SIFAT FISIKA TANAH

Kuliah ke II DDIT
SIFAT FISIKA TANAH
Tekstur Tanah
StrukturTanah
Konsistensi Tanah
PorositasTanah
Suhu Tanah
WarnaTanah
PENDAHULUAN
• Secara fisik tanah
terdiri atas 3 fase:
– Padat (BO + BM)
– Cair
– Gas
• Peran fisika tanah:
–
–
–
–
–
Menentukan penetrasi akar
Retensi & transmissi air
Aerase dan drainase
Nutrisi tanaman
Serta mempeng sft kimia
dan biologi tanah
• Faktor yg mempeng. Sft
fisika tanah:
– Jumlah, ukuran, bentuk,
susunan, komposisi mineral
dari partikel2 tanah
– Macam dan jumlah BO
– Volume dan bentuk pori
– Perbandingan air dan udara
menempati ruang pori
Sifat fisika tanah yang penting, al:
• Tekstur
• Struktur
• Density
• Porositas
• Konsistensi
• Warna
• suhu
Komposisi Tanah
• Bila tanah kering ditekan dengan tangan, maka akan
terlihat bahwa tanah terdiri dari berbagai macam ukuran
partikel yang berbeda.
• Sebagian berasal dari partikel-partikel itu berasal dari
perusakan (degradasi) batuan, partikel itu dinamakan
partikel mineral. Beberapa partikel berasal dari sisa
tanaman atau binatang (daun , potongan tulang dll), itu
dinamakan partikel organik( ayau bahan organik). Partikel
tanah itu terlihat berrsentunhan satu dengan lain, tetapi
sebenarnya mempunyai ruang yang dinamakan ruang pori.
Bila tanah kering ruang pori itu terutama diisi udara.
Setelah dirigasi atau hujan,maka ruang pori itu terutama
diisi air. Bahan hidup dijumpai dalam tanah itu. Itu dapat
berupa akar hidup seperti lobang kumbang, cacing, larva
dll. Bahan hidup itu dapat membantu untuk mengaerasi
tanah dan jadi menciptkan kondisi pertumbuhan yang
menyenangkan untuk perakatran tanaman (Gambar 26).
TEKSTUR TANAH
• Definisi:tekstur tanah ialah
perbandingan relatif (%) pasir, debu,
dan liat
• Partikel tanah (≤2 mm) digroupkan
menjadi : pasir, debu, dan liat
• Distribusi ukuran partikel ini dianalisis
secara mekanis
• Peran distribusi partikel tanah:
– Menentukan sifat fisika, fisikokimia, dan kimia tanah eg. KTK,
retensi air, etc.akibat perbedaan
SSA nya
Ukuran partikel tanah dan hubungan dengan diamater dan
jumlah partikel
Pisahan tanah
Diameter
(mm)
USDA
Pasir sangat
kasar
2-1
Pasir kasar
1-0.5
Pasir sedang
0.5-0.25
Pasir halus
0.25-0.10
Pasir sangat
halus
0.1-0.05
Debu
0.05-0.002
Liat
<0.002
Diameter
(mm)
SI
Jlh partikel/g
SSA
(cm2/g)
90
11
720
23
5700
45
46000
91
722000
327
0.02-0.002
5776000
454
<0.002
90260853000
8000000
2-0.2
0.2-0.02
Klas Tekstur Tanah
•
Metoda Analisis tekstur tanah al:
•
Langkah Analisis tekstur:
•
Tekstur tanah 12 klas:
– Pipet & ayakan
– Hydrometer Bouyoucus
– Cara kualitatif di lap.
– Pemurnian
– Dispersi
– Sedimentasi (berdasarkan hk.Stoke)
1. Pasir
2. pasir berlempung
3. Lempung berpasir
4. Lempung
5. Lempung liat berpasir
6. Lempung berdebu
7. Debu
8. Lempung liat berdebu
9. Lempung berliat
10.Liat berpasir
11.Liat berdebu
12.Liat
Segitiga Tekstur
Hubungan kelas ukuran butir dengan kelas
tekstur tanah
Sumber: Supardi (1980)
Klas Ukuran butir
Hubungan dengan klas tekstur
Berpasir
Meliputi pasir, sebahagian lempung dengan kandungan liat <
15 % dan pasir >75 %.
