terhadap pembentukan lempung. Barangkali kita masih ingat bahwa reaksi kimia akan meningkat sebesar dua kali lipat dengan setiap kenaikan suhu sebesar 10°C. Dalam klasifikasi tanah dunia seringkali juga mengikutkan faktor suhu sebagai salah satu kriteria pembedanya.
Untuk memperdalam pengertian tentang suhu tanah kita perlu mempelajari tentang konsep bahang (heat) beserta satuan-satuan yang digunakan.
Suhu tanah ditentukan oleh salingtindak antara beberapa faktor. Pada dasarnya semua bahang (energi panas) berasal dari dua sumber utama, yakni (1) pancaran panas dan matahari dan langit dan (2) konduksi dari bagian dalam tubuh bumi. Sumber (2) relatif sangat kecil dibandingkan dengan sumber (1). Baik faktor luar (lingkungan) maupun faktor dakhil (tanah) memberikan sumbangan yang besar dalam menentukan perubahanperubahan suhu tanah.
Universitas Gadjah Mada
1
(a) Faktor -faktor lingkungan :
- Pancaran (radiasi) matahari yakni terdiri atas :
Banyaknya energi panas (bahang) dari matahari yang mencapai bumi adalah 2,0 kal/cm2/menit (2,0 langley/menit). Banyaknya pancaran yang sesungguhnya diterima oleh permukaan tanah adalah lebih kecil. Ini disebabkan al.: (1) sudut hadapan permukaan tanah terhadap matahari yang disebabkan oleh garis lintang, musim, waktu dalam sehari, kemiringan dan arah lereng, dan tinggi tempat dan (2) penyekatan oleh udara, uap air, awan, debu, asap, salju, tanaman, atau mulsa. Di wilayah beriklim sedang, pancaran sebesar antara 100 dan 800 langley diterima pada permukaan bumi setiap hari. Sebanyak 580 langley diperlukan untuk menguapkan selapis air setebal 1 cm. Hanya sebagian pancran total tersedia untuk memasok energi bagi penguapan dab transparansi. Sisanya digunakan untuk memanaskan tanah, fotosintesis, atau dipantulkan kembali ke langit. Pancaran energi matahari terjadi sebagai pancaran gelombang pendek, yakni berkisar antara 0,3 hingga 5,0 mikron. - Pancaran dari langit :
Pancaran dari langit memberikan sumbangan bahang yang nisbi besar kepada tanah di wilayah-wilayah yang sinar mataharinya harus menembus atmosfer bumi dengan sudut yang sangat miring. Pada kondisi semacam ini banyak energi matahari yang diserap oleh atmosfer dan dipancarkan kembali ke segala arah. Di daerah-daerah tropis sinar matahari menembus atmosfer lebih mendekati tegak lurus dan kehilangan sedikit energinya. Oleh sebab itu persebandingan pancaran dari langit pada kondisi semacam ini menjadi kecil. - Penghantaran bahang dari atmosfer :
Karena penghantaran bahang melalui udara termasuk kecil maka dapat mempunyai pengaruh nyata terhadap suhu tanah hanya dengan persinggungan. Ini berarti bahwa konversi udara atau angin diperlukan untuk memanaskan tanah dengan cara konduksi dari atmosfer. Contohnya, angin fohn di pegunungan Alpina dan chincok di Amerika Serikat Bagian Utara Barat, yang merupakan angin panas, yang waktu singkat dapat melelehkan selapis salju dan sama sekali mengeringkan permukaan tanah.
Universitas Gadjah Mada
2
Pengembunan : Pengembunan merupakan suatu proses yang melepaskan bahang (eksotermis). Bila uap air dari atmosfer atau dari jeluk-jeluk tanah lainnya mengembun di dalam tanah, maka akan secara nyata memanaskan tanah. Kenaikan sebesar 5°C atau lebih sering dapat terjadi. Begitu pula pembekuan air juga dapat menimbulkan bahang.
