FISIKA TANAH

Tanah 

Tanah merupakan suatu sistem mekanik yang kompleks terdiri dari tiga fase, yakni bahan-bahan padat, cair, dan gas. Fase padat hampir menempati 50% volume tanah sebagian besar terdiri dari bahan mineral dan sebagian besar lainnya adalah bahan organik.

Tanah mendukung berbagai bentuk kehidupan, khususnya pertumbuhan tanaman sebagai contoh utama. Tanah berfungsi sebagai tempat tumbuhnya tanaman yang menangkap matahari. Dengan fungsi tersebut tanah berperan dalam siklus global karbon. Di samping itu kebanyakan  unsur-unsur dalam usaha memelihara kehidupan berada pada siklus yang lebih berat ke dalam tanah, dalam hubungan ini tanah menyediakan lingkungan yang cocok untuk terlaksananya pelapukan bahan-bahan mati dengan cukup cepat melalui aktivitas mikroorganisme terhadap senyawa-senyawa dasar untuk dapat segera menyusul memasuki kembali siklus, terutama melalui vegetasi.

Sifat fisik tanah mempunyai banyak kemungkinan untuk dapat digunakan sesuai dengan kemampuan yang dibebankan kepadanya. Kemampuan untuk menjadi lebih keras dan menyangga kapasitas drainase, menyimpan air, plastisitas, mudah untuk ditembus akar, aerase dan kemampuan untuk menahan retensi unsur-unsur hara tanaman. Semua erat hubungannya dengan kondisi fisik tanah. 

Batas-Batas Horizon

Batas suatu horizon dengan horizon lainnya dalam suatu profil tanah dapat terlihat jelas atau baur. Dalam pengamatan tanah di lapang ketajaman peralihan horizon-horizon ini dibedakan ke dalam beberapa tingkatan yaitu nyata (lebar peralihan kurang dari 2,5 cm), jelas (lebar peralihan 2,5-6,5 cm), berangsur (lebar peralihan 6,5-12,5 cm). Disamping itu bentuk topografi dari batas horizon tersebut dapat rata, tidak teratur atau terputus.

Warna Tanah

Warna merupakan petunjuk untk beberapa sifat tanah, karena warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor yang terdapat dalam tanah tersebut. Penyebab perbedaan warna permukaan tanah umumnya oleh perbedaan kandungan bahan organik. Makin tinggi kandungan bahan organik, warna tanah semakin gelap.

Di lapisan bawah, di mana kandungan bahan organic umumnya randah, warna tanah banyak dipengaruhi oleh bentuk dan banyaknya senyawa Fe yang didapat. Di daerah berdrainase buruk, yaitu daerah yang selalu tergenang air, seluruh tanah berwarna abu-abu karena senyawa Fe terdapat dalam keadaan reduksi (Fe++ ). Pada tanah yang berdrainase baik, yaitu tanah yang tidak pernah terendam air, Fe terdapat dalam keadaan oksidasi (Fe+++) misalnya dalam senyawa Fe2O3 (hematit) yang berwarna merah, atau Fe2O3. 3H2O (limonit) yang berwarna kuning coklat. Bila tanah kadang-kadang basah dan kadang-kadang kering, maka disamping warna abu-abu (daerah yang tereduksi) didapat pula bercak-bercak karatan merah atau kuning yaitu di tempat-tempat dimana udara dapat masuk sehingga terjadi oksidasi besi di tempat tersebut. Beberapa jenis mineral seperti kuarsa dapat menyebabkan warna tanah menjadi lebih terang.

Hubungan warna tanah dengan kandungan bahan organik di daerah tropika sering tidak sejalan dengan di daerah beriklim sedang (Amerika, Eropa). Tanah-tanah merah di Indonesia banyak yang mempunyai kandungan bahan organik lebih dari satu persen, sama dengan kandungan bahan organic tanah hitam (Mollisol) di daerah beriklim sedang.

Warna tanah ditentukan dengan menggunakan warna-warna baku yang terdapat dalam buku Munsell Soil Color Chart. Dalam warna buku ini warna disusun oleh tiga variable yaitu : hue, value, dan chroma. Hue adalah warna spectrum yang dominan sesuai dengan panjang gelombangnya. Value menunjukkan gelap terangnya warna, sesuai dengan banyaknya sinar yang dipantulkan. Chroma menunjukkan kemurnian atau kekuatan dari warna spectrum (hue).

Dalam buku Munsell Soil Color Chart, hue dibedakan menjadi 5R, 7,5R, 10R, 2,5YR, 5YR, 7,5YR, 10YR, 2,5Y, 5Y, yaitu mulai dari spectrum dominan paling merah (5R) sampai spectrum dominan paling kuning (5Y). Di samping itu sering ditambahkan pula hue untuk warna-warna tanah tereduksi (gley) yaitu  5G, 5GY, 5BG dan N (netral).

