SIFAT-SIFAT FISIK DAN MORFOLOGI TANAH Sifat morfologi tanah adalah sifat-sifat tanah yang dapat diamati dan dipelajari di lapang. Sebagian dari sifat-sifat morfologi tanah merupakan sifat-sifat fisik dari tanah tersebut. Kedua sifat ini meliputi :
9.
1
1. Batas-batas Horison 2. Warna Tanah 3. Tekstur Tanah 4. Struktur Tanah 5. Konsistensi Tanah 6. Drainase Tanah 7. Bobot Isi (Bulk Density) 8. Pori-pori Tanah Potensi Mengembang dan Mengerut (Nilai COLE) 10. Kematangan Tanah 11. Sifat-sifat Lain
.
PENGERTIAN TANAH Dalam definisi ilmiah : Tanah (soil) didefinisikan sebagai kumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam horizon-horizon, terdiri dari campuran bahan mineral, bahan organik, air dan udara, dan merupakan media untuk tumbuhnya tanaman. Sedangkan beberapa orang ilmuwan yang lain mendefinisikan tanah: Tanah (soil) adalah suatu benda alam yang tersusun dari unsurunsur hewani, mineral, dan bahan organik yang dibedakan ke dalam horizon-horizon dengan kedalaman yang dibedakan dari bahanbahan di bawahnya dalam hal morfologi, sifat–sifat fisik, kimia, dan biologinya. Tanah (soil) adalah suatu benda alami yang terdapat di permukaan kulit bumi, yang tersusun dari bahan-bahan mineral sebagai hasil pelapukan batuan dan bahan organik sebagai hasil pelapukan sisa tumbuhan dan hewan, yang merupakan medium pertumbuhan tanaman dengan sifat-sifat tertentu yang terjadi akibat gabungan dari faktor-faktor iklim, bahan induk, jasad hidup, bentuk wilayah dan lamanya waktu pembentukan. Beberapa istilah yang berkaitan dengan ilmu tanah ialah : Pedologi adalah ilmu yang mempelajari proses-proses pembentukan tanah beserta faktor-faktor pembentuknya, klasifikasi tanah, survai tanah, dan cara-cara pengamatan tanah di lapangan.
2
.
Edaphologi adalah ilmu yang mempelajari tanah dalam hubungannya dengan tanaman, serta usaha-usaha yang perlu dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat tanah bagi pertumbuhan tanaman seperti pemupukan, pengapuran, dan lain-lain. Profil Tanah adalah penampang vertikal dari tanah yang menunjukkan susunan horizon tanah.
Gambar 1. Profil Tanah
Horizon Tanah adalah lapisan-lapisan tanah yang terbentuk karena hasil dari proses pembentukan tanah. Solum Tanah adalah seluruh horizon tanah dari horizon atas sampai permulaan horizon bahan induk, yaitu horizon A, E, dan B. Regolit adalah seluruh bagian tanah yang merupakan tumbuhan bahan pecahan yang sudah merupakan partikel yang kecil-kecil dan terdapat di atas batuan beku. 3
.
Pedon adalah satuan individu terkecil dalam tiga dimensi yang masih dapat disebut tanah. Pedon ini luasnya berukuran antara 1 – 10 m2 sehingga cukup luas untuk dipelajari sifat-sifat dan susunan horizon tanah yang ada. Poly Pedon adalah kumpulan dari pedon yang mempunyai sifat-sifat yang sama dalam arti semua pedon tersebut masuk dalam satu seri tanah yang sama.
4
.
1. Batas-batas Horison Horison tanah adalah lapisan-lapisan tanah yang terbentuk karena hasil dari proses pembentukan tanah. Ada 6 (enam) horison utama yang menyusun profil tanah berturut-turut dari atas ke bawah yaitu horison O, A, E, B, C dan R. Sedang horison yang menyusun solum tanah adalah hanya horison A, E, dan B.
Gambar 2. Seri Steedman
Gambar 3. Seri Yaggi
Gambar 4. Seri Dunton
Batas suatu horison dengan horison lainnya dalam suatu profil tanah dapat terlihat jelas atau baur. Dalam pengamatan tanah di lapang ketajaman peralihan horison-horison ini dibedakan ke dalam beberapa tingkatan yaitu nyata (lebar peralihan kurang dari 2.5 cm), jelas (lebar peralihan 6.5 – 12.5 cm) dan baur (lebar peralihan lebih dari 12.5 cm). Disamping itu bentuk topografi dari batas horison tersebut dapat rata, berombak, tidak teratur atau terputus.
