Transcript kuliah-4 ith-hh

Kapasitas Tukar Kation
Kapasistas Tukar Kation (KTK) adalah banyaknya kation (dalam
miliequivalen) yang dapat dijerap oleh tanah pe rsatuan berat tanah
(biasanya per 100 g) [dinayatakan dalam me/100 g atau cmol(+)/kg]
 Kation adalah ion bermuatan positif (+) (Contoh : Ca+2, Mg+2,
K+, Na+, NH4+, H+, Al3+, umum terdapat dalam kompleks jerapan
tanah)
 Kation di dalam tanah terlarut di dalam air tanah atau dijerap oleh
koloid tanah
 Kation-kation yang telah dijerap oleh koloid tanah sukar tercuci
oleh air gravitasi, tetapi dapat diganti oleh oleh kation lain yang
ada di dalam larutan tanah, hal ini disebut “pertukaran kation”
Kapasitas Tukar Kation
KTK dinyatakan dalam me/100 g
 1 ekivalen adalah suatu jumlah yang secara kimia setara dengan
1 g hidrogen dengan jumlah atom 6.02 x 1023 (= bilangan
Avogadro)
 Bilangan Avogadro adalah banyaknya "entitas" (atom atau
molekul) dalam satu mol
 1 me setara dengan 1 mg hidrogen dan terdiri atas 6.02 x 1020
atom hidrogen
 KTK tanah 1 me/100 g, berarti setiap 100 g tanah mengandung
6.02 x 1020 muatan negatif
1 me H = 1 mg (BA H = 1, valensi H = 1)
1 me K = 39 mg (BA K = 39, valensi K = 1)
1 me Na = 23 mg (BA Na = 23, valensi Na = 1)
1 me Ca = 20 mg (BA Ca = 40, valensi Ca = 2)
1 me Mg = 12 mg (BA Mg = 24, valensi Mg = 2)
Kapasitas Tukar Kation
Penetapan KTK (di laboratorium)

Harus didasarkan pada pH larutan yang telah ditentukan
(karena pada tanah ada muatan tergantung pH)

Umumnya menggunakan “ekstraksi amonium asetat yang
disangga/dibuffer pada pH 7.0
bila pH tanah < 7, maka nilai KTK > KTK sebenarnya
bila pH tanah > 7, maka nilai KTK < KTK sebenarnya
Kapasitas Tukar Kation
Penetapan KTK (di laboratorium)
Bila tanah diekstrak (dicuci) dengan KCl 1 N (garam netral) pada pH
tanah yang sebenarnya :
air cuciannya (leachate) akan mengandung H+, Al3+, Ca2+,
Mg2+, K+, Na+, dan lain-lain (disebut kation-kation dapat ditukar)
Jumlah semua kation-kation dapat ditukar (H+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+,
Na+, dan lain-lain) disebut KTK efektif atau KTK permanen (muatan
yang menimbulkan KTK efektif berasal dari muatan permanen di
dalam mineral liat )
Dalam Taksonomi Tanah :
KTK efektif = Al-dd (ekstraksi KCl 1N) + jumlah basa-basa dapat
ditukar (NH4OAc, pH 7.0)
Kapasitas Tukar Kation
Penetapan KTK di laboratorium
1. KTK ekstraksi NH4OAc pH 7.0
2. KTK esktraksi 1 N KCl, garam netral pada pH sebenarnya)
disebut juga KTK efektif atau KTK permanen
3. KTK ekstraksi BaCl2 – TEA pH 8.2 (setelah ekstraksi 1 N KCl)
(EA = extractable acidity)
4. KTK ekstraksi 1 N KCl + KTK ekstraksi BaCl2 – TEA pH 8.2,
disebut KTK total
5. KTK jumlah kation : jumlah kation dapat ditukar (NH4OAc pH
7.0) + EA (BaCl2 – TEA pH 8.2)
Kapasitas Tukar Kation
Koloid Tanah
Humus
Chlorit
Montmorilonit
KTK [cmol(+)/kg]
100 – 300
10 – 40
80 – 150
Illit
Kaolinit
Haloysit 2H2O
10 – 40
3 – 15
5 – 10
Haloysit 4H2O
Seskuioksida
40 – 50
0-3
Nilai KTK tanah ditentukan oleh jenis koloid tanah
Kapasitas Tukar Kation
Pentingnya KTK tanah
 KTK tanah merupakan sifat kimia tanah yang sangat menentukan
kesuburan tanah
 Tanah dengan KTK tinggi dapat menjerap dan menyediakan
unsur hara lebih baik dibandingkan tanah dengan KTK rendah
 Bila kation tanah didominasi oleh kation basa Ca, Mg, K, Na
(kejenuhan basa tinggi), maka KTK tanah tinggi (kesuburan
