February 23 Lecture Notes

Kesuburan Tanah,
lanjutan (Aber Bab 9)
I. Kesuburan Tanah Potensial: Tapak Pertukaran Kation
A. Ketersediaan dan keterlindungan.
Fakta kunci:
1. Tanaman mengambil unsur hara dari larutan tanah
2. Ketertahanan larutan unsur: baik terhadap tanaman maupun mikroba
ataupun hilang melalui pencucian.
3. Unsur hara diikat oleh liat dan humus "tersedia" tetapi tertahan
dari pencucian
4. Unsur hara terikat secara kimia dalam bahan organik atau mineral
tidak segera tersedia.
B. Indeks kesuburan potensial:
kapasitas tukar kation (KTK)
a. Apa pengontrol KTK
1. Liat
2. Humus (suatu bentuk bahan organik)
b. Apa kontrol liat dan humus?
1. Pelapukan:
bahan induk + asam = liat + unsur hara tanaman
2. Humus terbentuk dari perombakan sisa produk.
C. Tapak Pertukaran Kation dan Anion
1. Pelapukan BUKAN proses daur ulang!
a. Bahan induk --> liat muda --> liat tua --> 0
b. erosi diperbolehkan sebagai input dari bahan induk baru!
c. Liat dan humus punya dua tipe tapak penahan unsur hara.
1 tapak muatan permanen (liat muda, humus)
2 muatan permukaan (liat lebih tua)
d. Tua, tanah-tanah terlapuk (tropika) miskin unsur hara.
1 unsur hara diikat oleh biota
2 mineral-mineral punya beberapa tapak pertukaran
a. Kemampuan menahan unsur hara tergantung pada pH.
b. Perubahan pH dapat menyebabkan berubah muatan [istilahnya,
Tanah Muatan Beragam (Variable Charged Soils)]
From Friday:
Kesuburan tanah potensial dikontrol oleh kandungan liat dan humus tanah.
Liat turunan dari pelapukan batuan induk.
Humus turunan dari perombakan bahan organik.
Pelapukan adalah proses satu arah. Tanah yang "terlalu baru" atau "terlalu
tua" tidak punya kesuburan potensial yang "hanya betul" (ok, Goldilocks..)
atau, dari umur intermediat.
Tertua, tanah terlapuk yaitu Oksisol, di tropika (tidak semua tanah-tanah
tropika adalah tua).
Tanah-tanah ini sangat rendah kapasitas pegang unsur haranya, dan sistim
mengikat unsur hara tergantung mekanisme biologis. Keberadaan humus, sebagai
contoh, dapat menggantikan liat
stabil).
(di tropika, humus lebih dinamik/tidak
Unsur hara dalam larutan tanah dilindungi dari uptake tanaman dan mikroba
(tidak baik, ya?) dan pencucian (baik, ya?) jadi berfungsi sebagai "pelindung
sementara" dalam memegang unsur hara. Sistem ini khususnya penting dalam
bagi musim pertanaman... periode ketika biota tidak aktif dan mengikat unsur
hara.
Bagaimana pertukaran terjadi?
Dalam kerangka kerja:
jumlah tapak tergatung pada tipe liat.
Material dapat dipindah dari larutan tanah melalui pertukaran pada tapak
pertukaran. Materi tertukar masuk ke dalam larutan tanah.
Pada zona sedang, tapak pertukaran didominasi oleh pertukaran kation (ion-ion
bermuatan positif). Ion-ion bermuatan negatif (anion) sering tidak ada tapak
pertukarannya, tetapi dapat diikat oleh partikel
via proses disebut erapan (sorption).
Di tropika, keberadaan humus bisa menjadi sumber tapak pertukaran kation.
Ingat, bagaimanapun, kandungan humus di daerah tropika adalah rendah.
Pertukaran sangat rendah karena oksida aluminum dan besi menempati bagian
mineral tanah. Bila level pH turun, oksida aluminum dan besi tanah bisa
berfungsi sebagai pertukatan anion. Tapak pertukaran ini, yang beragam dari
pertukaran kation pada pH tinggi ke pertukaran anion pada pH rendah, disebut
TANAH MUATAN BERAGAM (VARIABLE-CHARGED SOILS).