5
.
2. Warna Tanah Warna merupakan petunjuk untuk beberapa sifat tanah, karena warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor yang terdapat dalam tanah tersebut. Penyebab perbedaan warna permukaan tanah umumnya oleh perbedaaan kandungan bahan organik. Makin tinggi kandungan bahan organik, warna tanah semakin gelap. Warna tanah ditentukan dengan menggunakan warna-warna baku yang terdapat dalam buku Munsell Soil Color Chart. Dalam warna baku ini warna disusun oleh tiga variabel yaitu : hue, value, dan chroma. - Hue
: Warna spektrum yang dominan sesuai dengan panjang gelombangnya. - Value : Menunjukkan gelap terangnya warna sesuai dengan banyaknya sinar yang dipantulkan. - Chroma : Menunjukkan kemurnian atau kekuatan dari warna spektrum (hue).
Gambar 5. Munsell Soil Color Chart
6
.
Dalam buku Munsell Soil Color Chart, hue dibedakan menjadi 5 R, 7.5 R, 10 R, 2.5 YR, 5 YR, 7.5 YR, 10 YR, 2.5 Y, dan 5 Y, yaitu mulai dari spektrum dominan paling merah (5R) sampai spektrum dominan paling kuning (5Y). Disamping itu sering ditambahkab pula hue untuk warnawarna tanah tereduksi (gley) yaitu 5G, 5GY, 5BG dan N (Netral). Warna tanah dicatat dengan menggunakan notasi dalam buku Munsell tersebut, misalnya : 7.5R 7/2 10YR 4/6 5GY 2/3
Value dibedakan dari 0 sampai 8, dimana makin tinggi value menunjukkan warna makin terang (makin banyak sinar yang dipantulkan). Chroma juga dibagi dari 0 sampai 8, dimana makin tinggi chroma menunjukkan kemurnian spektrum atau kekuatan warna spektrum makin meningkat. Warna tanah akan berbeda bila tanah basah, lembab atau kering, sehingga dalam menentukan warna tanah perlu dicatat apakah tanah tersebut dalam keadaan basah, lembab atau kering.
Gambar 6. Contoh Suatu Penentuan Klasifikasi Warna 1
7
.
Gambar 7. Contoh Suatu Penentuan Klasifikasi Warna 2
8
.
Gambar 8. Contoh Warna Tanah 1
Gbr 10. Munsell Soil Color Chart
9
Gambar 9. Contoh Warna Tanah 2
Gbr 11. Hue – Value – Chroma
.
3. Tekstur Tanah Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah dari fraksi tanah halus (fine earth fraction) yang berukuran < 2 mm. Dapat dibedakan menjadi : Pasir : 2 mm - 50 µ Debu : 50 µ - 2 µ Liat : < 2 µ
Partikel-partikel tanah primer itu mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda-beda dan dapat digolongkan ke dalam tiga fraksi seperti tersebut di atas. Ada yang berdiameter besar sehingga dengan mudah dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi ada pula yang sedemikian halusnya, seperti koloid, sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Gbr 12. Bentuk dan Ukuran Fraksi Tekstur
10
Gbr 13. Hidrometer Bouyoucos
.
Gambar 14. Textural Triangle
11
.
Gambar 15. Segitiga Tekstur
12
.
Tabel di bawah ini menunjukkan besarnya ukuran tiap fraksi. Tabel 1. Pembagian Ukuran Fraksi-fraksi Tekstur Tanah Menurut Tiga Sistem Klasifikasi Tekstur. 1. Sistem Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA, 1938) : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Pasir sangat kasar (very coarse sand) Pasir kasar (coarse sand) Pasir sedang (medium sand) Pasir halus (fine sand) Pasir sangat halus (very fine sand) Debu (silt) Liat (clay)
2. Sistem International (ISSS, 1926) 1. 2. 3. 4.
2. 3. 4. 5.
13
2.0 – 1.0 1.0 – 0.5 0.5 – 0.25 0.25 – 0.10 0.10 – 0.05 0.05 – 0.002 < 0.002 Diameter Fraksi (mm)
Pasir kasar (coarse sand) Pasir halus (fine sand) Debu (silt) Liat (clay)
3. Sistem Eropa
1.
