KARAKTERISTIK, GENESIS DAN KLASlFlKASl TANAH S A W A H BERASAL D A R l BAHAN VOLKAN MERAPI
Oleh :
M. LUTHFI RAYES
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN B060R B 0 6 0 R 2000
SUMMARY M. LUTHFI RAYES. "Characteristic, Genesis and Classification of Rice Soils Derived From Volcanic Materials of Merapi" (Under supervision of Sarwono Hardjowigeno as a Chairman of Academic Advisor; Sudarsono, Budi Mulyanto, Supiandi Sabiham and Achmad M. Fagi as Members of the Academic Advisor). Rice soils possessed differences soil morphology with its counterpart under upland in several features such as surface gley, plowpan and ironlmanganesepan formation. The main objective of the research was: (1) to study the characteristics and genesis of rice soifs derived from volcanic materials of Merapi, Yogyakarta, (2) to identify the main factots affecting the development of the rice soil profiles, mainly the development of plow pan and other pan, including their genesis, and (3) to classify rice soils according to Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 1998) and their modification so that the characteristicsthat affecting the managementwere reflected. In rice soils developed on coarse volcanic materials on southern slope of Merapi volcano, Yogyakarta, several kinds of pans with various thickness and depth were found. The research was carried out by studying 19 soil profiles in: (1) three difference groups of soil texture namely: gravelly sand, sand and sandy loam, (2) the length of rice soil under flooding as indicated by the land use, namely dry-land (non-rice) and rice soils (consists of 3 different cropping intensity namely single, double and triple cropping with rice in a year) and (3) hvo elevation (300 - 500 rn and ~ 2 5 0 m ad). Soil samples were collected from each horizon of all studied pedons and laboratory analyses were done to identify the physical, chemical, mineralogical and micromorphological characteristicsof the soils.
The result of the research showed that the morphology of rice soils are quite difference with that of dry-land especially within 60 cm from the surface. Rice cropping intensity (length of rice soil under flooding in a year) caused rice soil morphology different Rice soil that relativefy moist during the year (triple cropping with rice in a year) have horizons sequence as follows: p h layer, plow pan and subsoil, vrrhile that under single and double cropping with rice in a year have similar morphology namely: plow layer, ironlmanganese pan and subsoil. lronlmanganese pan was not fragipan, but it was plow pan that cemented by iron andlor manganese. In all pedons under 3 different soil texture groups, the lower the cropping intensity the shallower and the thicker the ironlmanganese pan (Bsdm), while those under single cropping with rice in a year, the finer the texture the shalower and the thicker the pan, except if the pan directly overlying the duripan. In soils under double cropping with rice the finer h e texture the deeper and the thicker the ironlmanganese pans. In addition to iron pan, duripan (Bqrn) was also found, in several places of the study area. Duripan was only occur in certain places previously affected by the presence of water that make it possible for silica to precipitated. It can occur in soils under rice or in dry-land. In all pedons under 3 different texture groups of the area under study, the bulk density of the soil of AdlBd and Bsdm horizons were higher than those of the overlying and the underlying horizons (except if the duripan were exist). Soil permeability was on the contrary with the soil bulk density. Clay content of the plow layer w e higher than that of the underlying horizons indicated that the weathering processes more intense in the pbw layer due to the alternating redox condition followed by wet tillage. Clay content of the
r k soils in the area have tendency that double > triple > single cropping with rice, both on plow layer and plow panliron pan. Organic-C content of the plow layer was higher with the finer the texture and the higher the intensity of rice cropping in a year. Cation exchange capacity (CEC) of rice soils under triple cropping with rice in a year, commonly higher in the finer soil texture. On single and double cropping with rice in a year, the CEC depend on the organic-C content and the type of the existing clay minerals. Iron (Feo and Fed) content of all pedons of dry-land decrease regularly with a depth, while on rice soils, iron were lower on the plow layer (except on triple cropping), the highest on Bsdm horizon, and then decrease with depth. iron content on Bsdm and Bd horizons of rice soils generally double > triple > single cropping of rice. Ferrihydrite was the dominance non-crystalline iron mineral found in the area, while allophane was not occur, as indicated by the AUSi atomic ratio of < 1 (0.17 - 0.86),and also by the DTA cuwe. Minerals of sand fractions of rice and non-rice soils of all pedons were similar. Plagioclase (andesine and labradorite) and augite were the dominant mineral in the soils. Amphibole, magnetite, hypersthene and quartz were also found. The content of volcanic glass was less than 3%. Ratio of the weathered mineralsheatherable minerals on the plow layer of rice soils were: double > triple > single cropping with rice in a year. The composition of the clay fractions consists mainly of primary rninerals (andesine, labradorite, crystobalite, augite and hypersthene). Secondary rninerals were halloysite, kaolinite and srnectite. Smectite was only found in sandy loam rice soils on the elevation of less than 250m asl. The thin section observation, showed that on the Bsdm horizon, clay and silt coating