Kimia Tanah

Tanah merupakan tubuh alam yang bebas yang tersusun oleh komponen organik maupun anorganik. Diseluruh permukaan bumi terdapat beraneka macam tanah mulai dari yang paling gersang sampai yang paling subur. Mulai dari warna yang paling gelap himgga yang warna cerah. Keanekaragaman tanah itu memiliki sifat dan kandungan yang berbeda dalam komponennya. Antara lain sifat kimia yang merupakan komponen inti dalam tanah. tanah satu dengan yang lain memiliki perbedaan sifat kimia yang tentunya mempengaruhi tingkat kesuburan dalam tanah tersebut. Kesuburan itu sendiri pada akhirnya erat kaitannya dengan pertumbuhan suatu tanaman. Untuk mempermudah mengkaji dan menganalisisa keadaan itu maka diperlukan kemampuan untuk mengenal beragam komponen kimia dalam masing-masing jenis tanah.

Semenjak pertanian berkembang, konsep tanah yang paling penting adalah konsep sebagai media alami bagi pertumbuhan tanaman. Sebagai konsep itu, tanah sendiri memiliki jenis dan sifat yang berbeda. Adapun jenis tanah itu antara lain : Regosol, Andisol, Vertisol, Latosol, dan masih banyak lagi. Disetiap tanah itu terkandung unsur kimia tertentu dan fase-fase reaksi kimia tertentu. Hal ini berpengaruh untuk kesuburan tanah, kembali pada konsep bahwa tanah sebagai media alami pertumbuhan tanaman. Kenyataan pada saat ini, kadang pertanian belum mampu mengkaji hal-hal yang erat kaitannya dengan kimia tanah. hal ini disebabkan kurangnya pengetahuan dan wawasan mengenai kimia dalam pertanian. Padahal ini cukup berperan penting dalam menopang produksi pertanian. Maka dari itu, pengetahuan mengenai kimia tanah sangat diperlukan dalam bidang pertanian, khususnya ditujukan kepada para petani yang memegang peranan langsung di lapangan.

Kimia Tanah merupakan sarana untuk mempelajari mengenai beragam ilmu mengenai kimia tanah. Sehingga pada nantinya mendapatkan bekal pengetahuan dan wawasan mengenai kimia tanah dalam bidang pertanian, baik itu pengetahuan dan wawasan mengenai kimia tanah dalam bidang pertanian, baik itu mengenai unsure, fase reaksi, atau beragam hal yang erat kaitan dengan kimia tanah yang menopang untuk usaha pertanian kedepannya.

Sifat Fisik dan Kimia Tanah Regosol, Vertisol, Latosol, dan Andisol

Regosol : Regosol adalah tanah yang belum banyak mengalami perkembangan profilnya. Oleh karena itu tebal solum tanahnya biasanya tidak melebihi 25 cm. Mengandung bahan yang belum atau masih mengalami pelapukan. Tanah ini berwarna kelabu, coklat, atau coklat kekuningan. Tekstur tanah biasanya kasar, yaitu pasir hingga lempung berdebu, struktur remah, konsistensi tanah lepas sampai gembur dan pH 6-7. Makin tua tanah maka semakin padat konsistensinya. Umumya regosol belum membentuk agregat, sehingga peka terhadap erosi. Umumnya cukup mengandung unsure P dan K yang masih segar dan belum siapuntuk diserap tanaman, tetapi kekurangan unsure N. (Dharmawijaya, 1992)

Vertisol : Tanah ini bertekstur liat yang berwarna kelam yang bersifat fisik berat. Tanah ini memiliki lapisan solum tanah yang agak dalam atau tebal, yaitu antara 100-200 cm, berwarna kelabu sampai hitam, sedangkan tekstur lempung bersifat liat. Struktur tanah keras, dilapisan atas sering berbentuk seperti bunga kubis, dan lapisan bawah gumpal dengan konsistensi teguh atau keras jika kering. Tidak terdapat horizon illuvial ataupun elluvial. Tanah ini kaya akan kapur dan pH tanahnya agak alkalis. Sifat tanah vertisol yang dijadikan tanah pertanian adalah tanah dengan kadar asam fosfat rendah, vertisol muda berbahan napal sehingga kaya akan fosfat.