Diameter Fraksi (mm)
Pasir kasar Pasir sedang Pasir halus Debu Liat
2.0 – 0.2 0.2 – 0.02 0.02 – 0.002 < 0.002
Belgia (1954) (mm)
Jerman (1960) (mm)
2.0 – 0.20 0.20 – 0.10 0.10 – 0.05 0.05 – 0.002 < 0.002
2.0 – 0.60 0.60 – 0.20 0.20 – 0.06 0.06 – 0.002 < 0.002
Rusia (mm) 3.0 – 1.0 1.0 – 0.25 0.25 – 0.05 0.05 – 0.001 < 0.001
.
4. Struktur Tanah Struktur tanah adalah susunan butir-butir primer dan agregat-agregat primer tanah yang secara alami menjadi bentuk tertentu yang dibatasi oleh bidang-bidang yang disebut agregat. Apabila unit-unit struktur (ped) tersebut tidak terbentuk maka dikatakan bahwa tanah tersebut tidak berstruktur. Dalam hal ini ada dua kemungkinan yaitu : a. Butir tunggal (single grained) - butir-butir tanah tidak melekat satu sama lain (contoh tanah pasir).
b. Pejal (massive)
14
- butir-butir tanah melekat satu sama lain dengan kuat sehingga tidak membentuk gumpalan-gumpalan (ped).
.
Struktur tanah mempunyai bentuk yang berbeda-beda : a. Lempeng (platy) - Sumbu vertikal lebih pendek dari sumbu horisontal. Membentuk lapisan-lapisan halus.
b. Prismatik (prismatic) - Sumbu vertikal lebih panjang dari sumbu horisontal. Sisi atas tidak membulat.
c. Tiang (columnar)
15
- Sumbu vertikal lebih panjang dari sumbu horisontal. Sisi atas membulat.
.
d.
e.
Gumpal bersudut (angular blocky)
- Sumbu vertikal sama dengan sumbu horisontal. Sisi-sisimembentuk sudut tajam.
Gumpal membulat - Sumbu vertikal sama denag sumbu (subangular blocky) horisontal. Sisi-sisi membentuk sudut membulat.
f. Granuler (granular)
- Membulat atau banyak sisi. Masingmasing butir struktur (ped) tidak porous.
Remah (crumb)
- Membulat atau banyak sisi sangat porous. Masing-masing butir struktur (ped) bersifat porous.
g.
16
.
Gambar 16. Struktur Tanah dan Pergerakan Air.
17
.
Gambar 17. Bentuk-bentuk Struktur pada Profil Tanah
5. Konsistensi Tanah 18
.
Konsistensi tanah adalah daya tahan atau ketahanan tanah terhadap pengaruhpengaruh luar yang akan mengubah keadaannya. Konsistensi tanah menunjukkan kekuatan daya kohesi butir-butir tanah atau daya adhesi butirbutir tanah dengan benda lain. Hal ini ditunjukkan oleh daya tahan tanah terhadap gaya dari luar. Penyifatan konsistensi tanah harus disesuaikan dengan kandungan air dari tanah yaitu apakah tanah dalam keadaan basah, lembab atau kering. Tanah basah. Kandungan air di atas kapasitas lapang : a.
Kelekatan menunjukkan kekuatan adhesi (melekat) tanah dengan benda lain. -
b.
Tidak lekat Agak lekat Lekat Sangat lekat
: : : :
Tidak melekat pada jari tangan atau benda lain. Sedikit melekat pada jari tangan atau benda lain. Melekat pada jari tangan atau benda lain. Sangat melekat pada jari tangan atau benda lain.
Plastisitas menunjukkan kemampuan tanah membentuk gulungan : - Tidak plastis - Agak plastis - Plastis - Sangat plastis
: Tidak dapat membentuk gulungan tanah. : Hanya gulungan tanah kurang dari 1 cm yang dapat terbentuk : Dapat membentuk gulungan tanah lebih dari 1 cm, diperlukan sedikit tekanan untuk merusak gulungan tersebut. : Diperlukan tekanan besar untuk merusak gulungan tersebut.
Tanah lembab. Kandungan air mendekati kapasitas lapang :
19
.
-
Lepas
-
Sangat gembur
-
Gembur
- Teguh - Sangat teguh - Sangat teguh sekali
: Tanah tidak melekat satu sama lain (misalnya tanah pasir). : Gumpalan tanah mudah sekali hancur bila diremas. : Diperlukan sedikit tekanan untuk menghancurkan gumpalan tanah dengan meremas. : Berturut-turut memerlukan tekanan yang makin : besar untuk menghancurkan tanah sampai sama : sekali tidak dapat hancur dengan remasan tangan.
