kesuburan tanah

BUKU AJAR
KESUBURAN DAN
KESEHATAN TANAH
Disusun oleh:
Ir. Teguh Supriyadi, MP
Program Studi Agroteknologi
Fakultas Pertanian
Universitas Tunas Pembangunan (UTP)
Surakarta
2007
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
1
KATA PENGANTAR
Dengan rahmat Tuhan Yang Maha Esa, dan kerja keras penulis, telah
dapat disusun sebuah buku ajar yang berjudul “Kesuburan dan Kesehatan
Tanah”
Buku Agroklimatologi ini disepakati berbobot 3 SKS. Penyusunan buku ini
didanai dari hibah pengajaran yang bersumber dari dana Program Hibah
Kompetisi A-1 tahun 2007 yang diperoleh program studi Agroteknologi Fakultas
Pertanian Universitas Tunas Pembangunan (UTP) Surakarta.
Penulis menyadari bahwa buku ini masih memerlukan banyak penyempurnaan.
Untuk itu kepada para pembaca diharapkan saran-saran dan kritik sehingga buku
ini dapat sempurna. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat
Penulis
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
2
DAFTAR ISI
Halaman
I. PENDAHULUAN ………………………………………………........
A. Pertumbuhan Tanaman ……............................................................
B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Tanaman ..........
II. HUBUNGAN TANAH DAN TANAMAN ……………………..........
A. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kepekatan Hara Tanaman ........
III. KEMASAMAN TANAH ......................………………………….......
A. Kemasaman Tanah …....... …...........................................................
B. Penentu Kemasaman Tanah ……………..…...................................
C. Kemasaman Aktif dan Kemasaman Potensial …….……………...
D. Sifat Sanggahan Tanah .................................... ……………………
E. Korelasi Reaksi Tanah .....................................................................
F. Tanah Garaman (Halomorfik) .........................................................
IV. PENGAPURAN TANAH MASAM ……..……………………........
A. Tujuan Pengapuran .........................................................................
B. Cara Penentuan Kebutuhan Pupuk ...................................................
C. Bahan dan Mutu kapur .....................................................................
D. Cara penggunaan Kapur ..….……………………………………...
E. Pengaruh Kapur terhadap Tanah dan tanaman …………………….
V. UNSUR HARA ESENSIAL .……………………………………........
A. Kriteria Esensialitas .........................................................................
B. Unsur Hara tanaman ........................................................................
C. Fungsi Unsur Hara ................................................ .……………...
D. Gejala Defisiensi Unsur Hara .........................................................
E. Caída Minimum dan saling Tindak Arah ………………………….
F. Istilah-istilah ………………………………………………………
VI. UNSUR NITROGEN ......................……………………………........
A. Sumber Nitrogen Tanah ...................................................................
B. Ketersediaan Nitrogen Tanah ............... ..........................................
C. Peranan Agronomi Nitrogen .. ……………………………………
D. Peredaran Nitrogen .... ….. ……………………………………….
VII. UNSUR FOSFOR ........... .……………………………………........
A. Sumber Fosfor Tanah ......................................................................
B. Bentuk Fosfor Tanah ............................. ..........................................
C. Ketersediaan Fosfor Tanah .. .. ……………………………………
D. Peranan Agronomi Fosfor .................................................. .... …..
E. Neraca Fosfor ………….. . ……………………………………….
VIII. UNSUR KALIUM ……………………………………………........
A. Sumber Kalium Tanah .....................................................................
B. Bentuk Kalium dalam Tanah ............................................................
C. Neraca Kalium ……………. ……………………………………...
IX. KALSIUM, MAGNESIUM DAN BELERANG ......................…........
A. Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg) ................................................
B. Belerang .............................. ............................................................
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
1
1
4
6
6
11
12
14
15
15
16
17
20
20
21
21
22
22
23
23
24
25
25
26
27
29
29
30
31
32
33
33
34
35
37
37
38
39
39
40
42
42
44
3
VIII. UNSUR-UNSUR MIKRO ...............................
A. Sumber Unsur Hara Mikro ..............................................................
B. Peranan Unsur Mikro pada Tanaman ..............................................
C. Ketersediaan Unsur Mikro .. ……………………………………...
D. Pengelolaan Tanah dan Kebutuhan Unsur Mikro ...........................
E. Pupuk Mikro ....................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
47
48
49
50
53
54
56
4
I. PENDAHULUAN
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Kesuburan dan Kesehatan Tanah
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Pengertian Kesuburan dan Kesehatan tanah
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Pertumbuhan Tanaman
3. Mahasiswa dapat menjelaskan Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
tanaman
Kesuburan tanah adalah kemampuan tanah untuk dapat menyediakan
unsur hara dalam jumlah berimbang untuk pertumbuhan tanaman.
A. Pertumbuhan Tanaman
Berhasilnya suatu usaha pertanian ditentukan oleh pertumbuhan dan
hasil tanaman yang diusahakan., apabila baik ( sukses ) maka petani akan
dapat mengimbangi pengeluaran-pengeluaran dalam bentuk tenaga dan usaha
untuk memperoleh kwantitas dan kwalitas produksi yang baik.
1. Pertumbuhan
Menurut Webster, pertumbuhan adalah suatu perkembangan yang
progresif dari suatu organisme. Untuk tanaman, pertumbuhan adalah
perkembangan satu atau beberapa organ atau seluruh tanaman dan dapat
dinyatakan dalam berat kering, panjang, tinggi ataupun diameter.
2. Pertumbuhan dan Waktu
Waktu dari pengukuran pertumbuhan (berat kering, panjang, tinggi atau
diameter} mutlak harus diperhatikan, karena ada hubungan yang tetap
antara pertumbuhan dan waktu. Pada permulaan pertumbuhan terjadi
pertambahan ukuran yang kecil, kemudian disusul dengan pertambahan
pertumbuhan yang cepat sekali selama waktu tertentu kemudian
kecepatannya berkurang dan kemudian berhenti sama sekali.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
5
Pertumbuhan
Tanaman
Waktu
Gambar 1. Pola umum hubungan antara pertumbuhan tanaman dan waktu
3. Hubungan Pertumbuhan dengan Faktor-faktor yang Mempengaruhi
Faktor tanaman ada 2 kategori yaitu faktor genetis ( faktor tetap ) dan
faktor lingkungan ( perubah yang setiap saat berubah). Pertumbuhan
merupakan fungsi dari beberapa faktor lingkungan ( faktor keliling / faktor
tumbuh ).
T = f ( X1, X2, X3................................................Xn)
T : Ukuran pertumbuhan
X1, X2, X3, ........................Xn : berbagai faktor tumbuh
4. Hukum Minimum Liebig
Bila salah satu faktor terdapat dalam keadaan yang paling kritis bagi
pertumbuhan tanaman mislanya X1 sedangkan faktor – faktor lain berada
dalam keadasan cukup maka pertumbuhan tanaman ditentukan oleh faktor
X1 itu.
T = f (X1) X2, X3, ..............................................................Xn
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
6
Hubungan ini bukan merupakan hubungan linier tetapi hubungan yang
memenuhi hukum minimum Liebig.
5. Persamaan Mitscherlich
Apabila suatu tanaman ditanam dalam keadaan lingkungan yang baik serta
semua unsur hara cukup tersedia kecuali satu unsur hara misalnya N yang
terdapat dalam keadaan rendah maka pertumbuhan tanaman tersebut
sebanding dengan jumlah unsur tersebut yang ditambahkan ke dalam
tanah.
Makin
banyak
unsur
tersebut
diberikan
makin
cepat
pertumbuhannya tetapi tidak berbanding lurus dengan jumlah yang
dibiarkan. Pertambahan pertumbuhan setelah setelah mencapai titik
tertentu akan berkurang untuk setiap satuan jumlah unsur hara yang
dibiarkan.
Persamaan matematika Mitscherlich adalah sebagai berikut :
Dy/dx = ( A – Y ) C
dy
: Peningkatan hasil (yield) sebagai penambahan jumlah faktor
tumbuh dx
dx
: Penambahan jumlah yang bervariasi (increment) dari faktor tumbuh
x
A
: Hasil maksimum yang mungkin dicapai tanaman dengan usaha
penyediaan semua faktor tumbuh dalam jumlah yang optimum
Y
: Hasil yang diperoleh setelah pemberian jumlah tertentu dari faktor
x
C
: Konsatante pembanding yang tergantung kepada sifat-sifat faktor
tumbuh (N = 0,122; P205 = 0,60 dan K20 = 0,122)
Peneliti – peneliti lain menolak konstante C karena berubah dengan jenis
tanaman dan keadaan iklim yang berbeda.
6. Persamaan Spillman
Y = M(1 - Rx)
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
7
Y
: Jumlah pertumbuhan yang diproduksi oleh kwantita tertentu dari
faktor tumbuh X
X
: Kwantita faktor X
M
: Hasil maksimum yang mungkin dicapai, jika semua faktor-faktor
tumbuh Terdapat dalam jumlah yang optimum
R
: Konsatante
7. Satuan Baule
Satu satuan baule adalah jumlah dari satu atau beberapa faktor tumbuh
yang dibutuhkan tanaman untuk menghasilkan hasil yang besarnya 50 %
dari hasil maksimum yang meungkin dicapai.
8. Konsep Mobilitas Hara Menurut Bray
Apabila mobilitas hara di dalam tanah menurun, maka jumlah hara itu
yang diperlukan di dalam tanah untuk memproduksikan hasil tanaman
yang maksimum, akan meningkat dari nilai variabel ditetapkan terutama
oleh besar hasil dan komposisi peran optimum dari tanaman terhadap
jumlah yang nilainya cenderung menjadi konstan.
B. Faktor-faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Tanaman
Hingga sekarang faktor – faktor yang mempengaruhi pertumbuhan itu
dibagi atas faktor genetis dan faktor lingkungan.
1. Faktor genetis
Salah satu peranan penting dari faktor genetis adalah kemampuan suatu
tanaman hibrida (hasil silang dari induk – induk yang potensial) untuk
berproduksi tinggi, misalnya kelapa hibrida, jagung hibrida dan lain-lain.
2. Faktor-faktor Lingkungan
Lingkungan didefinisikan sebagai rangkaian semua persyaratan (kondisi)
luar dan memberikan pengaruh terhadap kehidupan dan perkembangan
organisme. Di antara faktor-faktor lingkungan itu yang diketahui
mempengaruhi pertumbuhan tanaman antara lain:
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
8
a. suhu
b. Ketersediaan air
c. energi surya
d. Mutu atmosfer
e. struktur dan komposisi udara tanah
f. Reaksi tanar
g. organisme
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
9
II. HUBUNGAN TANAH DAN TANAMAN
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Hubungan Tanah dan Tanaman
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Pengertian hubungan tanah dan tanaman
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Faktor-faktor yang mempengaruhi kepekatan
hara larutan tanah
Hubungan tanah dengan tanaman sangat erat karena tanah sebagai media
untuk pertumbuhan tanaman yang paling baik yaitu sebagai tempat berdiri
(tegaknya) tanaman, penyediaan unsur hara, penyediaan air dan sebagainya.
