PTT 101 Dasar-dasar Ilmu Tanah
Bab 5
Morfologi dan Sifat Fisik Tanah Foto: M. van Noordwijk
Pedon dan Polypedon
Kondisi Lansekap
Dataran berombak
Muara Sungai
Perbukitan terjal Dataran bergelombang
Lahan berbatu
Profil Tanah
Tanah di kawasan perbukitan kapur
Tanah di kawasan pegunungan
Tanah di kawasan pantai
LAPISAN dan HORISON Tanah berkembang kearah vertikal, sehingga terjadi lapisan-lapisan horisontal, dinamakan lapisan tanah atau horison tanah
Lapisan tanah adalah lapisan horisontal yang terjadi karena proses geogenesis, sehingga batasnya sangat tegas (abrupt)
Horison tanah adalah lapisan horisontal yang terjadi karena proses pedogenesis, sehingga batasnya tidak tegas (diffuse)
Soil Horizons
Materials in a Soil System: Vertical and horizontal movements create a soil profile made up of distinct layers parallel to the surface, which are called soil horizons.
Organic top layer (O) Zone of leaching (A and E)
Soil
Rock
Zone of accumulation (B)
Weathered rock (C and R) S. Hughes, Fall 2000
Bahan baru
Bahan lama Foto: Afandi, 2004
Foto: Mofti, 2004
INCEPTISOLS di Sumberjaya, Lampung Barat
Typical Soil Profile Depth ‘ 1
2
3
Topsoil or A horizon Subject to biological and climate Subsoil or B horizon Accumulates materials More compact and more clay
4
5
Parent material or C horizon from which A & B are derived Least affected by weathering
Soil Horizons O Mostly organic materials, decomposing leaves, and twigs. Often dark brown color. A Mineral and organic materials, light black to brown. Leaching of clay, Fe and Ca.
~3m
E Light colored materials due to leaching of clay, Ca, Mg, and Fe to lower horizons. Horizons A and E make up the Zone of Leaching. B Enriched in clay, Fe oxides, Silica, carbonate and other material leached from above. This is the Zone of Accumulation.
C Partially altered (weathered) parent material, which is either rock or loose sediment. R Unweathered (unaltered) parent material = rock.
Source: S. Hughes, 2000
Karakterisasi Morfologi Tanah Perlu informasi:
Warna Tekstur Tanah Struktur Tanah Konsistensi Pori
Setiap horison pada seluruh profil tanah
arsitektur tanah dan sifat-sifat fisik “Sifat fisik tanah mempengaruhi bagaimana tanah berperan … dan bagaimana tanah seharusnya dikelola …………….. Keberhasilan atau kegagalan proyek pertanian dan konstruksi sering ditentukan oleh sifat-sifat fisik tanah ……………….. Pertumbuhan tanaman dan aliran air serta larutan sangat erat dengan sifat fisik tanah.”
Warna Tanah
Sifat tanah yang paling mudah kelihatan Dikuantifikasi dengan “Munsell color chart”
Hue – warna dasar (merah, kuning …) Value – derajat terang atau gelap Chroma – intensitas atau kecerahan
Contoh : 10YR5/6
Hue 10YR - halaman Value 5 - baris Chroma 6 - kolom
Munsell Color • Great description of hue-value-chroma Hue Value Chroma
- halaman - baris - kolom
Munsell Color Chips Hue
Value
Chroma
Warna Tanah
Bahan Organik – gelap – value rendah
Logam tereduksi – Gley Hue biru – hijau & Chroma - rendah
Besi yang teroksidasi (Hue kemerahan & Chroma tinggi Lapisan liat silikat diselimuti okside besi (Hue : kekuningan)
Partikel Tanah adalah butiran-butiran tunggal dari bagian mineral tanah partikel = zarah = separat Nama Partikel PASIR Pasir sangat kasar Pasir Kasar Pasir Sedang Pasir Halus Pasir Sangat Halus DEBU Debu LIAT Liat
Ukuran (mm) 2,0 - 1,0 1,0 - 0,5 0,5 - 0,25 0,25 – 0,10 0,10 – 0,05 0,05 – 0,002 < 0,002
Pasir – bisa dilihat dengan mata telanjang Debu – bisa dilihat dengan mikroskop Liat – hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron
HUKUM STOKES Menjelaskan kecepatan jatuhnya partikel dalam media cair Kecepatan jatuhnya partikel sebanding dengan pangkat dua jari-jarinya :
HUKUM STOKES Kecepatan jatuhnya partikel sebanding dengan pangkat dua jarijarinya Waktu = nol
Percobaan
Waktu = t