tanah tinggi)
 Bila kation tanah didominasi oleh kation asam Al dan H
(kejenuhan basa rendah), maka KTK tanah rendah (kesuburan
tanah rendah)
• KTK tanah digunakan dalam klasifikasi tanah
Cntoh : Oksisol harus mempunyai KTK < 16 cmol(+)/kg
Kapasitas Tukar Kation
Faktor-faktor yang mempengaruhi KTK tanah
1. Kandungan bahan organik tanah
(makin tinggi BO, makin tinggi KTK)
2. Tekstur tanah
(KTK tanah berliat > KTK tanah berpasir)
3. Jenis mineral liat
(KTK tanah dengan montmorilonit > dengan kaolinit)
4. Tanah-tanah tua (Oksisol) mempunyai KTK lebih rendah
karena koloid tanah lebih banyak dari seskuioksida
Pertukaran Anion
Pertukaran anion lebih banyak ditemukan pada tanah yang
banyak mengandung mineral liat amorf dan tanah dengan mineral
liat Al dan Fe oksida, ditemukan sedikit pada mineralmliat kaolinit
Di dalam tanah : Pertukaran anion < pertukaran kation
Muatan positif pada mineral liat silikat dan oksida Fe dan Al
terjadi karena adanya patahan-patahan kristal atau akibat
penggantian gugusan OH oleh anion-anion lain
Pertukaran anion terjadi karena koloid-koloid tanah bermuatan
positif
Pertukaran Anion
Bila tanah banyak mengandung muatan positif terjadi
penjerapan anion seperti nitrat (NO3-), Chlor (Cl-) dan lain-lain
Kation-kation seperti Ca, Mg dan Na tidak dijerap tanah tetapi
tetap larut di dalam larutan tanah sehingga mudah tercuci dari
tanah
Fosfat dan sulfat dapat difiksasi oleh tanah, sehingga
ketersediaannya rendah jika tanah mempunyai kemampuan
fiksasi P yang kuat
Kejenuhan Basa
Kejenuhan basa menunjukkan perbandingan antara jumlah kationkation basa dengan jumlah semua kation (kation basa dan kation
asam) yang terdapat di dalam kompleks jerapan tanah
KB (NH4OAc pH 7.0) = jumlah kation basa
x 100 %
KTK (NH4OAc pH 7.0)
Kation-kation basa umumnya merupakan unsur hara yang
diperlukan tanaman, namun mudah tercuci sehingga tanah dengan
KB tinggi menunjukkan bahwa tanah tersebut belum banyak
mengalami pencucian dan merupakan tanah yang subur
Kejenuhan Basa
KB tanah ditentukan oleh pH tanah
Tanah-tanah dengan pH rendah mempunyai KB
rendah, dan sebaliknya
Pada pH 5.5 – 6.5 hubungan pH dengan KB hampir
merupakan suatu garis lurus
Tanah dengan KB rendah : kompleks jerapan lebih
banyak diisi oleh kation asam (Al3+ dan H+)
Unsur hara Esensial
Unsur hara esensial adalah unsur hara yang sangat
diperlukan tanaman dan fungsinya di dalam tanaman tidak
dapat digantikan oleh unsur lainnya sehingga bila tidak
terdapat dalam yang cukup di dalam tanah, maka tanaman
tidak dapat tumbuh dengan normal
Unsur hara esensial dapat berasal dari tanah, air dan udara
Unsur hara Esensial
Terdapat 17 unsur hara esensial, terdiri atas :
a. Unsur hara makro : C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S
Unsur hara makro adalah unsur hara yang dibutuhkan
dalam jumlah banyak, bila kurang dari kebutuhan tanaman,
maka pertumbuhan tanaman terganggu atau tidak optimal
a. Unsur hara mikro : Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, Cl, Co
Unsur hara mikro adalah unsur hara yang dibutuhkan
dalam jumlah sedikit, jika melebihi kebutuhan kebutuhan
tanaman menjadi unsur beracun atau mengganggu
pertumbuhan tanaman
Unsur hara Esensial
Unsur hara esensial juga dibutuhkan oleh hewan (kecuali B)
Hewan atau ternak umumnya memakan rumput, oleh karena itu
