TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Karet Tanaman karet (Hevea brasiliensis) termasuk dalam famili Euphorbiacea, disebut dengan nama lain rambung, getah, gota, kejai ataupun hapea. Karet merupakan salah satu komoditas perkebunan yang penting sebagai sumber devisa non migas bagi Indonesia, sehingga memiliki prospek yang cerah. Upaya peningkatan produktivitas tanaman karet terus dilakukan terutama dalam bidang teknologi budidaya dan pasca panen (Damanik, dkk., 2010). Klasifikasi tanaman karet adalah sebagai berikut : Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Hevea
Spesies
: Hevea brasiliensis
(Setyamidjaja, 1993). Karet dapat tumbuh pada suhu rataan harian berkisar 250-300C dengan curah hujan yang cukup tinggi antara 2000-2500 mm per tahun. Daerah tropis memiliki intensitas cahaya matahari yang melimpah yang dapat memenuhi kebutuhan tanaman karet akan intensitas cahaya matahari yang berkisar 5-7 jam dalam satu hari. Sebagian besar areal perkebunan karet Indonesia terletak di Sumatera (70%), Kalimantan (40%), dan Jawa (4%). Hasil karet yang maksimal akan diperoleh pada tanah-tanah yang kesuburannya tinggi. Derajat kemasaman 5
6
yang paling cocok bagi tanaman karet adalah adalah pH 5-6. Batas toleransi pH tanah adalah 4-8. Sifat-sifat tanah yang cocok bagi tanaman karet adalah aerasi dan drainase cukup, struktur tanah remah, tekstur tanah terdiri dari 35% tanah liat dan 30% tanah pasir, kemiringan lahan < 16% serta permukaan air tanah < 100 cm (Damanik, dkk., 2010). Tanah Ultisol Tanah adalah hasil pelapukan batuan induk yang tidak sederhana. Tanah adalah produk kombinasi dari berbagai faktor fisik yang dikendalikan iklim dan vegetasi yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tanah melalui berbagai macam perlakuan yang diberikan kepada tanah. Ditinjau dari sifat fisiknya, tanah adalah benda alami yang bersifat kompleks, heterogen, tersusun dari tiga fase yaitu fase padat (butir-butir bahan anorganik dan lapukan bahan organik), fase gas (udara), dan fase cair (air tanah). Bagian padat terdiri dari bahan anorganik dan bahan organik. Bagian gas adalah udara tanah, sedang bagian cair adalah tanah yang mengandung bahan-bahan terlarut di dalamnya. Top soil merupakan lapisan tanah bagian atas sampai kedalaman 20 cm yang kaya akan bahan organik tanah serta zat-zat mineral tanah lain yang sangat diperlukan tanaman (Yulipriyanto, 2010). Ultisol dicirikan oleh adanya akumulasi liat pada horizon bawah permukaan sehingga mengurangi daya resap air dan meningkatkan aliran permukaan dan erosi tanah. Erosi merupakan salah satu kendala fisik pada tanah ultisol dan sangat merugikan karena dapat mengurangi kesuburan tanah. Hal ini karena kandungan bahan organik tanah paling banyak terdapat pada lapisan atas. Bila lapisan ini tererosi maka tanah akan menjadi miskin bahan organik dan hara. Tanah ultisol dicirikan oleh penampang tanah yang dalam, kenaikan fraksi liat
7
seiring dengan kedalaman tanah, reaksi tanah masam, dan kejenuhan basa rendah. Pada umumnya tanah ini mempunyai potensi keracunan aluminium. Kandungan hara pada tanah ultisol umumnya rendah karena pencucian basa berlangsung intensif, sedangkan kandungan bahan organik rendah karena proses dekomposisi berjalan cepat dan sebagian terbawa erosi (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Ultisol bersifat lebih lekat dan lebih berat kalau diolah. Kandungan pasir yang tinggi pada tanah ultisol menyebabkan jumlah pori yang berukuran besar lebih banyak dibandingkan jumlah pori yang berukuran kecil. Pori yang berukuran kecil berfungsi untuk menahan air, sedangkan pori yang berukuran besar merangsang pergerakan air dan udara. Kondisi ini mengakibatkan sebagian besar air hujan yang jatuh di atas permukaan tanah akan cepat mengalir ke bawah dan tidak sempat ditahan oleh tanah (Sanchez, 1992). Pada kondisi kemasaman yang tinggi, biasanya tanah ultisol mempunyai kandungan aluminium dan besi yang tinggi. Aluminium dan besi yang tinggi dalam tanah menyebabkan kation-kation lainnya, seperti kalsium, magnesium, kalium, dan natrium menjadi rendah. Hal ini menyebabkan kejenuhan basanya juga rendah. Selain itu, Al dan Fe yang tinggi dapat mengikat P membentuk senyawa Al-P dan Fe-P yang menyebabkan P tersedia tanah menjadi rendah (Rosliani, dkk., 2009). Kebun Gunung Para adalah salah satu kebun PTP.Nusantara III yang terletak di Kecamatan Dolok Merawan (terdapat 4 desa yaitu Desa Kalembak, Gunung Para II, Panglong dan Desa Bandarawan), Kabupaten Serdang Bedagai, Provinsi Sumatera Utara dengan jarak ±112 km dari Medan berada antara 03°09′52″ LU dan 99°06′27″ BT dengan ketinggian 96-114 meter diatas