A. Faktor–faktor yang Mempengaruhi Kesepakatan Hara Larutan Tanah
Unsur hara yang berada di dalam larutan tanah (soil solution) dari
mineral primer, pupuk, bahan orgamik, atmosfer dan lain-lain. Begitu unsur
hara melarut, maka reaksi-reaksi yang dihadapinya beraneka ragam yang
sangat dipengaruhi oleh :
1. Reaksi Tanah
Nilai pH (kemasaman) tanah merupakan faktor penting dalam menentukan
kelarutan unsur – unsur hara dalam tanah. Kelarutan oksida-oksida atau
hidroksida Fe dan Al menurun jika pH meningkat dan sebaliknya jika pH
menurun kelarutannya akan meningkat. Kelarutan Fe-fosfat, Al-fosfat dan
Ca/Mg-fosfat sangat tergantung pada pH.
2. Potensial Redoks (Redox Potential)
Redoks Potensial (Eh) berhubungan dengan aerasi tanah dan bergantung
pada jumlah respirasi mikrobia tanah dan jumlah oksigen yang berdifusi
ke bagian-bagian tanah yang aktif kegiatan mikrobianya. Potensial redoks
mempengaruhi kelarutan unsur-unsur hara yang dapat berujud dalam
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
10
bentuk lebih dari satu keadaan oksidasi (oksidasi rate) pada kisaran normal
Eh tanah.
3. Koloid Tanah dan Peranannya
Koloid tanah adalah bahan aktif dari tanah yang tersusun dari mineral dan
humus, berukuran kurang dari 1 mikron (< 1µ). Ada 2 macam jenis koloid
yatiu :
a. Koloid mineral clay, yang terdiri dari 2 kelompok yaitu :
1) Silikat (1:1 misalnya kaolinit, haloisit, anauksit; 2:1 misalnya
montmorilonit,
beidellit,
vermikulit,
amorfus
atau
tidak
mengkristal misalnya alofan)
2) Bukan silikat, banyak ditemukan pada tanah yang tua misalnya
gibsit, geotit dan limonit.
b. Humus
Koloid humus tersusun dari lignin, poliuroida dan protein, muatan
negtatifnya berasal dari gugus karboksil ( -COOH) dan fenolik (-OH)
yang dinetralkan dan berionisasi dengan unit – unit pusat dari humus,
nilai KPK sangat besar yaitu 150 – 300 me/100g, demikian juga daya
serap air juga sampai beberapa kali bobot keringnya.
Peranan utama dari koloid tanah adalah sebagai tempat terjadinya
pertukaran ion (kation dan union) yang sangat menentukan penyediaan
hara bagi tanaman.
a. Pertukaran Kation
Muatan negatif dari koloid tanah dinetralkan oleh kation-kation. Jadi
kation ayng dapat ditukarkan dalam miliekuivalen dari tanah kering
oven disebut sebagai Nilai Tukar Kation (NTK) atau Kapasitas Tukar
Kation (KTK), biasanya dinyatakan dalam miliekuivalen (me) per 100
g tanah kering oven (me/100g). KTK adalah kemampuan permukaan
koloid tanah menyerap dan mempertukarkan kation (biasanya Ca, Mg,
K, Na, NH, Al, Fe dan H) yang dinyatakan dalam me/100 g koloid.
Kation valensi 3 lebih kuat terikat daripada kation valensi 2 atau 1.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
11
b. Pertukaran Anion
Fenomena ini melalui pengamatan anion fosfat yang tidak tercuci dari
tanah, tetapi dapat dikeluarkan melalui ekstrasi dengan bermacammacam garam, asam dan larutanbasa. Di lain pihak anion sulfat yang
terjerap pada oaly 1:1 dan hidroksida dari Fe dan Al dapat diekstrak
dengan larutan kalium fosfat dan kemudian dapat diekstrak dengan air.
Kemungkinan lain adalah akibat timbulnya muatan positif pada
permukaan koloid sebagai hasil protonasi pada perubahan pH tanah.
Al
O
H+H
pH tinggi
OH2+
Al
pH rendah
c. Kejenuhan Basa
Perbandingan antara kation basa ( Ca, Mg, K dan Na) dengan NTK
total dan dinyatakan dalam persen.
Me ( Ca + Mg + K + Na ) / 100g
Kejenuhan Basa (KB) = -------------------------------------- X 100 %
Me NTK total / 100g
d. Kejenuhan Aluminium
Kejenuhan Al terutama untuk menentukan kebutuhan kapur.
Me Al / 100g
Kejenuhan Al = ---------------------------------- X 100 %
Me NTK efektif / 100g
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
12
NTK efektif adalah jumlah kation Ca, Mg, K, Na, Al dan H dalam
me/100g
NTK total adalah nilai NTK dari pengekstrak amonium asetat pH 7
(jumlah kation pada zarah tanah secara keseluruhan.)
4. Pergerakan Hara ke Akar Tanaman
Secara umum pergerakan hara ke akar tanaman adalah melalui :
a. Pertukaran Kontak
Akar tanaman juga mempunyai kapasitas tukar kation seperti tanah.
Kation dari koloid tanah dapat ditukar dengan kation yang dihasilkan
dari akar tanaman, misalnya kation H. Jika terjadi kontak langsung
antara permukaan akar dengan permukaan koloid tanah maka
terjadilah pertukaran kontak.
b. Difusi Ion dalam Larutan Tanah
Pergerakan ion secara difusi terjadi karena adanya gradien difusi atau
akibat adanya perbedaan pergerakan ion.
c. Aliran Masa
Gerakan air secara aliran massa ini terjadi bersama gerakan air ke akar
tanaman terutama disebabkan oleh adanya transpirasi.
5. Serapan Hara oleh Akar Tanaman
Mekanisme serapan hara tanaman adalah melalui pertukaran, difusi dan
dibantu oleh pengangkutan (carrier) atau senyawa metabolisme yang
menarik ion. Ketiga mekanisme ini akan terkait erat dengan adanya ruang
luar atau ruang bebas (outer space) dan ruang dalam (inner space) pada
akar tanaman.
Masuknya ion ke ruang luar akan berlangsung secara difusi dan pertukaran
(pasif), sedangkan ke ruang dalam bergantung pada kegiatan metabolisme
karena memerlukan energi pengangkut ( aktif ).
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
13
III. KEMASAMAN TANAH
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Kemasaman Tanah
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Pengertian kemasaman tanah
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Penentu kemasaman tanah
3. Mahasiswa dapat menjelaskan Kemasaman aktual dan kemasaman potensial
4. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian Sifat sanggahan tanah
5. Mahasiswa dapat menjelaskan Korelasi reaksi tanah
6. Mahasiswa dapat menjelaskan Tanah Garaman (Halomorfik)
Sejumlah proses di dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi (pH) tanah antara
lain :
1. Laju dekomposisi mineral tanah dan bahan organik
2. Pembentukan mineral lempung
3. Pertumbuhan tanaman secara langsung (ion H+ meracun tanaman jika dalam
konsentrasi tinggi) dan secara tidak langsung (melalui pengaruhnya terhadap
kelarutan dan ketersediaan hara tanaman)
4. Partikel koloid daspat berkelakuan sebagai asam/basa, misal clay jenuh
hidrogen atau jenuh Al biasanya sebagai suatu asam.
Keadaan masam merupakan hal yang biasa pada tanah-tanah yang berbeda
pada daerah dengan curah hujan yang tinggi, basa-basa mudah tercuci dari
komplek jerapan tanah. Karena hal ini sangat luas maka persoalan kemasaman
jauh melebihi persoalan-persoalan kealkalian. Tanah bereaksi basa merupakan
tanah khas daerah kering dan agak kering. Adanya garam – garam terutama Ca,
Mg dan Na karbonat menyebabkan ion hidroksil (OH-) dijumpai dalam jumlah
banyak dalam larutan tanah. Tanah berada dalam keadaan bereaksi alkalin
terutama jika dijumpai Na karbonat pH bisa 9 atau 10 merupakan hal yang biasa.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
14
A. Kemasaman Tanah
Adanya curah hujan yang tinggi dan intensitas hancuran tinggi, basa –
basa mineral primer dibebaskan dan tercuci keluar dari profil tanah oleh air
hujan. Suasana kemasaman pada profil tanah suatu saat sangat beragam,
biasanya dibarengi dengan perubahan – perubahan pada parameter tanah yang
lain seperti kadar bahan organik dan kadar clay. Konsentrasi ion H+ melebihi
ion OH- dapat mengandung Al, Fe, dan Mn terlarut dalam jumlah banyak. Dua
kation terjerap yaitu Al3+dan H+ merupakan penyebab kemasaman.
1. Tanah Sangat Masam
Dalam keadaan sangat masam banyak Al menjadi larut dan dijumpai
dalam bentuk kation Al dan hidroksi Al, mereka ini akan lebih terjerap
dari pada ion H oleh muatan elektrostatik yang permanen dari mineral
clay. Alumunium yang tejerap berada dalam keseimbangan dengan Al
dalam larutan tanah. Al dalam larutan tanah merupakan penyebab
kemasaman karena cenderung terhidrolisis.
Misel
Al
{tejerap}
Al3+ akan terhidrolisis
{larut}
Al3+
Al {OH}2+ + H+
Ion H+ yang dibebaskan secara demikian penyebab Ph rendah bagi larutan.
Hidrogen terjerap merupakan sumber ion H+yang kedua dalam tanah
sangat masam, sebagian ion H+ bersama ion Fe2+ dan Al3+ terikat secara
kovalen pada bahan organik dan pada pinggiran kristal clay, pada suasana
ini hidrogen terjerap kuat sehingga sedikit pengaruhnya terhadap larutan
tanah.
MISEL
(terjerap)
H
H+
( larut)
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
15
2. Tanah Berkemasaman Sedang
Senyawa Al dan H juga merupakan sumber ion H+ pada tanah ini, tetapi
melalui cara lain yaitu Al tidak lagi dijumpai sebagai ion Al3+ tetapi
sebagai berikut :
Al3+ + OH-
Al(OH)2+
Al(OH)2+ + OH-
Al(OH)2+
(ion hidroksi aluminium)
Al(OH)2+ + H2O
Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O
Al(OH)3 + H+
Dengan meningkatnya pH, beberapa H yang diikat kuat melalui ikatan
kovalen oleh bahan organik atau clay menjadi mudah dilepas.
