PRAKTIKUM DASAR - DASAR ILMU TANAH ACARA IV STRUKTUR TANAH

ACARA IV

STRUKTUR TANAH

ABSTRAK

Praktikum Dasar-Dasar Ilmu Tanah Acara IV yang berjudul struktur tanah dilaksanakan pada Rabu, 24 April 2013 di Laboratorium Tanah Umum, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Tujuan dari praktikum struktur tanah ini adalah untuk menetapkan kerapatan bongkah tanah (BV), kerapatan partikel tanah (BJ) dan porositas total tanah (n). Struktur tanah merupakan penggabungan atas partikel-partikel primer (debu, pasir dan lempung) membentuk unit-unit struktur yang lebih besar (agregat). Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah cawan pemanas lilin, lampu spiritus, penumpu kaki tiga, gelas ukur, pipet ukur 10 mL, dan termometer. Sedangkan bahan yang digunakan adalah contoh tanah entisol, alfisol, ultisol, rendzina, dan vertisol bongkah kering udara. Dalam penentuan kerapatan bongkah tanah (BV) digunakan contoh tanah bongkah kering udara dengan metode lilin. Prinsip kerja metode lilin adalah membuat selaput lilin secara sempurna di seluruh permukaan bongkah kemudian ditimbang dan dihitung volumenya. Dalam penentuan kerapatan partikel tanah (BJ) digunakan contoh tanah entisol, alfisol, ultisol, rendzina, dan vertisol kering udara f 2 mm dengan menggunakan piknometri. Penentuan nilai porositas total tanah (n) dapat diperoleh dari nilai BV dan BJ tanah atau hasil bagi antara volume pori total dengan volume bongkah. Dari praktikum diperoleh data BV masing-masing tanah dari yang terbesar sampai yang terkecil adalah Ultisol (1,62) > Alfisol (1,49) > Rendzina (1,14) > Entisol (1,13) > Vertisol (1,04). Data BJ dari yang terbesar sampai yang terkecil adalah Alfisol (4,14) > Ultisol (3,14) > Entisol (2,45) > Rendzina (1,96) > Ventisol (1,78). Besar total porositas tanah (n) adalah Alfisol (64%) > Entisol (54%) > Ultisol (48%) > Vertisol (36%) > Rendzina (18,77%).

I.PENGANTAR

            Struktur tanah merupakan salah satu fisik tanah dan merupakan fisik kimia dan biologis mulai dari agregasi hingga sementasi (bahan perekat). Struktur tanah juga dipengaruhi oleh perubahan iklim, aktivitas biologis, pengolahan tanah, dan kepekaan tanah terhadap gaya-gaya perusak fisiokimia dan mekanis. Struktur tanah penting untuk dipelajari karena untuk dapat mengetahui tingkat kelonggaran antar partikel-partikel tanah . Metode yang digunakan untuk menentukan struktur tanah adalah metode subjektif dan kuantitatif seperti metode lilin, ring sampel, air raksa, dan piknometer.

            Dengan penentuan berat volume (BV) dan porositas, dapat diketahui dan dibedakan antara struktur tanah yang ada. Porositas dapat menjadi tolok ukur yang paling berguna karena poses-proses kimia dan biologi yang aktif terjadi dalam pori-pori tanah yang besar yang bermanfaat untuk aerasi dan infiltrasi. Sedangkan pori-pori kecil berfungsi untuk menyimpan lengas tersedia untuk tanaman. Dalam praktikum struktur tanah ini bertujuan untuk menetapkan kerapatan massa tanah / berat volume  (BV), menentukan kerapatan butir tanah / berat jenis (BJ), dan menentukan porositas total tanah (n).