Penguapan : Penguapan merupakan suatu proses yang memerlukan bahang (endotermis), bekerja dalam arah yang berlawanan. Semakin besar kecepatan penguapan, semakin besar pendinginan tanah tersebut. Tanah-tanah yang lembab jarang sangat panas. Pelelehan es memerlukan bahang.
Vegetasi : Proses fotosintesis oleh tanaman melibatkan penggunaan air, pemantulan pancaran yang datang, dan energi , cenderung menurunkan suhu iklim mikro dan secara tidak langsung menurunkan suhu tanah. Tanaman penutup dapat membantu menyekat dan akibatnya dapat meredam ayunan suhu tanah.
(b) Faktor-faktor tanah :
Kapasitas bahang Bahang jenis tanah mineral yang kering mendekati 0,2 kal.e. Ini berarti bahwa 1 cm 3 tanah kering yang terdiri atas separoh bahan padat dan separoh ruang pori akan mempunyai kapasitas bahan sebesar 0,5 x 2,65 x 0,2 = 0,265 kal cm-3 (atau 0,25 kal cm-3 sebagai reratanya), karena kapasitas bahan udara terlalu kecil sehingga dapat diabaikan. Jika tanah ini dalam keadaan jenuh bahang jenisnya akan menjadi 0,265 + (0,5 x 1,0) = 0,765 kal cm-3. Jika hanya separoh ruang pori (seperempat dari volume total) terisi air, maka bahang jenisnya akan sebesar 0,25 + (0,25 x 1,0) = 0,50 kal cm-3. Bahang jenis tanah-tanah organik (mis.gambut) lebih besar daripada tanah mineral pada berat yang sama, tetapi bila atas dasar volumenya maka perbedaannya sangat kecil. Karena tanah organik umumnya memiliki kapasitas persentase ruang pori yang besar, maka tanah-tanah ini mempunyai kapasitas Universitas Gadjah Mada
3
bahang yang sangat tinggi pada saat jenuh (kira-kira 0,9 kal cm-3). Kapasitas bahang beberapa bahan disajikan dalam Tabel 7.1 di bawah ini.
Tabel 7.1. Bahang jenis untuk beberapa macam bahan Jenis bahan
Bahang jenis (kal gram-1)
Kapasitas bahang volumetrik (kal cm 3)
Humus
0,4
0,56
Air
1,0
1,0
Es
0,5
0,46
Udara
0,25
0,0003
Lempung
0,22
0,5
Kwarsa
0,19
0,5
Mika
0,21
0,59
Granit
0,19
0,5
CaCO3
0,20
0,54
Fe2O3
0,15
0,75
Kapur tulis
0,21
0,46
Kayu
0,42
0,38
Catatan : bahang jenis adalah banyaknya bahang (energi panas)(kalor) yang diperlukan untuk mengubah suhu suatu masse tertentu (gram) dari zat itu sebesar kenaikan suhu tertentu (kenaikan suhul °C).
Tiap jenis bahan penyusun tanah mempunyai kemampuan menghantarkan bahang yang berbeda-beda. Kebanyakan zarah tanah adalah sekitar 0,005 unit. Untuk udara kirakira 100 kali lebih kecil, sedangkan bagi air kira-kira seperlima dari mineral-mineral pembentuk tanah. Sehingga tanah yang kering dan tersusun longgar mempunyai daya hantar bahang sangat rendah (0,0003 hingga 0,0005 kal det-1 cm-1 per °C), karena bidangbidang singgung antar individu zarah sangat kecil dan daya hantar udara dalam porinya juga sangat kecil.