3. Tanah Netral hingga Alkalin
Tidak lagi didominasi oleh ion H atau Al, titik-titik pertukaran dari muatan
permanen diduduki basa – basa dapat ditukarkan. Ion hidroksi aluminium
telah diubah menjadi gibsite melalui reaksi sebagai berikut:
Al (OH)2 + OH-
Al(OH)3
(gibsite tidak larut)
4. Sumber Ion Hidroksil (OH-)
Bila ion H dan AL terjerap pada tanah masam digantikan oleh kation Ca,
Mg dan K maka kepekatan ion H dalam larutan tanah akan berkurang,
sebagai akibatnya jumlah ion OH- naik. Jadi kation-kation basa seolah –
olah menjadi sumber ion OH- yaitu menggantikan ion H+ YANG
TERJERAP. Reaksi alkalin akan diperoleh dari hidrólisis koloid jenuh
dengan kation basa.
MISEL
Ca + H20
Misel
2H + Ca2+ + 2(OH)-
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
16
pH larutan akan Sangat tergantung dari jumlah ion H dan kation lain yang
dijerap. Bila ion H dominan hasilnya reaksi masam, jira kelebihan kation
basa menghasilkan reaksi alkalin.
B. Penentu Kemasaman Tanah
Larutan tanah mengalami gejolak kadar ion H yang berbeda dari waktu
ke waktu. Misalnya pengeringan tanah terutama bila melebihi suhu lapang,
disebabkan perubahan susunan koloid. Pada musim panas pH sering turunj
akibat kegiatan mikrobia, sebaliknya pada musim hujan pH sering naik.
Perbedaan pH akan dijumpai dari satu titik ke titik lain dalam tanah, hal
ini disebabkan karena kegiatan jasad mikro setempat dan penyebaran van
organik yang tidak merata dalam tanah. Di sekitar misel terdapat perbedaanperbedaan yang nyata dalam agihan ion H dan Al. Kation – kation stersebut
berkerumun dekat dengan permukaan koloid (misel). Mereka dijumpai paling
sedikit dalam larutan tanah. Selanjutnya keadaan keseimbangan terjadi antara
ion terjerap dan yang ada dalam larutan tanah.
Nilai pH tanah ditentukan oleh faktor-faktor sebagai berikut :
1. Prosentase Kejenuhan Basa
Yaitu nisbah kation H dan kation Basa yang dijerap pada komplek
koloidal. Prosentase kejenuhan basa rendah berarti reaksi masam dan
mendekati 100 % berarti basa.
2. Sifat Misel (Komplek Pertukaran / Permukaan Koloid)
Pada prosentase kejenuhan basa sama, pH dapat berbeda jika komplek
koloidalnya berbeda. Hal ini disebabkan oleh tingkat disosiasi H yang
dijerap oleh berbagai koloid berbeda. Misalnya H yang dijerap pada
komplek organik mudah berdisosiasi ke dalam larutan tanah daripada
koloidal mineral tanah, sehingga pH tanah organik pada kejenuhan basa
tertentu (sama) lebih rebdah daripada tanah mineral.
3. Macam Kation yang Terjerap
Tanah yang jenuh dengan Na mempunyai nilai pH lebih tinggi daripada
tanah yang jenuh dengan Ca, Mg atau K. ( nilai pH untuk Na > K > Mg >
Ca )
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
17
C. Kemasaman Aktif dan Kemasaman Potensial
Kemasaman aktif adalah kemasaman yang disebabkan oleh ion H+ yang
ada pada larutan tanah, sedangkan kemasaman potensial adalah kemasaman
yang disebabkan oleh ion H+ yang ada pada komplek pertukaran dan yang ada
padalarutan tanah, sehingga secara umum kemasaman aktif < daripada
kemasaman potensial (pH aktual > daripada pH potensial)
MISEL
H+
ion H+ dalam larutan tanah
(pH potensial)
(pH aktual )
Tanah itu masam atau sangat masam dianggap oleh orang bahwa kemasaman
aktifnya sangat tinggi dan berbahaya, padahal bukan demikian tetapi
kebalikannya yaitu kemasaman potensialnya yang sangat tinggi. Bahan
penetral yang diberikan lebuh dari ribuan kali yang diperlukan untuk
menetralkan kemasaman aktif. Jadi kemasaman potensial tanah menyediakan
sejumlah ion H+yang harus dinetralkan sebelum pH tanah tersebut dapat
diubah. Dari contoh perhitungan kasar yaitu :
1. Tanah pasir kemasaman potensial 1000 X kemasaman aktifnya.
2. Tanah clay dan kaya baha organik kemasaman potensial 50.000 X
kemasaman aktifnya.
D. Sifat Sanggahan Tanah
Merupakan ssifat dari tanah untuk menghambat terhadap perubahan pH
yang disebabkan oleh clay dan atau humus.
MISEL
H+
ion H+ dalam larutan tanah
Penambahan kapur akan menetralisir ion hidrogrn yang terdapat dalam
larutan tanah, reaksi tersebut akan ke kanan sehingga banyak ion Hidrogen
masuk larutan tanah, pH hanya naik sedikit dan dapat diabaikan, baru akan
berubah nyata bila cukup kapur ditambahkan untuk ion hidrogen cadangan.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
18
Penambahan ion H karena jasad mikro, kenaikan pH larutan sementara.
Reaksi di atas akan ke kiri dan lebih banyak ion H terjerap sehingga
penurunan pH yang terjadi kecil.
Makin tinggi KTK tanah (faktor-faktor lain sama) makin besar kapasitas
sanggaannya karena lebih banyak ion H dan kation lain ayng harus
dipertukarkan untuk memberikan pengaruh menaikkan atau menurunkan
prosentase kejenuhan basa. Makin berat tekstur tanah dan makin tinggi bahan
organik suatu tanah dibutuhkan kapur lebih banyak untuk menaikkan pH.
Arti sanggahan bagi suatu tanah antara lain :
1. Stabilitas pH tanah
2. Gejolak pH yang besar / kecil
3. Jumlah usaha perbaikan yang diperlukan.
E. Korelasi Reaksi Tanah
Terdapat korelasi yang nyata antara pH dengan beberapa sifat tanah :
1. Mudah tidaknya Ca dan Mg dipertukarkan
Dengan hilangnya Ca dan Mg dari permukaan jerapan karena pencucian,
akan menyebabkan pH tanah lebih masam, akibatnya daerah basah
terdapat korelasi nyata antara pH dan jumlah kedua basa daspat
dipertukarkan, di daerah kering terdapat hubungan nyata antara pH dengan
Na dapat ditukar.
2. Aluminium dan Unsur Mikro
Pada pH rendah banyak Al, Fe dan Mn larut sehingga meracuni tanaman.
Akan tetapi dengan naiknya pH dan adanya hujan jumlah ion-ion tersebut
delam larutan tanah berkurang.
3. Fosfor Tersedia
Dengan menurunnya
pH
tanah aktivitas Fe, Al dan Mn meningkat,
sehingga fosfor akan diikat sebagai senyawa komplek Fe, Al dan Mn
fosfat yang tidak larut dalam air, fiksasi ini akan lebih hebat bila pH tanah
< 5. Bila pH > 7 fosfor juga tidak tersedia karena banyaknya ion Ca akan
membentuk kalsium fosfor yang tidak larut sehingga serapan dan
penggunaan P oleh tanaman terganggu.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
19
4. Aktivitas Mikrobia ( Jasad Renik / Mikroorganisme)
Kegiatan jasad hidup dalam tanah sangat dipengaruhi oleh pH, mungkin
disebabkan oleh ion H dan faktor – faktor lain yang dipengaruhi pH.
F. Tanah Garaman (Halomorfik)
Reaksi tanah ini terdapat pada daerah kering, curah hujan biasanya < 500
mm/tahun, tidak adanya pencucian yang intensif menyebabkan jumlah basa
demikian tinggi. Bila drainase tanah di daerah kering terganggu dan
penguapan meningkat, maka garam yang larut dalam air cenderung menimbun
di lapisan atas atau permukaan tanah, disebut ” Halomorfik” yang dapat
diklasifikasikan menjadi Salin, Salin Sodik dan Sodik.
1. Salinisasi
Yaitu proses penimbunan garam yang mudah larut dalam tanah. Garam
mudah larut misalnya : NaCl, Na2SO4, CaCO3, dan atau MgCO3. Tanah
yang terbentuk disebut Tanah Salin atau Tanah Alkali Putih atau
Solonchak.
2. Alkalisasi
Yaitu proses alamiah yang menghasilkan tanah berkadar Na dapat ditukar
dan pH meningkat. Tanah yang terbentuk adalah tanah Salin Sodik.
3. Sodikasi
Yaitu proses peningkatan kejenuhan Na pada komplek pertukaran secara
bertahap. Tanah yang terbentuk disebut Tanah Sodik atau Tanah Solod,
Tanah Solonets atau tanah Alkali Hitam.
Reaksi alkalin yang kuat (pH 10) disebabkan oleh alkalisasi dan hidrolisis
Na+atau senyawa Na2CO3.
Na2CO3 + 2 H2O
Ion
2 Na+ + OH- + H2CO3
OH- yang dihasilkan meningkatkan pH tanah, sedasngkan Na+
menjenuhi komplek pertukaran, pada gilirannya akan mengalami hidrolisis
yang juga akan menymbangkan terhadap peningkatan konsentrasi ion OHdalam tanah.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
20
MISEL
Na + H2O
MISEL
H + Na+ + OH-
4. Karakteristik kimia tanah salin dan sodik
Laboratorium salinitas AS mengusulkan parameter sebagai berikut :
a. Kadar garam tertukar dengan DHL (Daya Hantar Listrik) dalam satuan
mm hos/cm
b. Kadar Na+ tertukar dengan prosentase natrium dapat ditukar (PNT)
Ion Na+ dapat ditukar
PNT = -------------------------------- X 100 %
Jumlah kation dapat ditukar
5. Tanah Salin
Tanah ini mempunyai kadar garam netral larut dalam air sedemikian rupa
sehingga mengganggu pertumbuhan tanaman.
1. PNT < 15 %
2. pH < 8,5
3. DHL > 4mm ho/cm pada suhu 25 0C
6. Tanah Salin Alkali (Salin Sodik)
Tanah ini mempunyai banyak garam netral larut dalam air dan cukup Na
dapat ditukar sehingga mengganggu pertumbuhan tanaman.
1. PNT > 15 %
2. pH < 8,5
3. DHL > 4 mm ho/cm pada suhu 250C
7. Tanah Sodik
Tanah ini tidak banyak mengandung garam netral, efek buruk terhadap
tanaman semata-mata karena keracunan Na dan Hidroksil.
1. PNT > 15 %
2. pH 8,5 – 10
3. DHL < 4 mm ho//cm pada suhu 250C
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
21
IV. PENGAPURAN TANAH MASAM
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Pengapuran tanah masam
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Pengertian pengapuran
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Tujuan pengapuran
3. Mahasiswa dapat menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan udara
4. Mahasiswa dapat menjelaskan Bahan dan mutu kapur
5. Mahasiswa dapat menjelaskan Cara penggunaan kapur
Pengapuran adalah suatu teknologi pemberian kapur ke dalam tanah, yang
dimaksudkan untuk memperbaiki kesuburan tanah. Sebelum pengapuran
dilakukan harus diketahui lebih dulu tujuan, cara penentuan kebutuhan bahan dan
mutu kapur yang akan digunakan serta cara-cara penggunaannya.