impregnated by iron oxide and hydroxide, acted as coating, hypocoating an infilling at almost all voids, causing the horizon been indurated. On the duripan, opaline silica was the main cementing agent, as silica coating (silan), infitling h e void and impregnating the groundmass. In addition to those, iron and manganese oxide and hydroxide were also acting as cementing agent, causing the duripan reddish in color and more indurated. Pedogenesis processes of rice soils closely related to those under upland. The main process in the plow layer was alternate reduction and oxidation. The dominance pedogenesis processes were eluviation under reduced condition, followed by leaching, lessivage, decomposition, synthesis, rnelanization, gleyzation and enrichment from irrigated water causing day content of plow layer was higher. The process of gleyzation was not so significant. On the plow pan illuviated of materials from the overlying horizon. induced compaction. In addition to those, leaching of iron and manganese to the lower layer, were also occur. Ferro iron that remain on the layer was oxidized to form mottles. lronlmanganese pan having similar process to that of plow pan followed by cementing by iron and manganese, causing the horizon more compact and indurated. The soils under rice were classified as Inceptisols, while those under dry-land were classified as Mollisols. Rice soils under triple cropping with rice in a year have an aquic soil moisture regime, while the other rice soils remain under udic or ustic soil moisture regime. None of the pedon under study fulfill the requirement of andic soil properties mainly due to the insufficient content of volcanic glass. Some of the pans in the study area previoudy called plow pan was belongs to iron pan. The pans previously identified as fragipan must be iron pan, while the lithic contact should be identified as duripan. All rice soils under gravelly sand and loamy sand textures on the 3 cropping intensity and only rice soik under triple cropping of rice in &year on sand texture belongs to Epiaquepts greatgrwp. All rice soils under triple oropping of rice classified as Typic Epiaquept. except for gravelly sand texture that belongs to
Aeric Epiaquepts. Pedons having iron pans with a depth of 15 cm or more belongs to Fragic Epiaquepts, while the others with the pan less than 15cm thickness were not. The effect of thickness and depth of pans on soil classification were : (a) plow pan did not affect soil classification. (b) ironlrnanganese pan affecting soil classification on subgroup level if the thickness > 15 cm, and (c) duripan affecting soil classification on great group level if the depth < 100 crn from the surface. Classification of rice soils according to Soil Taxonomy still under improvement. Nevertheless the classification of rice soils by means of the eighth edition of The Keys to Soil Taxonomy (Soil Survey Staffs, 1998) for the tropical areas, were able to reflect the rice soils propertiescompare to the previous editions. In classifying soils of volcanic origin, especially those developed under lahar materials, both under rice and dry-land, should be done carefully due to the fact that the soils were within transition of three orders namely Andosols, Mollisols and Inceptisols. Duripan almost similar to lithic material;while iron pan on rice soils almost similar to fragipan. Analyses of sand fraction minerals to estimated the number of volcanic glasses and micromorphological analysis to indicated the duripan should be done carefully. In Soil Taxonomy, the ironlmanganesepan should become a discrete diagnostic horizon that equal to Wagipan or others. Compared to placic horizon that has only 1 - 2 mm thick, iron pan influenced more to the crop growth due to it indurated and the thickness of 5 - 20 cm. The application of Newhall Simulation Models (NSM) to estimated soil moisture regime must be done carehlly because the program based only to the climatological data (precipitation and temperature), without taking into account the soil properties.
RINGKASAN M. LUTHFI RAYES. Karakteristik, Genesis dan Klrmsifikasi Tanah Sawah Berasal dari Bahan Volkan Merapi (Dibawah bimbingan Sarwono Hardjowigeno sebagai Ketua Komisi, Sudarsono, Budi Mulyanto, Supiandi Sabiham dan Achmad M. Fagi sebagai Anggota Komisi) Tanah sawah memperlihatkan morfologi profil yang berbeda dengan tanah-tanah yang sama yang tidak disawahkan, antara lain terbentuknya lapisan glei permukaan, tapak bajak, padas besil mangan serta Iapisan bawah yang mengandung karatan. Penelitian ini bertujuan : ( 1 ) mempelajari karakteristik dan genesis tanah-tanah sawah yang berasal dari bahan volkan di lereng-bawah bagian selatan Gunung Merapi, (2) mengidentifikasi faktor-faktor utama yang mempengaruhi pembentukan profil tanah sawah, termasuk terbentuknya
tapak bajak dan padas serta menganalisis proses
pembentukannya, dan (3) rnengklasifikasikan tanah sawah menurut Taksonomi Tanah (Soil Survey St&,
1998) dan moditikasinya sehingga sifat-sifat yang berpengaruh
terhadap pengelolaannya dapat tercerrnin. Pada tanah sawah yang berkembang dari bahan volkan kasar (sangat berpasir) di lereng selatan gunung Merapi, Yogyakarta di bawah lapisan olah, dijumpai lapisan padas dengan jenis, ketebalan dan kedalaman yang beragam. Penetitian dilakukan dengan mengamati 19 pedon yang (1) memiliki tekstur tanah berbeda yaitu: pasir berkerikil, pasir, dan lempung berpasir, (2) menaalami berbagai lama genanaan dalam setahun sesuai dengan penggunaannya yaitu: lahan kering (tidak pernah digenangi), dan lahan sawah (yang ditanami 1, 2 dan 3 kaii padi &lam setahun), (3) terletak pada ketinggian 300
- 500 m di atas permukaan laut (dpl)
dan €250 m dpl.