8
permukaan laut, dengan jenis tanah podsolik merah-kuning (ultisol), topografi berbukit sampai dengan bergelombang. PTP.Nusantara III Gunung Para terdiri dari 6 afdeling yaitu 5 afdeling komoditas karet, 1 afdeling komoditas kelapa sawit, pabrik pengolahan karet ribbed smoked sheet dan pabrik pengolahan crumb rubber (PTPN III, 2014). PTP.Nusantara III Gunung Para sampai saat ini memiliki luasan lahan tanaman menghasilkan karet seluas 1.564,03 ha, tanaman belum menghasilkan karet seluas 964,80 ha, tanaman utama karet seluas 394 ha, kebun enteres karet seluas 5 ha, bibitan seluas 15 ha, jumlah tanaman karet seluas 2.954,03 ha, tanaman menghasilkan kelapa sawit seluas 552,44 ha, jumlah tanaman kelapa sawit 552,44 ha, jumlah tanaman karet dan sawit seluas 3.495,29 ha, lain-lain seluas 523,533 ha, dan total luas lahan PTP.Nusantara III Gunung Para adalah 4.030,003 ha (PTPN III, 2014). Sifat Fisika Tanah Sifat fisika tanah adalah sifat yang berhubungan dengan peredaran udara, suhu, air, dan zat terlarut melalui tanah. Sifat ini sangat beragam dalam tanah tropika. Beberapa sifat fisika tanah memang dapat berubah karena pengolahan tanah. Banyak sifat fisika tanah memburuk akibat pengolahan tanah sehingga membuat tanah menjadi kurang lolos air dan lebih mudah hilang karena limpasan dan pengikisan (Sanchez, 1992). Tekstur tanah Tekstur tanah adalah perbandingan kandungan partikel tanah primer berupa fraksi liat, debu dan pasir dalam suatu massa tanah. Tekstur tanah merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi kapasitas tanah untuk
9
menahan air dan permeabilitas tanah serta berbagai sifat fisik dan kimia tanah lainnya. Tanah terdiri dari bahan padat, bahan cair, gas, dan jasad hidup (Kartasapoetra, dkk., 1995). Padatan tanah berdasarkan sifat dan ukurannya dikelompokkan menjadi 3 kelompok yaitu yaitu pasir (ukuran > 2 mm dan bersifat kasar dan tidak lekat), debu (ukuran 0,05 hingga 0,002 mm dan bersifat licin tetapi tidak lekat), dan liat (ukuran < 0,002 mm dan bersifat licin dan lekat). Perbandingan antara fraksi pasir, debu, dan liat suatu tanah berdasarkan tekstur tanah adalah perbandingan relatif antara pasir, debu, dan liat yang diatur oleh Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) (Winarso, 2005). Tanah yang didominasi pasir akan banyak mempunyai pori-pori makro (besar) atau lebih porous, tanah yang didominasi debu akan banyak mempunyai pori-pori meso (sedang) atau agak porous, dan tanah yang didominasi liat akan mempunyai banyak pori-pori mikro (kecil) atau tidak porous. Tanah dengan fraksi pasir yang dominan akan memiliki jumlah partikel yang lebih sedikit dan luas permukaan yang lebih kecil sedangkan pada tanah yang didominasi fraksi liat akan memiliki jumlah partikel yang lebih banyak dan luas permukaan yang lebih besar (Hanafiah, 2005). Luas permukaan partikel tanah mempengaruhi jumlah air dan udara dalam tanah. Pasir mengikat sedikit air disebabkan pori-pori yang terbentuk pada tanah pasir besar atau luas sehingga akan membiarkan air untuk bergerak secara bebas turun, keluar dari tanah oleh gaya gravitasi bumi tetapi tanah akan lebih banyak mengikat air apabila mengandung bahan organik yang tinggi. Tanah-tanah berpasir tidak dapat menyimpan banyak air seperti halnya tanah liat akan tetapi
10
persen ketersediaan airnya lebih tinggi sehingga tidak ada hubungan yang konstan antara tekstur tanah dengan air tanah. Tanah bertekstur halus (liat) mudah mengalami pemadatan yang akan mengurangi ruang pori tanah sehingga juga akan mengurangi pergerakan air dan udara dalam tanah. Pada kondisi ini air hujan tidak banyak masuk kedalam tanah tetapi mengalir melalui aliran permukaan yang dapat menyebabkan erosi (Winarso, 2005).
Gambar 1.Gambar segitiga tekstur tanah menurut USDA (Foth, 1951).
