Modul 3: Tanah PDF

Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah Modul 3: Tanah PENDAHULUAN Saudara mahasiswa, dalam Modul...

Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah Modul 3: Tanah PENDAHULUAN Saudara mahasiswa, dalam Modul 3 ini kita akan membahas materi tentang tanah dan permasalahannya. Telah kita ketahui bawasannya tanah merupakan bagian penting dalam menunjang kehidupan makhluk hidup di muka bumi. Selain itu, rantai makanan bermula dari tumbuhan. Manusia dan hewan hidup bergantung dari tumbuhan. Memang ada tumbuhan dan hewan yang hidup di laut, namun demikian sebagian besar tumbuhan atau hewan yang kita makan berasal dari permukaan tanah. Oleh sebab itu, sudah menjadi kewajiban kita untuk menjaga kelestarian tanah agar tetap dapat mendukung kehidupan di muka bumi ini. Adapun ruang lingkup materi yang akan dibahas pada Modul ini mencakup tentang ruang tanah, pencemaran tanah, titik pengambilan sampel tanah, cara pengambilan sampel tanah untuk pemeriksaan fisik yang meliputi: suhu, berat jenis, kadar air tanah, serta baku mutu tanah yang masih berlaku. Kegiatan Pembelajaran 1: RUANG LINGKUP TANAH KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN 1. Mahasiswa memiliki pengertian dan pemahaman mengenai definisi tanah 2. Mahasiswa memiliki pemahaman mengenai profil tanah 3. Mahasiswa memiliki pemahaman mengenai sifat-sifat tanah 4. Mahasiswa memiliki pemahaman mengenai tekstur tanah 5. Mahasiswa memiliki pemahaman mengenai struktur tanah URAIAN MATERI A. Definisi Tanah Tanah secara mendasar definisinya dapat dikelompokkan dalam 3 (tiga) sudut pandang, yaitu sebagai berikut: 89 Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah 1. Berdasarkan sudut pandang ahli geologi Menurut sudut pandang ahli geologi atau berdasarkan pendekatan geologi, tanah didefinisikan sebagai lapisan permukaan bumi yang berasal dari bebatuan dan yang telah mengalami serangkaian pelapukan oleh gaya-gaya alam, sehingga bebatuan tersebut membentuk lapisan partikel halus (regolith). 2. Berdasarkan sudut pandang ahli ilmu alam murni Menurut sudut pandang ahli ilmu alam murni atau berdasarkan pendekatan pedologi, tanah didefinisikan sebagai bahan padat (baik berupa mineral maupun organik) yang terletak di permukaan bumi. Bahan padat tersebut telah dan sedang serta terus mengalami perubahan yang dipengaruhi oleh faktor-faktor bahan induk, iklim, organisme, topografi, dan waktu. 3. Berdasarkan sudut pandang ahli pertanian Menurut sudut pandang ahli pertanian atau berdasarkan pendekatan edaphologi, tanah didefinisikan sebagai media untuk tumbuh tanaman. Menurut ahli ilmu tanah, tanah didefinisikan sebagai lapisan permukaan bumi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya penakaran, sebagai penopang tumbuh tegaknya tanaman dan menyuplai kebutuhan air, serta hara ke akar tanaman. Secara kimiawi tanah berfungsi sebagai gudang dan penyuplai hara atau nutrisi, baik berupa senyawa organik maupun anorganik sederhana dan unsur-unsur esensial, seperti: N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Zn, Fe, Mn, B, dan Cl. Secara biologis tanah berfungsi sebagai habitat dari organisme tanah yang turut berpartisipasi aktif dalam penyediaan hara tersebut dan zat-zat aditif bagi tanaman. Selanjutnya ketiganya ini (fisik, kimiawi, dan biologi) secara integral mampu menunjang produktivitas tanah untuk menghasilkan biomassa dan produksi, baik tanaman pangan, tanaman sayur-sayuran, tanaman hortikultura, tanaman obat-obatan, tanaman perkebunan, maupun tanaman kehutanan. Demikian juga halnya bagi seorang ahli jalan yang menganggap tanah adalah bagian permukaan bumi yang lembek sehingga pada permukaan tanah tersebut perlu dipasang batu-batu agar menjadi kuat. Dalam kehidupan sehari-hari, tanah diartikan sebagai wilayah darat dimana diatasnya dapat digunakan untuk berbagai usaha misalnya: pertanian, peternakan, mendirikan bangunan, dan lain-lain. Dalam pertanian, tanah diartikan lebih khusus lagi yaitu sebagai media tumbuhnya tanaman darat. Tanah berasal dari hasil pelapukan batuan bercampur dengan sisa-sisa 90 Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah bahan organik dan organisme (vegetasi dan hewan) yang hidup di atas atau di dalamnya. Selain itu, di dalam tanah terdapat pula udara dan air. B. Profil Tanah Profil tanah merupakan irisan vertikal tanah dari lapisan paling atas hingga ke bebatuan induk tanah (regolith), yang biasanya terdiri dari horizon-horizon O – A – E – B – C – R. Sedangkan susunan horizon-horizon tanah dalam lapisan permukaan bumi setebal 100 – 120 cm disebut juga sebagai profil tanah, dengan persyaratan sebagai berikut: 1. Tegak (vertical). 