Contoh tanah diarnbil dari tiap-tiap horison pada semua pedon dan dianalisis sitkt fisika,
kimia, mineralogi dan mikromorfologi tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa morfologi tanah sawah dan lahan kering sangat berbeda, terutama pada kedalaman 0
-
60 c m dari permukaan tanah. Intensitas
penanaman padi (lamanya sawah digenangi) dalam setahun menyebabkan morfologi tanah sawah berbeda. Tekshu dan etevasi tidak menyebabkan perbedaan morfologi tanah.
Susunan horison tanah sawah yang lembab sepanjang tahun (ditanami 3 kali padi dalam setahun) adalah: lapisan olah, tapak bajak, d m Iapisan tanah bawah, sedangkan tanah sawah yang ditanami 1 dan 2 kali padi dalam setahun adalah: Iapisan olah, padas besi dan lapisan tanah bawah.
Padas besihangan bukan fragipan, tetapi merupakan tapak
bajak yang mengalami sernentasi besi dan rnangan. Pada semua kelompok tekstur yang diamati, semakin lama periode kering ( 1 x padi) semakin dangkal dan semakin tebal padas besi/mangan (Bsdrn). Pada sawah 1 x padi, semakin haius tekstur tanah, sernakin dangkal dan semakin tebal, kecuali jika padas tersebut berada langsung di atas duripan. Pada sawah 2 x padi, semakin halus tekstur tanah semakin dalam dan semakin tebal padas besi/mangan. Selain padas besi, di daerah penelitian juga dijumpai duripan (Bqrn) yang hanya terbentuk pada tempat-tempat tertentu, yang memungkinkan tejadinya pengendapan silika, tanpa dipengaruhi oleh penyawahan. Sifat fisika tanah sawah pa& ketiga tekstur tanah, menunjukkan bahwa bobot isi tanah horison AdlBd dan Bsdrn lebih tinggi dari horison tanah di atas dan di bawahnya, sebaliknya dengan permeabilitas tanah.
Kandungan liat pada lapisan olah tanah sawah
lebih tinggi daripada lapisan di bawahnya. Pola kandungan liat di lapisan olah maupun padas besi/mangan dan tapak bajak adalah: sawah 2 x padi > 3 x padi > 1 x padi. Kandungan C-organik lapisan olah semakin tinggi dengan sernakin halusnya tekstur tanah dan semakin tingginya intensitas penanaman padi dalam setahun. Kapasitas tukar kation (KTK) tanah sawah yang ditanami 3 x padi dalam setahun, umumnya lebih tinggi dengan semakin halusnya tekstur tanah. Pada sawah yang ditanami 1 dan 2 x padi dalam setahun tidak teratur, tergantung kandungan bahan organik dan jenis mineral liat. Kandungan Fe (Feo dan Fed) pada pedon lahan sawah lebih rendah pada tapisan olah (kecuali pada sawah 3 x padi), tertinggi pada horison Bsdm, kemudian menurun dengan kedalaman. Kandungan Fe pada horison Bsdm dan Bd pada semua kelompok tekstur tanah yang diamati, umumnya: sawah 2 x padi > 1 x padi > 3 x padi. Ferihidrit merupakan mineral besi amorf yang dominan, sedangkan alofan tidak dijumpai karena nisbah atom AVSi < 1 (0.17 - 0.86). m i l ini juga &dukung oleh analisis DTA.
Mineral yang dominan pada tiga kelompok tekstur tanah yang diamati hampir seragam terdiri atas: plagioklas intermedier (andesin dan labradorit), augit, amfibol, magnetit, hiperstin dan kuarsa. Kandungan gelas volkan pada semua contoh tanah antara
0 dan 3%. Nisbah MHLIMIML, pada lapisan olah tanah sawah umumnya: sawah 2 x padi
> 3 x padi > 1 x padi. Mineral fraksi liat tanah, didominasi oleh mineral-mineral primer, terutama plagioklas (andesin dan labradorit), kristobalit, augit dan hiperstin. Mineral sekunder yang dijumpai adalah haloisit, kaolinit dan smektit. Smektit hanya dijumpai pada tanah sawah bertekstur lempung berpasir, elevasi (250 m dpl.
Dari analisis mikromorfologi terlihat bahwa pada horison Bsdm terdapat selaput liat dan selaput debu halus yang terimpregnasi oksidahidroksida besi pada hampir semua pori, berupa cwfing, hypocoding dan infilling sehingga horison ini mengeras. Penyemen pada duripan adalah s i l i i amorf (opal), berupa selaput silika (silan) yang mengisi pori-pori antara partikel dan juga meresap dalam massa dasar. Penyemen lain yaitu oksida dan hidroksida besi dan mangan, sehingga duripan benvarna kemerahan. Proses pedogenesis yang paling dominan di lapisan olah tanah sawah adalah eluviasi dalam keadaan tereduksi, diikuti oleh pencucian, lessivage, dekomposisi, sintesis, melanisasi dan gleisasi serta pengkayaan (penambahan lumpur) dari
air
irigasi
menyebabkan kandungan liat tinggi. Proses gleisasi tidak begitu nyata. Di tapak bajak terjadi iluviasi bahan-bahan yang berasal dari lapisan olah, menyebabkan terjadinya pemadatan. Selain itu juga terjadi pencucian besi dan mangan ke lapisan bawah. Besi fero yang tertinggal di lapisan ini
teroksidasi membentuk karatan.