            Struktur tanah ialah susunan zarah-zarah tanah yang membentuk pola keruangan. Proses yang terlibat dalam pembentukan struktur tanah ialah penjojotan agregat, dengan atau tanpa diikuti sementasi. Penjojotan adalah peristiwa elektronik pengendapan zarah tanah dari suspense. Pengendapan terjadi karena zarah-zarah tanah mengelompok sehingga memperoleh massa yang lebih besar. Pengelompokan terjadi karena potensial zeta zarah-zarah tanah menurun yang menyebabkan kakas tolak antar zarah mengecil sehingga kakas tarik gravitasi antar massa zarah dapat bekerja. Potensial ini dapat turun karena sebagian atau seluruh muatan listrik negatif dinetralkan oleh kation-kation yang terserap (Notohadiprawiro, 1998).

            Struktur tanah yang baik adalah yang kandungan udara dan airnya dalam jumlah cukup dan seimbang serta mantap. Hal semacam ini hanya terdapat pada struktur yang ruang pori-porinya besar dengan perbandingan yang sama antara pori-pori makro dan mikro serta tahan terhadap pukulan tetes air hujan. Dikatakan pula bahwa struktur tanah yang baik apabila perbandingannya sama antara padatan, air, dan udara (Suhardi, 1983). Cacing tanah juga dapat memperbaiki aerasi tanah melalui aktivitas pembuatan lubang dan juga memperbaiki porositas tanah akibat perbaikan struktur tanah, selain itu cacing tanah juga mampu memperbaiki ketersediaan unsur hara dan kesuburan secara umum (Edward, 1998).

            Struktur tanah merupakan sifat fisik tanah yang menggambarkan susunan keruangan partikel-partikel tanah yang bergabung antara satu dengan yang lain membentuk agregat. Dalam tinjauan morfologi, struktur tanah diartikan sebagai susunan partikel-partikel primer menjadi satu kelompok partikel (cluster) yang disebut agregat, yang dapat dipisah-pisahkan kembali serta mempunyai sifat yang berbeda dari sekumpulan partikel primer yang tidak teragregasi (Handayani, 2002).

            Struktur tanah berpengaruh terhadap gerakan air, gerakan udara, suhu tanah, dan hambatan mekanik perkecambahan biji serta penetrasi akar tanaman. Karena kompleksnya peran sejumlah parameter antara lain bentuk dan ukuran agregat, agihan ukuran agregat, stabilitas agregat, presentase agregasi, porositas (BV dan BJ), agihan ukuran pori-pori dan kemampuan menahan air (De boodt, 1978). Distribusi dan kontinuitas pori menentukan aliran air dan udara (Undang, et. al., 2006).

            Tingkat perkembangan struktur tanah ditentukan berdasarkan atas kemantapan atau ketahanan bentuk struktur tanah tersebut terhadap tekanan. Ketahanan struktur tanah dibedakan menjadi tingkat perkembangan lemah (butir-butir struktur tanah mudah hancur) dan tingkat perkembangan sedang (butir-butir struktur tanah agak sukar hancur). Hal ini sesuai dengan jenis tanah dan tingkat kelembaban tanah. Tanah-tanah permukaan yang banyak mengandung humus biasanya mempunyai tingkat perkembangan yang kuat. Tanah yang kering umumnya mempunyai kemantapan yang lebih tinggi daripada tanah basah. Jika dalam menentukan kemantapan struktur tanah tidak disebutkan kelembabannya, biasanya dianggap dalam keadaan struktur tanah dalam keadaan yang paling baik (Harjowigeno, 1987).

II. METODOLOGI

Praktikum Dasar-Dasr Ilmu Tanah Acara IV yang berjudul Struktur Tanah dilaksanakan pada Rabu, 24 April 2013 di Laboratorium Tanah Umum, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Alat dan bahan yang digunakan dalam praktkum struktur tanah ini adalah contoh tanah bongkah kreing udara (Entisol, Alfisol, Ultisol, Rendzina dan Vertisol), contoh tanah kering udara f 2 mm (Entisol, Alfisol, Ultisol, Rendzina dan Vertisol), cawan pemanas lilin, lampu spiritus, penumpu kaki tiga, gelas ukur, pipet ukur 10 ml, termometer, piknometer, timbangan dan kawat pengaduk halus. Dalam praktikum ini akan ditentukan berat volume (BV) dengan metode lilin, berat jenis (BJ) dengan metode piknometri, dan porositas total tanah (n).