unsur hara yang ada di dalam tanaman juga merupakan unsur hara
yang tersedia bagi hewan ternak)
Unsur hara esensial lain bagi hewan/ternak : cobalt, natrium,
yodium, selenium
Unsur Co (kadang-kadang diperlukan tanaman), sehingga sering
tidak dimasukkan sebagai unsur hara esensial, karena lebih banyak
dibutuhkan oleh ternak
Si unsur hara esensial untuk tanaman padi, kurang penting bagi
tanaman lain
Mekanisme Penyediaan dan Penyerapan Unsur Hara
Tanaman dapat menyerap unsur hara melalui akar dan daun
Unsur hara umumnya diserap oleh akar tanaman dari dalam
tanah, kecuali :
a. Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO2
melalui stomata daun dalam proses fotosintesis
b. Unsur H diambil akar tanaman dari air tanah (H2O) (dalam
jumlah sedikit melalui daun)
c. Bebeapa unsur hara dapat diserap tanaman melalui daun
(penyemprotan laritan hara atau pupuk, disebut pupuk daun)
Mekanisme tersedianya unsur hara di sekitar akar
1. Aliran masa (mass flow)
adalah gerakan unsur hara di dalam tanah menuju
permukaan akar tanaman bersama-sama gerakan
massa air yang berlangsung terus menerus karena
air terus menerus diserap akar dan menguap melalui
proses transpirasi
Mekanisme penyediaan unsur hara paling utama untuk
kebanyakan unsur hara : N (98.8 %), Ca (71.4 %), S (95.0 %),
Mo (95.2 %)
Mekanisme tersedianya unsur hara di sekitar akar
2. Difusi
adalah bergeraknya unsur hara di dalam larutan tanah
dari bagian yang mempunyai konsentrasi tinggi ke
bagian dengan konsentrasi rendah (sesuai hukum
difusi). Hal ini terjadi karena unsur hara terlarut di
dalam air (larutanny disebut “larutan tanah atau soil
solution)
Terutama untuk unsur hara P (90.9 %) dan K (77.7 %),
disebabkan kedua unsur tersebut tersedia dari suatu bentuk
mineral di dalam tanah yang kelarutannya rendah
Mekanisme tersedianya unsur hara di sekitar akar
3. Intersepsi akar
adalah tersedianya unsur hara karena adanya perpanjangan
akar tanaman (pertumbuhan tanaman) menuju tempat-tempat
yang lebih jauh di dalam tanah sehingga menemukan unsurunsur hara di dalam larutan tanah di tempat-tempat tersebut
Memanjangnya akar berarti memperpendek jarak yang harus
ditempuh unsur hara untuk mendekati akar tanaman melalui
aliran massa atau difusi
Terutama untuk unsur hara Ca (28.6 %), unsur hara lain
cuma sedikt (1.2 – 5.0 %)
Proses Penyerapan Unsur Hara oleh Akar
Proses penyerapan unsur hara yang telah tersedia di sekitar akar
tanaman :
a. Memerlukan energi metabolik (dari pernapasan akar tanamann
sehingga penyerapan unsur hara berkurang bila pernapasan
berkurang)
b. Merupakan proses yang selektif (tanaman mempunyai
kemampuan memilih unsur-unsur tertentu untuk diserap akar)
Akar tanaman yang paling aktif dalam menyerap unsur hara
adalah dekat ujung akar yang baru terbentuk atau rambutrambut akar dimana kegiatan respirasi terbesar
Proses Penyerapan Unsur Hara oleh Akar
Proses selektivitas dalam penyerapan unsur hara oleh akar
tanaman :
Seleksi dilakukan oleh membran yang mengelilingi
protoplasma yang merupakan bagian dalam dari sel-sel akar
tanaman (bagian luar akar tanaman atau dinding sel yang
bersinggungan langsung dengan tanah tidak aktif)
Seleksi dilakukan oleh membran melalui proses yang masih
belum diketahui pasti, diperkirakan melalui suatu carrier
(pembawa) yang bersenyawa dengan ion (unsur) terpilih untuk