Padas besilmangan
mengalami proses pedogenesis yang serupa dengan tapak bajak tetapi disertai sementasi besi dadatau m g a n sehingga horison ini menjadi lebih padat dan l e b i keras. Regim suhu tanah tennasuk isohipertermik, sedangkan regim lengas tanah termasuk ustik, udik dan akuik (antralcuik). Tanah di daerah penelitian tidak memenuhi sifat tanah andik, karena kandungan gelas volkamya < 5%. K l a s W i tanah pa& tingkat ordo untuk semua tanah sawah pada tekstur, elevasi dan intensitas penanaman padi yang berbeda adalah sama yaitu Inceptisol, sedangkan untuk lahan kering adalah Mollisol.
vii
Pada semua tanah sawah bertekstur modifier pasir berkerikil dan lempung berpasir untuk semua intensitas penanaman padl dan elevasi yang diamati, termasuk great grozrp Epiaquept, sedangkan untuk tekstur pasir, hanya sawah yang ditanami 3 x padi dalam setahun yang t m a s u k dalam greaf grmip tersebut. Semua tanah sawah yang ditanami 3 x padi dalam setahun termasuk dalam subgrup Typic Epiaquept, kecuali pada tekstur
m o d ~ p e rpasir berkerikil yang termasuk
Aeric Epiaquept.
Tidak semua pedon yang
memiliki padas besilmangan tergotong dalam subgrup yang sama (Fragic Epiaquept), yaitu hanya yang memiliki tebal 1 5 cm atau lebih. Pengaruh jenis, ketebalan dan kedalaman padas terhadap klasifikasi dan potensi tanah adalah sbb: (a) tapak bajak, tidak berpengamh pada klasifikasi tanah, (b) padas besilmangan berpengamh pada kategori sub-grup jika tebdnya > 15 cm, dan (c) duripan berpengamh pada kategori greaf group jika berada pada kedalaman < 100 cm. Dalam mengklasifikasikan tanah di daerah volkan, terutama yang berasal dari
bahan lahar perlu pengamatan yang hti-hati karena ordo tanah berada d i antara Andisol, Mollisol dan Inceptisol. Selain itu duripan mirip bahan litik, sedangkan pada tanah sawah, padas besi/mangan rnirip fkagipan.
Analisis mineral fiaksi pasir untuk penentuan gelas
volkan dan analisis mikromorfologi untuk penentuan duripan, sangat diperlukan.
Dalam Talcsonomi Tanah, seharusnya padas besi/mangan (Bsdm) dijadikan horison penciri tersendiri yang setara dengan fiagipan atau yang Iainnya karena memiliki sifat yang sangat keras dan tebal 5
- 20 cm.
Program NewhaIl Simulation Model untuk menentukan
regim lengas tanah perlu diiakukan secara hati-hati karena program tersebut hanya didasarkan pada data iklim (curah hujan dan suhu), tanpa memperhatikan sifat-sifat tanah.
KARAKTERISTIK, GENESIS DAN KLASIFIKASI TANAH SAWAH BERASAL DARI BAHAN VOLKAN MERAPI
Oleh : M. LUTaFI RAYES 955 1 5
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar DOKTOR pada Program Pascasarjana Instirut Pertanian Bogor
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2000
Judul Disertasi
:
KARAKTERISTIK, GENESIS DAN KLASIFIKASI TANAH SAWAH BEMSAL DARI BAHAN VOLKAN MERAPI
Nama Mahasiswa
:
M. Luthfi Rayes
No. Pokok
:
95515
Program Studi
:
Ilmu Tanah
Menyetujui Komisi Pembimbing :
Prof. Dr. IT. H. S m o n o Hardjowigeno, MSc Ketua
i
'-
/ -
nggoia
Dr. Ir. Supiandi Sabiham Anggota A
Anggoia
Ketua Program Studi Ilmu Tanah
Dr. IT.Sudarsono, MSc
Tanggal Lulus : 10 Juni 2000
Dr. Ir. Achmad M. Fsgi A nggoia
RIWAYAT HIDUP M. LWTHFl RAYES,
lahir pada tanggaf 5 Mei 1954 di
Kecamatan Alas,
Kabupaten Sumbawa, Propinsi Nusa Tenggara Barat. Ayah bernama H. L Mustandarman Rayes (alm) dan ibu bernama Siti Hawa (alm). Penulis adalah anak ke enam dari enam bersaudara. Pendidikan formal yang ditempuh adalah SD Negeri 3 Alas, Sumbawa tamat tahun 1965; SMP PGRI Alas, tamat tahun 1968; -SMA Negeri Sumbawa Besar, tamat tahun 1971 dan melanjutkan ke Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya, Malang, Jurusan Tanah dan Pemupukan, tamat tahun 1978.
Tahun 1985 mengikuti pendidikan Survei
Tanah di International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences (ITC) Enchede, Belanda selama setahun dan kemudian tahun 1987 melanjutkan Pendidikan Master of Science d i tempat yang sama, dalam bidang Survei Tanah dan Evaluasi Lahan, tamat
tahun 1988.
