Upload
vuongkien
View
232
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
TINJAUAN PUSTAKA
Bahan Induk Andisol
Tanah Andisol adalah tanah yang berwarna hitam kelam, sangat porous,
mengandung bahan organik dan lempung tipe amorf, terutama alofan serta sedikit
silika, alumina atau hodroxida-besi. Tanah yang terbentuk dari abu vulkanik ini
umumnya ditemukan didaerah dataran tinggi (>400 m di atas permukaan laut)
(Darmawijaya, 1990).
Andisol adalah tanah yang berkembang dari bahan vulkanik seperti abu
vulkan, batu apung, silinder, lava dan sebagainya, dan atau bahan volkanik lastik,
yang fraksi koloidnya didominasi oleh mineral “Short-range order” (alofan,
imogolit, ferihidrit) atau kompleks Al-humus. Dalam keadaan lingkungan
tertentu, pelapukan alumino silikat primer dalam bahan induk non-vulkanik dapat
menghasilkan mineral “Short-range order”, sebagian tanah seperti ini yang
termasuk dalam Andisol (Hardjowigeno, 1993).
Bahan induk tanah penting dalam mendeterminasi karakteristik tanah.
Bahan induk dianggap sebagai pembentuk tanah yang penting oleh para perintis
pedologi. Oleh karena itu tidak mengherankan kalau klasifikasi tanah dan survei
tanah pada masa itu didasarkan pada bahan induk, sehingga tanah-tanah diberi
nama andesit, abu vulkan dan sebagainya (Hardjowigeno, 1993).
Andisol merupakan tanah-tanah mineral dimana fraksi aktifnya dicirikan
oleh bahan-bahan amorf (minimal 50%). Tanah-tanah ini mempunyai kapasitas
sorpsi tinggi, kandungan bahan organik yang tinggi, bulk density rendah, dan
bersifat tidak lekat atau lengket. Mempunyai duripan, terletak dari 25 cm sampai
Universitas Sumatera Utara
1 meter di dalam tanah, atau pH diukur dengan 1 gram tanah halus tercampur
dengan 1 N NaF, adalah sebesar 9,2 atau lebih yang menunjukkan adanya mineral
alofan di dalam tanah (Tan, 1998).
Bila akan dianggap mempunyai sifat-sifat Andik, menurut Tan (1998)
Andisol itu harus mengandung <25% (berat timbang) karbon organik, serta
memenuhi satu di antara syarat-syarat dibawah ini, atau memenuhi syarat-syarat
keduanya, yaitu:
Syarat 1
Di dalam fraksi tanah halus semua poin di bawah ini harus dipenuhi :
a) % Al + ½ Fe = 2 % atau lebih (ekstraksi dengan NH4-oksalat)
b) Bulk density = 0,9 g/cc atau lebih rendah, yang diukur pada retensi air dengan
tekanan 33 kPa, dan
c) Retensi fosfat = 85 %, atau lebih
Syarat 2
Fraksi tanah halus mempunyai retensi fosfat = 25 % atau lebih dan fraksi
0,02-2,0 mm = 30 % atau lebih, serta memenuhi satu di antara tiga poin di bawah
ini :
a) % Al + ½ Fe = 0,40 % atau lebih (ektraksi dengan NH4-oksalat), dan 30 %
(atau lebih) gelas volkanik di dalam fraksi 0,02-2,0 mm, atau
b) % Al + ½ Fe = 2,0 % atau lebih (ektraksi dengan NH4-oksalat), dan 5 % (atau
lebih) gelas volkanik di dalam fraksi 0,02-2,0 mm, atau
c) % Al + ½ Fe = 0,40 – 2,0 % atau lebih (ektraksi dengan NH4-oksalat), dan
30 % (atau lebih) gelas volkanik yang cukup besar di dalam fraksi
Universitas Sumatera Utara
0,02-2,0 mm, hingga kandungan tersebut bila dimasukkan ke dalam suatu
grafik dengan % Al + ½ Fe tersebut.
Di Indonesia, Andisol terbentuk dari Lahar, tuffa, dan debu volkanik
berasal dari pegunungan Bukit Barisan di Sumatera dan daerah pegunungan di
pulau Jawa yang menjalar dari barat sampai ke timur. Lahar merupakan bahan-
bahan volkanik lepas dan tersusun dari pecahan-pecahan batuan, butir-butir
mineral, dan gelas volkanik (Tan, 1998).