Dalam penentuan BV ada beberapa langkah yang harus dilakukan. Langkah pertama diambil sebongkah contoh tanah dan dibuat bentuk bola dengan ukuran f 1-1,5 cm dan kemudian diikat dengan benang dan ditimbang bongkah tanah yang dibentuk bola (misal a gram). Langkah kedua, lilin dicairkan dalam cairan pemanas dan diukur suhunya. Langkah ketiga, pada suhu 65-70^oC, bongkah tanah dicelupkan selama 2-3 detk dan dipastikan seluruh permukaan bongkah tanah tertutupi sempurna oleh lapisan lilin. Setelah dingin, bongkah ditimbang kembali (misal b gram). Langkah keempat, tabung ukur diisi dengan aquadest sampai volume p mL dan bongkah tanah dimasukkan perlahan-lahan sampai aquadest naik. Jika kenaikan air tidak jelas, aquadest ditambahkan dengan pipet ukur sampai di garis volume tertentu (misal q mL) dan dicatat aquadest yang telah ditambahkan dari pipet ukur (misal r mL). Setelah selesai bongkah tanah diangkat dan tabung ukur dibersihkan.

Dalam penentuan BJ juga ada beberapa langkah yang harus dilakukan. Langkah pertama, piknometer dibersihkan terlebih dahulu. Piknometer kosong tersumbat kemudian ditimbang (misal a gram). Langkah kedua, piknometer diisi dengan contoh tanah f 2 mm ± ½ volume, disumbat dan ditimbang (misal b gram). Kemudian aquadest ditambahkan sampai 2/3 volume, aduk dengan pengaduk kawat untuk menghilangkan udara yang tersekap. Langkah ketiga, suspensi dalam piknometer didiamkan selama 1 jam. Diukur suhu suspensinya (misal t₁^oC) kemudian pada tabel BJ dicari BJ untuk t₁^oC (misal BJ₁). Suspensi diaduk lagi, ditambah air sapmai 2/3 leher piknometer. Lalu disumbah lagi sampai aquadest dapat mengisi pipa kapiler sampai penuh. Dinding piknometer dilap dengan tissu sampai kering dan ditibmang (misal c gram). Langkah keempat, isi pikno dibuang dan diisi dengan aquadest sampai penuh dan sumbat kemudian ditimbang (misal d gram). Lalu suhu aquadest diukur (misal t₂^oC) dan lihat di tabel BJ (misal BJ₂). Setelah itu piknometer dibersihkan.

Untuk mengetahui nilai BV, BJ dan porositas total tanah (n), maka dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

BV =  gram/cm³

BJ =  gram/cm³

n =

Keterangan :

BV      : berat volume tanah

BJ        : berat jenis tanah

n          : porositas total tanah

KL       : kadar lengas tanah

BJ₁       : berat jenis tanah pada t₁⁰C 

BJ₂       : berat jenis tanah pada t₂⁰C 

   

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1.1. Tabel Hasil Struktur Tanah

No	Jenis Tanah	BV (g/cm3)	BJ (g/cm3)	n(%)
1. 2. 3. 4. 5.	Entisol Alfisol Ultisol Rendzina Vertisol	1,13 1,49 1,62 1,14 1,62	2,45 4,14 3,14 1,78 1,96	54 64 48 36 18,77

Contoh Perhitungan:

1.      BV tanah Ultisol

BV      =

                  =

                  = = 1,62 g/cm3

2.      BJ tanah Ultisol

BJ        =

                        =

                        =

= g/cm3

= 3,14 g/cm³

3.      Porositas Total Tanah Ultisol

n          =

=

= (1  0,5159236) x 100%

= 0,4840764 x 100%

= 48,4%

Struktur tanah merupakan gumpalan tanah yang berasal dari partikel-partikel tanah yang saling merekat satu sama lain karena adanya perekat misalnya humus, kapur, olsida besi/aluminium, jasad mikro dan lain-lain. Selain itu secara awam istilah struktur tanah digunakan untuk menggambarkan tingkat kesarangan antar partikel tanah. Bila suatu tanah mempunyai tingkat ikatan partikel yang sarang maka orang biasa menyebut struktur longgar, dan jika sebalikny maka disebut struktur mampat.Pada praktikum struktur tanah ini akan dibahas tentang BV (Berat Volume), BJ (Berat Jenis) dan Porositas (n). Penentuan BV menggunakan metode lilin, sedangkan penentuan BJ menggunakan metode piknometer.

Dalam pembentukan struktur tanah, terdapat beberapa factor yang dapat mempengaruhinya antara lain bahan organik, aktivitas makhluk hidup, tekstur,perakaran, bahan induk, dan erosi. Bahan organik dalam pembentukan struktur tanah berfungsi sebagai perekat atau sebagai lem. Aktivitas makhluk hidup sangat mempengaruhi gembur tidaknya tanah.Karena semakin banyak aktivitas makhluk hidup maka tanah akan menjadi gembur dan mengakibatkan struktur tanah menjadi lemah.Contohnya Cacing yang mampu menggemburkan tanah karena aktifitasnya didalam tanah. Sedangkan tekstur tanah menunjukkan perbandingan relatif pasir, debu dan liat dalam tanah.tekstur juga menunjukkan keadaan kasar atau halusnya suatu jenis tanah, Dari penjelasan tersebut hubungan antara struktur tanah dan tekstur tanah yaitu tekstur tanah sangat butuh peran dalam menentukan struktur tingkat kesulitan dan kemudahan daya olah tanah dan drainase tanah. Tanah yang kemantapannya atau kemampuan kelekatannya rendah maka makin mudah diolah karena kandungan liatnya sedikit dan sebaliknya. Kemudian perakaran berfungsi untuk mendukung berdirinya tanaman dan mengangkut serta menyerap air dan zat-zat makanan dari dalam tanah. Bila akar tanaman tersebut kuat maka akan mengubah struktur dari tanah tersebut, yang semula gumpalan menjadi gumpal bersudut. Bahan induk akan berpengaruh terhadap kasar halusnya suatu struktur tanah,contohnya bila bahan induknya adalah batuan yang akan terlapuk menjadi pasir maka komposisi penyusun struktur tanahnya berbeda dan menjadi berstruktur kasar.Erosi akan menyebabkan perubahan struktur tanah,Karena erosi itu sendiri merupakan suatu perubahan bentuk batuan,tanah atau lumpur yang disebabkan oleh air,angin,es,pengaruh gaya berat dan oragnisme hidup.Contonya apabila permukaan tanah yang ada di daerah sungai terjadi erosi/terkikis karena akibat dari derasnya air sungai,kemudian tanah yang terkikis tersebut terbawa oleh air sungai dan mengendap di suatu tempat tertentu serta terjadi sedimentasi yang menyebabkan struktur tanahnya berbeda antara sebelum dan sesudah terjadi sedimentasi.

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan terhadap nilai BV, BJ, dan n (%) tanah yang terdiri dari tanah jenis Entisol, Alfisol, Ultisol, Renzina, dan Vertisol didapatkan beberapa data sebagai nilai BV,nilai BJ dan representasi porositas total tanah.Untuk nilai BV dari yang terbesar sampai yang terkecil adalah sebagai berikut: Ultisol > Alfisol > Rendzina >  Alfisol > Vertisol.Dapat dilihat bahwa nilai BV tertinggi ada dijenis tanah Ultisol yaitu sebesar 1,62. Kemudian disusul tanah Alfisol yaitu sebesar 1,49 ,nilai BV Tanah Rendzina sebesar 1,14 , untuk nilai BV tanah Entisol sebesar 1,13 , dan yang terakhir adalah tanah Vertisol yaitu sebesar 1,04.