Pada tahun 1995 dengan sponsor TMPDBPPS melanjutkan ke Program
Doktor pada Program Pascasajana IPB, Bogor. Pengalaman dalam pekerjaan antara lain tahun 1978 - 1980 bekeja sebagai Tenaga Bantuan Sementara di Proyek Serba Guna Kali Brantas, Malang sebagai CountelpaTt dari Konsultan Nippon Koei. Sejak tahun 1980 diangkat menjadi PNS, sebagai staf pengajar pada Fakultas fertanian, Universitas Brawijaya, Malang. Penulis menikab pada tanggal 2 Pebruari 1982 dengan Ir. Endang Listyarini, MS, dan dikaruniai satu orang puteri yaitu Helty Puspitasari (17 tahun) dan seorang putera Bayu Rizaldhan (1 5 tahun).
UCAPAN TERIMA KASIH Syukur alhamdulillah penulis haturkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidyahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini mulai dari perencanaan, pelaksanaan hingga penulisan Disertasi. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya atas segala arahan dan bimbingannya, kepada Tim Komisi Pembimbing yang terdiri dari: Bapak Prof. Dr. Ir. H. Sarwono Hardjowigeno, MSc, sebagai ketua, Bapak Dr. Ir. Sudarsono, MSc, Bapak Dr. Ir. Budi Muiyanto, MSc,
Bapak Dr. Ir.
Supiandi Sabiham, dan Bapak Dr. Ir. Ahmad M. Fagi, MSc, masing-masing sebagai anggota. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Rachrnan Sutanto, MSG,staf Jurusan Tanah UGM, yang memberi arahan ke
pads penulis dalam pefaksanaan
penelitian di lapangan, Drs Suratman, MSc, Alimudin, Joko Budi Santoso, Sunarsih BA, Wulandari, Ngadirin dan Kasran yang telah memberikan bantuan dalam pelaksanaan penelitian di lapangan dan di Laboratorium, juga kepada Bapak Harijogjo, ketua Tim Survei Tanah LREP Yogyakarta dan Ir. Popi Rejekiningrum, MS yang telah membantu meminjarnkan data-data tanah dan iklim daerah Yogyakarta.
Kepada
Bapak Dr. Ir.
Basuki Sumawinata MAgr. atas segala bantuan dan arahannya dalam analisis DTA dan penyiapan irisan tipis, Bapak Sumantri, Ibu Oktori KZ dan Yani sebagai analis di Laboratorium Mineralogi Jurusan Tanah IPB dan Bapak Pramudji staf Lab. Mineralogi Puslittanak Bogor, yang membantu dalam cross checking analisis-mineralogi fiaksi pasir, Bapak B. Hendro Prasetyo MSc, kepala Laboratorium Mineralogi Puslitanak Bogor yang telah membantu analisis mineral liat, Bapak Sulaeman MSc, kepala Laboratorium Kimia Tanah Puslittanak dan Ibu-ibu serta Bapak-bapak analis pada Laboratorium Kimia Tanah,
Pustittanak, yang membantu dalarn analisis beberapa sifat kimia tanah diucapkan terima
kasih. Demikian pula ucapan terima kasih kepada Bapak Wiyono, Lab. Tanah Fak. Geografi UGM yang membantu menyiapkan preparat irisan tipis. Selain itu juga terima
kasih kepada Bapak-bapak dan Ibu-ibu petugas Perpustakaan Jurusan Tanah dan Perpustakaan Pusat IPB, Puslittanak, Departemen Pertanian, Universitas Brawijaya dan
xii
Universitas Gajah Mada, yang telah mernbantu meminjamkan buku-buku dan jurnal-jurnal yang dibutuhkan dalam penulisan Disertasi ini. Terima kepada Dr. Ir. Sri Rahayu Utami,
MSc atas diskusi dan peminjarnan bahan-bahan yang menyangkut tanah-tanah volkan. Penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih dan penghargaan atas segala dukungan dari berbagai pihak antara lain: Bapak Prof Ir. Hasyim Baisuni dan Bapak Prof Dr. Ir. Afnan Troena, masing-masing sebagai mantan Rektor dan Rektor Universitas Brawijaya; Bapak Prof. Dr. Ir. Bambang Guritno dan Bapak Prof. Dr. Ir. H. Yogi Sugito, masing-masing sebagai mantan Dekan dan Dekan Fakultas Pertanian Unibraw; Bapak Ir. Sunarto Ismunandar, MS, dan Bapak Prof. Dr. Ir. Syekhfani MS, masing-masing sebagai mantan dan Ketua Jurusan Tanah FP Unibraw, serta Diektur Program Pascasarjana IPB yang telah memperkenankan penulis menjadi mahasiswa serta merealisasikan bantuan dana dari TMPDBPPS sehingga program ini dapat diselesaikan. Penulis juga tidak lupa menyampaikan terima kasih kepada ayahanda H. L. Mustandarman Rayes (almarhum) dan ibunda Siti Hawa (almarhumah) yang telah dengan gigih memacu putranya untuk memperoleh ilmu pengetahuan setinggi mungkin, meskipun kedua beliau tidak sempat menerima bakti putranya secara patut.