Andisol merupakan tanah mineral yang tidak mempunyai horison argilik,
natrik spodik dan oksik, tetapi mempunyai satu atau lebih dari: epipedon histik,
epipedon mollik, epipedon umbrik, horison kambik, horison plakik, duripan, atau
pada jeluk 18 cm setelah dicampur mempunyai value kurang dari 3 (lembab) dan
mempunyai kandungan bahan organik lebih dari 3 persen (Munir, 1986).
Sifat-sifat bahan induk akan menimbulkan pengaruh yang kuat terhadap
perkembangan tanah meliputi tekstur, susunan mineralogi dan derajat stratifikasi.
Keadaan bahan induk akan mempunyai efek yang menentukan pada tanah. Tanah
muda terdapat 5 tahap dalam perkembangan tanah yaitu tahap awal: bahan induk
yang terkikis, tahap Yuwana (muda): pengikisan sudah mulai, tahap dewasa:
mineral yang mudah terkikis sebagian besar sudah berombak, tahap tua:
perombakan sampai pada tahap akhir dan hanya kebanyakan mineral yang paling
resisten dapat bertahan, tahap akhir: perkembangan tanah telah selesai dan tanah
terkikis habis di bawah keadaan yang berlaku (Foth, 1994).
Soil Taxonomy (1990) mencirikan Andisol dengan sifat ”Andik” dari
kelas tanah-tanah yang dibentuk dari bahan induk abu volkanik yang mengandung
amorf tinggi. Menurut Munir (1986) dicirikan dengan sifat berikut:
Universitas Sumatera Utara
1. Berat jenis volume (BV) dari tanah halus (kurang dari 2mm)pada kapasitas
lapang (1/3 bar) rendah (< 0,85gr/cm3).
2. Mengandung bahan piroklastik vitrik (bahan volkanik) tinggi (> 80 o/o).
3. Mengandung bahan amorf (alofan) tinggi sehingga mempunyai sifat amorf
terhadap sinar X, Bersatu dengan bahan organik dan sedikit Al dapat ditukar,
KTK >150 me/100gr liat pada pH 8,2, luas permukaan besar dan banyak
menahan air.
Bentukan vulkanis terjadi disebabkan karena adanya peletusan dari suatu
gunung dan umumnya terjadi pada zaman kuarter dimana proses vulkanisme
mencapai puncak kegiatannya. Beberapa satuan petrografi dari bentukan vulkanis
yaitu: (1). Tuff liparit, (2). Tuff Dasito Liparit, (3). Tuff Dasit Tua, (4). Tuff Dasit
Muda, (5). Andesito Dasit (Druif, 1969).
Dataran tinggi tanah Karo merupakan kawasan penyebaran Tuff Andesit
dari lahar Gunung Sibayak. Namun semakin ke selatan tanah-tanah dataran tinggi
Karo dipengaruhi juga oleh penyebaran Tuff Liparit yang berasal dari Gunung
Toba (Tan, 1984).
Andesit merupakan rangkaian intrusi batuan andesit yang tersingkap jelas
pada puncak-puncak perbukitan. Andesit berwarna abu-abu kehijauan,
berkomposisi antara hipersten hingga andesit-augit-hornblende dan trakiandesit.
Kekerasan umumnya sangat keras. Hasil pelapukan berupa lanau, berwarna coklat
kehitaman, plastisitas sedang dan lunak. Bahan galian andesit ini umumnya
menempati daerah pemukiman, perkebunan, perladangan dan hutan
(Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Sumatera Utara, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Breksi andesit umumnya melapuk sedang berwarna kuning kecoklatan,
komponen batuan andesitik (4-45cm) agak segar, menyudut tanggung, tertanam
pada massa dasar pasir tufa berbutir kasar, agak padat sebagian mudah hancur.
Lava andesit umumnya melapuk ringan berwarna abu-abu tua, padu, bertekstur
kasar dan porfritik, terkekarkan cukup intensif dan terisi oleh mineral kuarsa
(Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Sumatera Utara, 2004).
Andisol merupakan salah satu jenis tanah didaerah tropika yang memiliki
sifat khas yang tidak dimiliki oleh jenis tanah yang lain. Tanah ini dicirikan oleh
bobot isi yang rendah dan memilki kompleks pertukaran yang didominasi oleh
bahan amorf yang bermuatan variabel serta retensi fosfat yang tinggi. Tanah yang
terbentuk dari abu volkan ini umumnya ditemukan di daerah dataran tinggi
(>400m di atas pemukaan laut) (Darmawidjaya, 1997).
Andisol di Indonesia dapat dibedakan menjadi Andisol dataran rendah
dan Andisol dataran tinggi. Andisol dataran rendah terbentuk pada dataran rendah
dengan iklim tropika basah serta mempunyai rasio asam humat dan fulvat <0,2.