Value dibedakan dari 0 sampai 8, di mana makin tinggi value menunjukkan warna semakin terang (makin banyak sinar yang dipantulkan). Chroma juga dibagi dari 0 sampai 8, dimana makin tinggi chroma menunjukkan kemurnian spectrum atau kekuatan warna spectrum makin meninggkat.

Warna tanah dicatat dengan menggunakan notasi dalam buku Munsell tersebut, misalnya 7,5 YR 5/4 (coklat). Ini berarti bahwa warna tanah mempunyai hue = 7,5 YR, value = 5, chroma = 4, yang secara keseluruhan disebut berwarna coklat. Contoh lain misalnya 10 R 4/6 (merah), berarti hue = 10R, value = a chroma 6, yang secara keseluruhan disebut merah. Bila didalam tanah terdapat lebih dari satu warna, maka semua warna harus disebutkan dengan menyebutkan pula warna yang dominan.

Warna tanah akan berbeda bila tanah basah, lembab atau kering, sehingga dalam menentukan warna tanah perlu dicatat apakah tanah tersebut dalam keadaan basah, lembab atu kering.

Tekstur Tanah

Tanah terdiri dari butir-butir tanah berbagai ukuran. Bagian tanah yang berukuran lebih dari 2 mm sampai lebih kecil dari pedon disebut fragmen batuan (rock fragment) atau bahan kasar (kerikil sampai batu). Bahan-bahan tanah yang lebih halus (< 2mm) disebut fraksi tanah halus (fine earth fraction) dan dapat dibedakan menjadi :

Pasir : 2mm – 50µ

Debu : 50µ – 2µ

Liat    : kurang dari 2µ

Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah dari fraksi tanah halus (< 2mm). Berdasar atas perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat maka tanah dikelompokkan ke dalam beberapa macam kelas tekstur.

Dalam klasifikasi tanah (Taksonomi Tanah) tingkat family, kasar halusnya tanah ditunjukkan dalam kelas sebaran besar butir (particle size distribution) yang mencakup selutuh tanah(fragmen batuan dan fraksi tanah halus). Kelas besar butir merupakan penyederhanaan dari kelas tekstur tanah tetapi dengan memperhatikan pula banyaknya fragmen batuan atau fraksi tanah yang lebih kasar dari pasar (≥2mm). Kelas besar butir untuk fraksi kurang dari 2mm (fraksi tanah halus) meliputi: berpasir, berlempung kasar, berlempung halus, berdebu kasar, berdebu halus, (berliat) halus, (berliat) sangat halus. Bila fraksi tanah halus (kurang dari 2mm) sedikit sekali (<10%) dan tanah terdiri dari kerikil, batu-batu dan lain-lain (≥ 90% volume) disebut fragmental. Bila tanah halus termasuk kelas berpasir, berlempung atau berliat, tetapi mengandung 35%-90% (volume) fragmen batuan (kerikil, batu-batu) maka kelas sebaran besar butirnya disebut berpasir skeletal, berlempung skeletal, dan berliat skeletal.

Tanah-tanah berstektur pasir, karena butir-butirnya berukuran lebih besar, maka setiap satuan berat(misalnya seberukuran lebih besar, maka setiap satuan berat (misalnya setiap gram) mempunyai permukaan luas yang lebih kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah-tanah bertekstur liat, karena lebih halus maka setiap satuan berat mempunyai luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi. Tanah bertekstur halus lebih aktif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar.

Dilapang tekstur tanah dapat ditentukan dengan memijit tanah basah diantara jari-jari, sambil dirasakan halus kasarnya yaitu dirasakan adanya butir-butir pasir, debu dan liat, sebagai berikut:

§  Pasir:

Rasa kasar sangat jelas, tidak Melekat, tidak dapat dibentuk bola dan gunungan

§  Pasir berlempung:

Rasa kasar jelas, sedikit sekali melekat, dapat dibentuk bola yang mudah sekali hancur

§  Lempung Berpasir:

Rasa kasar agak jelas, agak melekat, dapat dibuat bola, mudah hancur

§  Lempung:

Rasa tidak kasar dan tidak licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dapat dibentuk golongan yang agak mudah hancur.

§  Lempung Liat Berpasir:

Rasa halus dengan sedikit bagian agak kasar, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dapat dibentuk gulungan agak hancur

§  Lempung liat berdebu:

Rasa halus agak licin, melekat, dapat dibentuk bola teguh, gulungan mengkilat

§  Liat Berpasir:

Rasa halus, berat, tetapi terasa sedikit kasar, melekat, dapat dibentuk bola teguh, mudah digulung

§  Liat Berdebu:

Rasa halus, berat, agak licin, sangat lekat, dapat dibentuk bola teguh, mudah digulung

§  Liat:

Rasa berat, halus, sangat lekat, Dapat dibentuk bola dengan baik, mudah digulung.