Semoga pequangan
mereka menjadi amal saleh dan mereka mendapat tempat yang terbaik di sisi Allah.SWT. Terima kasih juga disampaikan kepada bapak mertua R. Lesmanadewa (alm) dan ibu mertua Suwarsih yang telah mendorong penulis untuk menyelesaikan pendidikan ini. Khusus kepada isteri penulis Ir. Endang Listyarini, MS dan anak-anak Helty Puspitasari serta Bayu Rizaldhan, penulis menyampaikan penghargaan yang setinggitingghya atas segala pengorbanan, ketabahan dalam me
'
suka-duka penulis dalam
menuntut ilmu. Akhirnya kepada semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu-persatu dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan dan dorongannya. Semoga semua amd bakti yang diberikan kepada penulis, mendapat balasan yang setimpal dari AUah SWT. Bogor,
Mei 2000 Penulis
xiii
DAFTAR IS1
UCAPAN TERIMA KASIH .....................................................................................
xi
...
DAFTAR TABEL........................................................................................................ mu DAFTAR GAMBAR...................................................................................................
xv
PENDAHULUAN .................................................................................................... Latar Belakang .................................................................................................. .. Tujuan Penelltlan ................................................................................................. Hipotesis .............................................................................................................
1 1 3 3
TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................ 4 Tanah-tanah yang Berkembang dari Bahan Volkan ............................................... 4 Jenis dan Terminologi Bahan-bahan Erupsi Volkan ......................................... 4 Klasifikasi Tanah-tanah dari Bahan Volkan ..................................................... 5 Mineralogi Tanah-tanah yang Berkembang dari Bahan Volkan d m Perubahannya ................................................................................................. 7 Pembentukan dan Jenis-jenis Padas ....................................................................... 14 Tapak bajak ................................................................................................... 16 Padas bedmarigan .......................................................................................... 16 Fragipan ........................................................................................................ 17 Duripan .......................................................................................................... 18 Tanah Sawah ........................................................................................................ 2 0 Karakteristik Tanah Sawah ............................................................................ 20 Horison Genetik Tanah Sawah ........................................................................ 23 Klasiiikasi Tanah Sawah ................................................................................. 27 Tanah Sawah di Indonesia .............................................................................. 28 LINGKUNGAN FISIK DAERAH PENELITIAN ...................................................... 31 Lokasi .................................................................................................................. 31 Geologi ................................................................................................................ 31 Iklim .................................................................................................................... 33 Fisiografi dan Bentuk Lahan .................................................................................. 35 Vegetasi dan Penggunaan Lahan .......................................................................... 35 Tanah .................................................................................................................. 37
xiv
BAHAN DAN METODA.......................................................................................... Pendekatan Penelitian ........................................................................................... .. Waktu Penelitlan .................................................................................................. Bahan dan Metoda Penelitian ............................................................................... Pelaksanaan Penelitian .......................................................................................... Persiapan Penelitian ........................................................................................ .. Penellt~andi Lapangan .............................................................................. Analisis Data Laboratorium ............................................................................ .. Anallsls Data ..................................................................................................
40 40 43 43 44 44 46 48 50
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................... 51 Karakteristik Tanah ............................................................................................. 51 MorfoIogi Tanah Sawah ................................................................................ 51 SiEat Fisika Tanah .......................................................................................... 74 . . Sifat %ma Tanah .......................................................................................... 82 Fe, Al. Si dan M n yang Diekstrak Dengan Ditionit. Oksalat dan Pirofosfat ...... 91 Sifat Mneralogi .................................................................................................... 106 Mineral Fraksi Pasir ........................................................................................ 106 Mineral Fraksi Liat ........................................................................................ 113 Sifat Mikromorfologi Tanah ................................................................................ 122 Proses Pedogenesis .............................................................................................. 137 Klasifikasi Tanah .................................................................................................. 152 PEMBAHASAN UMUM .......................................................................................... 168 Karakteristik Morfologi dan Genesis Tanah Sawah ................................................. 168 Persodan dalam Klasifikasi Tanah di Daerah Penelitian ......................................... 176 Regim Lengas Tanah dalam Kaitannya dengan Pembentukan Duripan dan Klasifikasi Tanah ............................................................................................. 183 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................. Kesimpulan ......................................................................................................... Saran ...................................................................................................................
I87 187 191
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 192 DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. 204
DAFTAR TABEL
1.
Data Curah Hujan dari 11 Stasiun, Zona Agroklimat (Oldeman, 1975) dan Regim Kelembaban Tanah di Daerah Penelitian ..................... . . . ........ .. .......... . . . . . . . . 34
2.
Famili Tanah yang Dijumpai d~ Daerah Penelitian ........ ...... . . ... . ..
3.
Macam dan Jumlah Contoh Tanah yang Diteliti .... ........ ... ..... .. . . . . . . . . .. . ........ .... .... ........ .44
4.
Sebaran Pedon pada Berbagai Elevasi, Tekstur dan Penggunaan Lahan di Daerah .. Penelltian ............................................. . . . . . . .................... . . . . .. . . . . . . . . . . . 47
5.
Morfologi Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Modifier Pasir Berkerikil ....... .... 55
6.
Morfologi Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Pasir ....... . . . .. .... ........ ..... . . . . . . . .... .62
7
Kandungan Silika Contoh Air dari Beberapa Saluran Irigasi di Daerah Penelitian ........ 65
8.
Morfologi Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Lempung Berpasir . ................. .. 70
9.
Beberapa Sifht Fisika Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Modifier Pasir Berkerikil . .............. ... ............... ........ .... . ... ..... . ....... ........ ........ ........ ,.. . .... ..... ........ ........ . 76
10.
Beberapa Sifat Fisika Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Pasir ....................... 79
11
Beberapa Sifat Fisika Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Lempung Berpasir .. . 8 1
12.
