TINJAUAN PUSTAKA Gambaran Umum Lokasi Penelitian Kecamatan Jorlang Hataran merupakan daerah yang termasuk kedalam pemerintahan daerah Kabupaten Simalungun yang memiliki luas 109,25 km2 dari luas kabupaten yakni 4.372,50 km2. Kecamatan Jorlang Hataran terletak antara 2°51’59.562” LU dan 99°01’21,5” BT dengan terletak 600 m diatas permukaan laut. Kecamatan Jorlang Hataran sebelah utara berbatasan dengan Kecamatan Siantar, sebelah selatan berbatasan dengan Kecamatan Dolok Panribuan, sebelah barat berbatasan dengan Kecamatan Sidamanik, serta sebelah timur berbatasan dengan Kecamatan Tanah Jawa (BPS Sumut, 2014). Kecamatan Jorlang Hataran saat ini memiliki 13 desa dengan luas yang berbeda. Seperti yang ditampilkan pada Tabel 1 berikut ini : Tabel 1. Luas masing-masing desa di Kecamatan Jorlang Hataran No. Desa / Nagori Luas (km2) 1 Jorlang Hataran 4,25 2 Sibunga-bunga 6,55 3 Dolok Marlawan 7,30 4 Kasindir 9,51 5 Tiga Balata 5,48 6 Pinang Ratus 5,43 7 Bah Birong Ulu 23,61 8 Bah Sampuran 2,77 9 Panombean Huta Urung 10,51 10 Dipar Hataran 8,61 11 Parmonangan 3,87 12 Dolok Parriasan 3,41 13 Pagar Pinang 2,40 Jumlah 93,70 Sumber : BPS Sumut (2014). Sistem pengolahan lahan di setiap desa dilakukan dengan cara mekanis. Pengolahan tanah dilakukan hanya sekali pada saat musim tanam untuk tanaman jagung dan ubi kayu, sedangkan tanaman kakao dilakukan pengolahan tanah pada
Universitas Sumatera Utara
saat pembumbunan / piringan sekali tiga bulan. Berikut adalah luas masingmasing tanaman di masing-masing desa yang ditampilkan pada Tabel 2 berikut ini : Tabel 2. Luas komoditi tanaman di masing-masing desa No. 1
Desa/Nagori Jorlang Hataran
Vegetasi
Luas (ha)
Jagung 155 Kakao 7 2 Sibunga-bunga Jagung 122 Kakao 5 3 Dolok Marlawan Jagung 60 Kakao 3 4 Kasindir Jagung 85 Kakao 2 5 Tiga Balata Jagung 85 Kakao 5 6 Pinang Ratus Jagung 80 Kakao 4 7 Bah Sampuran Jagung 180 Kakao 2 8 Panombean Huta Urung Jagung 580 Kakao 4 9 Dipar Hataran Jagung 495 Kakao 3 10 Parmonangan Jagung 65 Kakao 3 11 Dolok Parriasan Jagung 40 Kakao 4 12 Pagar Pinang Jagung 60 Kakao 3 Sumber : UPT. Dinas Pertanian Kec. Jorlang Hataran (2015)
Sistem Olah Tanah Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis Mekanis
Tekstur Tanah Kelembaban dan tekstur tanah adalah dua karakteristik lahan penting untuk pertumbuhan tanaman, terkait dengan penyediaan air bagi tanaman serta perkembangan akar tanaman. Dengan diketahuinya karakteristik lahan ini, maka akan memudahkan pemilihan dan penetapan komoditas yang sesuai untuk dikembangkan di suatu wilayah. Selanjutnya beberapa karakteristik lahan ini akan dikelompokkan menjadi kualitas lahan yang nilainya (besarannya) akan
Universitas Sumatera Utara
menentukan
kelas
kemampuan
lahan
untuk
komoditas
tertentu
