Dasar-Dasar Ilmu Tanah (dalam Perspektif Pertanian)

DASAR-DASAR ILMU TANAH

Mengapa dasar Ilmu tanah perlu dipelajari (untuk pertanian)? dibawah ini adalah beberapa alasan untuk menjawab pertanyaan di atas yakni

• tanah adalah media tumbuh tanaman, dan tempat hidup jasad hidup tanah, baik makro maupun mikro
• tanah tumbuh karena ada interaksi antara tanah dan tanaman
• akar tanaman menyerap hara dan air dari dalam tanah
• tanaman akan tumbuh dengan baik apabila tanah mempunyai sifat fisik, kimia, dan biologi yang sesuai dengan kebutuhan tanaman.

Ruang lingkup yang ilmu tanah (untuk pertanian)

• pedologi : ilmu yang mempelajari tanah secara utuh sebagai tubuh alam
• edaphologi : ilmu yang mempelajari hubungan tanah, air dan tanaman
• sifat kimia, fisik, dan biologi tanah

DEFINISI TANAH

Tanah adalah akumulasi tubuh alam bebas, berdimensi tiga, menduduki sebagian (besar) permukaan bumi, yang mampu menumbuhkan tanaman, dan memiliki sifat sebagai akibat pengaruh iklim dan jasad hidup yang bertindak terhadap bahan induk pada kondisi topografi/relief tertentu dan selama waktu tertentu (Donahue, 1970).

Jadi Tanah merupakan fungsi dari iklim, jasad hidup, bahan induk, topografi, dan waktu:

T = f {iklim ,jasad hidup, bahan induk, topografi, waktu}

SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU TANAH
1.  permulan abad 17
percoban yang dilakukan oleh van hemont (1577-1644) merupakan era baru dalam penelitian bidang pertanian.
pada awal percobaan :

• tanaman seberat 2,3 kg ditanam dalam pot berisi 90,8 kg tanah dan tanaman hanya disiram air hujan selama 5 tahun.

 pada akhir percobaan :

•  tanaman tumbuh hingga seberat 76,8 kg, dan tanah dalam pot kurang 57 g.

kesimpulan : air merupakan azas tumbuh dari tanaman
alasannya bahwa percobaan tersebut tidak benar adalah:

• 57 g tanah yang hilang ternyata tersususn dari mineral-mineral, misalnya: kalsium, kalium, fosfor yang diabsorbsi oleh tanaman. (jika tanaman tersebut dibakar, maka akan diperoleh kembali 57 g mineral tanah dalam bentuk abu tanaman tersebut).
•  tanaman tersebut terutama terdiri dari karbon yang berasal dari karbon dioksida dan oksigen dari atmosfer, buan berasal dari air.

2. pada tahun 1731

Jethro Tull dari Oxford, menyimpulkan mengolah tanah merupakan salah satu dari pekeerjaan utama dalam bercocok tanam mudah menyerap makanan.

3. pada tahun 1757

Francis Home, menyatakan bahwa magnesium sulfat, natrium dan kalium nitrat, kalsium sulfat dan olive oil merupakan bahan-bahan yang meningkatkan pertumbuhan tanaman.

4. pada tahun 1840

Justus Von Liebig, ahli kimia dari jerman, melaporkan bahwa:

• karbon hara tanaman berasal dari karbon yang terdapat dalam udara dan air
• nitrogen berasal dari amoniak
• fosfor dibutuhkan untuk produksi biji dan kalium untuk perkembangan tanaman rumput-rumputan dan sereal.

Dengan menganalisis abu tanaman, dapat diformulasi pupuk yang akan dipergunakan untuk mensuplai semua unsur esensial untuk tanaman berikutnya. (dalam hal ini Justus Von Liebig gagal).

Hukum Minimum (law of the minimum)

pertumbuhan tanaman dibatasi oleh unsur esensial yang berada dalam jumlah yang relatif paling sedikit

5. pada tahun 1870

pasteur di perancis, mengemukakan bahwa nitrifikasi (konversi ammonium menjadi nitrat) adalah merupakan suatu proses yang dilakukan oleh bakteri.

 

6. pada tahun 1890

S. Winogradsky, berhasil mengisolasi bakteri nitrifikasi

 

7. pada periode yang sama

H. Hellriegel dan H. Wilfarth, membuktikan bahwa bakteri pada nodula legum menghasilkan gas nitrogen dan sebagian nitrogen tersebut kemudian dapat tersedia bagi tanaman.

 

8. semenjak 1940

pengetahuan tentang tanaman telah tumbuh luar biasa.

hal ini sangat menguntungkan sebab:

• ada urgensinya dalam kebutuhan bercocok tanam untuk menghasilkan makanan dan seat untuk kebutuhan manusia.

9. pada tahun 1825-1840

Edmund Ruffin, ahli pertanian dari Virginia, adalah yang pertama kali menggunakan kapur untuk memeperbaiki produktivitas yang rendah dari suatu tanah yang disebabkan oleh keasaman tanah yang dihasilkan.

 

10. pada tahun 1843

J.B.Lawes dan J.H Gilbert di Rothamsted, inggris, adalah pembaharu penyelidikan pertanian secara ilmiah , yang membuat pusat percobaan pertama kali di dunia.

dari hasil percobaan pada 1855, disimpulkan bahwa:

• tanaman membutuhkan sumber nitrogen dalam tanah
• tanaman membutuhkan garam kalium dan fosfor
• penambahan pupuk buatan dapat mejaga kesuburan tanah

11. pada akhir abad 19

dimulai pengkajian tanah dengan tanpa mempertimbangkan peranannya sebagai media untuk pertumbuhan tanaman.