Kenaikan kandungan lengas di dalam tanah pada kisaran kering, dari kering oven hingga kering udara, meningkatkan daya hantar bahang yanah hanya sangat kecil. Segera setelah air tersebut mulai membentuk jembatan antara zarah-zarah, maka daya hantarnya meningkat secara mencolok. Hal ini terjadi pada waktu tanah mulai tampak lembab (kirakira pada tegangan 30 atmosfer). Daya hantar bahang sama dengan air dicapai pada Universitas Gadjah Mada
4
tegangan lengas 10 atmosfer. Pada saat tanah menjadi lebih basah maka daya hantar bahangnya meningkat sangat nyata. - Kegiatan biologis
Kegiatan biologis mengeluarkan bahang, dan semakin besar kegiatan ini di dalam tanah, makin banyak tanah memperoleh bahang. Tanah yang tinggi kandungan bahan organik, zat-zat hara mineral dan udaranya, sertakecukupan lengas, dapat memanaskan beberapa derajad lebih tinggi diabndingkan tanahtanah di sekelilingnya yang secara biologis tidak aktif - Pancaran dari tanah
Pancaran bahang dari tanah ke atmosfer terjadi secara berkesinambungan. Semakin tinggi suhu tanah semakintinggi pula pancarannya. Pancaran melewati ruang hampa lebih besar daripada lewat udara, karena udara menyerap bagian energi yang dipancarkan tersebut. Kabut, awan, uap air, dan mulsa mengurangi pancaran bahang dari tanah.
Warna mempunyai pengaruh nyata terhadap pemantulan gelombang pendek yang datang. Semakin gelap warna, semakin kecil pula bagian pancaran yang kemudian dipantulkan. Nisbah energi yang dipantulkan terhadap energi yang datang ini dinamakan albedo. Semakin besar albedo, semakin dingin tanahbegitu pula bagi benda-benda lainnya. Tanah-tanah yang berwarna gelap dan tanah-tanah yang lembab memantulkan lebih sedikit energi dibandingkan tanahtanah yang berwarna cerah dan kering. Tanah yang mempunyai permukaan kasar menyerap lebih banyak pancaran matahari dibandingkan tanah yang permukaannya halos.
Sifat-sifat tanah yang lain yang berpengaruh terhadap days hantar bahang yakni tekstur, struktur, kadar lengas, kandungan garam terlarut.
Suhu tanah merupakan sifat tanah yang dinamis. Suhu dapat mengalami perubahanperubahan secara harian dan musiman. Ayunan suhu mempengaruhi kondisi tanah yang lain dan kehidupan tanaman. Penting mempelajari baik banyaknya maupun jeluk ayunan suhu ini. Perlu dipelajari pula macaw faktor yang memepengaruhi ayunan suhu dalam tanah ini.
Universitas Gadjah Mada
5
VII.2. Arti penting suhu tanah
Kebutuhan suhu tanah bagi tanaman berbeda-beda bergantung kepada jenis tanaman dan juga tingkat pertumbuhannya. Ada bukti bahwa pada jagung hasilnya dilipatkan kurang lebih dua kali lebih tinggi dengan dinaikkannya suhu 10°C pada suhu di atas 20°C. Pada suhu yang lebih rendah hasil tanaman menurun dengan faktor lebih daripada 2 bagi setiap 10°C penurunan suhu. Oleh karena itu hubungan suhu dengan kehidupan tanaman mungkin lebih baik digambarkan dengan mengklasifikasikan pengaruh tersebut , misalnya kisaran suhu optimum, kisaran suhu pertumbuhan, dan kisaran suhu pembatas kehidupan.
Suhu optimum merupakan suhu-suhu yang memungkinkan bagi tanaman untuk dapat tumbuh dengan subur dan memberikan hasil terbaik. Kisaran pertumbuhan merupakan kisaran suhu yang tanaman dapat tumbuh di dalamnya, termasuk di dalamnya kisaran optimum. Batas kehidupan merupakan suhu-suhu maksimum dan minimum yang dapat dicapai
tanpa
mematikan
tanaman.
Suhusuhu
aktualnya
ditentukan
oleh
tingkat
pertumbuhan dan oleh lamanya suhu-suhu tersebut dikenakan pada tanaman.