Berlempung kasar
Meliputi lempung berpasir,lempung dan lempung berdebu
dengan kandungan liat < 18 % dan pasir 15 -70 %.
Berlempung halus
Meliputi lempung liat berpasir, sebahagian lempung berpasir,
lempung berliat dan lempung berdebu dengan kandungan liat
18 - 35 % dan pasir > 15 %.
Berdebu kasar
Meliputi sebahagian besar debu, dan lempung berdebu dengan
kandungan liat < 18 % dan pasir >15 %.
Berdebu halus
Meliputi lempung berdebu dan lempung liat berdebu dengan
kandungan liat 17 -35% dan pasir < 15 %.
Berliat Halus
Meliputi liat berpasir, liat berdebu , liat, sebahagian lempung
berliat dan lempung liat berdebu dengan kandungan liat 35 60%.
Berliat sangat halus
Meliputi liat. Tanah dengan kandungan liat >60 %.
Ciri Tekstur Profil
• Tekstur dalam profil tanah
sering tidak sama setiap
horizon, umumnya hor B
tinggi liatnya, disebut juga
hor. Bt (t=ton, German
artinya liat). Hal ini akibat
tercucinya liat dari lapisan
atas ke bawah bersama air
infiltrasi.
• Bila kandungan liatnya >
20% itu termasuk
hor.argillik (penciri tanah
Ultisol)
Kepentingan Tekstur Tanah
• Tekstur berhubungan erat
dengan:
– Plastisitas
– Permeabilitas
– Kekerasan
– Kemudahan olah
– Kesuburan
– Dan produktifitas tanah
Tapi belum ada ketentuan
yang berlaku umum,
karena juga dipengaruhi
oleh jenis mineral liatnya:
eg plastisitas 25%
vermiculit > 70% kaolinit
Struktur Tanah
• Struktur tanah menunjukkan kelompok partikel tanah
(pasir ,debu dan liat , bahan organik dan pupuk) di
dalam senyawa berpori. Itu dinamakan aggregat.
• Struktur tanah juga menunjukkan penyusunan
aggregat itu yang dipisahkan oleh ruang pori dan
celah (Gambar 29).
• Jenis dasar penyusunan aggregat diperlihatkan pada
Gambar 30. struktur granuler, gumpal, prismatik, dan
struktur massif.
Struktur Tanah
•
•
•
•
•
•
Definisi: Struktur tanah yaitu
penyusunan partikel tanah primer
seperti pasir,debu, liat
membentuk aggregates, yang
satu sama lainnya membentuk
bidang belah alami yang lemah.
Ped : aggregat yang terbentuk
secara alami
Clod: bongkahan tanah akibat
pengolahan
Fragment: ped yang pecah
Concretion: terbentuk akibat
presipitasi garam terlarut dalam
tanah akibat terjadi fluktuasi
muka air tanah yang besar
Struktur bisa memodifikasi
pengaruh tekstur terhadap
kelembaban, porositas,
ketersediaan unsur hara, jasad
hidup, pertumbuhan akar. Eg:
tekstur pasir dengan kandungan
BO tinggi  struktur bagus
•
Ada 4 bentuk utama struktur tanah:
No
Bentuk
Sumbu
1
Lempeng
X >> Y 1. Platy =
2
Prisma
X << Y 1. Columnar =
3
Gumpal
X ≈Y
≈Z
Gumpal= bila
sudut tak nyata
Gumpal
bersudut= bila
sudut tajam
X ≈Y
≈Z
Granular=
kurang poros
Remah = poros
L.Tebal
2. Laminar =
L. Tipis
puncak bulat
2. Prisma =
puncak datar
(beratura
n)
4
Spheroidal
Keterangan
(tak
beraturan
)
Tipe Struktur dan Sifatnya
No
Tipe
Struktur
Sifat Aggregat
Diagram
Aggregat
Lokasi pada
profil
1
Granular
Bulat, kecil, kurang poros,
padat, tidak terikat antara
aggregate
Hor. A
2
Remah
Bulat, kecil, poros, tidak
terikat antara aggregate
Hor. A
3
Lempeng
Aggregat berbentuk lempeng
Sering pada
hor A tanah
hutan dan
claypan
4
Gumpal
Gumpal, bentuk kubus,
aggregat berpegang erat
sesamanya, terjadi aggregat
lebih keci; jika pecah
Hor. B|
5
Gumpal
bersudut
Gumpal, bermuka datar
dengan pinggir bersudut
tajam
Hor. B
6
Prisma
Bentuk mirip prisma, bagian
atas datar
Hor. B
Bentuk-Bentuk Struktur Tanah
Perkembangan struktur tanah
Structureless
Single grain
Aggregated
Massive
Weakly Dev.
