SIFAT KIMIA TANAH

SIFAT KIMIA TANAH

PENDAHULUAN

Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh sifat-sifat kesuburan tanahnya yakni kesuburan fisik, kesuburan kimia dan kesuburan biologis. Kalau kesuburan fisik lebih mengutamakan tentang keadaan fisik tanah yang banyak kaitannya dengan penyediaan air dan udara tanah, maka kesuburan kimia berperan dalam menentukan dan menjelaskan reaksi-reaksi kimia yang menyangkut dalam masalah-­masalah ketersediaan unsur hara bagi pertumbuhan tanaman. Untuk mencapai rnaksud tersebut, maka pembahasan mengenai sifat kimia tanah ini kita batasi pada. hal-hal yang berkaitan erat dengan masalah-masalah antara lain : Reaksi tanah (pH), Pertukaran dan Kejenuhan Kation, Reaksi Asam-Basa, Kapasitas dan Muatan Elektrokimiawi.

 Reaksi Tanah ( pH)

Tersedianya unsur hara bagi tanaman, meningkatnya aktifitas mikro organisme dan reaksi-reaksi kimia lainnya di dalam tanah sangat dipengaruhi oleh reaksi tanah, yang secara tidak langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman.

Yang dimaksud dengan reaksi kimia tanah ialah : Sifat keasaman dan kebasaan dari tanah, sehingga kita kenal ada tiga reaksi tanah yaitu : asam, netral dan basa. Secara defenisi dapat dikatakan bahwa pH tanah adalah aktifitas konsentrasi ion hidrogen ( H) dalam suatu larutan tanah yang dinyatakan dengan rumus :

pH = log {H⁺} atau = log {OH^-}

Sebagai contoh pada tanah yang bereaksi netral maka :

pH = log  10 ^-7

Suatu larutan yang bersifat asam mempunyai konsentrasi ion H⁺ lebih besar dari konsentrasi ion  OH^-, dan sebaliknya. Jika konsentrasi OH^- lebih besar dari konsentrasi H⁺ maka larutan itu bersifat basa.  Nilai pH berkisar antara 0 - 14, sedangkan untuk tanah pertanian pH ini berkisar antara 3 - 8. Tanah-tanah di Indonesia pada umumnya berekasi masam dengan pH 3.0 - 5. sehingga tanah-tanah yang ber pH 6.0 - 6.5 sudah dapat dikatakan cukup netral meskipun masih agak masam.  

Reaksi tanah (pH) mempunyai peranan yang penting terhadap ketersediaan unsur-unsur hara, baik hara makro maupun hara mikro. Meningkatnya kelarutan ion­-ion Al, dan Fe dan juga meningkatnya aktifitas jasad renik tanah sangat dipengaruhi oleh keadaan pH tanah

pH dan ketersediaan unsur-unsur hara

Reaksi tanah berpengaruh terhadap ketersediaan unsur-unsur hara di dalam tanah. Pada umumnya unsur hara makro akan lebih tersedia pada pH agak masam sampai netral, sedangkan unsur hara mikro kebalikannya yakni lebih tersedia pada pH yang lebih rendah.

Tersedianya unsur hara makro, seperti nitrogen, fosfor, kalium dan magnesium pada pH 6.5. Unsur hara fosfor pada pH lebih besar dari 8.0 tidak tersedia karena diikat oleh ion Ca. Sebaliknya jika pH turun menjadi lebih kecil dari 5.0, maka fosfat kembali menjadi tidak tersedia. Hal ini dapat terjadi karena dalam kondisi pH masam, unsur-unsur seperti Al, Fe, dan Mn menjadi sangat larut. Fosfat yang semula tersedia akan diikat oleh logam-logam tadi sehingga, tidak larut dan tidak tersedia untuk tanaman. Beberapa tanaman tertentu dapat kekurangan unsur hara mikro seperti Fe dan Mn. Untuk memperoleh ketersediaan hara yang optimum bagi pertumbuhan tanaman dan kegiatan biologis di dalam tanah, maka pH tanah harus dipertahankan pada pH sekitar 6.0 – 7.0.

Pertukaran dan Kejenuhan Kation

Nilai KTK (me/100g) hasil penetapan ini disebut KTK efektif:

KTK efektif = kation basa + kation asam = (K + Ca + Mg + Na) + ( Al + Fe)

Kation-kation hasil penetapan ini disebut kation dapat dipertukarkan (K_dd) dalam satuan me/100g bahan, bahan ini dapat berupa bahan organik, sehingga persamaan diatas dapat dinyatakan :

            KTK efektif = basa_dd + kation - asam_dd

Kation basa adalah kation yang jika bereaksi dengan air akan menghasilkan ion-ion OH^-, sehingga pH meningkat, misalnya Ca-karbonat

 

                                                            Ca²⁺ + 2OH^-           H₂O + CO₂

Sifat ini umunya hanya dipenuhi oleh mineral sekunder alamiah seperti kalsit (CaCO₃) dan dolomite (CaMg(CO₃)₂), itu pula sebabnya kedua bahan ini yang paling sering digunakan dalam ameliorasi tanah dengan pengapuran.

Kation asam adalah kontras dari kation basa yaitu kation yang apabila bereaksi dengan air akan menghasilkan ion-ion H⁺ sehingga pH menurun, misalnya Al^3+.

 

Perbandingan antara kadar kation basa : KTK efektif disebut kejenuhan basa (%KB), sedangkan perbandingan kadar Al dibanding KTK efektif disebut kejenuhan Al (%K-Al).