Beberapa Sifat Kimia Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Modper Pasir Berkerikil .... ..... ........... ..... ........ ....... . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . .
....... ........ . . . .......39
. 84
13.
Beberapa Sifat Kimia Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Pasir ................. ...... 87
14.
Beberapa Sifat Kimia Tanah Masing-masing Pedon pada Tekstur Lempung Berpasir ... 89
15.
Hasil Analisis Fe-,Al-, Mn- dan Si- yang Terekstrak oleh Ditionit, Oksalat dan Pirof'osfat Masing-masing Pedon pa& Tekstur Modper Pasir Berkerikil ....... ...
16.
..
... ...
Hasil Analisis Fe-, Al-, Mn- dan Si- yang Terekstrak oIeh Ditionit, Oksalat dan Pirofosfat Masing-masing Pedon pada Tekstur Pasir ......................., ...........,. ... . .
..... 94
. 100
17.
Hasil Analisis Fe, Al-, Mn- dan Si- yang Terekstrak oleh Ditionit, Oksalat dan Pirofosfht Masing-masing Pedcm pada Tekstur Lempung Berpasir ......... ................ ..... 104
18.
Susunaa Mineral Fraksi Pasir Masing-masing Pedon pada Tekstur ModMer
j
Pasir Berkerikil ...... . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
,
. . . .. .
. . . .. .. .. . .. . .. . ..
. . . 109
I9
Susunan Mineral Fraksi Pasir Masing-masing Pedon pada Tekstur Pasir .......... . . . ....... 110
20.
Susunan Mineral Fraksi Pasir Masing-masing Pedon pada Tekstur Lempung Berpasir .... . . . ....... . . . ... ......... . . . . . . . ., . . , . . . ............... . . . . . . . . . . . . . . . .. . . ............ . . . 112
2 1.
Hasil Analisis Mineral Fraksi Liat dengan Metoda XRD pa& Beberapa Contoh Tanah Terpilih .. . . . . ........................................ .... ................. , . . . ...... . . . . . . . . . . ........ , . . . ,.... 114 ,,
,
22.
Hasil Analisis Mineral Fraksi Liat dengan Metoda DTA pada Beberapa Contoh Tanah Terpilih . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......... . ......... ........................... ... . , ........... . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . ..... 119
23.
Deskripsi Mikromorfologi Irisan Tipis Beberapa Horison pada Seberapa Pedon Telpilih Tekstur Modzyer Pasir Berkerikil .... ... .. .... . . . . . . . . ............... . ................... .... 124
24.
Deskripsi Mikromorfologi Irisan Tipis Beberapa Horison pada Beberapa Pedon Terpilih Tekstur Pasir ................................. . ......................................................
25.
26.
127
Deskripsi Mikromorfologi Irisan Tipis Beberapa Horison pa& Beberapa Pedon ... ......... . . . . . . . . . . . . . . 132 Terpifih Tekstur Lernpung Berpasir Persyaratan Epipedon Molik dan Umbrik menurut Taksonomi Tanah (Soil Survey
Staff, 1998)
,
. . . 154
27.
Pmemtuan Epipedon Berdasarkan Data Tanah ............................................................ 155
28.
Horison Penciri Pemukaan dan Bawah Sezta Sifat Penciri Lainnya untuk Klasifikasi Tanah .........................................................,..., , , , , , , .., , ......................................... 162
29.
K l a s i i s i Tanah pada Tingkat FamiLi di Daerah Penelitian m u r u t Talcsonomi Tanah (Soil S w e i Staff, 1998) ....................................................................
163
30.
Perbedaan Karakteristik Morfologi Tanah Sawah Berdasarkan Intensitas Penanaman Padi pa& Tekstur Mod~perPasir Berkerikil, Pasir dan Lempung Berpasir......... ..... 169
3 1.
Proses Pedogenais yang Dominan pa& Beberapa Lapisan Tanah Sawah Berdasarkan Intmsitas Penanaman Padi Sawah ................................ . . ........, ....., , ., ................ 179
32.
Klasifikasi Tanah pada Tingkat Famili di Daerah Penelitian jika Beberapa Epipedon Tanah Sawah dianggap memenuhi Molik ......................................... . . , , . . . . . . . . . . . , .
33.
179
Klasifikasi Tanah pada Tingkat Famili dengan Perubahan Regim LRngas Tanah di D a e d Pmelitian .. . .. .. . . . .............................. . . ....... .... , , , , , , , , , , , ............ . ......... 185
xvii
DAFTAR GAMBAR
1.
Diagram Profil Tanah Sawah Tipikal Menurut Koenigs (1950) .... . . ..... . . . . . . . . . . . . .
2.
Peta Lokasi Daerah Penelitian .. ............... ..................................................
3.
Pola Sebaran Regim Lengas Tanah Berdasarkan Data lklirn dari 3erbagai Stasiun Klimatologi di Daerah Penelitian ............................ . . . . ,, ,, , . .. . . .. .. .. . . . . .. ... . . . . 36
4.
Bagan Alir Pendekatan Penelitian................ .......... . . . . .. .......................... . . ...... . , , . , , ..... 4 1
5.
Diagram Alir Kerangka Analisis Penelitian
6.
Peta Lokasi Pengamatan ........................................ . .
7.