Struktur Tanah

Struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butir-butir tanah. Gumpalan struktur ini terjadi karena butir-butir pasir, debu dan liat terikat satu sama lain oleh suatu perekat seperti bahan organik, oksida-oksida besi dan lain-lain.

Gumpalan-gumpalan kecil ini mempunyai bentuk, ukuran, dan kemantapan (ketahanan) yang berbeda-beda.

Konsistensi Tanah

Konsistensi adalah daya tahan atau ketahanan tanah terhadap pengaruh-pengaruh luar yang akan mengubah keadaannya.

Terdapat dua kekuatan utama yang bekerja atau berperan pada konsistensi tanah ini, yaitu gaya kohesi (gaya tarik-menarik antara molekul) dan gaya tegangan permukaan (adhesi) pada berbagai kelembaban tanah. Sebagai tambahan dari kedua gaya ini terdapat beberapa faktor lain yang juga bekerja pada konsistensi tanah ini, yaitu kandungan bahan organik, oksida dan hidroside Fe dan Al dan kalsium karbonat.

Pada waktu membajak atau mencangkul tanah maka akan terasa bahwa tanah itu akan mudah atau sukar diolah. Hal ini dapat dikatakan bahwa tanah tersebut berkonsistensi tertentu.

Konsistensi yang paling besar yait pada keadaan paling kering yang disebabkan oleh adanya gaya kohesi, konsistensi sedang pada waktu keadaan lembab karena adanya gaya adhesi, dan konsistensi rendah/sangat rendah apabila ada dalam keadaan basah, sangat basah/jenuh air.

Berdasarkan kelembaban tanah maka konsistensi ini keadaanya dapat diutraikan sebagai berikut:

1. Pada keadaan kelembaban tinggi (jenuh air) tanah dalam keadaan dapat mengalir atau kental.
2. Apabila kadar air berangsur dikuranngi maka tidak dapat mengalir lagi, keadaanya disebut lekat, liat, atau lunak.
3. Apabila kadar air lebih dikurangi lagi maka tanh akan kekurangan sifat melekatnya dan liatnya, berubah menjadi gembur, retak lunak, dan retak.\Bila kadar air lebih kurang dari (b) di atas, keadaan tanah menjadi kering, sukar dibelah, keras dan kasar bila diraba, seihngga konsistensinya dinyatakan paling tinggi.

Temperatur Tanah

Temperatur tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang terutama sangat berpengaruh kepada proses-proses yang terjadi di dalam tanah seperti pelapukan dan penguraian bahan induk, reaksi-reaksi kimia dan lain-lain dan dapat mempemngaruhi langsung pada pertumbuhan tanaman melalui perubahan kelembaban tanah, aerasi , aktivitas mikrobia, ketersediaan unsur hara tanaman, dan lain-lain. Pertunasan atau perkecambahan biji dapat dirangsang oleh temperatur yang cukup, begitu pula untuk pertumbuhan yang baik tiap jenis tanaman menghendaki keadaan temperatur tertentu yang cocok.

Umumnya fluktuasi atau naik-turunnya temperatur dalam tanah lebih kecil daripada fluktuasi temperatur udara. Hal ini akan menyebabkan temperatur udara menjadi faktor pembatas yang lebih utama daripada temperatur tanah.

Temperatur tanah mempengaruhi aktivitas jasad renik dalam tanah. Hal ini terbatas pada temperatur dibawah 10 oC. Tingkat aktivitas optimum bagi jasad hidup tanah terjadi pada temperatur antara 18 oC-30 oC. Bakteri dapat memfiksasi nitrogen dari udara dengan baik yaitu pada keadaan panas atau agak tanah kering. Pada temperatur diatas 40 oC jasad hidup tanah tidak dapat aktif. Begitu pula nitrifikasi tergantung kepada temperatur, dengan temperatur sekitar 30 oC sebagai temperatur yang optimum. Temperatur rendah memperlambat pengambilan kalium oleh akar tanaman. Temperatur lapisan tanah mengalami perubahan selama 24 jam dalam satu hari, dan perubahan ini tergantung pada musim. Sedangkan lapisan tanah bawah sampai kedalaman satu meter tidak banyak mengalami perubahan temperatur. Perubahan temperatur ini tergantung pada banyaknya panas yang diterima dari matahari. Hal ini banyak dipengaruhi oleh keadaan cuaca, bentuk daerah, dan keadaan tanah.

REFERENSI

Hardjowigeno, Sarwono. 2003. Ilmu Tanah. Jakarta: Akademika Pressindo

Sarief, Saifuddin. 1986. Ilmu Tanah Pertanian. Bandung: Pustaka Buana