Sedang Andisol dataran tinggi terbentuk pada elevasi yang lebih tinggi dengan
iklim sedang, serta mempunyai rasio asam humat dan fulvat lebih dari 0,5. Akan
tetapi Andisol di Indonesia umumnya terdapat di daerah gunung yang beriklim
tropika basah (Munir, 1995).
Andisol di Sumatera Utara yang terjadi di dataran di kaki Gunung Sibayak
terbentuk pada iklim tropika basah, karena itu kandungan humus pada Andisol
Sumatera mengandung asam fulvat relatif lebih tinggi dari pada daerah volkanik
lainnya (Tan, 1998).
Universitas Sumatera Utara
Proses pembentukan tanah yang utama pada Andisol adalah pelapukan dan
transformasi (perubahan bentuk). Proses pemindahan bahan (translokasi) dan
penimbunan bahan-bahan tersebut di dalam solum sangat sedikit. Akumulasi
bahan organik dan terjadinya kompleks bahan organik dengan Al merupakan sifat
khas pada beberapa Andisol (Hardjowigeno, 1993).
Pelapukan dan Pembentukan Tanah Andisol
Pelapukan adalah penghancuran sifat fisik dan kimia dari batuan, karena
mineral-mineral dalam batuan tersebut tidak dalam keseimbangan pada suhu,
tekanan dan kelembaban. Pelapukan sudah dimulai sebelum proses pembentukan
tanah berlangsung sampai tidak ada lagi bahan-bahan yang mudah lapuk.
Pelapukan terjadi baik di bawah solum maupun di dalam solum. Pelapukan
pedokimia adalah pelapukan yang terjadi pada solum tanah yaitu horizon A dan B
(Hardjowigeno, 1993).
Menurut Hardjowigeno (1993), pelapukan pedokimia meliputi:
1. Oksidasi-Reduksi: Perubahan-perubahan keadaan oksidasi dan reduksi
menghasilkan pelapukan Fe dan Mn dari mineral-mineral primer yang
kemudian membentuk karatan atau konkresi dalam solum tanah.
2. Pelepasan Al dari kristal liat menjadi hidroksida: Terjadi pada proses
penghancuran montmorillonit dalam solum tanah.
3. Pemindahan K dari Mika: Penggantian sedikit K+ dari interlayer mika oleh H+
tidak menyebabkan distorsi atau kehilangan keseimbangan (Aligment) yang
berarti kapasitas tukar kation sedikit meningkat dan terbentuk mineral liat Illit.
Universitas Sumatera Utara
4. Pembentukan lapisan Al pada mineral liat 2:1: Suatu modifikasi mineral
secara pedogenik pada tanah masam, adalah pengendapan gugusan hidrokxy-
Al diruang antar barisan (Interlayer-space) dari vermikulit (kadang-kadang
juga pada montmorilonit).
Proses pembentukan tanah secara garis besar dibedakan atas proses
pelapukan dan pembentukan tanah. Proses pelapukan merubah batuan induk
menjadi bahan induk tanah lalu berubah menjadi tanah, selanjutnya proses
perkembangan tanah akan menghasilkan horizon-horizon genetik ditubuh tanah
tersebut pada tanah yang sudah berkembang akan dijumpai horizon-horizon A, B,
C dan R (Foth, 1994).
Karena proses pembentukan tanah terus berjalan, maka bahan induk tanah
berubah berturut-turut menjadi tanah muda, tanah dewasa dan tanah tua. Ciri dari
masing-masing tingkatan perkembangan tanah adalah sebagai berikut:
1. Tanah muda (perkembangan awal): Terjadinya proses pembentukan tanah
terutama proses pelapukan bahan organik dan bahan mineral, pencampuran
bahan organik dan bahan mineral di permukaan tanah dan pembentukan
struktur tanah karena pengaruh dari bahan organik tersebut (sebagai perekat).
Hasilnya adalah pembentukan horizon A dan horizon C.
2. Tanah dewasa (perkembangan sedang): Dengan proses lebih lanjut terbentuk
horizon B akibat penimbunan liat (illuviasi) dari lapisan atas ke lapisan bawah
atau perubahan warna yang menjadi lebih merah pada horizon C di bawahnya.
Pada tingkat ini tanah mempunyai kemampuan berproduksi tinggi karena
unsur hara dalam tanah cukup tersedia sebagai hasil dari pelapukan mineral,
sedangkan pencucian unsur hara belum lanjut.