(Suriadikusumah dan Pratama, 2010). Tekstur tanah berhubungan erat dengan plastisitas, permeabilitas, kekerasan, kemudahan olah, kesuburan, dan produktivitas tanah pada daerahdaerah geografis tertentu (Hakim et al., 1986). Terjadinya peningkatan sejumlah liat di dalam sub soil ternyata dapat meningkat persediaan air dan unsur hara pada zona tersebut. Tekstur dan struktur tanah adalah ciri fisik tanah yang sangat berhubungan. Kedua faktor ini dijadikan parameter kesuburan tanah, karena menentukan kemampuan tanah tersebut dalam menyediakan unsur hara. Berikut ditampilkan klasifikasi diameter partikel tanah terdapat pada Tabel 3 : Tabel 3. Klasifikasi diameter partikel tanah menurut beberapa sistem. ISSS USDA USPRA Diameter Diameter Diameter Fraksi Fraksi Fraksi (mm) (mm) (mm) >2 Kerikil >0.02 Kerikil >2 Kerikil 0,02 – 2 Pasir 0,05 – 2 Pasir 0,05 – 2 Pasir 0,2 – 2 Kasar 1–2 Sangat Kasar 0,25 – 2 Kasar 0,02 – 0,2 Halus 0,5 – 1 Kasar 0,05 – 0,25 Halus 0,25 – 0,5 Sedang 0,1 – 0,25 Halus 0,05 – 0,1 Sangat Halus 0,002 – 0,02 Debu 0,002 – 0,05 Debu 0,005 – 0,05 Debu <0,002 Liat <0,002 Liat <0,005 Liat Sumber : Hillel (1982). Tekstur tanah juga menentukan keadaan tata air dalam tanah, yaitu berupa kecepatan infiltrasi, penetrasi dan kemampuan memegang air oleh tanah (water holding capacity). Selain tekstur tanah parameter tanah yang berperan terhadap erosi adalah struktur tanah. Struktur tanah adalah susunan partikel – pertikel tanah yang membentuk agregat yang mempengaruhi kemampuan tanah dalam menyerap air. Misalnya pada stuktur tanah granuler dan lepas mempunyai kemampuan besar
Universitas Sumatera Utara
dalam meloloskan air, dengan demikian menurunkan laju limpasan air permukaan (Bafdal et al., 2011). Plastisitas Tanah Konsistensi tanah menunjukkan kekuatan daya kohesi butir-butir tanah atau daya adhesi butir-butir tanah dengan benda lain. Konsistensi tanah berpengaruh
terhadap
tingkat
kemudahan
dalam
pengolahan
tanah
(Nugroho, 2009). Penurunan kadar air akan menyebabkan tanah kehilangan sifat kelekatan (stickness) dan kelenturan (plasticity), menjadi gembur (friable) dan lunak (soft), serta menjadi keras dan kaku (coherent) pada saat kering. Konsistensi ditetapkan dalam tiga kadar air tanah, yaitu : (1) Konsistensi basah (pada kadar air sekitar kapasitas-lapangan (fieldcappasity) untuk menilai : (a) derajat kelekatan tanah terhadap benda-benda yang menempelinya, yang dideskripsikan menjadi : tak lekat, agak lekat, lekat dan sangat lekat, serta (b) derajat kelenturan tanah terhadap perubahan bentuknya, yaitu : nonplastis (kaku), agak plastis, plastis dan sangat plastis. (2) Konsistensi lembab (kadar air antara kepasitas-lapangan dan kering udara), untuk menilai derajat kegemburan-keteguhan tanah, dipilah menjadi : lepas, sangat gembur, gembur, teguh, sangat teguh dan ekstrim teguh. (3) Konsistensi kering (kadar air kondisi kering udara) untuk menilai derajat kekerasan tanah, yaitu : lepas, lunak, agak keras, dan ekstrem keras. (Hanafiah, 2005). Indeks plastisitas (IP) adalah selisih batas cair dan batas plastis. Indeks plastisitas merupakan interval kadar air dimana tanah masih bersifat plastis.