Untuk Nilai BJ pada percobaan ini,urutan nilainya dari yang paling besar ke yang paling rendah adalah sebagai berikut: Alfisol > Ultisol > Entisol > Rendzina > Vertisol. Dapat dicermati dari urutan tersebut bahwa nilai BJ pada tanah jenis Alfisoln adalah yang paling besar dibandingkan dengan yang lainnya,yaitu sebesar 4,14. Kemudian disusul dengan nilai BJ Ultisol yaitu sebesar 3,14, nilai BJ  tanah Entisol sebesar 2,45 , nilai BJ tanah Vertisol sebesar 1,96 dan yang terkhir adalah nilai BJ tanah Vertisol yaitu sebesar 1,78.

              Untuk nilai Porositas,urutan porositas tanah dari berbagai jenis tanah yang tertinggi sampai yang terendah adalah sebagai berikut: Alfisol > Entisol > Ultisol > Vertisol > Rendzina. Dari data tersebut telihat bahwa nilai porositas total tanah Alfisol yang paling besar, yaitu sebesar 64%. Nilai porositas tanah Entisol adalah 54%, sedangkan nilai porositas tanah Ultisol adalah sebesar 48%. Untuk tanah jenisVertisol, mempunyai nilai porositas sebesar 36% dan yang terakhir adalah Rendzina sebesar 18,77%.

             Sedangkan menurut para peneliti dan ahli tanah Wirosoedarmo (2002) BV Vertisol 0,95 gr/cm3, BJ Vertisol 2,17gr/cm3, dan porositasnya 0,560%, BV Alfisol 1.21 gr/cm3, BJ Alfisol 3.071 gr/cm, dan porositasnya 0.493%, Rendzina BV 1,83 g/cm3 dan porositasnya 24,3% (Szreniawska et al., 1996), BV Entisol 1,18 g/cm3 (Melgar et al., 1992), dan BJ Ultisol 1,1 g/cm3 (Dorner et al., 2010). Ada beberapa data yang tidak sesuai dengan data yang disebutkan dalam sumber pustaka. Pada dasarnya nilai porositas tanah yang terdiri dari sebagian besar lempung maka nilai porositas tanah jenis ini yang kecil. Ketidak sesuaian data tersebut diantaranya dikarenakan oleh hal-hal teknis seperti tanah yang digunakan terlalu kering atau terlalu basah sehingga tanah sulit untuk dibuat seperti bola dan mengakibatkan  ketidak rataan bola tanah sehingga memungkinkan adanya cairan lilin yang masuk dan tidak maksimalnya akurasi dalam percobaan.

              Manfaat struktur tanah pada bidang pertanian adalah untuk menentukan pupuk. Hal ini dikarenakan berhubungan dengan bahan organic yang diperlukan. Jika bahan orhganiknya diketahui maka bisa menentukan kebutuhan pupuknya. Nilai porositas berkaitan dengan kebutuhan irigasi pada pertanian karena berkaitan dengan aktivitas dalam pori-pori tanah. Pori-pori tanah tersebut akan menjadi ukuran untuk kebutuhan air pada jenis-jenis tanah.Selain itu kita dapat menentukan struktur tanah yang tepat untuk pembudidayaan tanaman,sehingga dapat tumbuh dan mendapatkan hasil produksi yang maksimal serta cara mengatasi berbagai masalah yang berhubungan dengan struktur tanah yang berhubungan dengan pembudidayaan tanaman.Misalnya: Lahan marginal atau lahan pasir yang dapat di gunakan untuk tanaman sayuran dengan cara mencampurkan tanah pasir yang mau ditanami dengan lempung dan ditambahkan pupuk. Dengan seperti itu tingkat porositas tanah akan berkurang dan kandungan unsur hara didalam tanah mencukupi.