masuk ke dalam protoplasma dengan menembus membran sel
Unsur hara esensial : Nitrogen
Nitrogen di dalam tanah berasal dari :
a. Bahan organik tanah
b. Pengikatan oleh mikroorganisme dan N udara
c. Pupuk (Urea, ZA dan lain-lain)
d. Air hujan
BO merupakan sumber N utama di dalam tanah
BO juga mengandung unsur lain terutama C, P, S dan unsur
hara mikro dengan perbandingan 100 : 10 : 1 : 1 : (sangat
sedikit) (C : N : P : S : (unsur mikro)
Unsur hara esensial : Nitrogen
Faktor-faktor yang mempengaruhi pelapukan (dekomposisi) BO
1. Suhu (dekomposisi cepat pada suhu tinggi)
2. Kelembaban (dekomposisi BO cepat jika lembab, lambat bila
basah)
3. Tata udara tanah (dekomposisi BO cepat jika tata udara tanah
baik)
4. Pengolahan tanah (mempercepat dekomposisi BO)
5. Jenis bahan organik (tanaman budidaya umumnya cepat
terdekomposisi, pinus sulit terdekomposisi)
Unsur hara esensial : Nitrogen
Pengikatan N oleh mikroorganisme dan N udara
a. Simbiose dengan tanaman leguminosa : bakteri bintil akar
atau Rhizobium
b. Bakteri yang hidup bebas (non simbiotik) : Azotobacter
(aerobik), Clostridium (anaerobik)
Unsur hara esensial : Nitrogen
Fungsi N :
a. Memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman (tanaman
lebih hijau bila cukup N)
b. Pembentukan protein
N di dalam tanah terdapat dalam bentuk ;
a. Protein (bahan organik)
b. Senyawa-senyawa amino
c. Amonium (NH4+)
d. Nitrat (NO3-)
Unsur hara esensial : Nitrogen
N diambil tanaman dalam bentuk ion NH4+ dan NO3Gejala kekurangan N :
a. Tanaman kerdil
b. Pertumbuhan akar terbatas
c. Daun tanaman kuning dan gugur
Gejala kebanyakan N :
a. Memperlambat pematanhan tanaman (pertumbuhan vegetatif
terlalu banyak)
b. Batang tanaman lemah dan mudah roboh
c. Mengurangi daya tanaman terhadap penyakit
Unsur hara esensial : Nitrogen
Perubahan N di dalam tanah (dari bahan organik) melalui proses :
1. Amininsasi : Pembentukan senyawa protein dari BO (protein)
oleh bermacam-macam mikroorganisme)
Protein + enzim
(BO)
senyawa amino + CO2 + E (energi)
(MO)
(R-NH3)
(untuk pertumbuhan MO)
2. Amonifikasi : Pembentukan amonium dari senyawa-senyawa
amino oleh mikroorganisme
R-NH2 + HOH
NH3 + HOH
R-OH + NH3 + E
NH4OH
NH4+ + OH-
Unsur hara esensial : Nitrogen
3. Nitrifikasi : perubahan dari amonium (NH4+) menjadi nitrit oleh
bakteri Nitrosomonas, kemudian menjadi nitrat oleh
bakteri Nitrobacter
2NH4+ + 3O2 Nitrosomonas 2NO2_ + 2 H2O + 4H+ + E
2NO2- + O2
Nitrobacter
2 NO3- + E
Faktor-faktor yang memepengaruhi nitrifikasi
a. Tata udara tanah (nitrifikasi berjalan baiki bila tata udara tanah
baik)
b. pH tanah (nitrifikasi baik pada pH 7.0)
c. Suhu (nitrifikasi lambat pada suhu rendah)
Unsur hara esensial : Nitrogen
Hilangnya N dari tanah karena :
a. Digunakan oleh tanaman atau mikroorganisme
b. N dalam bentuk NH4+ dapat diikat oleh mineral illit sehingga
tidak dapat digunakan oleh tanaman
c. N dalam bentuk NO3- (nitrat) mudah tercuci oleh air hujan
(leaching) (tergantung jumlah hujan dan tekstur tanah)
d. Proses denitrifikasi : proses reduksi nitrat (NO3-) menjadi N2 gas
(tergenang, draianse buruk, tata udara jelek) oleh :
* mikroorganisme
bakt. denitrifikasi
2HNO3
2HNO2
-2(O)
-H2O
N2O
N2 (gas)
-O
* Proses reduksi kimia (setelah terbentuk nitrit), contoh reaksi
nitrit dengan Urea
2HNO2 + CO(NH2)2
CO2 +3H2O + 2N2 (gas)
nitrit
Urea