Latosol : Tanah ini memiliki lapisan solum yang tebal sampai sangat tebal, yaitu dari 30 cm sampai 5 meter bahkan lebih. Memiliki batas horizon yang tidak jelas. Latosol meliputi tanah yang melakukan pelapukan yang intensif dan perkembangan tanah yang lebih lanjut. Keadaan ini meyebabkan pelindian unsure basa, bahan organic, dan silica dengan meninggalkan sesquoksida sebagai sisa berwarna merah. Umumnya kandungan unsure hara dari rendah sampai sedang. Tekstur tanah liat, struktur remah dan konsisitensi gembur. Daya menahan air cukup baik sehingga tidak rentan terhadap erosi. Reaksi pH berkisar antara 4,5-6,5. Kapasitas pertukaran katiion rendah. Secara umum, tanah ini memiliki sifat fisik yang baik, namun sifat kimia agak buruk.

Andisol : Tanah andisol adalah tanah yang berwarna hitam kelam, kelabu sampai coklat tua. Memiliki ketebalan solum yaitu 100-225 cm. Tekstur tanah ini adalah debu, lempung berdebu sampai lempung. Sedangkan struktur rema, konsisitensi gembur. Mengandung bahan organic yang tinggi. Terdapat alofan yang menyebabkan KPK dalam tanh tinggi. Reaksi tanah cukup baik, berkisar dari pH 5-7, asam sampai netral. Meskipun demikian, tanah ini rentan terhadap erosi.

pH Dalam Larutan Tanah

pH adalah tingkat keasaman atau kebasa-an suatu benda yang diukur dengan menggunakan skala pH antara 0 hingga 14. Sifat asam mempunyai pH antara 0 hingga 7 dan sifat basa mempunyai nilai pH antara 7 hingga 14. pH tanah menunjukan derajat keasaman tanah atau keseimbangan antara konsentrasi H+ dan OHֿ dalam larutan tanah. Apabila konsentrasi H+ dalam larutan tanah lebih banyak dari OHֿ, maka suasana larutan tanah menjadi asam. Sebaliknya bila konsentrasi OHֿ lebih banyak dari konsentrasi H+ maka suasana menjadi basa. pH tanah atau tepatnya pH larutan tanah sangat penting karena larutan tanah mengandung unsur hara seperti nitrogen (N), Kalium (K), Phospor (P), dan unsur lain yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah tertentu untuk tumbuh, berkembang, dan bertahan dari penyakit. pH tanah merupakan salah satu sifat kimia tanah. Banyak petani yang sudah mendengar tentang pH tanah, akan tetapi belum bisa mengerti pentingnya mengetahui pH tanah dan bagaimana cara mengukurnya. Apalagi untuk mengukur pH tanah dibutuhkan alat yang mahal, sehingga petani tidak pernah memiliki kesempatan untuk mengukur langsung pH tanah mereka. Padahal dengan mengetahui pH tanah yang ada di dalam lahan, mereka dapat menjaga kesuburan tanah. Pentingnya mengetahui pH tanah adalah sebagai berikut :

Mengetahui mudah tidaknya unsur-unsur hara dalam tanah diserap oleh tanaman. Unsur hara akan mudah diserap oleh tanaman (akar tanaman) pada pH netral.

Menunjukan adanya kemungkinan unsur-unsur beracun. Tanah dengan pH masam banyak ditemukan ion-ion Al yang memfiksasi unsur P, sehingga unsur P sulit diserap oleh tanaman.

Mempengaruhi perkembangan organisme. Bakteri akan berkembang biak dalam pH lebih dari 5,5, apabila pH kurang dari itu maka perkembangannya akan terhambat. Jamur dapat berkembang biak pada pH dibawah 5,5 dan diatas itu jamur harus bersaing dengan bakteri.

Bahan Organik (BO)

Tanah tersusun dari bahan padatan, air, dan udara. Bahan padatan tersebut dapat berupa bahan mineral dan bahan organik. Bahan mineral terdiri dari pertikel pasir, debu, dan lempung. Ketiga pertikel ini menyusun tekstur tanah. Sedangkan bahan organik berkisar 5 % dari bobot total tanah. Meskipun kandungan bahan organik sedikit dalam tanah tetapi memegang peranan penting dalam menentukan kesuburan tanah. Bahan organik adalah sekumpulan senyawa-senyawa organik kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi. Baik berupa humus atau hasil humifikasi maupun senyawa-senyawa anorganik hasil mineralisasi dan termasuk juga mikrobia yang terlibat dan berada di dalamnya. Sumber bahan organik antara lain:

·         Sumber primer, yaitu : Jaringan organik tanaman (flora) yang dapat berupa daun, ranting, cabang, batang, buah, dan akar.