TEKSTUR TANAH Pengertian kualitatif Menggambarkan sifat berat atau ringannya tanah apabila diolah :
•Ditetapkan dengan cara merasakan (by-feeling) Pengertian kuantitatif Perbandingan jumlah (massa) partikel pasir, debu dan liat dalam bagian mineral tanah : •Ditetapkan dengan penentuan ukuran partikel tanah TEKSTUR mencerminkan ukuran partikel tanah yang dominan
Menetapkan Kelas Tekstur dengan perasaan (by-Feel)
SEGITIGA TEKSTUR (USDA)
Tekstur Tanah vs. Sifat Tanah
Mineralogi Pasir & Debu – mineral primer Liat – mineral sekunder Luas Permukaan Spesifik Pasir & Debu – rendah Liat – tinggi Sifat Umum Kelas Tekstur mencerminkan sifat partikel atau separat tanah
Tanah Berliat (fine textured)
Clay 40
55 Silty Clay
Sandy Clay
60 Clay Loam
Silty Clay Loam
Tanah Berdebu/Berlempung (medium textured)
60 35
Silty Clay Loam
Sandy Clay Loam
75
20 Loam
Silt Loam
90
Silt 70
50
20
Tanah Berpasir (coarse textured)
20 10 Sand
Sandy Loam Loamy Sand 70
50
Luas Permukaan vs. butiran kasar agregat dari partikel-partikel halus
Permukaan Jenis Tanah • Permukaan Jenis (specific surface) – Luas permukaan/massa (m2 g-1) • Penting - terkait dengan sejumlah reaksi fisika, kimia dan biologi yang terjadi di permukaan partikel
Permukaan Jenis Tanah • Permukaan Jenis partikel yang kasar lebih kecil dari partikel yang lebih halus • Luas permukaan tanah total terutama diberikan oleh luas partikel liat : – Pasir 1 to 30 m2 g-1 – Debu 30 to 200 m2 g-1 – Liat 200 to 800 m2 g-1 • Permukaan Jenis tanah ditentukan oleh ukuran partikel yang dominan bandingkan dengan Tekstur tanah
Struktur Tanah granular
Penyebab dan Akibat (proses bisa dipelajari di laboratorium)
prismatik
Struktur Tanah “… struktur berkaitan dengan susunan partikel tanah primer menjadi gumpalan yang disebut agregat atau peds” • Agregat, peds, atau clods adalah partikel sekunder • Struktur dikelompokkan berdasar : – Bentuk (gumpal, pipih , kubus, prisma) – Ukuran (kasar, sedang, halus) – Kemantapan (kuat, sedang, lemah)
Pembentukan Struktur
+
Flokulasi
(kimiawi)
Pembentukan Struktur “perekat” organik dan anorganik Agregasi
Struktur Tanah Horizon Permukaan
Bulat/bola
Granular
Pengelolaan yang jelek
Granular
Masif
Pemadatan Horizon Permukaan tekanan
Struktur Lempeng
Struktur Lapisan Bawah
Prismatik
Pertambahan panjang ke arah vertikal •tekanan lateral > tekanan vertikal
Struktur Kubus (blocky) (horizon bawah permukaan)
Berat Isi (kerapatan isi) Tanah Organik b
r 0.8 Mg m
-3
Lapisan bawah yang mampat b
r 1,7 Mg m
-3
Inceptisol, Sumberjaya (Foto: M van Noordwijk)
Kerapatan Tanah (Soil Density)
Bulk Density (Berat Isi)
mass of oven dry soil Mg rb 3 volumebulk soil m Berat Isi menggunakan bulk volume –Volume padatan tanah dan ruangan pori –Tergantung bagaimana susunan partikel
Particle Density (Berat Jenis Padatan)
mass of oven dry soil Mg rb 3 volume soil particles m Berat jenis partikel menggunakan volume padatan –Tidak tergantung berat isi tanah –Tergantung komposisi mineralogi –Nilai umumnya 2.65 - 2.7 Mg m-3
Nilai BI yang umum Nilai berikut dijumpai pada tanah yang masih alami atau tanah pertanian yang tidak mengalami pemadatan Tekstur
Berat Isi (Mg m-3)
Berpasir
1,5-1,8
Berlempung
1,3-1,6
Berliat
1,1-1,4
Fakta mengenai Berat Isi
Tanah berpasir memiliki BI yang agak tinggi Dipengaruhi oleh volume mineral dan cara tersusunnya (packing) Bahan organik menurunkan BI Histosols memiliki BI kurang dari 1 Mg m-3 (g cm-3) Tanah yang terdiri dari campuran berbagai ukuran partikel bisa memiliki BI tinggi Campuran kerikil halus dan liat dapat dimampatkan sampai memiliki BI ~2 Mg m-3 Nilai BI umumnya bertambah besar pada lapisan lebih dalam
BI
Fraksi tanah (%)
Rendah ~ 0.99 g cm-3
Pasir
Lem pung
Liat
15.5
22.1
62.4
13.0
28.6
58.4
30.7
20.7
48.6
10.4
38.2
51.4
Tinggi ~ 1.17 g cm-3 Inceptisols, Sumberjaya (Afandi, 2004)
Tanah kaya akan abu vulkan
Tanah itu Berat !
