SIFAT-SIFAT KIMIA TANAH

Tanah adalah lapisan permukaan bumi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh & berkembangnya perakaran penopang tegak tumbuhnya tanaman dan menyuplai kebutuhan air dan udara; secara kimiawi berfungsi sebagai gudang dan penyuplai hara atau nutrisi (senyawa organik dan anorganik sederhana dan unsur-unsur esensial seperti: N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Zn, Fe, Mn, B, Cl); dan secara biologi  berfungsi sebagai habitat biota (organisme) yang berpartisipasi aktif dalam penyediaan hara tersebut dan zat-zat aditif (pemacu tumbuh, proteksi) bagi tanaman, yang ketiganya secara integral mampu menunjang produktivitas tanah untuk menghasilkan biomass dan produksi baik tanaman pangan, tanaman obat-obatan,industri perkebunan. Selain itu, menurut Winarso dalam Subakti (2014) menyatakan bahwa tanah adalah produk transformasi mineral dan bahan organik yang terletak dipermukaan sampai kedalaman tertentu yang dipengaruhi oleh faktor-faktor genetis dan lingkungan, yakni bahan induk, iklim, organisme hidup (mikro dan makro), topografi, dan waktu yang berjalan selama kurun waktu yang sangat panjang, yang dapat dibedakan dari cirri-ciri bahan induk asalnya baik secara fisik kimia, biologi, maupun morfologinya.

Tanah mempunyai ciri khas dan sifat-sifat yang berbeda-beda antara tanah di suatu tempat dengan tempat yang lain. Sifat-sifat tanah itu meliputi fisika dan sifat kimia. Beberapa sifat fisika tanah antara lain tekstur, struktur dan kadar lengas tanah. Untuk sifat kimia menunjukkan sifat yang dipengaruhi oleh adanya unsur maupun senyawa yang terdapat di dalam tanah tersebut. Pada praktikum kali ini, hanya dilakukan penelitian sifat kimia tanah terutama pada tanah peternakan. Sifat kimia yang dimaksud meliputi reaksi tanah(pH), kadar bahan organik dan Kapasitas Tukaran Kation (KTK).

Bahan Organik Tanah

Bahan organik adalah bagian dari tanah yang merupakan suatu system kompleks dan dinamis, yang bersumber dari sisa tanaman dan atau binatang yang terdapat di dalam tanah yang terus menerus mengalami perubahan bentuk, karena dipengaruhi oleh faktor biologi, fisika, dan kimia. Menurut Stevenson (1994), bahan organik tanah adalah semua jenis senyawa organik yang terdapat di dalam tanah, termasuk serasah, fraksi bahan organik ringan, biomassa mikroorganisme, bahan organik terlarut di dalam air, dan bahan organik yang stabil atau humus. Bahan organik dalam tanah berasal dari proses dekomposisi/ residu tumbuhan dan binatang yang telah mati.

Selain berfungsi untuk menjaga kesuburan tanah, bahan organik sangat penting untuk mempertahankan struktur tanah dan kemampuan memegang air. Makin kecil suatu partikel maka akan makin luas permukaan struktur tanah tersebut karena adanya ikatan partikel tanah dengan humus. Tanah yang mengandung humus akan menjadi gembur, dimana ikatan satu sama lain menjadi longgar, dan mampu mengikat air yang cukup besar. Karena itu humus sangat penting untuk tumbuhan. Tanah yang mengandung humus berwarna coklat tua sampai hitam. Humus terdiri dari berbagai senyawa organic, karena itu bersifat koloid dan dapat mengikat air yang besar.

Sumber bahan organik tanah bukan saja pupuk organik, tetapi vegetasi dan rumput yang ada pada lahan tersebut. Selain vegetasi dan rumput, selanjutnya adalah suasana aerob dan anaerob juga berpengaruh terhadap pelapukan/mineralisasi bahan organik. Disamping itu kadar liat tanah juga sangat berpengaruh terhadap kandungan bahan organik tanah. Tanah-tanah dengan kadar liat tinggi umumnya kadar bahan organiknya lebih tinggi dibandingkan dengan tanah tanah yang kandungan liatnya rendah. (Foth, 1998).