Bahan organik tanah Bahan organik tanah didefinisikan sebagai pelapukan tanaman dan hewan di dalam tanah yang dapat berupa bagian-bagian tumbuhan seperti akar pohon, semak, rumput, dan sisa tanaman yang siap didekomposisikan dan dihancurkan oleh organisme tanah. Bahan organik di dalam tanah dapat memperbaiki sifat
11
fisika dan kimia tanah. Pengaruh bahan organik dalam usaha pertanian sangat penting setelah banyak masyarakat lebih menghargai hasil-hasil pertanian ramah lingkungan (Winarso, 2005). Bahan organik tanah merupakan salah satu bahan pembentuk agregat tanah, yang mempunyai peran sebagai bahan perekat antar partikel tanah untuk bersatu menjadi agregat tanah, sehingga bahan organik penting dalam pembentukan struktur tanah. Bahan organik merupakan pembentuk granulasi dalam tanah dan sangat penting dalam pembentukan agregat tanah yang stabil (Tolaka, dkk., 2013). Kriteria unsur hara tanah dapat dilihat pada Tabel 1 Tabel 1. Kriteria unsur hara tanah Sifat tanah
Satuan
Nitrogen P-avl Bray II K-tukar
% ppm me/100
Sangat rendah < 0,1 < 8,00 < 0,10
Rendah
Sedang
Tinggi
0,1-0,2 8,00-15,00 0,1-0,2
0,21-0,50 16-25 0,30-0,50
0,51-0,75 26-35 0,60-1,00
Sangat tinggi > 0,75 > 35 >1,00
( Notohadiprawiro, 1998). Kadar bahan organik dalam tanah sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan dan partikel yang ada di dalam tanah. Makin ke bagian bawah profil tanah, kadar bahan organik pada umumnya makin rendah hal ini mengingat bahwa sumber bahan organik terutama berasal dari serasah dan akar tumbuhan. Bahan organik tanah dapat memberikan pengaruh pada struktur tanah, permeabilitas tanah, dan daya menyimpan air (Notohadiprawiro, 1998). Pengaruh bahan organik pada sifat fisika tanah adalah kemampuan menahan air meningkat, warna tanah menjadi coklat hingga hitam, merangsang granulasi agregat dan memantapkannya, menurunkan plastisitas, kohesi dan sifat buruk lainnya dari liat. Pengaruh bahan organik pada kimia tanah antara lain meningkatnya daya jerap (kapasitas simpan) dan kapasitas tukar kation, kation
12
yang mudah dipertukarkan meningkat, unsur N, P, S diikat dalam bentuk organik atau dalam tubuh mikroorganisme, sehingga terhindar dari pencucian, kemudian tersedia kembali, pelarutan sejumlah unsur hara dari mineral oleh asam humus. Pengaruh bahan organik pada biologi tanah antara lain yaitu jumlah dan aktivitas metabolik organisme tanah meningkat, dan kegiatan jasad mikro dalam membantu dekomposisi bahan organik juga meningkat (Hakim, dkk., 1986). Bahan organik dapat memperbaiki struktur tanah berlempung, sehingga tanah yang tadinya berat dengan bahan organik yang lebih banyak akan membuat tanah lebih ringan. Selain itu bahan organik dalam tanah akan meningkatkan kemampuan tanah menahan air sehingga tanah dapat lebih banyak menyediakan air bagi tanaman. Bahan organik mempengaruhi struktur tanah dan menjaga kondisi fisik yang diinginkan (Murbandono, 1995). Faktor yang mempengaruhi kadar bahan organik dan nitrogen tanah adalah kedalaman tanah, iklim, tekstur tanah, dan drainase. Kedalaman lapisan menentukan kadar bahan organik dan N, kadar bahan organik terbanyak ditemukan di lapisan atas setebal 20 cm makin ke bawah makin berkurang. Hal itu disebabkan akumulasi bahan organik memang terkonsentrasi di lapisan atas. Faktor iklim yang berpengaruh adalah suhu dan curah hujan. Tekstur tanah juga cukup berperan, makin tinggi jumlah liat makin tinggi pula bahan organik dan N tanah bila kondisi lainnya sama. Tanah berpasir memungkinkan oksidasi yang baik sehingga bahan organik cepat habis. Pada tanah yang memiliki drainase buruk, oksidasi akan terhambat sehingga kadar bahan organik dan N tinggi daripada tanah berdrainase baik (Hakim, dkk., 1986).
13
Mempertahankan kandungan bahan organik tanah dapat dilakukan dengan cara yaitu mengembalikan sisa-sisa tanaman yang dianggap remah itu ke dalam tanahnya, menambahkan secara periodik sejumlah pupuk kandang ke dalam tanah, menanami kembali tanah dengan berbagai jenis tanaman penutup tanah keluarga leguminose atau jenis tanaman pupuk hijau lainnya (Kartasapoetra, dkk., 1995). Karbon adalah komponen utama dari bahan organik yang terdiri dari 58% karbon dan unsur hara lain seperti nitrogen, fosfor, sulfur, oksigen, dan hidrogen. Pengukuran C organik secara tidak langsung dapat menentukan bahan organik melalui penggunaan faktor koreksi tertentu. Soil survey laboratory menetapkan untuk menggunakan kadar C-organik untuk mengukur kadar bahan organik. Rumus yang digunakan adalah: Bahan organik (%) = % C organik × 1,724...................................................... (1) Faktor 1,724 adalah asumsi yang digunakan bahwa bahan organik mengandung 58% karbon. Beberapa studi menunjukkan bahwa kadar C organik dalam bahan organik cukup bervariasi di dalam tanah (Mukhlis, 2007). Kriteria bahan organik tanah dapat dilihat pada Tabel 2 Tabel 2. Kriteria bahan organik tanah Bahan organik (%) Sangat rendah Rendah Sedang Tinggi Sangat tinggi