A. Tujuan Pengapuran
Secara umum tujuan pengapuran adalah untuk memperbaiki sifat-sifat
fisik, kimia dan biologi dari tanah. Di wilayah sub tropik pengapuran sering
bertujuan untuk meningkatkan pH menjadi netral (6,5 – 7,0) , karena pada
kisaran pH tersebut paling cocok untuk ketersediaan unsur hara dan
pertumbuhan tanaman. Untuk daerah tropik tidak bisa demikian, karena
pengapuran untuk mencapau pH tersebut sering terjadi kelebihan kapur (over
liming).
Berkaitan dengan tingginya Al pada tanah masam di daerah tropik maka
pengapuran sebaiknya ditujukan untuk meniadakan pengaruh meracun dari Al
tersebut. Sejalan dengan ini pengapuran juga bertujuan untuk menyediakan
hara Ca bagi tanaman.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
22
B. Cara Penentuan Kebutuhan Kapur
Kebutuhan kapur dsapat ditentukan dengan beberapa cara yaitu :
1. Metode Schoemaker, Mc Lean dan Pratt ( Metodr SMP)
Metode ini kurang cocok untuk tanah di daerah tropik.
2. Metode Kamprath
Merupakan cara penentuan kebutuhan kapur untuk tanah daerah tropik
berdasarkan Al yang dapat dipertukarkan.
Kebutuhan kapur akan beragam sesuai dengan jenis tanaman, misalnya:
1. Tanaman jagung kejenuhan Al < 44%
2. Kapas dan kedelai kejenuhan Al < 20 %, pemberian kapur 1,5 x Al – dd (1
me Al / 100g = 1,5 me CaCO3/100g) menyebabkan kejenuhan Al Turun <
15 %.
3. Tanaman peka terhadap Al disarankan pemberian kapur 2,0 x Al – dd (1
me Al / 100g = 2 me CaCO3/100g)
4. Tanaman relatif toleran Al disarankan pemberian kapur 1,0 x Al – dd (1
me Al / 100g = 1 me CaCO3/100g), sehingga kejenuhan Al menjadi < 25%
5. Untuk tanaman umum kejenuhan Al < 30 % 1,.8 {Al3+-30 (Al+Ca+Mg)}
ton/ha CaCO3.
6. Untuk tanaman yang tahan kejenuhan Al < 40% 1,8 {Al3+-40
(AL+Ca+Mg)} ton /ha CaCO3.
C. Bahan dan Mutu Kapur
Bahan kapur yang umum digunakan untuk pertanian adalah :
1. Kapur Oksida (CaO) atau kapur bakar
- merupakan hasil pembakaran batu kapur
- nilai netralisasi 179 % setara CaCO3
- kelemahannya bersifat akuistik dan cepat hilang karena CH menguap
- pencampuran dengan tanah relatid sukar karena membenyuk grabule
2. Kapur Hidroksida (CA(OH)2 atau kapur hidrat atau kapur tembok,
merupakan penambahan air pada kapur bakar, pencampuran dengan tanah
relatif sukar, nilai netralisasi 136%, reaksi dengan tanah cepat.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
23
3. Kapur Karbonat
- dapat berupakalsit (CaCO3) atau dolomit (Ca Mg ( CO3)2)
- semakin halus, reaksi semakin cepat
- reaksi dengan tanah relative lambat
Mutu kapur yang disarankan adalah :
1. harus mengandung CaCO3 total > 85 % CaO >48 %
2. Tidak boleh mengandung Al2O3 + Fe2O3 > 3%
D. Cara Penggunaan Kapur
1. Saat Mengapur
- musim labuhan / diperkirakan tidak hujan
- untuk tanaman peka, diberikan jauh sebelum tanam ( 2 – 4 minggu )
- pola tanam tunggal bergilir (rotasi tanaman) diberikan sebelum tnm peka
- pola tanam ganda disesuaikan dengan keadaan setempat.
2. Cara Mengapur
Kaidah mengapur yang baik adalah sebar di atas permukaan serata-ratanya
dan diaduk dengan tanah serat-ratanya dan sedalam-dalamnya.
E. Pengaruh Kapur Terhadap Tanah dan Tanaman
1. Pengaruh kapur terhadap tanah yang paling dominan adalah terhadap
kemasaman tanah yang meliputi : pH, Al-dd dan kejenuhan Al.
2. Pengaruh kapur terhadap tanaman adaslah perkembangan tanaman yang
membaik akibat perbaikan beberapa sifat dan ciri tanah sehingga serapan
hara meningkat dan produksi tanaman jauga meningkat.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
24
V. UNSUR HARA ESENSIAL
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang unsur hara esensial
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Kriteria essensialitas
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Unsur hara makro dan mikro
3. Mahasiswa dapat menjelaskan Fungsi unsur hara
4. Mahasiswa dapat menjelaskan Gejala defisiensi unsur hara
5. Mahasiswa dapat menjelaskan Kaidah minimum dan saling tindak arah
6. Mahasiswa dapat menjelaskan Istilah-istilah pada unsur hara
A. Kriteria Esensialitas
Unsur hara esensial adalah unsur-unsur yang sangat dibutuhkan leh
makhluk hidup. Kriteria esensialitas unsur hara menurut Arnon ( 1939) dan
Stout (1950) adalah :
1. Tanpa unsur tersebut tanaman tidak bisa menyelesaikan daur hidup (life
cycle), tumbuh berkembang dan sebagainya.
2. Fungsi unsur harus spesifik, tidak daspat diganti oleh unsur lain, misalnya
fungsi P pada ATP tidak bisa diganti unsur lain.
3. Unsur hara harus berperan langsung (direct) dalam pertumbuhan dan
metabolisme tanaman.
Ketiga kriteria tersebut belum memuaskan karena alasan-alasan sebagai
berikut :
1. Tidak mungkin menghilangkan seluruh unsur yang terdapat dalam suatu
medium yang dipakai untuk menguji esensialitas, misalnya nikel (Ni) yang
dibutuhkan tanaman sangat kecil sehingga pengurangan Ni tidak masalah,
kontaminan yang tidak terdeteksi dapat mencukupi tanaman. Esensialitas
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
25
dapat dibuktikan tetapi non esensialitas tidak bisa dibuktikan secara
mutlak.
2. Sebagian organisme tampaknya dapat mensubstitusi suatu unsur sebagai
pengganti unsur yang lain. Contoh: Sronstium (Sr) mengganti Ca,
Vanadium (V) mengganti Mo.
3. Esensialitas tergantung faktor lingkungan. Suatu organisme dapat
membutuhkan suatu unsur bila menggunakan substrat tertentu, tetapi tidak
jika substratnya lain.
Alternatifnya adalah ”Functional Nutrient atau Unsur Hara
Fungsional” yaitu unsur-unsur yang memainkan suatu peranan yang jelas dan
dapat dikenal di dalam metabolisme tanaman, sekalipun unsur-unsur tersebut
belum memenuhi ketiga kriteria ( seluruh ) esensialitas.
B. Unsur Hara Tanaman
Makro (ada 9)
Esensial
Mikro (ada 7)
Unsur hara tanaman
Non Esensial (ada + 44)
[termasuk calon esensial Na, Si (makro) dan Co (mikro)]
1. Unsur Hara Makro
Adalah unsur hara esensial yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah
banyak (> 0,1 % bahan kering), satuan selalu dalam persen (%). Termasuk
unsur hara makro adalah C, H, O, N P, K, Ca, Mg, S dan calon (Na,Si).
a. C, H, O sudah tercukupi dari udara (CO2) dan air (H2O) sehingga tidak
lazim dibicarakan sebagai unsur hara.
b. N, P, K merupakan unsur hara makro primer (utama) karena di daslam
tanah relatif sedikit sehingga perlu penambahan dalam jumlah yang
relatif besar.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
26
c. Ca, Mg, S merupakan unsur hara makro sekunder karena di dalam
tanah masih relatif besar kecuali pada tanah masam.
2. Unsur Hara Mikro
hádala unsur hara esencial yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah
relatif sedikit yaitu < 0,01 % atau < 100 ug/g van kering. Dulu dalam ppm
tetapi kurang tepat karena bisa per berat atau per volume, Semarang ug/g
atau ug/ml. Yang termasuk unsur hara mikro hádala Fe, Mn, Zn, Cu, B,
Mo, Cl dan Calon (Co).
C. Fungsi Unsur Hara
Fungsi unsur hara secara umum hádala untuk megetahui :
1. Kriteria ke 2 dan ke 3 esensialitas (spesifik dan langsung)
2. Kemampuan sebagai ”Biochemical Diagnostic Test”, misalnya aktivitas
enzim nitrat reduktase sebagai indikator status mikro organisme (enzim
rendah aktivitasnya rendah), nitrat (NO3) menjadi Asam amino dan
seterusnya.
D. Gejala Defisiensi Unsur Hara
Gejala defisiensi sangat berkait erat dengan fungsi unsur hara pada
tanaman dan sebagai alat bantu dalam diagnostik status hara tanaman
1. Gejala Morfologi (bentuk)
a. memendeknya ruas batang
b. tanaman kerdil
c. rosetting (daun menumpuk)
d. pemendekan dan penebalan akar
e. penyempitan dasunh
2. Gejala Fisiologi (daun, batang, tangkai)
a. Foliar symptoms
b. Klorosis
c. Nekrotis
d. Perubahan warna
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
27
Gejala-gejala tersebut dipengaruhi oleh mobilitas hara dalam tanaman
yaitu kemudahan suatu hara bergerak (translokasi = redistributed) dari suatu
organ ke organ lain, misalnya dari daun tua ke muda/pucuk, dari daun ke buah
dan sebagainya. Unsur yang mobil antara lain N, P, K, Mg, Mo; jika terjadi
defisiensi pada organ tua lebih dulu. Unsur yang imobil Ca, Fe, B, S, Mn,Zn,
Cu,; jika terjadi defisiensi pada organ yang muda dulu.
E. Kaidah Minimum dan Saling Tindak Arah
Di lapangan tanaman bisa mengalami hanya kekurangan 1 macam
masalah (misal N) saja dan juga bisa lebih dari 1 macam unsur misal pada
gambut masalahnya adalah kahat N, P, K, Cu.
1. Hanya 1 Hara yang Kahat (defisiensi)
Tanggapan tanaman terhadap pemberian hara tersebut akan mengikuti
kurva sebagai berikut :”curve tipe metscherlich” dengan mengikuti kaidah
”Low of Deminishing Returns” artinya pemberian hara akan memberikan
keuntungan semakin kecil.