Hitunglah massa sebidang tanah kering
Satu hektar lapisan olah tebal lapisan olah = 15 cm
br
1.20 Mg m-3
Berat 1 ha = 104 m2 x 0,15 m x 1,2 Mg m-3 = 180 Mg = 180 ton
Perlu berapa truk ???
Ruang Pori Makro (macropores) Pasir yang homogen
Agregat Liat
Ruang Pori Mikro (Micropores) +
Flokulasi
Agregasi
Porositas Internal
POROSITAS 3
volume of pore space m 3 bulk volume of soil m
rb 1 rp
Nilai BI dan Porositas Tekstur Tanah Berat Isi (Mg m-3) Porositas (m3 m-3) Berpasir
1,5-1,8
0,4 – 0,3
Berlempung
1,3-1,6
0,5 – 0,4
Berliat
1,1-1,4
0,6 – 0,5
Pengaruh Penebangan Kayu pada Tanah Abu Volkan
Pengukuran Pori-pori Makro Tanah di lapangan: metoda pewarnaan biru Methylene Blue
Foto: Aris Mardiastuning
Foto: Kurniatun Hairiah
Liang bekas akar mati
Liang semut
Foto: Kurniatun Hairiah
Kedalaman, cm
0 20 40 60 80 100
Hutan
Kopi campuran
Kopi Naungan
Kopi monokultur
Kedalaman, cm
0 20
40 60
80
100
KONSISTENSI Menggambarkan kekuatan kohesi dan adhesi antar partikel dalam berikatan satu sama lain. Besarnya kekuatan ini berbeda jika kadar air tidak sama.
Konsistensi menjelaskan kekuatan ikatan antar partikel tanah jika mendapat tekanan pada tingkat kelembaban yang berbeda ditentukan dalam kondisi : •Basah •Lembab •Kering
KONSISTENSI BASAH (wet) : •KELEKATAN (stickiness)
•Tidak lekat (non-sticky), agak lekat (slightly sticky), lekat ( sticky) atau sangat lekat (very sticky) •KELENTURAN = PLASTISITAS (Plasticity) •Tidak plastis (non-plastic) , agak plastis (slightly plastic), plastis (plastic), sangat plastis (very plastic) LEMBAB (moist) •Sangat Remah (very friable), remah (friable) , kuat (firm) dan sangat kuat (very firm) KERING (dry) •Lepas (friable), lunak (soft), agak keras (slightly hard), keras (hard), atau sangat keras (very hard)
KONSISTENSI Konsistensi mencerminkan : 1. Jumlah dan jenis mineral liat yang dominan 2. Kondisi tanah bisa diolah 3. Potensi terjadinya pemadatan (compaction)
KONSISTENSI TANAH Besarnya gaya kohesi dan adesi yang mengikat partikel dalam sebuah agregat
Konsistensi tanah memberikan indikasi : di mana zona yang bisa menghambat pertumbuhan akar atau perkecambahan di mana mungkin terjadi lapisan mampat seperti hardpans
REFLEKSI Mana mungkin mempelajari TANAH hanya di atas meja (laboratorium) ?????
Mempelajari TANAH harus sering ke LAPANGAN