Universitas Sumatera Utara
Karena itu, indeks plastisitas menunjukkan sifat keplastisan tanah. Jika tanah mempunyai IP tinggi, maka tanah mengandung banyak butiran lempung. Jika IP rendah, seperti lanau, sedikit pengurangan kadar air berakibat tanah menjadi kering (Hardiyatmo, 2010). Batas cair (Bc) adalah kadar air saat tanah berubah dari kondisi cair menjadi bahan yang plastis, atau kadar air yang sesuai dengan batas yang disepakati antara kondisi cair dan plastis dari kekentalan atau konsistensi suatu tanah. Batas plastis (Bp) adalah kadar air saat perubahan kondisi tanah dari plastis menjadi semiplastis. Batas ini dicapai ketika tanah tidak lagi lentur dan menjadi hancur di bawah tekanan. Antara batas cair dan batas plastis disebut range of plasticity. Perbedaan kuantitatif kadar air antara dua batas ini disebut indeks plastisitas (IP). Batas mengkerut (Bm) adalah kadar air ketika terjadi penurunan atau peningkatan kadar air tanah antara kondisi padat dan semiplastis tidak menjadi penyebab perubahan volume tanah. Kondisi padat dicapai ketika contoh tanah sedang mengering, pada akhirnya mencapai suatu batas atau volume minimum (Sutono et al., 2010).
Gambar 1. Hubungan antara kondisi tanah dan batas atterberg Sumber : Sutono et al (2010)
Universitas Sumatera Utara
Semakin tinggi nilai IP suatu tanah lempung, maka akan semakin bersifat expansive, artinya sangat mudah terpengaruh oleh kadar air. Dengan demikian, tanah akan sangat mengembang jika kadar air tinggi (jenuh air) dan akan sangat menyusut jika kadar air rendah (kering). Jenis tanah expansive ini sangat tidak menguntungkan bagi konstruksi terutama pada konstruksi jalan sehingga perlu diganti dengan urugan pilihan yang lebih stabil terhadap perubahan kadar air atau yang IP-nya rendah (Goro, 2008). Pada tanah lempung plastisitas tinggi dengan Plasticity Index (PI) diatas 30% merupakan tanah yang expansive dimana kandungan lempungnya cukup tinggi. Tanah yang demikian mudah terpengaruh terhadap perubahan kadar air, dimana jika kelebihan kadar air maka tanah akan mengembang dan jika kekeringan air akan mengalami penyusutan (Goro, 2008). Kadar Liat Sifat fisik dan kesuburan tanah sanggat dipengaruhi oleh tekstur tanah. Dari segi fisis tanah, tekstur berperan pada struktur, rumah tangga, air dan udara serta suhu tanah. Dalam segi kesuburan, tekstur memegang peranan penting dalam pertukaran ion, sifat penyangga, kejenuhan basa dan sebagainya. Fraksi liat merupakan fraksi yang paling aktif sedangkan kedua fraksi yang lain disebut kurang aktif (Haridjadja 1980). Menurut Hanafiah (2005) menyatakan bahwa fraksi liat yang berukuran <1μm merupakan koloid atau partikel bermuatan listrik yang aktif sebagai situs pertukaran anion atau kation, maka fraksi liat lebih berperan secara kimiawi ketimbang secara fisik. Foth (1998) juga mengatakan bahwa terdapat kecenderungan suatu korelasi antara kandungan liat tanah dengan kandungan bahan organik. Tangkatesik, et al (2012) juga menyatakan Semakin
Universitas Sumatera Utara
besar kandungan liat maka semakin tinggi kandungan bahan organik, karena molekul-molekul organik yang diadsorpsi oleh liat dilindungi secara parsial dari perombakan oleh mikroorganisme. Dominasi fraksi debu akan menyebabkan terbentuknya pori-pori meso dalam jumlah sedang, sehingga luas situs sentuhnya menjadi cukup luas dan menghasilkan daya pegang terhadap air yang cukup kuat. Hal ini menyebabkan air dan udara cukup mudah masuk-keluar tanah, sebagian air akan tertahan. Di lapangan, sebagian besar ruang pori terisi oleh udara dan air dalam jumlah yang seimbang (Hanafiah, 2005). Plastisitas adalah suatu fungsi total areal permukaan koloid atau partikel halus. Jumlah air yang diadsorbsi bergantung pada kandungan liat, yang menentukan kohesi dan plastisitas. Oleh karena itu plastisitas meningkat dengan meningkatnya kandungan liat. Tanah dengan kandungan liat yang rendah memiliki batas cair yang rendah sehingga memiliki indeks plastisitas yang rendah (Lubis, 2015). Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah adalah kumpulan beragam (continuum) senyawasenyawa organik kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi, baik berupa humus hasil humifikasi maupun senyawa-senyawa organik hasil mineralisasi (disebut biotik), termasuk mikrobia heterotrofik dan ototrofik yang terlibat (biotik) (Hanafiah, 2005). Bahan organik berperan penting dalam menentukan kemampuan tanah untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Peran bahan organik adalah meningkatkan kesuburan tanah, memperbaiki struktur tanah, meningkatkan
Universitas Sumatera Utara
kemampuan
tanah
memegang
air,
meningkatkan
pori-pori
tanah,
dan
memperbaiki media perkembangan mikroba tanah. Tanah berkadar bahan organik rendah berarti kemampuan tanah mendukung produktivitas tanaman rendah. Hasil dekomposisi bahan organik berupa hara makro (N, P, dan K), makro sekunder (Ca, Mg, dan S) serta hara mikro yang dapat meningkatkan kesuburan tanaman. Hasil dekomposisi juga dapat berupa asam organik yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman (Kasno, 2009). Adanya bahan organik pada tanah akan mempangaruhi sifat tanah antara lain kemampuan menahan air meningkat, pelarutan sejumlah hara dari mineral oleh asam humus, kegiatan jasad mikro dalam membantu dekomposisi bahan organik juga meningkat (Hakim et al., 1986). Bahan organik merupakan salah satu pembenah tanah yang telah dirasakan manfaatnya dalam perbaikan sifat-sifat tanah baik sifat fisik, kimia dan biologi tanah.
Secara
fisik
memperbaiki
struktur
tanah,
menentukan
tingkat
perkembangan struktur tanah dan berperan pada pembentukan agregat tanah (Tate, 1987), meningkatkan daya simpan lengas karena bahan organik mempunyai kapasitas menyimpan lengas yang tinggi (Stevenson, 1982). Dengan demikian lengas tanah terawetkan yang berarti lengas tidak mudah hilang dari dalam tanah. Baver et al. (1972) menyatakan bahwa bahan organik koloidal lebih efektif daripada lempung sebagai penyebab pembentukan agregat yang stabil dengan pasir. Pengaruh bahan organik terhadap sifat fisika tanah yang lain adalah terhadap peningkatan porositas tanah. Porositas tanah adalah ukuran yang menunjukkan bagian tanah yang tidak terisi bahan padat tanah yang terisi oleh
Universitas Sumatera Utara
udara dan air. Pori pori tanah dapat dibedakan menjadi pori mikro, pori meso dan pori makro. Pori-pori mikro sering dikenal sebagai pori kapiler, pori meso dikenal sebagai pori drainase lambat, dan pori makro merupakan pori drainase cepat. Tanah pasir yang banyak mengandung pori makro sulit menahan air, sedang tanah lempung yang banyak mengandung pori mikro drainasenya jelek. Pori dalam tanah menentukan kandungan air dan udara dalam tanah serta menentukan perbandingan tata udara dan tata air yang baik. Penambahan bahan organik pada tanah kasar (berpasir), akan meningkatkan pori yang berukuran menengah dan menurunkan pori makro. Dengan demikian akan meningkatkan kemampuan menahan air (Atmojo, 2003). Bahan organik yang diberikan dalam tanah akan mengalami proses pelapukan dan perombakan yang selanjutnya akan menghasilkan humus. Humus berperan agar tanah tidak akan cepat kering pada musim kemarau karena memiliki daya memegang air yang tinggi dan dapat mengikat air empat sampai enam kali lipat dari beratnya sendiri. Dengan terikatnya air oleh humus berarti dapat mengurangi penguapan air sehingga kebutuhan air tanamannya lebih kecil (Simanjuntak et al., 2012). Kandungan Air Tanah Air tanah merupakan fase cair tanah yang mengisi sebagian atau keseluruhan ruang pori tanah. Air tanah berperan penting dari segi pedogenesis maupun dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman (Edapologi). Pertukaran