Lebih lanjut, peruraian bahan organic sangat dipengaruhi oleh aerasi dan drainase tanah. Aerasi dan drainase yang baik sangat berpengaruh terhadap pertukaran udara di dalam tanah, yang selanjutnya akan berpengaruh terhadap aktivitas mikrobia tanah dalam peruraian bahan organik. Namun aerasi yang berlebihan juga kurang bagus karena mendorong terjadinya oksidasi bahan organik menjadi mineral tanah secara berlebihan sehingga kadar bahan organik tanah menjadi rendah. Hal ini sesuai dengan Kohnke (1989) bahwa, tanah bertekstur kasar (pasir) mempunyai kandungan bahan organik sangat rendah. Hakim et al. (1986) menyatakan bahwa tanah didominasi oleh partikel berukuran kasar (pasir) akan didominasi oleh pori makro. Tingginya pori makro akan menyebabkan kondisi aerob yang selanjutnya  akan mendorong oksidasi bahan organik menjadi mineral-mineral tanah sehingga kandungan bahan organic dalam tanah menjadi rendah.

Salah satu jenis tanah yang juga memiliki kandungan zat organic yang tinggi adalah tanah peternakan sapi. Tanah peternakan sapi biasanya bercampur dengan kotoran sapi, biasanya  tanah yang bercampur dengan kotoran ternak khususnya sapi mempunyai kandungan serat tinggi, karena terdapat serat atau selulosa dalam kadar tinggi pada kotoran ternak ini baik dalam bentuk padat dan air kencing sapi, sehingga senyawa rantai karbon yang  dapat mengalami proses pelapukan lebih kompleks, dan mengakibatkan kandungan zat organic pada tanah peternakan khususnya adalah peternakan sapi diprediksi cukup tinggi. Adapun komposisi dan kandungan unsur-unsur yang terdapat pada tanah peternakan khususnya peternakan sapi adalah sebagai berikut:

Tabel 01. Komposisi unsur-unsur yang terkandung pada tanah peternakan sapi 

Unsur	Parameter Nilai (%)
Kadar air	24,21
Nitrogen	1,11
Karbon organik	18,76
C/N ratio	16,90
Fosfor	1,62
Kalium	7,26

Untuk mengetahui banyaknya kandungan zat organic pada tanah peternakan khususnya adalah peternakan sapi, maka dilakukan analisis kandungan zat organic pada tanah dengan menggunakan metode Walkley and Black. Tahapan yang dilakukan dalam metode ini adalah tahapan antara, yang artinya kandungan  bahan organik ditentukan oleh besarnya C-organik hasil titrasi kemudian dikalikan dengan konstanta tertentu.

Kandungan bahan organik tanah biasanya ditentukan dengan mengukur kadar karbon (C) di dalam tanah. Kadar C tersebut lalu dikalikan dengan 100/58, dengan asumsi bahwa bahan organik mengandung 58% C. Prinsip-prinsip yang penting dalam penetapan kandungan bahan organik tanah adalah sebagai berikut. Pertama, bahan organik diorganisasi, baik dengan K₂Cr₂O₇ dan H₂SO₄ pekat, maupun melalui pembakaran. Selanjutnya, kehilangan bahan organik setelah dioksidasi ditetapkan, misalnya dengan menghitung kelebihan K₂Cr₂O₇ yang tidak tereduksi oleh bahan organik dengan cara titrasi sampel dengan menggunakan larutan FeSO4 gelap atau dengan menetapkan jumlah gas CO₂ hasil pembakaran. Adapun reaksi yang terjadi adalah:

(organic) + 2K₂Cr₂O₇ +8H₂SO₄à 2Cr₂(SO₄)₃ +2K₂SO₄ + 8H₂O+ CO₂

Derajat Keasaman (pH)

Kemasaman tanah merupakan salah satu sifat penting sebab terdapat hubungan pH  dengan ketersediaan unsur hara juga terdapat beberapa hubungan antara pH dan semua pembentukkan serta sifat-sifat tanah. Pada umumnya pH tanah ditentukan oleh pencampuran satu bagian air suling untuk mendapatkan tanah dan air sampai mendekati keseimbangan dan setelah itu baru diukur pH suspensi tanah (Poerwowidodo, 1991).