Tanah kering. Tanah dalam keadaan kering angin : - Lepas -
Lunak Agak Keras Sangat keras Sangat keras sekali
: Tanah tidak melekat satu sama lain (misalnya tanah pasir). : Gumpalan tanah mudah hancur bila diremas. : Berturut-turut memerlukan tekanan yang makin besar untuk menghancurkan tanah sampai tidak dapat hancur dengan remasan kedua tangan.
6. Kelembaban Tanah (Kadar Air Tanah)
20
.
Kelembaban (kadar air ) tanah dapat dinyatakan dengan bermacam-macam cara, yaitu : 1. Perbandingan berat air tanah terhadap berat tanah basah (X). Ma X = 2.
21
(
) x 100 %
Ma + Mp Perbandingan berat kandungan air tanah terhadap berat tanah kering (U), atau gravimetric water-content.
.
Ma U = ( 3.
) x 100 %
Mp Perbandingan volume kandungan air atau volumtric water content, yaitu kadar air tanah berdasarkan volume, dirumuskan sebagai berikut : Va Kadar Air Tanah (% volume) = ( ) x 100 % Vt
7. Bobot Isi (Bulk Density) Bobot Isi (Bulk Density) menunjukkan berat tanah kering per satuan volume tanah (termasuk pori-pori tanah). Bobot isi biasanya dinyatakan dalam satuan g/cc atau g/cm3. Bobot isi dapat digunakan untuk menghitung ruang pori total (total porosity) tanah dengan dasar bahwa kerapatan jenis partikel (particle density) tanah = 2.65 g/cm3. Bulk density x 100 = % bahan padat tanah Particle density % total porosity = 100 % - % bahan padat tanah Bobot isi dapat digunakan untuk menghitung berat tanah lapisan olah per hektar. Bila bobot isi 1.1 g/cm3 maka berat tanah 20 cm lapisan olah setiap hektar adalah : = 100 m x 100 m x 20 cm x 1.1 g/cm3 = 100.000.000 cm2 x 20 cm x 1.1 g/cm3 = 2.000.000.000 cm3 x 1.1 g/cm3 = 2.200.000.000 g = 2.200.000 kg Metode penentuan bobot isi yang paling sering dilakukan adalah dengan ring sample atau dengan metode clod (gumpalan). Pada metode clod, gumpalan tanah dicelupkan ke dalam cairan parafin atau plastik kemudian ditimbang biasa (di udara) dan di dalam air untuk mengetahui berat dan volume dari clod tersebut.
Gunanya menentukan bobot isi adalah untuk :
22
.
1. Deteksi adanya lapisan padas dan tingkat perkembangannya. Makin berkembang makin tinggi bobot isi. 2. Menentukan adanya kandungan abu volkan dan batu apung yang cukup tinggi. Tanah dengan kandungan abu volkan/batu apung yang tinggi mempunyai bobot isi kurang dari 0.85 g/cm3. 3. Menunjukkan tingkat pelapukan batuan. Bulk density turun dari 2.65 menjadi kurang dari 2.0 dengan meningkatnya pelapukan karena terbentuknya pori-pori tanah. 4. Evaluasi terhadap kemungkinan akar menembus tanah. Pada tanahtanah dengan bobot isi tinggi akar tanaman tidak dapat menembus lapisan tanah tersebut. 5. Evaluasi perubahan volume tanah karena proses pembentukan tanah, akibat penambahan dan pencucian dari horison-horison tertentu.
Tabel 3. Bobot Isi Beberapa Jenis Tanah di Indonesia. Jenis Tanah 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
23
Podsolik Merah Kuning (Ultisols) Regosol (Entisols) Alluvial (Entisols) Grumusol (Vertisols) Mediteran (Alfisols) Latosol (Inceptisols) Gley Humus Rendah (Inceptisols) Andosol (Andisols) Organosol (Histosols)
Bobot Isi (g/cm3) 1.10 – 1.35 1.07 – 1.48 1.02 – 1.42 0.98 – 1.37 0.97 – 1.48 0.93 – 1.11 0.90 – 1.22 0.68 – 0.90 0.14 – 0.21
.
24
.