Kriteria < 1,00 1,00-2,00 2,10-4,20 4,30-6,00 > 6,00
(Puslittanak, 2005) Kandungan unsur hara dalam tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kecepatan pelapukan mineral tanah, sifat bahan induk, keadaan tanaman yang hidup diatasnya, dan laju pencucian oleh air hujan. Jika laju pencucian unsur hara sangat besar dan intensitas pelapukan rendah, maka kehilangan unsur hara lebih
14
besar
dibandingkan
dengan
pengambilan
unsur
hara
oleh
tanaman
(Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Keuntungan dari adanya bahan organik pada tanah adalah mengurangi kerapatan massa pada tanah sehingga dapat melarutkan mineral tanah. Kerapatan massa yang rendah biasanya berhubungan dengan naiknya porositas dikarenakan oleh adanya fraksi-fraksi organik dan anorganik pada tanah. Bahan organik dapat menahan air lebih besar dibandingkan beratnya sendiri. Bahan organik merupakan penyumbang nitrogen dan fosfat apabila tanah tidak diberikan pupuk. Sebelum adanya penambahan pupuk, bahan organik adalah satu-satunya cara yang digunakan untuk menambah berbagai unsur hara tanah (Yulipriyanto, 2010). Kerapatan massa tanah Kerapatan massa tanah adalah bobot massa tanah kondisi lapangan yang dikering ovenkan per satuan volume. Nilai kerapatan massa tanah berbanding lurus dengan tingkat kekasaran partikel-partikel tanah, makin kasar maka akan makin berat. Nilai kerapatan massa dari tanah dapat dituliskan sebagai: Kerapatan massa tanah (Bd) =
Berat tanah kering oven (g) Volume tanah total (cm3 )
.................................... (2)
(Dingus, 1999). Berat isi (bulk density) menunjukkan berat tanah kering persatuan volume tanah (termasuk pori-pori tanah). Berat isi berguna untuk evaluasi terhadap kemungkinan akar menembus tanah. Pada tanah-tanah dengan berat isi yang tinggi akar tanaman tidak dapat menembus lapisan tanah tersebut. Nilai bulk density 1,46 sampai 1,60 g/cm3 akan menghambat pertumbuhan akar karena tanahnya memadat dan oksigen kurang tersedia sebagai akibat berkurangnya ruang/pori tanah yang dapat disebabkan karena kadar liat di lapisan bawah lebih
15
tinggi sehingga tanah pada lapisan tersebut lebih padat. Metode analisis bulk density di laboratorium adalah sampel tanah (ring) dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan suhu 1050C, kemudian ditimbang keseluruhan (tanah dan ring) kemudian dikurangi oleh berat ring maka diperoleh berat tanah kering oven (Tolaka, dkk., 2013). Kandungan air tanah berhubungan dengan kerapatan isi dan porositas tanah. Semakin tinggi kerapatan isi tanah, maka semakin padat tanah (porositas semakin rendah), sehingga sirkulasi udara dan kondisi air tanah tidak menguntungkan untuk pertumbuhan tanaman apabila suatu tanah cukup gembur dengan kerapatan isi kurang dari 1,2 g/cm3, maka pengolahan tanah konservasi (tanpa olah tanah atau pengolahan tanah minimum) merupakan cara pengolahan yang sangat dianjurkan karena sifat tanah peka terhadap erosi (Rachman, 1987). Kerapatan partikel tanah Kerapatan partikel tanah adalah parameter yang sangat penting dalam menentukan sifat fisika dan kimia tanah. Kerapatan partikel tanah adalah bobot massa partikel padat per satuan volume tanah, biasanya tanah memiliki kerapatan partikel 2,6 g/cm3. Perbandingan kerapatan partikel tanah diantara jenis-jenis tanah tidak begitu besar kecuali terdapat variasi yang besar di dalam kandungan bahan organik dan komposisi mineral tanah (Hanafiah, 2005). Kerapatan partikel tanah dipengaruhi oleh kadar air tanah, tekstur tanah, struktur tanah, bahan organik tanah, dan topografi lahan. Kadar air tanah mempengaruhi volume kepadatan tanah yang tersusun atas fraksi pasir, debu, dan liat. Bahan organik pada tanah akan menyebabkan kondisi tanah menjadi berlubang karena bahan organik akan menempati ruang di antara partikel tanah
16
sehingga tanah menjadi porous. Bahan organik mengandung berbagai macam senyawa yang akan diuraikan oleh mikroorganisme dan membantu melekatkan partikel-partikel tanah membentuk agregat. Sehingga tanah yang memiliki bahan organik yang tinggi akan menjadi lebih berpori, gembur, memiliki kerapatan partikel yang lebih kecil, dapat menyimpan, dan mengalirkan udara dan air (Baver, 1956). Kerapatan partikel (particle density) dari tanah adalah massa tanah kering oven dibagi dengan volume dari partikel tanah. Nilai kerapatan partikel tanah dapat dituliskan sebagai berikut: Kerapatan partikel tanah (Pd) =
Berat tanah kering oven (g) Volume dari partikel tanah (cm3 )
.......................... (3)
(Pandutama, dkk., 2003). Porositas tanah Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah. Tanah yang porous berarti tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk pergerakan air dan udara masukkeluar tanah secara leluasa (Hanafiah, 2005). Kelas porositas tanah dapat dilihat pada Tabel 3 Tabel 3. Kelas porositas tanah Porositas (%) 100 60-80 50-60 40-50 30-40 < 30
(Arsyad, 1989).