Universitas Sumatera Utara
3. Tanah tua (perkembangan lanjut): Dengan meningkatnya unsur hara, maka
proses pembentukan profil tanah berjalan lebih lanjut sehingga terjadi
perubahan yang lebih nyata pada horizon A dan horizon B. Tanah menjadi
sangat masam, sangat lapuk, dan kandungan bahan organik lebih rendah
daripada tanah dewasa. Akumulasi liat atau sesquioksida di horizon B sangat
nyata sehingga membentuk horizon argilik (Bt). Apabila tidak terjadi
penimbunan liat maka horizon E tidak terbentuk, sedang di horizon B tidak
terjadi sesquioksida. Tetapi proses pelapukan akan berjalan terus dan
terbentuklah banyak oksida-oksida besi dan aluminium
(Hardjowigeno, 1993).
Faktor pembentuk tanah terdiri atas bahan induk dan organik lingkungan
dan mempengaruhi perubahan bahan induk menjadi tanah. Walaupun organik
pembentuk tanah disebut sebenarnya sangat banyak tetapi yang terpenting
menurut Jenny (1941) adalah iklim (i), relief (r), organisme (o), bahan induk (b)
dan waktu (w), juga faktor-faktor lain misalnya gravitasi bumi dan lain-lain
(Hardjowigeno, 1993).
Pembentukan tanah berlangsung dengan proses pelapukan, dekomposisi
dan mineralisasi lebih lanjut. Banyaknya waktu yang diperlukan untuk
pembentukan tanah berbeda-beda. Tanah yang berkembang dari batuan yang
keras memerlukan waktu yang lebih lama untuk pembentukan tanah dibandingkan
dengan tanah yang berasal dari bahan induk lunak dan lepas. Proses pembentukan
tanah mula-mula berjalan agak cepat tetapi makin tua tanah proses tersebut
berjalan sangat lambat (Hardjowigeno, 1993).
Universitas Sumatera Utara
Pada umumnya reaksi tanah menyatakan keadaan unsur basa di dalam
tanah. Tanah asam banyak mengandung ion H+ yang dapat ditukar, sedangkan
tanah alkalis kaya akan unsur-unsur basa yang dapat ditukar. pH tanah hanya
merupakan ukuran intensitas keasaman tanah, bukan kapasitas jumlah unsur hara
(Darmawidjaya, 1990).
Asam Humat dan Fulvat
Bahan organik adalah bagian dari tanah yang merupakan suatu sistem
kompleks dan dinamis, yang bersumber dari sisa tanaman dan atau binatang yang
terdapat di dalam tanah yang terus-menerus mengalami perubahan bentuk, karena
dipengaruhi oleh faktor biologi, fisika, dan kimia. Proses dekomposisi bahan
organik akan menghasilkan asam-asam organik seperti asam fulvat dan asam
humat yang merupakan sumber muatan negatif. Pembentukan kompleks Al
dengan asam organik merupakan salah satu mekanisme toleransi tanaman
terhadap Al. Asam organik berperan dalam eksklusi Al melalui pelepasannya dari
akar dan detoksifikasi Al dalam simplas dimana asam organik dapat mengkelat Al
dan mereduksi atau mencegah pengaruh racun dari Al (Kononova, 1961).
Secara umum, komposisi bahan organik tanah didominasi oleh fraksi
humin yang berat molekulnya sangat besar, fraksi asam humat yang berat
molekulnya sedang, dan fraksi asam Fulvat yang berat molekulnya lebih rendah.
Asam Humat adalah fraksi yang larut dalam alkali tetapi tidak larut dalam asam
atau air. Asam Humat mampu berinteraksi dengan ion logam, oksida dan
hidroksida mineral. Hal ini karena asam humat mengandung gugus fungsional
aktif seperti karboksil, fenol, karbonil, hidroksida, alkohol, amino, kuinon dan
metoksil, serta bentuknya yang berpori sehingga memiliki luas permukaan yang
Universitas Sumatera Utara
besar. Asam ini berpengaruh kuat terhadap kapasitas penjerapan tanah
(Stevenson, 1994).