Penampang Melintang Posisi Pedonpedon pa& Tekstur Mdifter Pasir Berkerikil, Elevasi 300 - 500 m dpl. dan Susunan Horison Masing-masing Pedon ................ 53
8.
Penampang Melintang Posisi Pedonpedon pa& Tekstur ModiJierPasir Berkerikil, Elevasi 1250 m dpl. dan Susunan Horison Masing-masing Pedon ..................... 54
9.
Penampang Melintang Posisi Pedon-pedon pada Tekstur Pasir, elevasi 300 - 500 m dpl. dan Susunan Horison Masing-masing Pedon ............................ ............................ 60
10
................. 32
................. ........ .. .
.. .. ...
42
. , . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .
13.
14.
. . . . . . 61
Penampang Melintang Sekuen Teras pa& Pedon YG-10 yang Menunjukkan Posisi Hori~n Bsm dan Bqm ... . . . .....................................
12.
. . . . 46
Penampang Melintang Posisi Pedongedgl pa& Tekstur Pasir, elevasi 1250 m dpl
dan Susunan Horiscm Masing-masing Pedon ............ . . . . ........................ . 11.
. . . . 21
. . . . . . . . . . . ........... ........ . . . . . . . . .
Pe~ampangMehtang Saluran Irigasi Sekitar YG-1 yang Menunjukkan Pengepada Dasar dan Dinding Saluran .............................. .. .. .....................................
.64
. . . . . 65
Penampang Melintang Posisi Pedonpedon pa& Tekstur Lempung Berpasir elevasi 300 500 an dpl. dan Susunan Horison Masing-masing Pedon ..................................
. 68
Penampang Melintang Posisi Pedonpedon pa& Tekshr Lempuag Berpasir elevasi (250 m dpl. dan SusHorison Masing-masing Pedon
.69
-
15.
Kurva Sebaran Fe, Al, M n dan Si @itionit, Oksalat dan Pirofosfat) &lam Prof3 Tanah pa& Tekstur Mod3er Pasir Berkerikil Elaasi 300 - 500 m dpl. ...... .............. 9 5
16.
Kurva Sebaran Fe, AI. M n dan Si pitionit, Oksalat dan Pirofosfat) dalam ProfU Tanah pa& Tekstur Pasir Elevasi 300 - 500 m dpl. ................. . . .. . .... . . . . . . ..... . . . . . . .. . 101
17.
Kurva Sebaran Fe. Al. M n dan Si mitionit. Oksalat clan Pirofosfat) dalam Profil Tanah pa& Tekstur Lempung Berpasir Elevasi 300 .500 m dpl..............................
105
18.
Irisan Tipis Beberapa Horison pa& Tekstur Mod13er Pasir Berkerikil....................... 125
19.
Irisan Tipis Beberapa Horison pada Tekstur Pasir ....................................................
128
20.
Irisan Tipis pada Duripan ........................................................................................
130
21.
Irisan Tipis pada Tekstur Lempung Bexpasir .........................................................
133
22 .
Pola Ketebafan Padas Besi (Mangan) pada Suatu Teras Sawah .................................. 175
23 .
Hubungan Antara Pemggunaan Lahan dengan Klasifikasi Tanah pada Tingkat Ordo ... 1 78
LAMPIRAN
1.
Contoh Perhitungan Regim Lengas Tanah Menurut Program Newhall Simulation . . . ............................................................................ 204 Model (NSM) ..................... .
2.
Pola Difi-aksi Sinar -X (XRD) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Mod$er Pasir Berkerikil Elevasi 350 - 500 rn dpl ...........................................................................
208
Pola Difraksi Sinar -X(XRD) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Pasir, Elevasi 350 - 500 m dpl. ........................................................................................................
209
3.
4.
Pola Difraksi Sinar -X(XRD) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Pasir Elevasi 350 - 500 rn dpl, Pedon YG-1 (2 x Padi) ...................................................................2 10
5.
Pola Difiaksi Sinar -X (XRD) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Pasir Elevasi 350 -500rndpl,pedonYG-2 (3 xPadi) ................... . . . ........................................ 2 f l Pola Difraksi Sinar -X(XRD) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Lempung Berpasir Elevasi. 350 - 500 rn dpl. ............................................................................
2 12
Pola Difraksi Sinar -X(XRD) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Lempung Berpasir Elevasi 1250 m dpl. ................................................................................... 2 13 Pola Difraksi sinar -X(XRD) F&i
Liat pa& 28 dari 25" - 50"................................. 214
Kurva Analisis Beda Termal (DTA) Fraksi Liat pada Keiompok Pasir Berkerikil Elevasi 350 500 m dpl. ............................................................................................
215
Kurva Analisis Beda Termal (DTA) Fraksi Liat pada Kelompok Tekstur Pasir Elevasi 350 - 500 m dpl. ..........................................................................................
216
Kurva Analisis Beda Termal @TA) Fraksi Liat pa& Kebmpok Tekstur Lempung Berpasir Elevasi 350 - 500 m dpl. .................. .... ....................................................
217
W s a r Deslaipsi Lingkungan Pedon di Daerah Penelitian .........................................
2 18
Deskripsi Profil Tanah Daerah Penelitian ...................................................................
219
Warna Tanah Lembab clan Kering pa& Lapisan Atas Pedan ......................................
240
-