Kemasaman pH tanah secara sederhana merupakan ukuran aktivitas H⁺ dan dinyatakan sebagai –log 10 (H⁺). Secara praktikal ukuran logaritma aktivitas atau konsentrasi H⁺ ini berarti setiap perubahan satu unit pH tanah berarti terjadi perubahan 10 kali dari kemasaman atau kebasaan. Pada tanah yang mempunyai pH 6,0 berarti tanah tersebut mempunyai H⁺ aktif sebanyak 10 kali dibandingkan dengan tanah yang mempunyai 7,0. Sebagian besar tanah-tanah produktif, mulai dari hutan humid dan sub humid hingga padang rumput di semiarid mempunyai pH bervariasi antara 4,0 hingga 8,0. Nilai di atas atau di bawah variasi tersebut disebabkan oleh garam Na dan Ca atau ion H⁺ dan Al³⁺ dalam larutan tanah (Brady, 1990).

Faktor-faktor yang mempengaruhi pH tanah adalah unsur-unsur yang terkandung dalam tanah, konsentrasi ion H⁺ dan ion OH^-, mineral tanah, air hujan dan bahan induk, bahwa bahan induk tanah mempunyai pH yang bervariasi sesuai dengan mineral penyusunnya dan asam nitrit yang secara alami merupakan komponen renik dari air hujan juga merupakan faktor yang mempengaruhi pH tanah (Kemas, 2005).

pH tanah sangat berpengaruh terhadap perkembangan dan pertumbuhan tanaman, baik secara langsung maupun tidak langsung. Pengaruh langsung berupa ion hidrogen, sedangkan pengaruh tidak langsung yaitu tersedianya unsur-unsur hara tertentu dan adanya unsur beracun. Kisaran pH tanah mineral biasanya antara 3,5-10 atau lebih. Kebanyakan pH tanah toleran pada yang ekstrim rendah atau tinggi, asalkan tanah mempunyai persediaan hara yang cukup bagi pertumbuhan suatu tanaman (Sarwono, 2003).

Pada penentuan pH tanah dalam hal ini tanah peternakan, sebanyak 5 gram sampel tanah ditambahkan 20 mL akuades. Campuran diaduk selama 20 menit kemudian didiamkan selama 24 jam. Setelah 24 jam pendiaman, campuran diaduk kembali 20 menit selanjutnya didiamkan 10 menit dan diukur pHnya menggunakan pH meter.

Kapasitas tukar kation (KTK)

 Kapasitas tukar kation merupakan sifat kimia yang sangat erat hubungannya dengan kesuburan tanah. Menurut Hardjowogeno (2003) kapasitas Tukar Kation (KTK) atau  Cation Exchange capacity (CEC) merupakan jumlah total kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid yang bermuatan negative. Besarnya KTK tanah tergantung pada tekstur tanah, tipe mineral liat tanah, dan kandungan bahan organic. Semakin tinggi kadar liat atau tekstur semakin halus maka KTK tanah akan semakin besar. Demikian pula pada kandungan bahan organic tanah, semakin tinggi bahan oerganik tanah maka KTK tanah akan semakin tinggi (Mukhlis, 2007).

Kapasitas Tukar Kation (KTK) setiap jenis tanah berbeda-beda. Secara  kualitatif KTK tanah dapat diketahui dari teksturnya. Kapasitas tukar kation tanah juga tergantung pada tipe dan jumlah kandungan liat, kandungan bahan organik, dan pH tanah. Kapasitas tukar kation tanah yang memiliki banyak muatan tergantung pH dapat berubah-ubah dengan perubahan pH. Keadaan tanah yang asam menyebabkan tanah kehilangan kapasitas tukar kation dan kemampuan menyimpan hara kation dalam bentuk dapat tukar, karena perkembangan muatan positif.