2. Baru. 3. Tidak terkena sinar matahari langsung. 4. Mewakili tapak sekeliling. Gambar 3.1 Lapisan permeabilitas tanah Profil tanah juga merupakan suatu irisan melintang pada tubuh tanah dibuat dengan cara menggali lubang dengan ukuran (panjang dan lebar) tertentu dan kedalaman yang tertentu pula sesuai dengan keadaan tanah dan keperluan penelitiannya. Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Struktur dan tekstur serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam menaikkan laju permeabilitas tanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi menaikkan laju infiltrasi dan dengan demikian menurunkan laju aliran air. Berikut ini penjelasan dari masing-masing lapisan permeabilitas tanah atau yang dikenal dengan susunan horizon-horizon. 91 Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah 1. Lapisan O. Huruf O menujukkan kata “organic”. Lapisan ini disebut juga dengan humus. Lapisan ini didominasi oleh keberadaan material organik dalam jumlah besar yang berasal dari berbagai tingkat dekomposisi. Lapisan O ini tidak sama dengan lapisan dedaunan yang berada di atas tanah, yang sesungguhnya bukan bagian dari tanah itu sendiri. 2. Lapisan A dan E. Lapisan A adalah lapisan atas dari tanah, sehingga diberi huruf A. Kondisi teknis dari lapisan A mungkin bervariasi, namun seringkali dijelaskan sebagai lapisan tanah yang relatif lebih dalam dari lapisan O. Lapisan ini memiliki warna yang lebih gelap dari pada lapisan yang berada di bawahnya dan mengandung banyak material organik. Dan mungkin lapisan ini lebih ringan dan mengandung lebih sedikit tanah liat. Lapisan A dikenal sebagai lapisan yang memiliki banyak aktivitas biologi. Organisme tanah seperti cacing tanah, arthropoda, nematoda, jamur, dan berbagai spesies bakteri archaea terkonsentrasi di sini, dan seringkali berhubungan dengan akar tanaman. Sedangkan lapisan E dianggap sebagai perantara lapisan B dan memiliki sifat antara A dan B. 3. Lapisan B. Lapisan B umunya disebut lapisan tanah bawah, dan mengandung lapisan mineral yang mirip dengan lapisan mineral tanah liat seperti besi atau aluminium atau material organik yang sampai ke lapisan tersebut oleh suatu proses kebocoran. Akar tanaman menembus lapisan tanah ini, namun lapisan ini sangat miskin material organik. Lapisan ini umumnya berwarna kecoklatan atau kemerahan akibat tanah liat dan besi oksida yang terbilas dari lapisan A. 4. Lapisan C. Lapisan C dinamakan karena berada di bawah A dan B. Lapisan ini sedikit dipengaruhi oleh keberadaan proses pembentukan tanah dari bawah. Lapisan C ini mungkin mengandung bebatuan yang belum mengalami proses pelapukan. Lapisan C juga mengandung material induk. 5. Lapisan R. Lapisan R didefinisikan sebagai lapisan yang mengalami sebagian pelapukan bebatuan menjadi tanah. Berbeda dengan lapisan di atasnya, lapisan ini sangat padat dan keras dan tidak bisa digali dengan tangan. 92 Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah Contoh Soal 3.1: Mengapa lapisan tanah huruf A dikenal sebagai lapisan yang memiliki banyak aktivitas biologi? Jawab : Karena organisme tanah seperti cacing tanah, arthropoda, nematoda, jamur, dan berbagai spesies bakteri archaea terkonsentrasi di lapisan tanah huruf A. C. Sifat-Sifat Tanah Fungsi pertama tanah adalah sebagai media tumbuh, sebagai tempat akar mencari ruang untuk berpenetrasi (menelusup), baik secara lateral atau horizontal maupun secara vertikal. Kemudahan tanah untuk dipenetrasi ini tergantung pada ruang pori-pori yang terbentuk diantara partikel-partikel tanah (struktur dan tekstur), sedangkan stabilitas ukuran ruang ini tergantung pada konsistensi tanah terhadap pengaruh tekanan. Kerapatan porositas tersebut menentukan kemudahan air untuk bersirkulasi dengan udara (drainase dan aerasi). Sifat fisik lain yang penting adalah warna dan suhu tanah. Warna mencerminkan jenis mineral penyusun tanah, reaksi kimiawi, intensitas pelindian dan akumulasi bahan-bahan yang terjadi, sedangkan suhu merupakan indikator energi matahari yang dapat diserap oleh bahan-bahan penyusun tanah. Secara keseluruhan sifat-sifat fisik tanah ditentukan oleh : 1. ukuran dan komposisi partikel-partikel hasil pelapukan bahan penyusun tanah. 