Kelas Sangat porous Porous Baik Kurang baik Buruk Sangat buruk
17
Porositas atau ruang pori tanah adalah volume seluruh pori-pori dalam suatu volume tanah utuh yang dinyatakan dalam persen. Porositas terdiri dari ruang diantara partikel pasir, debu, dan liat serta ruang diantara agregat-agregat tanah. Porositas total tanah dapat dihitung dari data berat volume tanah dan berat jenis (Tolaka, dkk., 2013). Untuk menghitung persentase ruang pori (θ) yaitu dengan membandingkan nilai kerapatan massa dan kerapatan partikel dengan persamaan: B
θ = �1- d � ×100%.......................................................................................... (4) Pd
Dimana: θ = porositas (%)
Bd = Kerapatan massa (g/cm3) Pd = Kerapatan partikel (g/cm3) (Hansen, dkk., 1992). Kadar air kapasitas lapang Bila air masuk ke dalam tanah, udara dalam tanah terdesak dan tanah menjadi basah, artinya seluruh ruang pori tanah terisi air. Kondisi tanah seperti ini dikatakan jenuh dengan air dan berada pada kemampuan retensi maksimum. Tegangan yang terdapat pada permukaan lapisan air sangat kecil atau hampir 0 atm. Akibatnya sebagian air yang ditahan pada ruang pori yang besar mudah ditarik atau mengalir ke bawah karena gaya gravitasi sehingga lapisan air menipis (Hakim, dkk., 1986). Kapasitas lapang adalah kondisi dimana tebal lapisan air dalam pori-pori tanah mulai menipis, sehingga tegangan antar air dan udara meningkat hingga lebih besar dari gaya gravitasi, air gravitasi (pori-pori makro) habis dan air
18
tersedia (pada pori-pori meso dan mikro) bagi tanaman dalam keadaan optimum (Hanafiah, 2005). Cara yang digunakan dalam menyatakan jumlah air yang terdapat dalam tanah adalah dalam persen terhadap tanah kering. Cara penetapan kadar air tanah dapat dilakukan dengan menggunakan metode gravimetrik. Metode gravimetrik merupakan metode yang paling umum dipakai. Dengan metode ini sejumlah tanah basah dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C selama 24 jam. Air yang hilang karena pengeringan merupakan sejumlah air yang terdapat dalam tanah basah. Nilai kadar air kapasitas lapang tanah dapat dituliskan sebagai berikut: Kadar air kapasitas lapang = Dimana : BTB
BTB – BTKO BTKO
×100% .............................................. (5)
= Berat tanah basah
BTKO = Berat tanah kering oven (Hakim, dkk., 1986). Permeabilitas tanah Permeabilitas adalah kecepatan laju air dalam medium massa tanah yang merupakan kemudahan cairan, gas, dan akar menembus tanah. Permeabilitas tanah merupakan parameter sifat fisika tanah yang menentukan kecepatan pergerakan air dalam tanah. Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel tanah, bentuk partikel tanah, dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel
makin
kecil
pula
ukuran
pori
dan
makin
rendah
koefisien
permeabilitasnya. Pada skala mikroskopik, air merembes ke dalam tanah mengikuti suatu alur yang berliku-liku diantara partikel-partikel tanah, tetapi secara makroskopik alur tersebut dapat dianggap sebagai garis lurus (Reinhold, 1987).
19
Koefisien permeabilitas untuk tanah berbutir kasar dapat ditentukan dari uji tinggi konstan (constant head test). Rumus yang digunakan untuk mengetahui besarnya permeabilitas tanah yaitu: k=
ql Ah
....................................................................................................... (6)
dimana: q = debit (m3/det) h/l= gradien hidrolik A = luas penampang (m2) (Craig, 1987). Klasifikasi permeabilitas tanah dapat dilihat pada Tabel 4 Tabel 4. Klasifikasi permeabilitas tanah Kelas Sangat lambat Lambat Agak lambat Sedang Agak cepat Cepat Sangat cepat
Permeabilitas (cm/jam) < 0,125 0,125 – 0,50 0,50 – 2,00 2,00 – 6,25 6,25 – 12,50 12,50 – 25,00 > 25,00
(Uhland and O’neal, 1951). Sifat Kimia Tanah Sifat kimia tanah adalah sifat tanah yang menjelaskan tentang ketersediaan unsur hara bagi tanaman, pergerakan, dan penyerapan unsur hara dari tanah ke tanaman yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan tanaman, karakteristik, dan jenis tanah. Setiap jenis tanah memiliki sifat tanah yang berbeda-beda. Misalnya tanah yang memiliki bahan organik organik tinggi warnanya akan lebih coklat hingga hitam dibandingkan tanah yang memiliki bahan organik yang rendah (Hanafiah, 2005).
20
pH tanah pH tanah adalah sifat reaksi tanah yang dinilai berdasarkan jumlah ion H+ dan OH- dalam larutan tanah. Bila dalam tanah ditemukan ion H+ lebih banyak dari ion OH- maka disebut masam. Bila ion H+ sama dengan ion OH- disebut netral, dan bila ion OH- lebih banyak daripada ion H+ disebut basa. Bila konsentrasi ion H+ bertambah maka pH turun, sebaliknya bila konsentrasi ion OHbertambah pH naik. Dengan kata lain pH tanah = -log [H] tanah. Suatu tanah masam akan memiliki pH kurang dari 7, netral bila sama dengan 7 dan basa bila lebih dari 7 (Hakim, dkk., 1986). Kelas pH tanah dapat dilihat pada Tabel 5 Tabel 5. Kelas pH tanah Reaksi Tanah Luar biasa masam Sangat masam Masam Agak masam Agak basa Basa Sangat basa Luar biasa basa
pH < 4,0 4,0 – 5,0 5,0 – 6,0 6,0 – 7,0 7,0 – 8,0 8,0 – 9,0 9,0 – 10,0 > 10,0
( Notohadiprawiro, 1998). Dari berbagai hasil penelitian tentang tanah masam baik di luar negeri maupun di Indonesia, masalah kemasaman tanah adalah unsur fosfor (P) kurang tersedia, kekurangan unsur kalsium (Ca) dan magnesium (Mg), kekurangan unsur molibdium (Mo), fiksasi N oleh kacang-kacangan terhambat, kandungan mangan (Mn) dan besi (Fe) sering berlebihan sehingga dapat merupakan racun bagi tanaman, kelarutan aluminium (Al) sering sangat tinggi sehingga merupakan faktor
penghambat
(Hakim, dkk., 1986).