Atau :

 

 

Jumlah kation yang dapat dipertukarkan dalam tanah tergantung pada pelapukan mineral-mineral tanah (Hukum Aksi Massa), tetapi derajat pertukarannya ditentukan oleh valensi kation dan radius hidrasinya. Kation bervalensi lebih besar lebih kuat diikat oleh koloid tanah, tetapi pada valensi yang sama kation berhidrasi lebih kecil akan lebih merapat sehingga lebih kuat diikat dibanding yang berhidrasi lebih besar. Energi absorbsi menurun setara dengan kuadrat jaraknya.

Reaksi Asam – Basa

HOH                                    [H+]  +  [OH-] NETRAL                                        ASAM       BASA

Sifat reaksi dalam tanah asam – basa -  netral secara mudah ditetapkan dengan indicator nilai pH tanah, bedasarkan prinsip reaksi air.

 

 Pada kondisi seimbang, reaksi bergerak kuat kearah kiri menghasilkan komposisi dalam mol/liter. Dalam reaksi ini perlu diketahui bahwa :

1.      Hanya 1 molekul dalam 554 juta molekul air yang mengalami ionisasi

2.      Konsentrasi (mol/L) ion H⁺ = OH^-

 pH = log{1/[H⁺]}

dimana:[H+]= dalam mol/l

             pH air murni = 7

bahan induk tanah mempunyai nilai pH yang bervariasi tergantung jenis mineral penyusun dan derajat pelapukannya, sehingga tanah-tanah muda yang baru terbentuk mempunyai nilai pH yang selaras dengan bahan induknya.

Di daerah pantai yang berawa-rawa, pada kondisi tergenang pH tanah mendekati netral. Tanah-tanah ini banyak mengandung pirit (FeS₂) dan sulfide (H₂S) hasil bakteri pereduksi sulfur yang stabil pada kondisi anaerob tersebut, tetapi begitu tersingkap ke udara akibat air tanah terdrainase secara berlebihan, maka pirit ini akan teroksidasi secara kimiawi oleh oksigen atau secara biokimiawi oleh bakteri, yang menghasilkan asam sulfat yang merupakan asam kuat.

Kapasitas dan Muatan Elektrokimiawi

Bagian fraksi tanah yang mempunyai muatan listrik negative atau positif disebut MISEL atau KOLOID yang terdiri dari partikel liat berukuran koloid dan partikel-partikel organik atau humus. Hasil proses alami dari bebatuan menjadi koloid menyebabkan komposisi koloid tanah didominasi oleh : O 93,8%, dan 6,2 terdiri dari K, Na, Ca, Si, Al, Fe dan Mg.

Pemutusan ikatan antara ion pada permukaan luar koloid dan substitusi isomorfi antara kation inti pada permukaan dalam koloid yang terjadi selama proses pelapukan mineral dan dekomposisi bahan organik  inilah yang menyebabkan timbulnya muatan listrik pada permukaan koloid atau misel tanah.

 

 

Gambar : proses terjadinya muatan elektrokimiawi negatif pada permukaan koloid liat silika lewat mekanisme patahan

Permukaan koloid yang bermuatan negatif inilah yang mempunyai daya menarik kation-kation tanah. Konsentrasi dan kekuatan ikatan muatan- kation ini tertinggi pada permukaan koloid, yang kemudian menurun selaras dengan makin jauh jaraknya dari permukaan koloid. Pada jarak tertentu konsentrasi anion = kation. Jumlah total kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid bermuatan negatif ini disebut Kapasitas Tukar Kation (KTK) yang dinyatakan dalam mg 100 g^-1tanah.

Kapasitas tukar kation total (KTK total) tanah adalah jumlah muatan negatif tanah baik baik yang bersumber dari permukaan koloid anorganik (liat) maupun koloid organik (humus) yang merupakan situs pertukaran kation-kation. Bahan organik tanah meskipun tergantung derajat humifikasinya mempunyai KTK paling besar dibanding  koloid-koloid liat.

Nilai KTK beberapa koloid  tanah

No	Jenis bahan / koloid	Nilai KTK (me/100g)
1 2 3	Bahan organik tanah Liat secara umum Liat pada pH 7.0 = kaolinit = illit = montmorillonit = vermikulit	200 – 300 < 10 (oksida) sampai > 100(tipe 2:1) - 3 – 15 10 – 40 80 – 150 100 - 150

Bahan organik tanah berasal dari tetanaman yang tumbuh diatasnya, sehingga kadar bahan organik tanah tinggi pada lapisan atas tanah dan menurun dengan bertambahannya kedalaman tanah sehingga mempengaruhi nilai KTK pada profil tanah

Nilai KTK terbagi menjadi:

1.      Muatan permanen

2.      Muatan tidak permanen

Muatan permanen adalah : muatan negatif yang terjadi akibat mekanisme substitusi isomorfi yaitu pergantian situs kation bervalensi tinggi oleh kation bervalensi rendah di dalam struktur lempeng liat , misalnya Si⁴⁺ disubstitusi oleh Al⁴⁺ pada stuktur Si-tetrahedron, sehingga tidak dipengaruh oleh kadar H⁺ dan OH^- dalam larutan tanah. Muatan tak permanen adalah : muatan negatif yang timbul akibat adanya mekanisme patahan atau sembulan dipermukaan koloid liat, sehingga tergantung pada kadar H⁺ dan OH^- dalam larutan tanah.  Apabila kadar H⁺ tinggi pada pH rendah, maka muatan negatif akan netral, sedangakan pada kadar OH^- tinggi (pH tinggi) maka muatan negatif  ini tetap.

REFRENSI

Hanafiah, K, A. 2005. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. RajaGrafindo Persada. Jakarta