8. Pori-pori Tanah Pori-pori tanah adalah bagian yang tidak terisi bahan padat tanah (terisi oleh udara dan air). Pori-pori tanah dapat dibedakan menjadi pori-pori kasar (macro pore) dan pori-pori halus (micro pore). Poripori kasar berisi udara atau air gravitasi (air yang mudah hilang karena gaya gravitasi), sedang pori-pori halus berisi air kapiler atau udara. Tanah-tanah pasir mempunyai pori-pori kasar lebih banyak daripada tanah liat. Tanah dengan banyak pori-pori kasar sulit menahan air sehingga tanaman mudah kekeringan. Tanah-tanah liat mempunyai pori-pori total (jumlah pori-pori makro + mikro), lebih tinggi dari pada tanah pasir. Porositas tanah dipengaruhi oleh : 1. Kandungan bahan organik 2. Struktur tanah 3. Tekstur tanah Porositas tanah tinggi kalau bahan organik tinggi. Tanah-tanah dengan struktur granuler atau remah, mempunyai porositas yang lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan struktur massive (pejal). Tanah dengan tekstur pasir banyak mempunyai pori-pori makro sehingga sulit menahan air.
25
.
9.
Potensi Mengembang dan Mengerut (Nilai COLE)
Beberapa tanah mempunyai sifat mengembang (bila basah) dan mengerut (bila kering). Akibatnya pada musim kering karena tanah mengerut maka menjadi pecah-pecah. Sifat mengembang dan mengerutnya tanah disebabkan oleh kandungan mineral liat montmorillonit yang tinggi. Besarnya pengembangan dan pengerutan tanah dinyatakan dalam nilai COLE (Coefficient Of Linear Extensibility) atau PVC (Potential Volume Change = Swell Index = indeks pengembangan). Istilah COLE banyak digunakan dalam bidang ilmu tanah (pedology) sedang PVC digunakan dalam bidang engineering (pembuatan jalan, gedung-gedung dan sebagainya). Lm COLE = Ld Lm = panjang contoh tanah lembab Ld = panjang contoh tanah kering oven atau Dbd COLE = 3 Dbm Dbd = bulk density tanah kering oven Dbm = bulk density tanah lembab
- 1
- 1
Pentingnya nilai COLE : 1. 2.
26
Jika COLE > 0.09 menunjukkan bahwa tanah mengembang dan mengerut dengan nyata, kandungan montmorillonit tinggi. Jika COLE > 0.03 menunjukkan bahwa di dalam tanah ditemukan mineral liat montmorillonit agak tinggi.
.
10.
Kematangan Tanah
Nilai-n (n-value) merupakan nilai untuk menunjukkan tingkat kematangan tanah. Tanah yang belum matang (mentah) adalah tanah-tanah yang seperti lumpur cair sehingga bila diremas akan mudah sekali keluar dari genggaman melalui sela-sela jari. Tanah seperti ini umumnya terdapat di daerah-daerah pantai yang tenang sehingga lumpur yang dibawa sungai diendapkan perlahan-lahan. Nilai tingkat kematangan tanah dapat merupakan petunjuk untuk beberapa hal misalnya : 1. Kemampuan tanah menyangga beban fisik. 2. Besarnya penyusunan (subsidence) bila tanah menjadi kering (misalnya karena perbaikan drainase). Nilai-n dihitung dengan rumus berikut : A - 0.2R n = L + 3H A R L H
= = = =
kadar air tanah dalam keadaan lapang persen debu + pasir persen liat persen bahan organik (% C x 1.724)
n ≥ 1
n = 0.7 – 1.0 n ≤ 0.7
27
: Mentah. Tanah encer seperti bubur, mudah lewat sela-sela jari kalau diperas. Tanah selalu jenuh air. Kemampuan menyangga beban sangat rendah, penyusutan besar. : Agak matang. Tanah agak sulit lewat sela-sela jari bila diperas. Selalu jenuh air. : Matang. Tanah tidak dapat lewat sela-sela jari bila diperas. Kelembaban tanah kadang-kadang kurang dari kapasitas lapang.
.
11.
Sifat-sifat Lain
Untuk dapat menentukan kesesuaian tanah bagi bermacam-macam penggunaan maka disamping sifat-sifat tanah yang telah diuraikan di muka, perlu diamati pula sifat-sifat tanah lain serta keadaan lingkungannya, misalnya : Temperatur Tanah Tata Air dan Udara Tanah (Drainase Tanah) Lingkaran Peredaran Air Kekuatan Pengikatan Air oleh Tanah Kurva pF Keadaan Air Tanah Titik Layu Permanen Kapasitas Lapang Kapasitas Kandungan Air Maksimum (Maximum Moisture Capacity) Keadaan Udara Tanah Permeabilitas dan Infiltrasi Tanah Keadaan Batuan Padas (Pan) Kedalaman Efektif Lereng
28
.