Pertukaran kation sebagai hasil pelapukan, hujan atau diambil tanaman
disajikan pada Gb. 9.8. Tercatat dalam proses pertukaran. Sedang kita
cenderung menyebut H+ sebagai "pemasam", proses ini benyak sekali memberi
tempat dinamika pertukaran unsur hara dalam tanah. Sepanjang terdapat sesuatu
yang mengkonsumsi kelebihan asam (penyangga/bufer), adanya H+ cenderung
memungkinkan untuk --dan sering diproduksi oleh-- biota.
Erapan menggambarkan secara buruk proses (lihat teks, sebagai contoh), disitu
anion-anion diikat pada permukaan partikel. Jerapan cenderung menjadi satu
jalur, bagaimanapun, dan ion-ion cenderung diikat permanen atau
"terselimut". Ion-ion tidak tersedia bagi biota (lihat Gb.9.12 untuk contoh
fosfor).
Evaluasi ulang terhadap pelapukan.
Pelapukan adalah pemecahan kimia bahan induk menjadi mineral sekunder dan
unsur hara. Titik akhir pelapukan adalah oksida/hidroksida besi dan aluminum
(tanah Oksisol), yang mana juga dapat larut.
Bicara tentang pelapukan adalah fungsi suhu dan hujan. Sebenarnya, pelarutan
mineral oleh bentuk asam itu terjadi di bawah kondisi lembab dan hangat.
Hujan alami adalah asam sedang, berbentuk asam karbonat.
Adanya asam nitrat dan asam sulfur alami di atmosfer substansi berupa
aktivitas manusia. Hal ini disebut "hujan asam".
KONDISI LINGKUNGAN SEDIKIT MASAM ADALAH UMUM PADA SISTEM BIOLOGIK AKTIF
Respirasi tanaman dan hewan berkontribusi terhadap asam karbonat.
Tanaman mungkin mengeluarkan
kebutuhan unsur hara, dengan
ion H+ dari akar dalam mencoba memperoleh
membuat lingkungan akar lebih masam.
Perombakan senyawa karbon (CHO) seringkali memproduksi asam-asam.
(Catatan: perombakan seresah tanaman bisa atau tidak bisa menjadi masam,
tergantung pada kandungan unsur seresah. Bagaimanapun, Senyawa
CHO murni dalam jalur menjadi CO2 dan H20, yang mana,
Ia sendiri akan membentuk asam karbonat. Fase intermediat perobakan senyawa
CHO sering berkaitan dengan terbentuknya asam-asam organik. Tercatat bahwa
HUMUS, yang semuanya mempunyai tapak bermuatan negatif, harus mengeluarkan
beberapa muatan positif untuk menghasilkan hal tersebut.
Sehingga muatan positif bisa jadi punya H+).
Sistem zona setengah basah dan basah mempunyai level pH tanah alami di bawah
7, termasuk ekosistem penyanggaan yang baik (batu kapur).
Hutan kelihatannya berpotensi baik ke level masam, turun ke pH 4.0 atau
kurang. Di bawah 4.0, yang tidak terjadi secara alami sering terjadi, dimulai
terjadi aneh secara kimia. Dengan pH 3, bufer yang tinggal dalam tanah
hanyalah oksida aluminum, yang memang bereaksi dengan asam menghasilkan
aluminum larut.
Ini serupa dengan masalah logam berat.
Dalam hal kebanyakan skenario hujan asam, peningkatan jumlah H+ diperoleh
dikonsumsi oleh pelapukan bahan induk. Ini bukan masalah kecuali bahan induk
kehilangan kemampuan netralisasi asam, yang tampak dalam kasus area tertentu.
Kemudian penyebaran asam melalui sistem, memindahkan unsur hara tersisa dari
tapak petukaran, terus ke luar ikut air mengalir mengandung H+.
Sistem pH tinggi (di atas 7.0) biasanya tersugesti air terbatas, tetapi
sistem aktivitas biologik dapat dijumpai di sistem daratan akuatik pada di
atas pH 8.