Pembentukan khelat-khelat, yang menyebabkan akumulasi humus didalam
Andisol sebetulnya tak terbatas pada reaksi-reaksi antara Al dan asam humik,
tetapi Si dalam bentuk ortho-silicic acid (H4Si4, asam ortho-silikat) juga sanggup
berkhelasi dengan asam humik. Proses khelasi jarang sekali dilaporkan di dalam
ilmu tanah, tetapi dengan majunya asam humik diketahui dewasa ini bahwa
disamping bereaksi dengan logam-logam, asam humik juga mengikat banyak
sekali Si yang merupakan hasil hancuran iklim debu volkanik seperti halnya
dengan Al bebas di dalam Andisol. Khelat-khelat ini bisa bersifat linear atau
siklik, dan dinamakan silicones. Formula umun berupa R2(Si2O2), dimana R
adalah radikal organik, yang bisa merupakan gugus metil CH3, gugus etil C2H5,
atau suatu molekul kompleks seperti asam humik (Tan, 1998).
Asam fulvat mengandung karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, asam
lemak, dan alkil ptalat. Komposisi kandungan tersebut sangat bergantung jenis
tanah dan lingkungan agroklimatnya (Orlov, 1985).
Dari ekstraksi humus akan diperoleh senyawa asam humat yang larut
dalam basa, asam fulvat yang larut dalam asam, dan humin yang tidak dapat larut.
asam humat dan asam fulvat mengandung unsur-unsur anorganik dan senyawa-
senyawa organik yang berperan sebagai pupuk dan pembenah tanah (Tan, 1991).
Asam humat merupakan bahan makromolekul polielektrolit yang memiliki
gugus fungsional seperti -COOH, -OH fenolat maupun -OH alkoholat sehingga
asam humat memiliki peluang untuk membentuk kompleks dengan ion logam
Universitas Sumatera Utara
karena gugus ini dapat mengalami deprotonasi pada pH yang relatif tinggi.
(Schnitzer, 1991).
Sebelum membahas lebih lanjut tentang pengaruh asam humat terhadap
sifat kelarutan logam pada berbagai pH perlu dikemukakan bahwa disamping
memiliki kemampuan untuk berfungsi sebagai ligan dalam pembentukan
kompleks dengan ion logam, asam humat juga memiliki kemampuan untuk
mengalami koagulasi pada pH rendah (Schnitzer, 1967).
Deprotonasi gugus-gugus fungsional asam Humat akan menurunkan
kemampuan pembentukan ikatan hidrogen, baik antar molekul maupun sesama
molekul dan meningkatkan jumlah muatan negatif gugus fungsional asam Humat,
sehingga akan meningkatkan gaya tolak menolak antar gugus dalam molekul
asam humat. Kedua pengaruh tersebut akan menyebabkan permukaan partikel-
partikel koloid asam Humat bermuatan negatif dan menjadi lebih terbuka serta
berbentuk linear dengan meningkatnya pH. Salah satu faktor yang mempengaruhi
kelarutan asam humat adalah pH, yang lebih lanjut akan mempengaruhi disosiasi
gugus yang bersifat asam pada asam humat. Disosiasi proton yang terjadi pada
gugus fungsional yang bersifat asam pada asam humat dipengaruhi oleh: atraksi
elektrostatik atau tolakan muatan yang ada dalam molekul dan ikatan hidrogen
sesama dan antar molekul (Swift, 1989).
Pelapukan bahan organik menghasilkan asam-asam organik seperti asam
humat dan fulfat yang bersifat polielektrolit. Kedua asam ini memegang peranan
penting dalam pengikatan Al dan Fe sehingga P menjadi tersedia. Keefektifan
pengikatan tersebut dipengaruhi oleh struktur bahan organik yang ditambahkan
dan pH medium (Russel, 1973).
Universitas Sumatera Utara
Senyawa organik yang cukup memungkinkan terjadinya khelat yaitu
senyawa organik yang berikatan dengan kation logam (Fe, Mn, dan Al).
Terbentuknya khelat logam akan mengurangi pengikatan P oleh oksida maupun
lempung silikat sehingga P menjadi lebih tersedia (Soepardi, 1983).
Bersama bahan lempung, bahan-bahan humat bertanggung jawab atas
sejumlah aktivitas kimia dalam tanah. Mereka terlibat dalam reaksi kompleks dan
dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman secara langsung dan tidak langsung.
Senyawa humat juga berperan serta dalam pembentukan tanah dan memainkan
peranan penting khususnya dalam translokasi atau mobilisasi lempung, aluminium
dan besi yang menghasilkan horison spodik dan argilik. Oleh karena itu gunanya
yang sangat penting dalam kesuburan tanah, belakangan ini telah dilakukan
usaha-usaha untuk memproduksi bahan-bahan humat dan fulvat dalam skala besar
untuk dipakai sebagai amandemen tanah atau bahan pembenah tanah, dan pupuk
organik (Tan, 1998).
Universitas Sumatera Utara