kation,
dekomposisi
bahan
organik,
pelarutan
unsur
hara,
evapotranspirasi, dan kegiatan jasad jasad mikro hanya dapat berlangsung dengan baik bila tersedia air dan udara yang cukup. Persediaan air dalam tanah tergantung
Universitas Sumatera Utara
dari banyaknya curah hujan atau air irigasi, kemampuan tanah menahan air, besarnya evapotranspirasi, dan tingginya muka air tanah. Air dapat meresap atau ditahan oleh tanah karena gaya-gaya adhesi, kohesi, dan gravitasi (Saribun, 2007). Air tanah berhubungan dengan aspek-aspek beragam dari kandungan air tanah. Beberapa penyelidikan meyakinkan kita bahwa adanya keharusan untuk mendefenisikan sifat-sifat yang berhubungan dengan air tanah berdasarkan keadaan-keadaan berikut. Pertama, tanah yang diperlakukan sama memiliki kandungan air yang berbeda. Kedua, tanaman selalu tumbuh pada tanah yang berbeda meskipun memiliki kandungan air yang sama. Ketiga, jika tanah dengan kandungan air yang sama tetapi dengan tekstur yang berbeda di tempatkan dalam kondisi berhubungan satu dengan lainnya, air biasanya akan mengalir dari satu tanah ke tanah lain. Secara umum akan mengalir dari tanah bertekstur kasar ke tanah bertekstur halus (Lubis, 2007). Banyaknya air di dalam penampang tanah ditentukan oleh permeabilitas horizon tanah yang paling padat. Jika horizon tersebut terdapat pada lapisan tanah yang lebih dalam, maka permeabilitas penampang tanah tergantung pada kecepatan air yang bergerak dalam penampang tanah tersebut. Mekanisme tersebut tidak terlepas dari kemampuan tanah dalam memegang atau menahan air, yang tergantung juga pada ikatan partikel-partikel tanahnya, sehingga kelebihan air yang tidak dapat ditahan oleh tanah akan bergerak ke lapisan tanah yang lebih dalam. Oleh sebab itu, pergerakan air di dalam tanah dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik tanahnya, seperti tekstur, bahan organik tanah, dan lapisan padat atau kedap (Kurnia et al., 2006).
Universitas Sumatera Utara
Vegetasi Pada Permukaan Tanah Lahan hutan, pertanian monokultur dan lahan pertanian turnpangsari pada kelerengan yang samamemiliki tingkat erosi yang berbeda. Hal ini diantaranya disebabkan oleh vegetasi pada masing-masing lahan tersebut berbeda. Selain vegetasi, sifat fisiknya tanah faktor lain yang menentukan besarya erosi,meliputi kelerengan, permeabilitas, tekstur dan struktur tanah (Hardjowigeno, 2003). Hutan dan vegetasinya memiliki peranan dalam pernbentukan dan pemantapan agregat tanah.Vegetasinya berperan sebagai pemantap agregat tanah karena akar akamya dapat mengikat partikel-partikel tanah dan juga mampu menahan daya tumbuk butir-butir air hujan secara langsung ke permukaan tanah sehingga penghancuran tanah dapat dicegah. Selain itu seresah yang berasal dari daun-daunnya dapat meningkatkan kandungan bahan organik tanah. Hal inilah yang dapat mengakibatkan perbaikan terhadap sifat fisik tanah, yaitu pembentukan struktur tanah yang baikmaupun peningkatan porositas yang dapat meningkatkan perkolasi, sehingga memperkecil erosi (Kartasapoetra, 1987). Pengelolaan tanah dan tanaman yang mengakumulasi sisa-sisa tanaman berpengaruh baik terhadap kualitas tanah, yaitu terjadinya perbaikan stabilitas agregat tanah, dan resistensi atau daya tahan tanah terhadap daya hancur curah hujan (Rachman, 2003). Tanaman secara tidak langsung dapat melindungi tanah dari kerusakan sifat fisiknya, terutama kerusakan akibat aliran permukaan. Adanya tanaman akan menyebabkan air hujan yang jatuh tidak menghantam permukaan tanah melainkan terlebih dahulu ditangkap oleh tajuk daun tanaman, dan proses ini disebut intersepsi (Utomo, 1989).
Universitas Sumatera Utara