tumbuh
tanaman
yang
utama
pada
tanah
masam
21
Kandungan nitrogen (N) total, fosfat (P) tersedia, dan kalium (K) tukar tanah Nitrogen (N) merupakan hara makro utama yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk ion NO3– atau NH4+ dari tanah. Kadar nitrogen rata-rata dalam jaringan tanaman 2%-4% berat keringan penggunaan tanah. Sumber utama nitrogen berasal dari gas N2 dari atmosfer. Walaupun jumlah gas nitrogen di atmosfer cukup besar tetapi nitrogen belum dapat dimanfaatkan oleh tanaman kecuali telah menjadi bentuk yang tersedia. Penggunaan legume (kacang-kacangan) dalam pergiliran tanaman dan penggunaan pupuk kandang merupakan cara-cara yang penting dalam penyediaan nitrogen tambahan bagi tanah (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Kandungan nitrogen dalam tanah sangat lambat tersedia untuk tanaman karena nitrogen harus melalui proses dekomposisi mikroorganisme yang sangat dipengaruhi oleh temperatur, bahan organik, pH, pencucian, fiksasi, dan kelembaban. Analisis N total dengan metode Kjeldhal merupakan analisis yang diperkenalkan oleh John Kjeldhal pada 7 Maret 1883 yang didasari prinsip mengubah N organik menjadi N amonium oleh asam sulfat yang dipanaskan sekitar 3800C dan menggunakan cuprum sulfat, selenium, dan natrium sulfat sebagai katalisator. Proses ini disebut digestasi dan hasilnya disebut digest dan secara keseluruhan disebut Kjeldhal digestasi. Asam digest yang mengandung amonium dibasakan dengan NaOH sehingga ion amonium diubah menjadi amoniak dan didestilasi menjadi amonium hidroksida dan ditentukan jumlahnya dengan mentitrasi HCL (Mukhlis, 2007). Dalam tanah, kadar nitrogen sangat bervariasi, tergantung pada pengelolaan. Fiksasi nitrogen yang dilakukan oleh tanaman kacang-kacangan
22
sering mengalami hambatan. Fiksasi nitrogen dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti pH tanah, kandungan nutrisi yang minimum, suhu yang terlampau ekstrim, kelebihan atau kekurangan kandungan air dalam tanah. Proses pembentukan bintil akar terjadi ketika bakteri rhizobium melekat pada rambut akar (Aulia, 2011). Nitrogen memasuki tanah dalam bentuk amonia (NH4+) dan nitrat (NO3-) bersama air hujan, dalam bentuk hasil penambatan nitrogen bebas atau dalam bentuk penambahan pupuk sintesis. Kandungan nitrogen tanah akan cukup tinggi apabila kemampuan beberapa mikroorganisme dalam memfiksasi nitrogen baik. Nitrogen organik yang terbentuk kemudian diubah menjadi amonia melalui proses amonifikasi karena amonia dapat secara langsung diasimilasikan oleh mikroorganisme atau diubah lebih dahulu menjadi senyawa nitrat melalui proses nitrifikasi (Yulipriyanto, 2010). Peranan utama nitrogen bagi tanaman adalah untuk merangsang pertumbuhan secara keseluruhan, khususnya batang, cabang, dan daun. Selain itu nitrogen berperan penting dalam pembentukan hijau daun yang sangat berguna dalam proses fotosintesis. Fungsi lainnya ialah membentuk protein, lemak, dan berbagai persenyawaan organik lainnya (Lingga dan Marsono, 2004). Nitrifikasi adalah proses aerob yang terjadi pada tanah dengan pH netral dan akan terhambat prosesnya dalam keadaan anaerob atau keadaan tanah menjadi asam. Proses nitrifikasi berlangsung melalui beberapa tahap yaitu oksida amonia menjadi nitrit, oksida senyawa nitrit menjadi nitrat. Denitrifikasi adalah kehilangan nitrogen kombinasi. Proses nitrifikasi dan denitrifikasi dapat menguntungan dan dapat pula merugikan. Untuk bidang pertanian yang
23
diperlukan oleh tanaman adalah senyawa nitrat maka proses nitrifikasi sangat menguntungkan (Yulipriyanto, 2010). Bagi tanaman, fosfor merupakan unsur hara kunci yang kedua setelah nitrogen. Unsur ini merupakan bagian penting dari nukleoprotein inti sel yang mengendalikan pembelahan dan pertumbuhan sel demikian pula deoxyribonucleic acid (DNA) yang membawa sifat-sifat keturunan organisme hidup. Nutrisi fosfor selain persediaannya dalam tanah sangat rendah, juga tidak siap tersedia bagi tanaman (Yulipriyanto, 2010). Fosfor juga merupakan unsur yang diperlukan dalam jumlah besar karena berperan untuk kehidupan tanaman. Fosfor dalam tanah yang diserap tanaman dalam bentuk ion H2PO4- dan HPO4-2. Umumnya, fosfor sukar tercuci oleh air hujan ataupun air pengairan. Hal ini diduga disebabkan karena fosfor bereaksi dengan ion lain dan membentuk senyawa yang tingkat kelarutannya berkurang sehingga menjadi