·         Sumber Sekunder, yaitu : Jaringan organik hewan (fauna) yang dapat berupa kotoran, dan mikrofauna.

·         Sumber dari luar, yaitu : Pemberian pupuk organik berupa pupuk hijau, pupuk kandang, pupuk kompos, dan pupuk hayati.

Dekomposisi bahan organik terjadi melalui 3 reaksi, yaitu:

·         Reaksi enzimatis atau oksidasi enzimatis, yaitu reaksi oksidasi senyawa hidrokarbon yang terjadi melalui reaksi enzimatis menghasilkan produk akhir berupa karbondioksida (CO2), air (H2O), energi dan panas.

·         Reaksi spesifik berupa mineralisasi dan atau immobilisasi unsur hara essensial berupa hara nitrogen (N), Phospor (P), dan belerang (S).

·         Pembentukan senyawa-senyawa baru atau turunan yang sangat resisiten berupa humus tanah.

Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat kimia tanah, meliputi :

·         Meningkatkan hara tersedia dari proses mineralisasi bagian bahan organic yang mudah terurai.

·         Menghasilkan humus tanah yang berperan secara koloidal dari senyawa sisa mineralisasi dan senyawa sulit terurai dalam proses humifikasi.

·         Meningkatkan Kapasitas TUkar Kation (KTK) tanah 30 kali lebih besar daripada koloid anorganik.

·         Menurunkan muatan positif tanah melalui proses pengkelatan terhadap mineral oksida dan kation Al dan Fe yang reaktif, sehingga menurunkan fiksasi P tanah, dan,

·         Meningkatkan ketersediaan dan efesiensi pemupukan serta melalui peningkatan pelarutan P oleh asam-asam organic hasil dekomposisi bahan organik.

Kapasitas Pertukaran Kation (KPK)

Salah satu sifat kimia tanah yang terkait dengan ketersediaan hara bagi tanaman dan menjadi indicator kesuburan tanah adalah Kapasitas Pertukaran Kation. KPK merupakan jumlah total kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid yang bermuatan negatif. Satuan hasil pengukuran KPK adalah milli equivalent kation dalam 100 gram tanah.

Hidrogen (H+)

Hidrogen adalah unsur kimia pada table periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang mudah terbakar. Hidrogen juga merupakan unsure yang paling melimpah dengan persentase kira-kira 75 % dari total massa unsur alam semesta. Senyawa hydrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hydrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini mahal daripada produksi hydrogen dari gas alam.

Nitrogen (N)

Nitrogen merupakan zat lemas sebagai unsur penting bagi tanaman khususnya dalam pembentukan atau pertumbuhan bagian-bagian vegetatif tanaman seperti daun, batang, dan akar. Semakin tinggi kadar nitrogen dalam larutan tanah maka semakin cepat pula sintesis karbohidrat yang terjadi.

Tanaman menyerap unsur N dalam bentuk NO3ֿ, NH4+, dan NO2ֿ. Namun ion mana yang diserap dulu tergantung dari keadaan pH tanah. Pada pH diatas 7, maka ion NH4+ yang lebih cepat diserap. Sedangkan bila kondisi larutan tanah mempunyai pH dibawah 7, maka ion yang cepat diserap adalah NO3ֿ. Hal ini disebabkan karena pada pH diatas 7 (basa) terdapat ion OHֿ sehingga bersaing dengan ion NO3ֿ yang sama-sama memiliki muatan negatif. Sebaliknya pada pH rendah dengan larutan tanah bersifat masam  banyak terdapat ion H+ yang akan bersaing dengan NH4+ yang samam-sama memiliki muatan positif, sehingga peluang peluang ion NO3ֿ lebih besar untuk diserap.

Tanaman menyerap unsur N dalam bentuk NO3ֿ, NH4+, dan NO2ֿ. Namun ion mana yang diserap dulu tergantung dari keadaan pH tanah. Pada pH diatas 7, maka ion NH4+ yang lebih cepat diserap, sedangkan bila kondisi larutan tanah mempunyai pH dibawah 7, maka ion yang cepat diserap adalah NO3ֿ. Hal ini disebabkan karena pada pH diatas 7 (basa) terdapat ion OHֿ sehingga bersaing dengan ion NO3ֿ yang sama-sama memiliki muatan negatif. Sebaliknya pada pH rendah dengan larutan tanah bersifat masam  banyak terdapat ion H+ yang akan bersaing dengan NH4+ yang sama-sama memiliki muatan positif, sehingga peluang peluang ion NO3ֿ lebih besar untuk diserap.