2. jenis dan proporsi komponen-komponen penyusun partikel-partikel. 3. keseimbangan antara suplai air, energi dan bahan dengan kehilangannya, dan 4. intensitas reaksi kimiawi dan biologis yang telah atau sedang berlangsung. Berikut ini adalah beberapa sifat fisik dari tanah: 1. Bahan induk tanah Bahan induk merupakan materi utama dari tanah yang dibentuk oleh berbagai faktor melalui proses kimiawi, biologis dan fisika. Bahan induk tanah secara umum adalah Quartz (SiO2), Kalsit (CaCO3), Feldspar dan Biotit. 2. Tekstur tanah Komponen mineral dari tanah adalah pasir, lumpur dan tanah liat, proporsi dari kombinasi ketiga bahan tersebut akan menentukan tekstur tanah (menyerupai kombinasi antara tepung, air dan telur). Hal yang dipengaruhi oleh tesktur tanah 93 Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah mencakup porositas, permeabilitas (kemampuan menyerap), infiltrasi, dan kapasitas kandungan air. Tanah, pasir dan lumpur merupakan produk dari material induk yang mengalami proses fisika dan kimiawi. Tanah liat merupakan produk dari pengendapan material induk yang larut sebagai material sekunder. 3. Kepadatan tanah Tingkat kepadatan tanah umumnya berkisar antara 2,6 hingga 2,75 gram per cm3 dan biasanya tidak dapat berubah. Kepadatan partikel tanah yang banyak mengandung material organik lebih rendah daripada tanah yang sedikit mengandung material organik. Tanah dengan kepadatan rendah dapat menyimpan air lebih baik namun bukan berarti cocok untuk pertumbuhan tanaman. Tanah dengan kepadatan tinggi menunjukkan tingkat kandungan pasir yang tinggi. 4. Porositas tanah Porositas mirip seperti kepadatan, hanya saja porositas berarti ruang kosong (pori-pori) diantara tekstur tanah yang tidak terisi dengan mineral atau bahan organik namun terisi oleh gas atau air. Semakin tinggi kepadatan tanah maka semakin rendah porositasnya dan sebaliknya semakin rendah kepadatan tanah semakin rendah porositasnya. Idealnya, total porositas dari tanah adalah sekitar 50% dari total volume tanah. Ruang gas dibutuhkan tanah untuk menyediakan oksigen yang berguna untuk organisme dalam menguraikan material organik, humus dan akar tanaman. Porositas juga mendukung pergerakan serta penyimpanan air serta nutrisi. Tingkat porositas tanah dibagi menjadi 4 kategori yaitu sangat baik dengan tingkat porositas kurang dari 2 mikro meter, baik dengan tingkat porositas 2-20 mikro meter, sedang dengan tingkat porositas 20-200 mikro meter, dan kasar dengan porositas 200 mikro meter hingga 2 mili meter. 5. Temperatur tanah Tanah memiliki temperatur yang bervariasi mulai dari tingkat dingin ekstrim -20 derajat celcius hingga tingkat panas ekstrim mencapai 60 derajat celcius. Temperatur tanah penting bagi germinasi biji tanaman, pertumbuhan akar tanaman serta menyediakan nutrisi bagi tanaman tersebut. Tanah yang berada 50 cm dibawah permukaan cenderung memiliki temperatur yang lebih tinggi sekitar 1,8 derajat celcius. 94 Fisika Lingkungan Modul 3: Tanah 6. Warna tanah Warna tanah seringkali menjadi faktor paling dasar bagi kita untuk membedakan jenis- jenis tanah. Umumnya, warna tanah ditentukan oleh kandungan material organik, kondisi drainase, minearologi tanah dan tingkat oksidasi. Pengembangan dan distribusi warna tanah berasal dari proses kimiawi dan tingkat pelapukan material organik. Ketika mineral primer dalam bahan induk lapuk, elemen tanah akan dikombinasikan pada senyawa dan warna yang baru. Mineral besi merupakan mineral sekunder yang akan menghasilkan warna kuning atau kemerahan pada tanah, material organik akan menghasilkan warna hitam kecoklatan atau coklat (warna subur). Manggan, sulphur dan nitrogen akan menghasilkan warna hitam. 7. Konsistensi tanah Konsistensi tanah berarti kemampuan tanah untuk menempel pada objek lain dan kemampuan tanah untuk menghindari deformasi atau berpisah. Konsistensi diukur dengan 3 kondisi kelembapan yaitu: kering, lembap dan basah. Konsistensi tanah bergantung pada tingkat banyaknya tanah liat. D. Tekstur Tanah Tekstur tanah menunjukkan komposisi partikel penyusun tanah (separate) yang dinyatakan sebagai perbandingan proporsi (%) relatif antara fraksi pasir (sand) berdiameter 2,00 – 0,20 mm atau 2000 – 20 µm, debu (silt) berdiameter 0,20 – 0,002 mm atau 200 – 2 µm, dan liat (clay) (