Peranan suhu tanah dalam mempengaruhi pertumbuhan tanaman bergantung pada tingkat pertumbuhannya yakni sejak dari saat perkecambahan, setelah tanaman berkembang hingga periode panen, dan juga pengaruhnya terhadap ketersediaan lengas serta zat-zat hara tanaman. - Perkecambahan Dalam hal perkecambahan, hanya suhu tanah, dan bukan suhu udara, yang penting. Tanaman
mempunyai
suhu-suhu
minimum,
optimum,
dan
maksimum
bagi
perkecambahannya. Dengan alasan ini maka cukup bijaksana kalau menempatkan biji-biji tanaman yang ditanam ke dalam tanah hanya bila suhu cukup dekat dengan suhu optimum tersebut agar cepat berkecambah, kalau tidak maka biji-biji tersebut dapat diserang oleh cendawan atau penyakit yang lain dan mungkin akan berkecambah amat lambat sehingga gulma yang mempunyai suhu perkecambahan lebih rendah akan mengalahkannya. - Suhu tanah dan suhu udara
Setelah tanaman tersebut berkembang di atas permukaan tanah, maka akan sulit untuk memilahkan antara pengaruh suhu udara dan suhu tanah. Umumnya ayunan (fluctuation) suhu di dalam tanah lebih kecil dibandingkan suhu di dalam udara dan oleh Universitas Gadjah Mada
6
karena itu dapat dianggap bahwa suhu udara akan lebih sexing menjadi faktor pembatas pertumbuhan dibandingkan suhu tanah. Namun di dalam musim semi suhu tanah pada umumnya lebih rendah daripada suhu udara dan dapat membatasi kehidupan mikrobia dan ketersediaan zat hara dan kemampuan akar-akar tanaman untuk menyerap zat-zat hara dan air. Terbukti bahwa pada waktu tanah membeku dan udara menjadi hangat pohonpohon berdaun jarum dapat menderita kekeringan fisiologis (physiologic drought).
- Ketersediaan air tanah dan zat-zat hara tanaman
Energi bebas air meningkat dengan meningkatnya suhu. Ini berarti bahwa sampai suatu batas fisiologis, air menjadi lebih tersedia bagi tanaman atau karena tanah menjadi hangat. Pemanasan terhadap tanah pada titik layunya akan dapat mengembalikan keturgoran tanaman walaupun hanya bersifat sementara. Suhu-suhu rendah menurunkan ketersediaan zat hara tanaman, terutama bagi zat-zat hara yang ketersediaannya ditentukan oleh kegiatan mikrobia. Akar-akar tanaman akan kerdil dan pendek dan gemuk dan akan sangat rendah. Akibat dari itu kemampuannya dalam menyerap air dan zat-zat hara akan berkurang. - Suhu tanah yang dikehendaki
Secara umum dapat dikatakan bahwa suhu-suhu tanah yang sedang, yang dekat dengan optimum bagi setiap tanaman tertentu, dikehendaki bagi pertumbuhan tanaman. Jika mungkin, keadaan-keadaan luar biasa (extreme) hendaknya dihindari karena keadaan ini akan memperlambat pertumbuhan tanaman dan boleh jadi malah menguntungkan bagi gulma dan jasad-jasad pengganggu. Suhu tanah seharusnya tidak terlalu jauh ketinggalan di belakang suhu udara pada musim semi atau tidak pula tanah tersebut menjadi panas terlalu cepat. Hal ini dapat meningkatkan bahaya baik terhadap kekeringan fisiologis ataupun kerusakan akibat suhu rendah tiba-tiba (frost).
Keanekaragaman suhu harian dalam taraf sedang saja itulah yang dikehendaki. Keaneka ragaman ini justru dapat membantu pengagihan lengas tanah melalui penyulingan dan pengembunan dan membantu aerasi tanah. Keanekaragaman ini memungkinkan memberikan keuntungan secara langsung bagi pertumbuhan tanaman.
Universitas Gadjah Mada
7