Nitrogen dapat dikatakan sebagai salah satu unsur hara yang bermuatan. Selain mutlak dibutuhkan, ia dengan mudah dapat hilang atau menjadi tidak tersedia bagi tanaman. Ketidak tersediaan N dari tanah dapat melalui proses pencucian (leaching) NO3ֿ, denitrifikasi NO3ֿ menjadi N2, volatilisasi NH4+ menjadi NH3+, terfiksasi oleh mineral atau dikonsumsi oleh mikroorganisme tanah.

Fungsi Nitrogen bagi tanaman adalah :

Diperlukan untk pembentukan atau pertumbuhan bagian vegetatif tanaman.

Berperan dalam pembentukan hijau daun yang berguna dalam proses fotosintesa.

Membentuk protein, lemak, dan berbagai senyawa organik.

Meningkatkan mutu tanaman penghasil daun-daun.

Meningkatkan perkembangan mikroorganisme dalam tanah.

Adapun sumber Nitrogen adalah :

Halilintar dapat menghasilkan zat nitrat, yang dibawa hujan lalu meresap di tanah.

Sisa-sisa tanaman dan bahan-bahan organis.

Mikrobia dan bakteri-bakteri.

Pupuk buatan (Urea, ZA, dan lain-lain).

Phospor (P)

Phospor merupakan unsur macro yang dibutuhkan tanaman untuk menyusun protoplasma dan intisel. Unsur ini oleh tanaman diserap dalam bentuk H2PO4ֿ dan HPO4ֿ. Fungsi utama dari unsur ini adalah mempercepat pertubuhan akar semia, mempercepat dan memperkuat pertumbuhan tanaman muda menjadi dewasa, mempercepat pembungaan dan pemasakan biji serta meningkatkan produksi biji.

Adapun pentingnya unsur P bagi tanaman adalah :

Sebagai senyawa utama untuk membentuk Atp dan ADP, yaitu senyawa yang dihasilkan pada proses respirasi siklus Krebs. Sehingga tanaman dapat melakukan segala aktifitasnya.

Membentuk DNA dan RNA untuk pembentukan intisel.

Membentuk senyawa Fosfolipid yang berfungsi dalam mengatur keluar masuknya zat-zat makanan dalam sel.

Kalium (K)

Kalium merupakan unsur utama yang dibutuhkan tanaman. Sangat penting peranannya dalam pembentukan protein dan karbohidrat, mengeraskan jerami dan bagian kayu, meningkatkan kualitas biji atau buah. Unsur Kalium diserap tanaman dalam bentuk ion K+. Dalam beberapa sumber dijelaskan, bahwa peranan K yang penting dalam tanaman diantaranya sebagai elemen penting yang bersifat higroskopis (muddah menyerap dan menahan air). Unsur K biasanya terdapat pada stomata daun. Dengan sifatnya yang higroskopis tersebut, Kalium mampu membuat persediaan air yang ada dan dibutuhkan dalam proses transpirasi, fotosintesis, absorpsi, maupun transportasi unsur hara dalam tanaman tersebut menjadi optimal.

Sumber-sumber Kalium adalah :

Beberapa jenis mineral.

Sisa-sisa tanaman dan lain-lain bahan organis.

Air irigasi serta larutan dalam tanah.

Pupuk buatan (KCL, ZK, dan lain-lain)

Natrium (Na)

Natrium atau sodium adalah unsure kimia dalam table periodic memiliki symbol Na dan nomor atom 11. Natrium adalah logam reaktif yang lunak, keperakan, dan seperti lilin. Termasuk dalam logam alkali yang banyak terdapat dalam senyawa alam. Sangat reaktif, memiliki api berwarna kuning, beroksidasi dalam udara, dan bereaksi kuat dengan air sehingga harus disimpan dalam bentuk minyak. Karena sangat reaktif, natrium hampir tidak ditemukan dalam bentuk unsure murni.

Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg)

Unsur Kalsium diambil/diserap tanaman dalam bentuk Ca2+. Memiliki fungsi dalam tanaman antara lain :

Merangsang pembentukan bulu-bulu akar.

Berperan dalam pembuatan protein atau bagian yang aktif dari tanaman.

Memperkeras batang tanaman dan sekaligus merangsang pembentukan biji.

Menetralisir asam-asam organic yang dihasilkan pada saat metabolisme.

Menetralisir senyawa atau keasaman tanah (pada daun dan batang).

Unsur Magnesium diambil/diserap tanaman dalam bentuk Mg2+. Memiliki fungsi dalam tanaman antara lain :

Merupakan bagian tanaman dari klorofil.