senyawa yang tidak mudah tercuci. Fosfor dalam tanah dapat dapat digolongkan menjadi fosfor organik dan fosfor anorganik. Fosfor organik berasal dari humus atau bahan organik yang mengalami dekomposisi dan melepaskan fosfor kedalam tanah, fosfor anorganik terdapat dalam ikatan dengan aluminium, mangan, ferum dan kalsium (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Ketersediaan P dipengaruhi sangat nyata oleh pH. Bentuk ion P dalam tanah juga bergantung pada pH larutan. Pada pH agak tinggi (basa) ion HPO4-2 adalah dominan. Bila pH tanah turun ion H2PO4- dan HPO4-2 akan dijumpai bersamaan. Makin masam reaksi tanah ion H2PO4- lah yang dominan. Pada pH rendah (asam) ion P akan mudah bersenyawa dengan Al, Fe atau Mn membentuk senyawa yang tidak larut yang merupakan racun bagi tanaman sehingga P tersedia
24
menjadi rendah sedangkan pada pH tinggi (basa) ion P yang larut akan diikat oleh Ca membentuk senyawa yang tidak larut sehingga P tersedia menjadi lebih tinggi (Hakim, dkk., 1986). Unsur fosfor (P) bagi tanaman berguna untuk merangsang pertumbuhan akar, khususnya akar benih dan tanaman muda. Selain itu fosfor berfungsi sebagai bahan mentah untuk pembentukan sejumlah protein tertentu, membantu asimilasi dan pernapasan, serta mempercepat pembungaan, pemasakan biji dan buah (Lingga dan Marsono, 2004). Fosfat tersedia tanah dapat dianalisis dengan menggunakan metode Bray II. Prinsip dari metode ini adalah fosfat tersedia tanah diekstrak oleh amonium flourida dan asam klorida. Fosfat yang bebas direaksikan dengan molibdat asam askorbat dan akan berubah warna menjadi warna biru dan diukur secara spektrometri (Mukhlis, 2007). Tanaman menyerap kalium melalui daun-daun, tangkai-tangkai yang jatuh dan akhirnya mati, bangkai dan jasad renik. Unsur mineral yang dipompa tanaman dari tanah menyebar rata di atas permukaan tanah. Jumlah kalium dalam tanah cukup besar tetapi ketersediaannya bagi pertumbuhan tanaman sangat sedikit. Sebagian besar kalium ditahan oleh struktur mineral atau di dalam lapisan mineral liat dan ketersediaannya sangat lambat. Pembebasan kalium dari mineral biasanya tidak cukup bagi tanaman. Kandungan kalium dalam tanah dapat dianalisis dengan menggunakan alat flamephotometer (Yulipriyanto, 2010). Kalium pada tanaman berfungsi untuk membantu pembentukan protein dan karbohidrat pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman, memperkuat tubuh tanaman agar daun, bunga, dan buah tidak mudah gugur dan sebagai
25
sumber
kekuatan
bagi
tanaman
dalam
menghadapi
serangan
penyakit
(Lingga dan Marsono, 2004). Kalium tersedia dalam tanah tidak selalu tetap dalam keadaan tersedia, tetapi masih berubah menjadi bentuk yang lambat diserap oleh tanaman. Hal ini disebabkan oleh kalium tersedia harus berubah dulu menjadi kalium tertukar kemudian menjadi kalium yang dapat larut dalam air. Sumber kalium yang terdapat dalam tanah berasal dari pelapukan mineral yang mengandung kalium (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Vegetasi Yang Tumbuh Tanaman Mucuna bracteata merupakan salah satu tanaman kacangkacangan yang pertama kali ditemukan di areal hutan negara bagian Tripura, India Utara dan telah ditanam secara luas sebagai tanaman penutup tanah di perkebunan karet Kerala, India Selatan. Tanaman ini pertama kali ditanam sebagai tanaman pakan
hijau. Mucuna bracteata memiliki daun berwarna hijau gelap dengan
ukuran 15 cm x 10 cm. Helaian daun akan menutup apabila suhu lingkungan terlalu tinggi sehingga sangat efisien dalam mengurangi penguapan permukaan. Ketebalan vegetasi Mucuna bracteata dapat mencapai 40-100 cm dari permukaan tanah (Aulia, 2011). Tanaman penutup tanah dapat memperkaya bahan organik tanah serta memperbesar porositas tanah. Tanaman penutup tanah haruslah rendah dan bukan tanaman pengganggu atau gulma sehingga tidak melakukan persaingan dalam pengambilan air, sinar matahari dan zat hara dari dalam tanah. Tanaman penutup tanah harus dapat tumbuh dengan cepat dan rimbun, mampu bersaing dengan
26