2. Lebih Satu Hara yang Kahat
Diperoleh
interaksi
(saling
tindak),
masing-masing
hara
akan
mempengaruhi respon atau tanggapan terhadap hara yang lain. Pada
kondisi kahat hara lebih dari satu ini akan diperoleh kaidah faktor-faktor
pembatas yaitu :
a. ”Low of Limiting Factors” yang mengatakan efel/pengaruh suatu faktor
paling kecil bila suatu faktor lain masih membatasi pertumbuhan
tanaman (limiting) dan paling besar jika semua faktor ada dalam
pasokan (suplai) optimal.
b. ”Low of the Minimum ” dari Justus Von Liebig, digambarkan pada tong
yang bocor. Pertumbuhan tanaman ditentukan oleh hara yang paling
limiting untuk tumbuh optimal. Misalnya:
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
28
Unsur
N
Jumlah tersedia
dalam tanah
50 unit
Jumlah yang
dibutuhkan tanaman
100 unit
P
10 unit
25 unit
K
40 unit
50 unit
Jumlah tersedia
--------------------------Jumlah kebutuhan
X 100%
N = 50%
P = 40 % (paling limit)
K = 80 %
Implikasinya adalah tangani faktor paling minimum dulu yaitu P baru
kemudian N, kemudian K
F. Istilah – istilah
1. Hara makro
VS
Hara mikro
Macro nutrients
Micro nutrients
Macro elements
Micro elements
2. Hara utama
VS
Hara bukan utama
Mayor nutrients
Minor nurients
(unsur utama pemupukan
(kadang-kadang diberi
misal N, P, K)
kan jumlah kecil)
3. Secondary elements = unsur sekunder
4. Trace elemnets = unsur runutan
Digunakan untuk hara mikro terutama B, Mo
5. Esential elements = Unsur esensial = Nutrient = hara
6. Functional elements = unsur fungsional
7. Benefacial elements = Unsur bermanfaat
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
29
Adalah unsur-unsur yang telah ditemukan menstimulir pertumbuhan
tanaman tetapi sejauh ini belum dapat dibuktikan esensialitasnya atau baru
dibuktikan esensial pada kondisi tertentu atau jenis tanaman tertentu.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
30
VI. UNSUR NITROGEN
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang Unsur Nitrogen
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Pengertian Unsur Nitrogen
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Sumber nitrogen tanah
3. Mahasiswa dapat menjelaskan Ketersediaan nitrogen tanah
4. Mahasiswa dapat menjelaskan Peranan agronomi nitrogen
5. Mahasiswa dapat menjelaskan Peredaran nitrogen
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara yang sangat penting dapat
disediakan melalui pemupukan. Tanaman menyerap unsur ini terutama dalam
bentuk nitrat (NO3), namun bentuk lain yang juga dapat diserap adalah
ammonium (NH4+) dan CO(N2)2 (urea) dalam bentuk nitrat. Nitrogen yang
tersedia bagi tanaman dapat mempengaruhi pembentukan protein dan juga
merupakan bagian integral dari klorofil.
A. Sumber Nitrogen Tanah
Sumber N primer berasal dari atmosfer dan sekunder dari aktivitas
organisme tanah .
1. Penambatan Nitrogen Simbiosis
a. Simbiosis modul akar tanaman leguminosa dengan bakteri Rhizobium
(aerob)
b. Simbiosis tanaman dengan clostridium (anaerob), ganggang biru,
azotobakter
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
31
2. Penambatan Nitrogen Non Simbiosis
a. Fiksasi yang berasal dari gas nitrogen di atmosfer melalui lompatan
listrik kembali ke bumi melalui air hujan
b. Fiksasi N pada proses pembuatan pupuk (industrial)
3. Bahan Organik (BO)
Nitrogen organik terdapat di dalam protein dan komplek molekul lainnya.
Umumnya sebagai senyawa amina (-NH2) dan senyawa lain terikat dalam
struktur rantai atau cincin dengan carbón ( C )
4. Pupuk Nitrogen
Pupuk nitrogen antara lain :
a. Urea atau CO(N2)2, mengandung 46 % N
b. ZA atau amonium sulfat atau (NH4)2SO2, mengandung 21 % N
c. Amonium nitrat atau NH4NO3
B. Ketersediaan Nitrogen Tanah
1. Faktor-faktor yang Mempengaruhi
a. Iklim dan Vegetasi yaitu temperatus, suplai air, hujan dan jenis tanaman
Temperatur meningkat akan menurunkan N, pada suplai air tertntu N
meningkat; padang rumput N lebih tinggi.
b. Topografi , jika lereng meningkat maka N turun karena banyak tererosi
c. komponen mineral, semakin kasar komponen tanah maka N semakin
rendah
d. Distribusi profil, semakin dalam pada profil tanah maka N semakin
rendah
e. Bahan Induk, tergantung kegiatan manusia (+BO akan meningkatkan N)
2. Bentuk-bentuk N dalam Tanah
1. Bentuk organik antara lain NH
4
+
, NO3-, NO2- , N2O , NO, unsur N dan
hidroksi amin (NH2OH) yang berasal dari perombakan van organik.
2. Bentuk anorganik yaitu NH4+, NO3-, yang berasal dari pupuk buatan.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
32
3. Keseimbangan N dalam Tanah
a. Penambahan N dalam tanah antara lain melalui mineralisaswi van
organik, residu tanaman, hujan, fiksasi, pemupukan, pengendapan
erosi.
b. Pengurangan N tanah karena imobilisasi, panen, menguap, tercuci,
tererosi.
C. Peranan Agronomi Nitrogen
Kekurangan Nitrogen dalam tanah merupakan faktor pembatas
pertumbuhan tanaman baik secara kwantitatif maupun kualitatif dari hasil
produksi selanjutnaya.
1. Pengaruh N terhadap pertumbuhan dan Produksi
a. Pembentukan senyawa yang mengandung N misalnya asam amino,
asasm nukleat, enzim – enzim, bahan penyalur energi (klorofil, ADP,
ATP)
b. Pembentukan sel
c. Fotosintesa
2. Gejala Kekurangan Nitrogen
Jika kurang N tanaman akan kurus, kerdil, pucat produksi protein rendah,
pembentukan sel rendash. Kecepatan pertumbuhan tanaman berjalan
secara proporsional dengan suplai N. Defisiensi terjadi pada daun yang
lebih tua dahulu .
3. Kelebihan Nitrogen
Terjadi terutama jika K dan P rendah, suplai air rendah. Gejala kelebihan
N antara lain warna gelap, sukulen, pertumbuhan vegetatif tinggi, mudah
terkena frost.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
33
D. Peredaran Nitrogen
Fiksasi N
Non Simbiosis
Simbiosis
Sisa Tnaman dan
Pupuk Alam
BO Tanah
Pupuk Buatan
Nitrogen Tanah
Tersedia
Panen
Terlindi
Atmosfer
Tererosi
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
34
VII. UNSUR FOSFOR
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Unsur fosfor
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian Unsur fosfor
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Sumber fosfor tanah
3. Mahasiswa dapat menjelaskan bentuk fosfor tanah
4. Mahasiswa dapat menjelaskan Ketersediaan fosfor tanah
5. Mahasiswa dapat menjelaskan Peranan agronomi fosfor
6. Mahasiswa dapat menjelaskan neraca fosfor
Fosfor biasa disebut sebagai ” Kunci Kehidupan ” karena terlibat langsung
hampir pada seluruh proses kehidupan. Ia merupakan komponen setiap sel hidup
dan cenderung lebih banyak pada biji dan titik tumbuh. Suatu sifat yang penting
pada unsur ini adalah sifatnya yang sangat stabil dalam tanah sehingga kehilangan
akibat pencucian relatif kecil pernah terjadi, karena kelarutan P dalam tanah
rendah (ketersediaan rendah).
Unsur fosfor diserap oleh tanaman dalam bentuk :
1. Ortofosfat primer (H2PO4) pada pH rendah
2. Kemudian ortofosfat sekunder (HPO42-) pada pH tinggi
3. Pirofosfat dan metafosfat yang terdapat pada pupuk P- atau K- metafosfat
4. Fosfat organik yaitu asam nukleat dan fitin hasil degradasi bahan organik.
A. Sumber Fosfor Tanah
1. Sebagian besar berasal dari pelapukan batuan, kerak bumi (mineral-mineral
P). Misalnya apatit pada batuan beku dan sedimen. Pelapukan apatit
menghasilkan ikatan Ca-P, Al-P, Fe-P. Batuaan fosfat dan fiksasi fosfat
sukar dibebaskan. Kurang lebih 3,5 juta fosfat hilang kelaut tiap tahun
sebagai Ca-P yang sukar larut.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
35
2. Guano, merupakan P dari laut yang kembali ke tanah meskipun dalam
jumlah kecil, dilakukan oleh burung laut, manusia dan ikan. Di Indonesia :
a. Fosfat Guano (fosforit) merupakan kotoran kelelawar pada gua-gua
kapur.
b. Fosfat Insulan (fosforit) kotoran burung di pulau kecil gamping
c. Fosfat Besi (ion fosfat) karena alterasi dari limonit di sumber air panas.
3. Air, pengairan pada lahan kemungkinan juga membawa fosfat
4. Pupuk, pemupukan dengan pupuk yang mengandunhg P misalnya TSP, SP36 dan sebagainya.
B. Bentuk Fosfor Tanah
P tanah dijumpai sebagai ortofosfat, dimana P sebagai pusat dikelilingi
oleh dan terikat pada 4 atom oksigen, P dalam tanah merupakan turunan dari
asam fosfat. Secara garis besar P dalam tanah dibedakan menjadi P orgaink
(bahan organik) dimana 1 atom H atau lebih dari asam fosfat diganti ester; P
anorganik dimana 1-3
Atom H dari asam fosfat diganti kation logam (Fe, Al, Ca, F dan lain –
lain) dalamkeadaan sukar larut. Pada tanah mineral P anorganik > P organik
kecuali pada tanah organik.
1. Fosfor Larutan Tanah
P diserap tanaman dalam jumlah besar dalam bentuk ortofosfat primer dan
sekunder (H2PO4- dan HPO42-) yang terdapat dalam larutan tanah.
Kombinasi
Organik
P dalam
Larutan Tanah
Kombinasi Fe-P,
Al-P, Clay-P
2. Fosfor Anorganik Tanah
a. Pelapukan apatit (fosfat apatit) menjadi fosfor sekunder (gorceixite,
florecencits)
b. Besi fosfat (vivianite) menjadi Fe3(PO4)2 8H2O (reduksi), walvellite
menjadi
Al8(OH)3(PO4)2
5H2O
dan
crandallite
menjadi
CaAl3(PO4)2(OH)6 pada tanah kapur.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
36
c .Tersedia pada kisaran pH 5,5 – 7,0
d. Pada tingkat hancuran iklim lanjut bentuk occluded (terselimuti
/tesrkepung) lebih dominan dimana occluded-P > Fe-P > Al-P > Ca-P.
e. Pada tingkat hancuran iklim sedang (moderat) maka Fe-P > occluded-P
> Al-P Ca-P
f. Pada tingkat hancuran iklim rendah maka Ca-P > Al-P > Fe-P >
occluded –P
g. Pada tanah yang didominasi partikel halus (clay) terjadi penumpukan
Al-P dan Fe-P, sedangkan tanah dengan pertikel kasar dalam bentuk
Ca-P,
h. Retensi, fiksasi oleh logam
Penambahan P pada tanah asam, retensi P masih bisa diekstrasi dengan
asam encer sehingga cukup tersedia. Fiksasi P misalnya Al-P, Fe-P
(endaspan atau absorbsi oleh lempung) tidak dapat diekstasi asam encer.