Kation adalah ion bermuatan positif seperti Ca⁺⁺, Mg⁺, K⁺, Na⁺, NH4⁺, H⁺, Al³⁺, dan sebagainya. Di dalam tanah kation-kation tersebut terlarut di dalam air tanah atau dijerap oleh koloid-koloid tanah. Banyaknya kation (dalam mili ekivalen) yang dapat dijerap oleh tanah per satuan berat tanah (biasanya per 100 g) dinamakan kapasitas tukar kation (KTK). Kation-kation yang telah dijerap oleh koloid-koloid tersebut sukar tercuci oleh air gravitasi, tetapi dapat diganti oleh kation lain yang terdapat dalam larutan tanah. Hal tersebut dinamakan pertukaran kation. Jenis-jenis kation yang telah disebutkan di atas merupakan kation-kation yang umum ditemukan dalam kompleks jerapan tanah.(Rosmarkam dan Yuwono, 2002).

Pertukaran kation merupakan pertukaran antara satu kation dalam suatu larutan dan kation lain dalam permukaan dari setiap permukaan bahan yang aktif. Semua komponen tanah mendukung untuk perluasan tempat pertukaran kation, tetapi pertukaran kation pada sebagaian besar tanah dipusatkan pada liat dan bahan organic. Reaksi tukar kation dalam tanah terjadi terutama di dekat permukaan tanah liat yang berukuran seperti klorida dan partikel-partikel humus yang disebut misel. Setiap misel dapat memiliki beribu-ribu muatan negative yang dinetralisir oleh kation yang diabsorby (Soares et al., 2005).

Pada kebanyakan tanah ditemukan bahwa pertukaran kation berubah dengan berubahnya pH tanah. Pada pH rendah, hanya muatan permanen liat, dan sebagian muatan koloid organik memegang ion yang dapat digantikan melalui pertukaran kation. Dengan demikian KTK relatif rendah.(Harjowigeno, 2002)

KTK tanah berbanding lurus dengan jumlah butir liat. Semakin tinggi jumlah liat suatu jenis tanah yang sama, KTK juga bertambah besar. Makin halus tekstur tanah makin besar pula jumlah koloid liat dan koloid organiknya, sehingga KTK juga makin besar. Sebaliknya tekstur kasar seperti pasir atau debu, jumlah koloid liat relatif kecil demikian pula koloid organiknya, sehingga KTK juga relatif lebih kecil daripada tanah bertekstur halus.(Hakim, 1986). Telah dikemukakan bahwa bahan organik yang terdapat pada tanah mempunyai daya jerap kation yang lebih besar daripada koloid liat. Berarti semakin tinggi kandungan bahan organik suatu tanah makin tinggi pula lah KTKnya (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Beberapa sifat kimia tanah disajikan pada table di bawah ini:

Table 1. Sifat Kimia Tanah

Sifat kimia	Sangat rendah	Rendah	Sedang		Tinggi	Sangat tinggi
C-organik(%)	<1	1-2	2,01-3		3,01-5	>5
N-total (%)	< 0,1	0,1-0,2	0,21-0,5		0,51-0,75	>0,75
C/N	< 5	5-10	11-15		16-25	>25
P2O5 HCL (me/100g)	<10	10-20	21-40		41-60	>60
P2O5 Bray 1 (ppm)	<10	10-20	21-40		41-60	>60
K2O HCl 25% (me/100g)	<10	10-20	21-40		41-60	>60
KTK (me/100 g)	<5	5-16	17-24		25-40	>40
K (me/100g)	<0,1	0,1-0,2	0,3-0,5		0,6-1,0	>1,0
Na (me/100g)	<0,1	0,1-0,3	0,44-0,7		0,8-1,0	>1,0
Mg (me/100g)	<0,4	0,4-1,0	1,1-2,0		2,1-8,0	>8,0
Ca (me/100g)	<2	2-5	6-10		11-20	>20
KB (%)	<20	20-35		36-50	51-70	>70
Kejenuhan Al	<10	10-20		21-30	31-60	>60
pH H2O	Sangat masam	Masam		Agak masam	Netral	Agak basa
Kuantitatif pH H2O	<4,5	4,5-5,5		5,6-6,5	6,6-7,5	7,6-8,5

Sumber: Pusat Penelitian Tanah (1983) dalam Hardjowigeno (2003).

DOwnload versi PDF: Klik DISINI