Salah satu enzim yang disebut Organic pyrophosphate dan Carboxy peptisida.

Berperan dalam pembentukan buah.

Sumber-sumber Magnesium adalah :

Batuan Kapur (Dolomit Limestone) CaCO3MgCO3.

Garam Epsom (Epsom salt) MgSO4.7H2O.

Magnesia MgO.

Kalium Magnesium Sulfat.

Alumunium (Al)

Alumunium sebenarnya merupakan unsur beracun bagi tanaman. Walaupun demikian, tanaman mempunyai daya ketegangan tertentu terhadap alumunium. Dalam keadaan tertentu tanaman dapat membatasi serapan alumunium, sehingga terhindar dari keracunan. Tanaman dapat membentuk dinding tebal pada akar rambut dengan ujung akar yang membengkak menyerupai kail. Kelarutan alumunium sangat dipengaruhi oleh pH tanah. Dalam keadaan sangat masam (pH<3,5) banyak alumunium menjadi larut dan dijumpai dalam bentuk kation (Al3+) dan hidroksi Al. Bentuk Al3+ merupakan bentuk aluminium yang paling dominan pada pH<4.0, sedangkan bentuk Al(OH)2+ mulai terbentuk pada pH antara 4.0 – 5.0 dan pada pH>5.5 pengaruh Al bentuk Al3+ sudah dapat diabaikan. Keracunan Al merupakan salah satu faktor utama yang membatasi pertumbuhan tanaman pada tanah-tanah masam. Pengaruh yang penting diperhatikan dari Al adalah menghambat pertumbuhan pada genotip yang peka terhadap Al dengan mempengaruhi pengambillan hara dan air. Terhambatnya pertumbuhan akar oleh keracunan Al dapat mengurangi kemampuan  akar dalam menyerap hara dan air sehingga dapat menginduksi zat hara dan kepekaan terhadap kekeringan.

Besi (Fe)

Besi merupakan unsur mikro yang diserap dalam bentuk ion feri (Fe3+) ataupun ferro (Fe2+). Fe dapat diserap dalam bentuk khelat (ikatan logam dengan bahan organik) sehingga pupuk Fe dibuat dalam bentuk khelat. Khelat Fe yang biasa diigunakan adalah Fe-EDTA, Fe-DTPA, dan khelat lain. Fe dalam tanaman sekitar 80 % yang terdapat dalam khloroplas atau sitoplasma. Penyerapan Fe lewat daun dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyerapan lewat akar, terutama pada tanaman yang mengalami defisiensi Fe. Dengan demikian pemupukan lewat daun sering diduga lebih ekonomis dan efisien. Fungsi Fe antara lain sebagai penyusun klorofil, protein, enzim, dan berperanan dalam perkembangan dalam kloroplas. Fungsi lain Fe ialah sebagai pelaksana pemindahan elektron dalam proses metabolisme. Proses tersebut misalnya reduksi N2,redukktase sulfat, reduktase nitrat. Kekurangan  Fe menyebabkan terhambatnya pembentukan klorofil dan akhirnya juga penyusunan protein menjadi tidak sempurna. Defisiensi Fe menyebabkan kenaikan kadar asam amino pada daun dan penurunan jumlah ribosom secara drastis. Penurunan kadar pigmen dan protein dapat disebabkan oleh kekurangan Fe yang pada akhirnya mengakibatkan pengurangan aktifitas semua enzim.

Mangan

Mangan diserap dalam bentuk ion Mn2+. Seperti hara mikro lainnya, Mn dianggap dapat diserap dalam bentuk kompleks khelat dan pemupukan Mn sering disemprotkan lewat daun. Mn dalam tanaman tidak dapat bergerak atau beralih tempat dari organ yang satu ke organ lain yang membutuhkan. Mangaan terdapat dalam tanah berbentuk senyawa oksida, karbonat, dan silikat. Kadar Mn dalam tanah berkisar antara 300 sampai 200 ppm. Bentuk Mn dapat berupa Mn2+ atau mangaan oksida baik bervalensi dua atau empat. Penggenangan dan pengeringan yang berarti reduksi dan oksidasi pada tanah berpengaruh terhadap valensi Mn. Mn merupakan penyusun ribososm dan juga mengaktifkan polymerase sintesis protein dan karbohidrat. Berperan sebagai activator bagi sejumlah enzim utama dalam siklus Krebs, dibutuhkan dalam sintesis klorofil.