12. pada tahun 1886

V.V. Dokuchaiev, mengklasifikasikan tanah ke dalam:

→ normal (upland)

→ Transisional (padang rumput, calcareous, alkali)

→ Abnormal (organik, alluvial, aeolin)

13. pada tahun 1912

Coffey mengklasifikasikan tanah ke dalam 5 katagori, yaitu:

➣ Arid soil

➣ Dark ⇀ Collored prairie soils

➣ Light ⇀ Colored timbered soils

➣ Black swamp soils

➣ Organic soil

FAKTOR PERTUMBUHAN TANAMAN

Tanah dapat dipandang sebagai campuran partikel organic dan mineral dengan berbagai ukuran dan komposisi.

Ruang Pori, berfungsi:

1.  sebagai saluran untuk pergerakan udara dan air

2.  lalu lintas binatang tanah

3.  sebagai jalan untuk perluasan dan pertumbuhan akar

Akar tanaman dengan cara mengkait/menjangkar tanah menyangga bagian atas tanaman serta akar tanaman mengabsorbsi air dan hara.

 

Lingkungan tanah perakaran harus bebas dari faktor penghambat.

Tiga hal esensiil dimana tanaman mengabsorbsi dari dalam tanah dan menggunakannya:

1.  air dievaporasikan dari daun

2.  hara untuk nutrisi

3.  udara untuk respirasi akar.

Faktor pembentuk tanah:

Tanah = f {Iklim, Jasad hidup, Bahan induk, Topografi, Waktu}

1. Iklim

2. Jasad hidup

3. Bahan induk

4. Topografi/relief

5. Waktu

Proses Pelapukan batuan induk menjadi bahan induk dibedakan dalam dua kategori.

1.    Pelapukan fisika → disintegrasi

2.    Pelapukan kimia dan transformasi  →  dekomposisi

Proses pelapukan fisika meliputi:

1.  Pembekuan dan pencairan

          Gaya yang dihasilkan oleh air saat membeku cukup kuat untuk memisahkan/memecahkan mineral/batu.  Tekanannya dapat mencapai 146 kg/cm².

2.  Pemanasan dan pendinginan

          Perbedaan temperatur dapat menimbulkan ekspansi dan kontraksi diferensial, yang mampu memecahkan mineral.  Perubahan temperatur juga menyebabkan pengelupasan keseluruhan permukaan mineral/batuan.

3.  Pembasahan dan pengeringan

        Pembasahan dan pengeringan menyebabkan pengembangan dan pengkerutan, serta abrasi diantara partikel dalam tanah sehingga membuat partikel lebih halus.

4.  Tindakan penggosokan (saling berbenturan)

          Gesekan (gosokan) batuan atau partikel tanah yang bergerak apakah karena air, angin, atau gravitasi menyebabkan desintegrasi yang efektif.

5.  Tindakan organisme  (tanaman, binatang, dan manusia)

          Gerakan akar cukup mampu untuk memecahkan batuan. Pengerongan/ pelubangan yang terus menerus oleh binatang juga menambah aksi disintegrasi fisik tanah.  Sedangkan tindakan manusia mempercepat proses pelapukan fisik dengan pembajakan dan penanaman.

 

Pelapukan Fisika (Disintegrasi)

Merupakan proses mekanik, dimana batuan-batuan masif pecah menjadi fragmen berukuran kecil  à  namun tanpa perubahan kimia.

          Faktor yang sangat dominan berpengaruh adalah suhu dan air.

Contoh:

Air  →  masuk ke dalam celah batuan  →  membeku  →  volumenya bertambah besar  →  memberikan tekanan  →  batuan pecah  →  proses hydrothermal.

          Batuan terdiri dari berbagai mineral dengan sifat berbeda.  Jika suhu berubah dengan tiba-tiba, mineral dalam batuan berkontraksi dan berekspansi  →  batuan pecah.

Gerakan akar tumbuhan mempunyai tekanan yang cukup memecahkan batuan. 

Pelapukan Kimia (Dekomposisi)

          Merupakan proses kimiawi dan menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi mineral/batuan (dekomposisi).

          Terdiri dari proses-proses:

1. Yang menyebabkan perubahan kelarutan

a.  Pelarutan

          NaCl + H₂O à Na⁺ + Cl^- + H₂O

          Garam       Air          (Ion-ion terlarut dalam air)

terlarut

b.  Hidrolisis

          (yang terpenting dalam pelapukan kimia)  tergantung pada disosiasi partial air menjadi H⁺ dan OH^-, dibantu oleh CO₂^- dan asam-asam organik.

          KAlSi₃O₈   +   H₂O   à    HAlSi₃O₈   +    KOH

Ortoklas                  asam silikat

lempung

proses ini dianggap sebagai awal terbentuknya lempung.

c.  Karbonatasi (persenyawaan dengan asam karbonat)

          CO₂ + H₂O  à  H⁺ + HCO₃^-

CaCO₃ + H⁺ + HCO₃^-    à      Ca(HCO₃)₂

          Kalsit            Asam            Kalsium bikarbonat

                             Karbonat       mudah larut

2.  Yang menyebabkan perubahan Struktur

a.  Hidrasi/Hidratasi

2Fe₂O₃  +  3 H₂O   à  2Fe₂O₃۰3 H₂O

hematite                           limonit

merah                              kuning

b.  Oksidasi (penambahan oksigen pada mineral)

oksidasi

4FeO + O₂   ------à   2Fe₂O₃

          Ferroues                 Ferric

          Oxide                     oxide

3.  Reduksi (pemindahan oksigen)

          Terjadi pada kondisi air tergenang à redoks potensial rendah

 reduksi

2Fe₂O₃ ------à   4FeO + O₂

Ferric                      Ferroues

          Oxide                     oxide

          (hematit)