Moderately dev. Strongly dev.
PROSES PEMBENTUKAN STRUKTUR TANAH
Pembentukan Struktur Tanah
• 3 bahan koloid tanah sebagai
perekat (cementing agent)
dalam pembentukan aggregat:
– Mineral liat
– Oksida Fe & Mn bersifat
koloid
– Koloid organik
– Microbial gum (Peneliti di
Wisconsin)
negative
charged
colloid
surface
+
+
Pengaruh Pengeloaan
Terhadap Struktur
Tanah
• Pembasahan, pengeringan,
pengolahan tanah, aktifitas
biologis
OOC – R - COO-
-
membangun/merusak aggregat
+
+
Ca
negative
charged
colloid
surface
Ca
Figure 5.2.2 Organic molecules assist in flocculation
and aggregation (after McLaren & Cameron, 1996)
KONSISTENSI TANAH
Konsistensi Tanah pada KA berbeda:
• Definisi:
konsistensi tanah
(erat hubungannya
dengan kadar air
tanah) yaitu
manifestasi gayagaya fisika , kohesi
dan adesi, yang
bekerja di dalam
tanah pada
kandungan air
yang berbeda-beda
• Konsistensi
dipengaruhi:
– tekstur,
– sifat dan jumlah
koloid unorganik
– sifat dan jumlah
koloid organik
– Struktur
– KA tanah
No
Konsistensi
KA
Bagian
Ciri
1
K.Basah
± KL
Kelekatan
-Tdk lekat
-Sdkt lekat
-Lekat
-Sgt lekat
Tanah dapat melekat pada
benda-benda yang
mengenainya
Plastisitas
-Tdk plastis
-Sdkt plastis
-plastis
-Sgt plastis
Punya kemampuan untuk
diubah bentuk dengan
mudah
2
K.Lembab
KLKU
Gembur
Lepas, sangat gembur,
gembur, teguh, sangat
teguh, dan ekstrim teguh
3
K.Kering
KU
Kekerasan
Lepas, lunak, sdkt keras,
keras, sangat keras, dan
ekstrim keras
Indeks Plastisitas dan Peranan Konsistensi
• Indeks Plastisitas = Upper
plastis limit - Lower plastis
limit
• Upper plastis limit : KA tanah
tertinggi, dimana masa tanah
mulai mengalir di bawah
tekanan (tidak mampu
mempertahankan bentuknya
lagi)
• Lower plastis limit : KA tanah
pada saat konsistensi berubah
dari lekat jadi gembur,
sedangkan masa tanah tidak
mampu merubah bentuk
secara kontinu dibawah
pengaruh gaya
Peranan Konsistensi:
• Untuk klassifikasi tanah
• Menentukan tkt akumulasi liat
dalam profil tanah (russel,
1926)
• Menentukan tipe dan tkt
pengolahan tanah
• Menentukan design alat berat
POROSITAS TANAH
BV : Berat masa persatuan volume tanah
kering oven
BV tanah lap olah
- bertekstur halus biasanya 1.0-1.3 g cm-3
- Tekstur kasar 1.3-1.8 g cm-3
- BV tanah ber-BO tinggi < ber-BO rendah
- BV t.organik < t.mineral , 0.2 -0.6 g cm-3
- BV Andisols kl 0.8 g cm-3
Bila BV tanah lap olah (20 cm) 1.0 gcm-3 (=1
Mg m-3) maka berat tanah tsb dalam 1 ha =
100 m x 100 m x 0.2 m x 1 Mg m-3= 2000
Mg ha-1 = 2 x 106 kg ha-1
BV = Berat tanah kering oven (105oC)
Volume tanah (cm-3)
BD (Kerapatan Zarah): Berat masa persatuan
volume partikel tanah (tanpa pori) kering
oven
• BD tanah mineral umumnya 2.65 g cm-3
tidak banyak bervariasi
• BD dipengaruhi tekstur dan bahan mineral
tanah
TRP (total ruang pori):
% TRP = (1- BV/BD) x 100
% Padat Tanah = BV/BD x 100
Bila tanah punya BV 1.35 dengan kandungan
BO < 2%, maka %TRP tanah tsb = 50%
•
•
•
Mempengaruhi ketersediaan air dan O2 bagi
tanaman, permeabilitas (kemampuan tanah