3. Fosfor Organik Tanah
a. Termasuk P organik adalah asam nukleat, fosfolipid, inosital fosfat yang
terdapat dalam jaringan tanaman dan mikro organanisme
b. Mineralisasi P organik menghasilkan nisbah C : N : P – 100 : 10 : 1
untuk bahan organik tanah sangat ideal. Umumnya 220 : 10 : 0,39
sampai 71 : 10 : 3,05.
c. Sebagai pegangan bahwa C : P = 200 : 1 atau lebih akan terjadi
mineralisasi P. Jika C : P = 300 : 1 terjadi imobilisasi P.
d. P organik pada tanah lapisan atas lebih tinggi daripada lapisan di
bawahnya.
C. Ketersediaan Fosfor Tanah
Fosfor tersedia adalah yang dapat diekstrak oleh air dan asam nitrat,
dibedakan :
1. Fosfor larut dalam air dapat diekstrak oleh NH4Cl l N
2. Al-P, dapat diekstrak dengan NH4FO, 5 N .
3. Fe-P, dapat diekstrak dengan NaOH o,1 N
4. Ca-P dapat diekstrak dengan Na Nitrat + Na ditionat
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
37
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi ketersediaan P antara lain :
1. Tipe Clay
Fiksasi oleh clay 1 : 1 > 2 : 1 , misalnya kaolinit pada curah hujan tinggi
fiksasi P tinggi. Oksida hidrous Al dan Fe pada tanah tropika menjerap P
(1 : 1). Pada tanah masam clay 2 : 1 terjadi fiksasi P organik.
2. Reaksi Tanah
P tersedia yang maksimum pada pH 5,5 – 7,0. Pada pH rendah jerapan P
oleh Al, Fe dan oksida hidrous Al dan Fe, sedangkan pada pH tinggi P
dijerap oleh Ca dan Mg dalam bentuk endapan. Pada tanah masam ayng P
yang tersedia yang mendominasi dalam bentuk H2PO4- , sedangkan tanah
basa H2PO42- dan PO43- .
3. Waktu Reaksi
Semakin lama sentuhan P dengan tanah maka fiksasi P semakin banyak,
Al-P atau Fe-P selanjutnya menjadi occluded P (P terkepung) yang jauh
lebih sukat larut.
4. Temperatur
Pada tanah iklim panas fiksasi P lebih tinggi daripada iklim temperet
(sedang) karena oksida hidrous Al dab Fe lebih banyak.
5. Bahan Organik Tanah
a. Dekomposisi bahan organik memperbesar ketersediaan P tanah. Asamasam organik , gas CO2 + H2O membentuk asam karbonat yang
mampu melapuk mineral primer tanah, contohnya tanah kapur.
b. Peranan humus memperbesar P tanah, karena akan
1) membentuk p humik yang mudah diserap tanaman
2) menyelimuti sesqioksida dam menyangga fiksasi P oleh tanah
3) dapat terjadi pertukaran ionP dengan ion humat
c. Dekomposisi bahan organik menghasilkan asam-asam sitrat, oksalat,
tartrat, malat, malonat. Asam-asam organik tersebut menghasilkan
anion yang daspat membentuk senyawa komplek yang sukar larut
dengan Al, Fe sehingga Al, Fe, Ce yang larut berkurang.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
38
D. Peranan Agronomi Fosfor
Peranan P pada tanaman sangat komplek antara lain:
1. Pembelahan sel, pembentukan lemak dan albumin
2. Pembentukan buah, buanga dan biji
3. Kematangan tanaman (kebalikan N)
4. Perkembangan akar halus dan akar rambut
5. Kualitas hasil tanaman
6. Ketahanan terhadap penyakit.
E. Neraca Fosfor
Sisa tanaman
dan hewan
Pupuk buatan
BO Tanah
Terangkut
tanaman dan
hewan
Mineral P tanah
P tersedia dalam tanah
Hilang
tercuci
Hilang
tererosi
Pengikatan
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
39
VIII. UNSUR KALIUM
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Unsur Kalium
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Pengertian Unsur Kalium
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Sumber kalium tanah
3. Mahasiswa dapat menjelaskan Bentuk kalium dalam tanah
4. Mahasiswa dapat menjelaskan Neraca kalium
Kalium adalah unsur hara ketiga setelah N dan P, diserap tanaman dalam
bentuk K+. Umumnya kadar K dalam tanah cukup tinggi (+ 2,6%) tetapi yang
tersedia cukup rendah. Ketersediaan K dalam tanah diupengaruhi oleh faktor :
1. Tipe koloid tanah
Tipe 2 : 1 fiksasi K > tipe 1 : 1
2. Temperatur
Membeku / mencair pada tanah yang lembab membebaskan fiksasi K misal
pada illit
3. Keadaan basah dan kering
Keadaan basah K tanah meningkat dan sebaliknya pada keadaa kering K tanah
Turun,
4. pH tanah
pH meningkat fiksasi K meningkat sehingga ketersediaan K rendah
5. Pelapukan
Pelapukan pada mineral primer tanah akan menambah ketersediaan K.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
40
A. Sumber Kalium Tanah
Sumber kalium dalam tanah antara lain berasal dari :
1. Batuan yang melapuk
2. mineral tanah baik primer maupun sekunder
3. Larutan garam
4. Pupuk K misalnya KCl, K2SO4, KNO3, KMgSO4.
B. Bentuk Kalium dalam Tanah
Di dalam tanah dikenal 4 macam bentuk kalium yaitu :
1. Kalium mineral primer
2. Kalium terfiksasi mineral sekunder
3. Kalium dipertukarkan
4. Kalium dalam larutan
Tetapi untuk kepentingan pertumbuhan tanaman maka K dapat dibedakan
berdasarkan ketersediaannya bagi tanaman yaitu :
1. Kalium relatif tidak tersedia
Merupakan mineral-mineral primer seperti felsfar, biotit, muskovit, clay
mika. Resitensi terhadap hancuran iklim felsfar > muskovit > biotit. Secara
berangsur dapat tersedia karena adanya air karbonat dan clay masam.
2. Kalium lambat tersedia
K terfiksasi clay tipe 2 : 1 misalnya montmorilonit, vermikulit, illit pada
kisi-kisinya, namun lambat laun bisa tersedia. Ion K mempunyai radius
yang sama dengan ruang antar unit kristal sehingga dapat masuk menjadi
bagian integral kristal tersebut.
3. Kalium segera tersedia
Merupakan K yang berada dalam komplek pertukaran dan K dalam larutan
tanah.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
41
K relative tidak tersedia
(feldspar, mika dll)
90-98% dari total K
K segera tersedia
K dapat dipertukarkan dan
Dalam larutan tanah
(1-2% K Total)
K lambat tersedia
K tidak dapat dipertukarkan
(1-10% dan K total
K tidak dapat
dipertukarkan
K dapat
dipertukarkan
K larutan tanah
C. Neraca Kalium
Neraca kalium diartikan sebagai suatu keseimbangan antara K yang
bertambah dan yang hilang dari tanah.
Sisa Tanaman
Sisa hewan
Pupuk kandang
Pupuk
perdagangan
Mineral
kalium
Air irigasi
K Tersedia
Terangku
tanaman
Tercuci
Tererosi
Fiksasi
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
42
IX. KALSIUM, MAGNESIUM DAN BELERANG
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Kalsium, Magnesium dan Belerang
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan Kalsium (Ca)
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Magnesium (Mg)
3. Mahasiswa dapat menjelaskan Belerang (S)
Kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan belerang (S) merupakan hara makro
bagi tanaman, di samping nitrogen, fosfor dan kalium. Unsur ini dalam tanah
cukup besar untuk memenuhi kebutuhan tanaman, biasanya tidak dianggap unsur
pupuk sehingga relatif kurang diperhatikan dibandingkan dengan unsur N, P dan
K. Penggunaan pupuk N, P dan K, secara besar-besaran serta varietas-varietas
unggul yang konsumtif terhadap unsur hara akan mengaqkibatkan jumlah unsur
Ca. Mg dan S yang hilang dari tanah meningkat sehingga ketiga unsur tersebut
menjadi sangat penting.
A. Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg)
Ca dan Mg merupakan kation-kation utama dalam komplek pertukaran,
keduanya mempunyai sifat dan perilaku yang sangat mirip di dalam tanah.
Unsur-unsur tersebut biasanya dihububnkan dengan masalah kemasaman
tanah dan pengapuran, karena keduanya merupakan kation yang paling cocok
untuk mengurangi kemasaman atau untuk menaikkan pH tanah.
Ca dan Mg dalam tanah bis berasal dari kapur, pupuk, batuan dan
mineral pembentuk tanahnya. Mineral – mineral yang banyak mengandung Ca
misalnya ampibol, apatit, dolomit, felspar, plagioplas, hornblende dan kalsit,
sedangkan yang banyak mengandung Mg misalnya ampibol, biotit, dolomit,
hornblende, olivin dan serpentin. Mineral-mineral tersebut lebih mudah lapuk
dibandingkan mineral pada umumnya sehingga ada kecenderungan di dalam
tanah jumlahnya menurun jika terjadi pelapukan dan pencucian misalnya pada
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
43
daerah tropik dengan curah hujan tinggi meninggalkan tanah – tanah yang
masam. Melalui proses-proses tersebut Ca dan Mg terbebas (larut) dan akan
mengalami nasib antara lain :
1. Hilang terbawa air drainase atau air perkolasi
2. Diserap oleh orgainsme hidup
3. Dijerap oleh pertikel-pertikel clay
4. Diendapkan kembali segai mineral-mineral sekunder, terutama di daerah
beriklim kering (arid)
Sebagai ketentuan umum bahwa tanah bertekstur kasar, tanah lembab
dan kandungan mineral dalam tanah tersebut rendah maka unsur Ca dan Mg
juga rendah.