              Metode yang digunakan dalam mencari nilai kerapatan partikel tanah(BJ) adalah dengan menggunakan metode piknometri. Metode piknometri ini menggunakan alat yang disebut piknometer. Piknometer tersebut diberi perlakuan dengan diisi air dan kemudian ditimbang, diukur suhu, dan dilihat BJ pada table. Kelebihan metode piknometri ini adalah lebih umum, mudah, cepat, dan tingkat keakuratan hasil yang didapat lebih dari metode yang lain. Sedangkan metode lilin digunakan dalam menentukan kerapatan bongkah atau volume tanah(BV). Metode ini dilakukan dengan membuat selaput-selaput lilin di seluruh permukaan bongkah tanah tanpa ada lubang maupun selaput lilin yang tidak rata. Bongkah tanah dengan selaput lilin tersebut kemudian ditimbang dan dihitung volumenya. Kelebihan metode lilin tersebut adalah mudah dilakukan dan alat yang digunakan sederhana tanpa ada alat yang khusus.

IV. KESIMPULAN

·      Nilai BJ pada masing-masing jenis tanah adalah Alfisol (4,14 g/cm³ ) > Ultisol (3,14 g/cm³ ) > Entisol (2,45 g/cm³ ) > Vertisol (1,96 g/cm³ ) > Rendzina (1,78 g/cm³ ).

· Nilai BV pada masing-masing jenis tanah adalah Ultisol (1,62 g/cm³ ),Vertisol (1,62 g/cm³ ).> Alfisol (1,49 g/cm³ ) > Rendzina (1,14 g/cm³ ) > Entisol (1,13 g/cm³ ).

· Nilai Porositas pada masing-masing jenis tanah adalah Alfisol (64%) > Entisol (54% ) > Ultisol ( 48%) > Vertisol (36%) > Rendzina (18,77% ).

DAFTAR PUSTAKA

De boodt. 1978. Soil Physics. Rijkuhivertest Geint. Lecture Note. Unpublished.

Dörner, J., P. Sandoval, and D. Dec. 2010. The role of soil structure on the pore functionality of an Ultisol. Journal Soil Science Plant Nutrient 10:495-508.

Edward. 1998. Earthworm ecology, ecosystem, and environment. Journal of Agriculture. 1: 177 -             178.

Handayani, S. dan H. S. Bambang. 2002. Kajian struktur tanah lapisan olah. Jurnal Ilmu Tanah     dan Lingkungan. 33: 10 – 17.

Harjowigeno, S. 1987. Ilmu Tanah. Rineka Cipta. Jakarta.

Melgar, R. J., T. J. Smyth, P. A. Sanchez, and M. S. Cravo. 1992. Fertilizer nitrogen movement in a Central Amazon Oxisol· and Entisol cropped to corn Fertilizer. Research 31:241-252.

Notohadiprawiro, T. 1998. Tanah dan Lingkungan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

Suhardi. 1983. Dasar-dasar Bercocok Tanam. Kanisius. Yogyakarta.

Szreniawska, M. D., A. Wyczolkowski, B. Jozefaciuk, A Ksiczopolska, J. Szymona, and J. Stawinski. 1996. Relation between soil structure, number of selected group of soil microorganism, organic matter content and cultivation system. Agrophysics 10:31-35.

Undang, K., F. Agus, A. Adimihardja, dan Ai Dariah. 2006. Sifat fisik tanah dan metode             analisisnya.<http://www.oursoil.org>. Diakses pada 24 April 2013 pukul 13.45 WIB.    

Wirosoedarmo, R. 2002. Pendekatan teori fractal untuk menentukan kurva retensi air pada vertisol dan alfisol hasil olah tanah. Jurnal Teknologi Pertanian 5:173 - 178.