utk mentransfer air atau udara)
TRP tidak menentukan jlh air tersedia bagi
tanaman, tapi distribusi pori sangat
menentukan
Dipengaruhi oleh: BV dan BD (lansung),
tekstur, struktur,
Udara
Air
Padatan
PERBANDINGAN PARTIKEL DENSITI
DAN BULK DENSITI
UDARA TANAH
Udara tanah mempengaruhi:
• Pertumbuhan dan
perkembangan akar
• Pernafasan akar
• Serapan air dan hara
• Aktifitas organisma tanah
Komposisi Udara tanah:
Unsur
Udara
tanah
(%)
Atmosfir
(%)
N2
79.2
79
O2
20.6
20.97
CO2
0.25
0.03
Peran O2 dalam tanah:
Untuk bernafas jasad hidup tanah
Melakukan reaksi kimia
Membantu proses dekomposisi BO
SUHU TANAH
- mempengaruhi aktifitas
jasad hidup tanah
- Mempengaruhi rx kimia,
ketersediaan hara bagi
tanaman
- Dipengaruhi oleh warna,
KA, dan drainase tanah,
serta radiasi matahari
dan musim, mulsa
- Fungsi Mulsa:
- Menyerap sebagian
radiasi matahari
- Mereduksi
kehilangan panas
dari tanah
- Mereduksi evaporasi
dari muka tanah
Panas Spesifik
• Jumlah panas yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu 1oC dari 1 gr partikel
tanah.
• Panas spesifik air adalah 1, tanah
mempunyai panas spesifik adalah 0,2 atau
1/5 dari air. Shg kelembaban tanah
merupakan faktor sangat penting dalam
menentukan suhu tanah. Tanah yang
lembab akan memanas lebih lambat
daripada tanah kering.
Faktor yang mempengaruhi suhu
tanah
• Pembuangan air berlebihan dari
tanah akan membantu merobah
suhu tanah (drainase)
• Menggunakan mulsa
• Sistem perlindungan tanah lainnya
WARNA TANAH
Peran Warna Tanah:
- Petunjuk sifat tanah eg.
kandungan BO, aerase dan
drainase
- Pembeda hor dalam klasifikasi
tanah
Faktor yang mempengaruhi:
- Mineral tanah dan BO, eg,
tanah warna hitam biasanya
BO tinggi
- Drainase tanah jelek,
akumulais BO tinggi, warna
tanah sangat gelap
- Oksida besi:
- -hematite = warna merah
- Goethite = warna kuning
Penentuan warna tanah:
- Menggunakan Munsell soil
color chart
- 3 prinsip warna tanah: Hue,
Value, dan Chroma
- Hue: panjang gelombang
dominan atau warna dari
cahaya
- Value: (= kekerasan
cahaya): jumlah total
cahaya
- Chroma:kemurnian relatif
dari panjang gelombang
cahaya yang dominan
- Eg: 10 YR 6/4 =
- 10 YR = hue
- 6 = value
- 4 = chroma
Soal Review
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Jelaskan definisi tanah secara pedologi dan edafologi!
Jelaskan Hukum Jenny (1941) dalam proses pembentukan tanah!
Sebutkan 4 komponen utama tanah, dan berapa kira-kira prosentasenya!
Sebutkan 3 klas utama bahan induk tanah!
Sebutkan bahan induk tanah Histosol, Entisol!
Buat profil tanah dan lengkapi horizon dengan nama dan keterangannya!
Jelaskan 3 cara pergerakan hara ke permukaan akar!
Jelaskan faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman
yang berasal dari tanah!
Kenapa tanah dianggap sebagai laboratorium biologis?
Jelaskan pengaruh iklim pada proses pembentukan tanah! Eg. Tanah
daerah tropis dan daerah sedang(arid)
Apa yang dimaksud dengan
–
–
–
–
profil tanah?
Solum
Regolith
Bahan induk tanah
•
5%
BO
25%
Mineral
45%
Air
25%
Udara