Ca dan Mg dapat diserap tanaman bila dalam keadaan tersedia (dapat
ditukar / larut air / available) yaitu dalam bentuk kation Ca2+ dan Mg2+. Faktorfaktor penting yang mempengaruhi ketersediaan unsur Ca da Mg bagi
tanaman antara lain:
1. Jumjlah Ca dan Mg dapat ditukar
2. Derjat kejenuhan unsur-unsur tersebut padaa komplek pertukaran
3. Tipe koloid clay tanah
4. Sifat ion – ion komplementer yang dijerap oleh clay.
Ca dan Mg tersedia dalam tanah mempunyai kaitan penting dengan pH
tanah dan ketersediaan beberapa unsur hara. Kelebihan Ca/Mg menjadikan
Ca/Mg karbonat mengendap dan pH 8, menyebabkan turunnya kelarutan
fosfor, besi, mangan dan seng dan kadang-kadang menyebabkan satu atau
lebih
kekahatan
hara
esensial
tersebut.
Tipe
koloid
tanah
sangat
mempengaruhi tingkat ketersediaan Ca dan Mg. Clay 2 : 1 memerlukan
derajat kejenuhan yang jauh lebih tinggi daripada clay tipe 1 ; 1 untuk dapat
menyediakan unsur-unsur tersebut pada tingkat yang dapat diserap tanaman.
Pada umumnya ketersediaan Ca dan Mg dalam tanah cukup besar, sehingga
kekahatan unsur ini jarang dijumpai, hanya pada beberapa tanah yang telah
mengalami pelapukan lanjut misalnya pada tanah – tanah podsolik merah
kuning, latent, gambut dan sulfat masam. Pada tanah-tanah tersebut komplek
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
44
pertukaran dikuasai oleh ion-ion Al yang menyebabkan tanah sangat masam
dan Al larut dapat meracuni tanaman.
B. Belerang
Belerang (S) sudah lebih dari 100 tahun dikenal sebagai unsur hara
esensial bagi tanaman. Tanaman membutuhkan S dalam jumlah hampir sama
dengan P, maka S harus tercukupi bagi tanaman. Sumber S tanah ada tiga
yaitu :
1. Mineral Tanah
Kandungan S dalam kerak bumi sekitar 0,06 % yang berada sebagai
sulfide, sulfat dan kombinasi organik dengan karbon ( C ) dan nitrogen
(N). Sumber asli S tanah adalah sulfide-sulfide logam yang terkandung
dalam batuan plutonik, jika mengalami pelapukan akan hancur dan sulfide
teroksidasi menjadi sulfat (SO42-) .
2. Belerang Atmosfer
Kadar S di udara sekitar 0,05 ppm yang kebanyakan dalam bentuk gas SO2
yang berasal dari emisi pembakaran bahan-bahan bakar mengandung S,
gunung –gunung berapi, sumber air belerang, air laut dan rawa-rawa, serta
pembusukan bahan organik (BO). Masuk ke dalam tanah melalui 3 cara
yaitu :
a. sebagian jatuh ke tanah bersama hujan
b. sejumlah tertentu diserap langsung oleh tanah dari atmosfer dan (c)
sejumlah tertentu diserap langsung oleh tanaman.
3. Bahan Organik
Sebagian besar S dalam tanah terutama di daerah lembab berada dalam
bentuk organik yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan hewan yang
kembali ke tanah, biasanya berupa protein yang mudah sekali diserang
oleh mikrobia (jasad renik).
Belerang (S) diserap tanaman dalam bentuk tersedia yaitu hampir
seluruhnya sebagai ion sulfat (SO42- ) dan hanya sebagian kecil sebagai gas
belerang (SO2) yang diserap langsung oleh tanaman dari udara. Dalam tanah
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
45
terdapat 3 tipe senyawa belerang yang tidak semuanya dapat diserap oleh
tanaman yaitu :
1. Senyawa Belerang (S) Organik
Ada 2 bentuk yaitu;
a. S yang terikat oleh C langsung antara lain asam-asam amino metionin,
sistein, sistin
b. S tidak terikat oleh C antara lain ester-ester sulfat dari polisakarida,
senyawa – senyawa fenol dan lipida. Proses mineralisasi senyawasenyawa tersebut akan membebaskan H2S yang dalam keadaan aerob
teroksidasi menjadi SO42-.
2 H2S + O2
2H2O + 2S + 122 kkl
2S + 3 O2 + 2H 2O
2H2SO4 + 282 kkl
2H2S + 4O2
2H2SO4 + 404 kkl
Jadi pada oksidasi S akan menghasilkan sulfat yang menyebabkan tanah
menjadi masam. Dalam keadaan reduktif (tanah tergenang, tanah sawah)
H2S terbentuk dari mineralisasi BO dan reduksi sulfat. Hidrogen sulfide
(H2S) yang terbentuk dalam tanah bereaksi dengan ion-ion logam berat
(seperti Fe2+, Zn2+, Cu
2+
dan Ca2+) membentuk sulfida-sulfida tidak larut,
sehingga ketersediaan unsur logam ini berkurang.
2. Belerang Sulfida An-organik
Hampir semua S an-organik pada tanah yang dapat ditanami yang
berdrainase baik terdapat sebagai ion SO42- yang berkombinas8i dengan
kation-kation seperti Ca2+ , K2+, Na+, dan NH4+ dalam larutan tanah,
diendapkan sebagai garam unsur tersebut di daerah iklim kering atau
dijerap oleh clay 1:1 dan oksida-oksida hidrous dari Fe dan Al. Sifat anion
SO42- yang mobil dalam tanah serta mudah larutnya garam-garam dari
anion ini menyebabkan kehilangan S karena pencucian cukup besar
dengan curah hujan yang tinggi, seringkali jumlah yang tercuci melebihi
jumlah yang diangkut oleh tanaman. Faktor lain yang mempengaruhi
kehilangan S adalah sifat kation-katio dalam larutan tanah yaitu bila kation
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
46
bervalensi satu seperti K, dan Na yang menguasai tanah kemudian disusul
oleh ion-ion bervalensi 2 seperti Ca, Mg dan paling kecil bila tanah
bereaksi masam dan terdapat sejumlah besar Al dan Fe tertukar.
3. Belerang Elemen dan Sulfida-sulfida
Belerang elemen tidak dijumpai pada tanah- tanah kering berdrainase baik.
Pada tanah-tanah tergenang yang didalamnya terjadi reaksi reduksi oleh
bakteri, banyak dijumpai sulfide dan pada beberapa kedaan S elemen
didepositkan. Belerang elemen dan sulfide harus dioksidasi dulu menjadi
sulfat (SO4) agar dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Beberapa faktor yang
dapat mempengaruhi oksidasi S elemen di dalam tanah antara lain
populasi tumbuhan renik tanah, suhu, kelembaban, pH dan kehalusan S
yang diberikan.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
47
X. UNSUR HARA MIKRO
Tujuan Umum :
Setelah mempelajari materi kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan secara umum
cakupan tentang ruang lingkup Unsur hara mikro
Tujuan Khusus :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian Unsur hara mikro
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Sumber Unsur hara mikro
Di antara 16 unsur hara esensial, 7 unsur dibutuhkan tanaman dalam
jumlah sedikit, yaitu unsur kimia diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dalam
jumlah kecil, biasanya kurang dari 100 mg/ g di dalam tanaman. Ketujuh unsur
mikro (micro nutriens / trace elements) adalah kation-kation seng (Zn2+), Besi
(Fe2+/3+), Tembaga (Cu2+) dan Mangan (Mn2+) serta anion-anion Klor (Cl-),
Molibdenium (Mo2-) dan Boron(B). Salah satu ciri unsur mikro disamping
diperlukan dalam jumlah sedikit adalah “kisaran optimum yang sempit” sehingga
dalam jumlah berlebihan sedikit saja dapat meracun tanaman, missal pemberian
Mo 15 – 30 g/ha akan menguntungkan, tetapi 3 – 4 kg / ha akan meracun
tanaman.
Secara umum meningkatnya perhatian terhadap unsur mikro adalah :
1. Terangkat bersama-sama tanaman
2. Pemakaian jenis unggul
3. Pemakaian pupuk makro dosis tinggi
4. penggunaan pupuk yang berkadar unsur makro tinggi sehingga kadar unsur
mikro rendah karena kurangnya bahan-bahan tidak murni (pupuk komplek)
5. Meningkatnya kemampuan manusia dengan pesat dalam mengenal dan
mendeteksi adanya gejala kekurangan (defisiensi/kahat) unsur mikro
6. Desakan meningkatnya efisiensi produksi untuk memenuhi kebutuhan
manusia akan memaksa memperhatikan unsur mikro.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
48
A. SUMBER UNSUR HARA MIKRO
Sumber unsur hara mikro adalah :
1. Bahan Induk Tanah
Pengaruh bahan induk terhadap unsur mikro lebih besar daripada unsur
makro. Kekurangan (definisi) dan kelebihan (toksik / racun) dari unsur
mikro tergantung tinggi atau rendahnya unsur mikro yang terdapat pada
batuan induk atau bahan induk tanah. Unsur mikro yang paling banyak
dijumpai dalam tanah secara umum adalah : Fe > Mn > Zn > Cl > Cu > B
> Mo (merupakan urutan kadar unsur mikro yang dijumpai dalam batuan
beku / endapan)
2. Bahan Organik
Bahan organik merupakan sumber unsur mikro kedua (2) yang terpenting
dalam tanah. Tanah lapisan atas alami yang mengandung BO lebih tinggi
akan mengandung unsur mikro lebih banyak daripada lapisan bawah.
Pelapukan Bo akan membebaskan sebagian unsur mikro menjadi tersedia
sehingga dapat diserap tanaman.
Keadaan yang memungkinkan kekurangan unsur mikro antara lain :
1. Tanah berpasir bereaksi masam dan telah lama mengalami pencucian
hebat, dikarenakan bahan induk miskin unsur mikro disertai pencucian
yang hebat.
2. Tanah organik, laju pertambahan begitu lambat sehingga mengakibatkan
kadarnya selalu rendah dan lebih rendah daripada tanah mineral di
sekitarnya.
3. Tanah ber-pH tinggi atau ber-pH rendah, kadar Ca atau kemasaman tanah
akan mengurangi kadar unsur mikro kecuali Cl. Dalam keadaan sangat
masam Mo tidak tersedia, pH sangat tinggi berpengaruh terhadap katiomkation Mn, Zn, Cu dan B misalnya di daerah kapur.
4. Tanah yang terus menerus ditanami dan dipupuk berat dengan unsur
makro.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
49
B. PERANAN UNSUR MIKRO PADA TANAMAN
Peranan unsur-unsur mikro pada tanaman adalah :
1. Besi (Fe)
a. Merupakan bagian dan protein
b. Sebagai kofaktor dari enzim
c. Sebaga8i bagian dari kloroplas
d. Defisiensi klorosis pada daun
2. Mangan (Mn)
a. Penyusun dari berbagai enzim logam
b. Sebagai kofaktor dari berbagai enzim logam
c. Kegiatan auksin, asam indolasetat
d, Mengendalikan sintesa protein
e. Defisiensi; pertumbuhan terganggu yaitu daun mengecil, roseting,
klorosis daun dan nekrotis (mati).