tanaman-tanaman pengganggu yang mungkin tumbuh, tidak menjadi tanaman inang bagi hama dan penyakit (Kartasapoetra, dkk., 1995). Penanaman karet umumnya menggunakan sistem saingan bersih (clean weeding) pada jalur barisan tanaman dan di luar jalur tersebut diusahakan tertutup dengan tanaman penutup tanah. Manfaat dari tanaman penutup tanah jenis leguminose pada penanaman karet adalah melindungi permukaan tanah terhadap erosi, melindungi permukaan tanah dengan mengurangi jatuhnya sinar matahari yang dapat mempercepat terjadinya penguapan air pada permukaan tanah, menolong menyimpan air dalam tanah untuk keperluan tanaman karet, menyuburkan tanah dengan lapukan bahan organik dan fiksasi nitrogen bebas dari udara. Apabila tanaman penutup tanah telah tumbuh baik maka harus dijaga agar tidak mengganggu tanaman pokok dan mengusahakan tetap terpeliharanya jalur bersih sepanjang barisan tanaman agar tanaman penutup tanah dapat dipangkas atau diatur arah tumbuhnya sehingga tidak menuju ke barisan tanaman (Setyamidjaja, 1993). Tanaman perkebunan banyak diusahakan pada lahan dengan kemiringan agak curam sehingga erosi dapat menjadi salah satu penyebab kemunduran kualitas tanah yang berdampak pada penurunan produktivitas lahan. Oleh karena itu diperlukan alternatif teknik konservasi yaitu strip rumput alami. Strip rumput alami merupakan teknik konservasi dengan cara membiarkan sebagian tanah pada barisan/strip sejajar kontur (diantara tanaman perkebunan) ditumbuhi rumput secara alami selebar 20-30 cm yang bermanfaat untuk mengurangi kuatnya aliran permukaan (Dariah, 2005).
27
Selain berpengaruh dalam mengendalikan erosi dan limpasan permukaan, permukaan tanah yang ditutupi rapat dengan vegetasi seperti rerumputan akan berpengaruh terhadap sifat tanah. Rumput dapat tumbuh dengan cepat sehingga dalam waktu yang pendek tanah dapat tertutupi secara rapat sehingga akar-akar rumput dapat memperkuat resistensi tanah dan mampu melancarkan masuknya air ke dalam tanah. Vegetasi rumput berpengaruh baik terhadap persen agregasi tanah, mendekati kondisi tanah hutan terutama di lapisan atas. Laju permeabilitas pada tanah yang ditanami rumput lebih tinggi dibandingkan tanah yang ditanami leguminosa. Tingginya porositas tanah pada permukaan tanah yang ditutupi rumput terjadi karena akar vegetasi rumput sehingga menyebabkan terbentuknya pori-pori makro sehingga dapat meningkatkan permeabilitas tanah dan limpasan permukaan tanah (Rauf, 2011). Nephrolepis biserrata termasuk famili Lomariopsidacea dan dikenal dengan nama paku harupat yang hidup merumpun, akarnya berwarna coklat tua. Batang N. biserrata berwarna hijau kecoklatan dan tumbuh tegak. Daun N. biserrata berwarna hijau terang. N. biserrata mempunyai daun majemuk yang tersusun rapat dan tersebar di sepanjang batang. Ujung daun N. biserrata runcing, tepinya bergelombang, pangkalnya berlekuk. Daun N. biserrata yang masih muda menggulung berwarna hijau muda dan seluruh permukaan daunnya ditutupi oleh bulu-bulu halus berwarna putih. Sporangium N. biserrata terdapat dibagian permukaan bawah daun yang terletak di tepi daun. Daun N. biserrata yang terletak dibagian atas lebih kecil daripada daun yang terletak dibagian bawah. Akar menyerupai akar serabut, berwarna coklat muda, dan sisik berwarna coklat tua. Batang berbentuk bulat, permukaan berbulu, tidak berduri, batang muda
28
berwarna hijau muda dan batang tua berwarna coklat tua, posisi tumbuh batang terkulai ke bawah, dan tidak memiliki cabang (Ceri, dkk., 2014). Pencucian Unsur Hara Pencucian unsur hara adalah kehilangan bahan organik dan bahan anorganik pada permukaan tanah atau top soil oleh aktivitas pelarutan air termasuk kabut dan embun. Pencucian unsur hara merupakan suatu fenomena alam yang selalu terjadi selama pembasahan pada tanah, yang besarnya tergantung pada keadaan hujan dan jenis tanah. Pencucian unsur hara adalah suatu fenomena alam yang terjadi akibat tanah yang mengikat unsur-unsur hara tanah jenuh air akibat pembasahan yang berlebihan dan melarutkan hara tanah tersebut (Hanafiah, 2005). Kemasaman tanah merupakan hal yang biasa terjadi di wilayah-wilayah bercurah hujan tinggi yang menyebabkan tercucinya basa-basa dari kompleks jerapan dan hilang melalui air drainase. Pada keadaan basa habis tercuci, tinggallah kation Al dan H sebagai kation dominan yang menyebabkan tanah bereaksi masam (Hakim, dkk., 1986). Hara diserap tanaman dalam bentuk ion bermuatan positif dan negatif. Ion ini umumnya terikat dalam kompleks jerapan tanah. Sering ada ion yang larut dalam air. Ion tersebut dianggap sukar diserap karena selalu ikut air bahkan umumnya hilang tercuci ke lapisan bawah di luar perakaran tanaman atau ke sungai (Rosmarkam dan Yuwono, 2002).