4.Tembaga (Cu)
a. Penyusun berbagai enzim
b. Sebagai kofaktor berbagai enzim
c. Defisiensi menyebabkan:
1. Mengganggu sintesa protein
2. Huisting, Crowling, Rolling
3. Droping water,
4. Pada serealia : anakan lemah, puso, warna putih
5. Steril serbuk jantan.
5. Molibdenum (Mo)
a. Bagian dari enzim logam
b. Fiksasi N dan reduksi N
c. Defisiensi mirip N (klorosis), daun kecil-kecil
6. Boron (B)
a. Pengendalian metabolisme hidrat arang
b. Komponen dinding set
c. Pembiakan dan deferensiasi sel
d. Melancarkan metabolisma zat gula
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
50
e. Metabolisma auxin
f. Defisiensi menyebabkan:
1. Pertumbuhan terhambat terutama pada jaringan meristematik
2. Nekrotik pada buah.
7. Klor (Cl)
a. Pembentukan O2pada fotosintesa
b. Mempengaruhi transpirasi
c. Defisiensi menyebabkan :
1. Tanaman cenderung layu
2. Menekan perkembangan akar
3. Warna daun seperti ungu
d. Kelebihan daun menebal dan cenderung menggulung.
C. KETERSEDIAAN UNSUR MIKRO
Unsur-unsur mikro dapat diserap oleh tanaman jika dalam keadaan
tersedia yaitu :
1. Boron (B) dalam bentuk B4O72-, H2BO3-, HBO32-, atau BO332. Mangan (Mn) dalam bentuk Mn2+
3. Tembaga (Cu) dalam bentuk Cu2+
4. Seng (Zn) dalam bentuk Zn2+
5. Molibdenum (Mo) dalam bentuk MoO426. Klor (Cl) dalam bentuk Cl7. Besi (Fe) dalam bentuk Fe2+ - Fe3+
1. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketersediaan kation hara mikro
Pengaruh tanah terhadap keempat (4) kation unsur mikro (Fe, Zn, Mn, dan
Cu)berbeda tergantung :
a. Reaksi Tanah
Dalam keadaan masam sangat larut dan tersedia bagi tanaman bahkan
bisa meracun, salah satu alasan mengapur adalah untuk menurunkan
salah satu atau keempat kation tersebut misalnya Al, dengan naiknya
pH akan berufah menjadi bentuk hidroksida / oksida yang tidak larut,
misalnya :
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
51
Ion Fero
Fe2+ + 2 OH-
Fe (OH)2
(larut)
(tidak larut)
Pengikatan Zn pada pH tinggi secara tidak langsung butir kapur
dolomit dan kalsit sangat kuat menjerap Zn menggantikan Mg.
b. Tingkat Oksidasi
Fe, Mn, dan Cu kurang larut pada tingkat oksidasi tinggi yaitu pada
kondisi tidak tergenang (cukup oksigen) dan sebaliknya pada kondisi
reduksi (tanah tergenang).
c. Reaksi An-organik lainnya
Serapan Fe dan Zn terganggu jika P dalam tanah berlebihan, ion
bikarbonat diduga mengganggu metabolisme Fe Ion Zn, Mn dan Fe
dijumpai sebagai bagian dari integral clay silikat terutama tipe 2 : 1.
d. Kombinasi Organik
Fe, Zn, Mn dan Cu masing-masing dapat berkombinasi dengan
senyawa organik antara lain protein, asam amino, penyusun humus,
asam tartat dan asam sitrat membentuk ”Komplek Organik” yaitu
kombinasi antara kation logam dengan kelompok organik tertentu,
melindungi dari pengendapan seperti Fe oleh fosfat. Reaksi yang
terjadi antara BO dengan kation unsur mikro memungkinkan kita
membuat senyawa sintetik ”Kelat / Chelates” yaitu senyawa organik
yang kombinasi dengan dan melindungi kation logam termasuk Fe,
Mn, Zn dan Cu.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketersediaan anion unsur mikro
Anion unsur mikro (Cl, B dan Mo) diperlukan oleh tanaman dalam jumlah
yang sangat bervariasi .
a. Clor (Cl)
Unsur ini baru saja diketahui sebagai unsur esensial bagi tanaman
karena :
1. Cl sebagai ikutan dalam garam yang dipakai dalam penelitian atau
pupuk
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
52
2. Penambahan Cl dalam air hujan setiap tahunnya.
Ion Cl tidak dijerap oleh clay yang bermuatan negatif, maka akan
turut bergerak bersama air sehingga mudash tercuci terutama di
daerah humid, sedangkan di daerah arid dan semi arid kadar Cl
tinggi bahkan meracun terutama pada tanah salin berdrainase
buruk. Penambahan Cl dari atmosfer diduga telah mencukupi
keperluan tanaman, air laut sepanjang pantai menguap dan NaCl
yang tertinggal terbawa angin kemudian larut bersama air hujan,
rata-rata bisa 20 kg NaCl/ha.
b. Boron (B)
Ketersediaan dan penggunaan boron sebagian besar ditentukan oleh
pH tanah, pada keadaan masam sangat larut, sebagian dijumpai sebagai
asam borat (H2BO3) yang tersedia bagi tanaman. Pada tanah masam
yang berpasir B mudah tercuci, pada pH tinggi B kurang tersedia
karena kemungkinan diikat oleh clay atau unsur lain akibat
pengapuran, karena Ca borat dan Na borat cukup larut. Kadar B tanah
lapisan atas lebih banyak, sehingga pada musim kemarau sering
kurang karena akar tanaman dipaksa menyerap air lebih dalam.
c. Molibdenum (Mo)
Seperti halnya P, Mo hampir tidak tersedia pada tanah yang sangat
masam, ternyata Mo dapat bereaksi dengan mineral tanah seperti
silikat dan senyawa Fe dan Al. Ion molibdat (MoO43-) yang terikat
dapat digantikan ion fosfat melalui pertukaran anion. Oleh karena itu
alasan utama mengapur selain untuk menaikkan pH juga mensuplai ion
Mo, pemberian Mo sekitar 56 g/ha memberikan kenaikan hasil sama
dengan penambahan beberapa ton kapur per hektar.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
53
D. PENGELOLAAN TANAH DAN KEBUTUHAN UNSUR MIKRO
Dalam pengelolaan tanah harus memperhatikan :
a. Ciri Tanah
Pengetahuan tentang faktor yang mempengaruhi unsur mikro sangat
membantu bagaimana caranya mempertahankan unsur tersebut dalam
keadaan optimal.
1. Tanah bertekstur sedang pada pH 6 – 7 cukup menyediakan unsur mikro
2. Tanah berpasir dalam suasana masam unsur mikronya sangat sedikit,
pada pH 6 mungkin sudah kekurangan.
b. Perubahan pada kemasaman tanah
Pada tanah masam adanya keracunan Fe dan Mn, kekurangan P dan Mo
dapat diperbaiki dengan pengapuran dan pemupukan yang tepat. Pada
alkali kapur mungkin kekurangan Fe, Mn, Zn dan Cu serta dalam keadaan
tertentu mungkin kelebihan Mo, dengan pemakaian pupuk bersifat masam
atau pemakaian belerang (S) dapat menurunkan pH tanah.
c. Kelembaban Tanah
Pengendalian drainase dan kelembaban tanah dapat mempengaruhi
kelarutan unsur mikro. Memperbaiki drainase tanah masasm menyebabkan
Fe dan Mn teroksidasi yang kurang larut dan kurang beracun dibandingkan
bentuk-bentuk lain yang direduksikan. Penggenangan akan menghasilkan
unsur – unsur yang stereduksikan yang lebih tersedia bagi tanaman.
d. Pemberian Pupuk
Merupakan cara yang paling umum dilakukan yaitu dengan menambahkan
unsur hara mikro dengan tujuan memperbaiki keracunan dan atau
kekurangan, misalnya:
1. Petani bawang di tanah gambut menambahkan tembaga sulfat secara
teratur
2. Penanaman sitrus disemprot dengan Zn
3. Perkebunan teh memberikan seng sulfat 10 kg/ha (4) Boron diberikan
pada Medicago Sativa secara teratur, demikian juga pada bit, seledri,
kol, sayuran lain dan kedelai. Adanya perbedaan kebutuhan unsur
mikro pada masing-masing tanaman akan mempersulit sistem tumpang
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
54
gilir (rotasi tanaman), misalnya B untuk tanaman sayuran yang cukup
tetapi akan meracun untuk tanaman cerealia yang ditanam menyusul
kemudian.
E. PUPUK MIKRO
1. Putpuk Zn (Seng) antara lain:
a. kelat seng
b. amonium fosfat seng
c. seng sulfida (spalerit)
d. Oksida seng
2. Pupuk Fe (besi) antara lain :
a. kelat besi
b. Besi sulfat
c. besi oksida
d. Besi fosfat
3. Pupuk Cu (tembaga) antara lain :
a. kelat tembaga
b. Tembaga amonium
c. tembaga sulfat
d. Tembaga oksida
4. Pupuk B (boron) antara lain :
a. Natrium boron silikat
b. Kalsium magnesium borat
c. Natrium borat
d. Solubar
e. asam borat
5. Pupuk Cl (Clor),ikutan pupuk terdahulu, dari penguapan air laut
6. Pupuk Mo (Molibdenum) antara lain :
a. natrium molibdat
b. Amonium molibdat
c. Amonium fosfo molibdat
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
55
Bentuk kelat dapat diberikan melalui daun dan atau tanah. Syarat kelat yang
diberikan melalui daun adalah :
1. Mudah diserap oleh tanaman dalam bentuk kelat
2. Mudah ditranslokasikan keseluruhan tanaman
3. Mudah didekomposisikan dalam bentuk tersedia
4. Pada jumlah yang diperlukan tidak merusak tanaman
Sedangkan syarat kelat yang diberikan lewat tanah adalah:
1. Tidak mudah digantikan oleh kation polivalen lain
2. Tidak mudah terhidrolisa
3. Tahan terhadap perombakan mikrobia
4. Tidak mudah diendapkan oleh ion / koloid tanah
5. Mudah dan sangat tersedia bagi tanaman
6. Harus larut dalam air
7. Tidak menimbulkan efek sampingan
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
56
DAFTAR PUSTAKA
Anonim,1991. Kesuburan Tanah. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi
Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Jakarta.
Brady, N.C., 1974. The Nature and Propeerties of Soil. Macmillan Publishing
Co., Inc. New York.
Djohana Setyamijaya, 1986. Pupuk dan Pemupukan. CV. Simplex Jakarta.
Foth, H.D., 1978. Fundamental of Soil Science. John Wiley & Sons.Inc. New
York.
Rinsema, W.J., 1987. Pupuk dan Cara Pemupukan. Bhatara Karya Aksara.
Jakarta
Tisdale, S.L. and W.L. Nelsob,1975. Soil Fertility and Fertilizers. The Mac
Millan Company. New York.
Buku Ajar “Kesuburan dan Kesehatan Tanah” FP-UTP Surakarta 2007 ……………………..
57