Proses Dasar

PROSES PEMBENTUKAN TANAH

Oleh : Aris Dwi Prihantono

· Kebanyakan tanah terbentuk dari pelapukan batuan dan mineral (kuarsa, feldspar, mika, hornblende, kalsit, dan gipsum), meskipun ada yang berasal dari tumbuhan (gambut/peat; Histosol)

· Tanah adalah material yang tidak padat yang terletak di permukaan bumi, sebagai media untuk menumbuhkan tanaman (SSSA, Glossary of Soil Science Term)

· Jenny, H (1941) dalam buku Factors of Soil Formation : tanah terbentuk dari interaksi banyak faktor, dan yang terpenting adalah : bahan induk (parent material); iklim (climate), organisme (organism)’; topografi (Relief); waktu (time).

s = f (cl, o, r, p, t, ….)

· Jika 1 faktor saja yang mempengaruhi sedang yang lain konstan, misal iklim yang mempengaruhi pembentukan tanah maka fungsi tersebut dapat ditulis :

S atau s = f (cl) _{o,r,p,t,…..}

· Climosequence : pembentukan tanah yang hanya dipengaruhi oleh faktor iklim, sedang faktor yang lain konstan. Istilah yang sama untuk Biosequences, toposequences, lithosequences, dan chronosequences.

· Tanah dapat terbentuk dari pelapukan batuan padat (in situ) atau merupakan deposit dari material/partikel yang terbawa oleh air, angin, glasier (es), atau gravitasi. Apabila material yang terbawa tersebut masuk ke lahan (land), maka disebut landform.

Penamaan landform berdasar pada cara transport maupun bentuk akhir. Contoh : Alluvial berasal dari aliran air; morain berasal dari gerakan es dan membeku; dunes berasal dari gerakan angin thd pasir; colluvium berasal dari gravitasi.

· Batuan akan terlapukkan secara fisik disebut : disintegrasi (disintegration), maupun secara kimia disebut : dekomposisi (decomposition/decayed) dan diubah menjadi material yang lebih halus. Secara fisik misalnya pengaruh suhu, tekanan, akar tanaman. Secara kimia yang sangat berperan adalah keberadaan air, misal hidrolisis, oksidasi, reduksi, dehidrasi, dll.

· Laju pelapukan tergantung pada : (1) temperatur; (2) laju air perkolasi; (3) status oksidasi dari zona pelapukan; (4) luas permukaan bahan induk yang terekspose; (5) jenis mineral.

· Mineral adalah substansi inorganik yang homogen dengan komposisi tertentu, dan mempunyai ciri fisik berupa ukuran, warna, titik leleh, dan kekerasan. Mineral dapat digolongkan sebagai mineral primer maupun mineral sekunder.

· Tipe batuan ada 3 yaitu : (1) batuan beku (igneous rock), (2) batuan sedimen (sedimentary rock), (3) batuan metamorfosis (metamorphic rock)

· Batuan beku berasal dari pemadatan magma yang membeku. Dibagi menjadi batuan asam (acidic rock) : relatif tinggi kandungan kuarsa; mineral silikat warna terang Ca atau K/Na dan batuan basa (basic rock) : rendah kandungan kuarsa; kandungan mineral ferromagnesium warna gelap (hornblende, mika, piroksin) tinggi

· Batuan sedimen terjadi apabila partikel mineral atau subtansi terlarut menajdi padat atau tersementasi (cemented) menjadi massa yang keras. Material yang mensementasi menentukan nama batuan sedimen. Misalnya : Calcareous untuk karbonat (lime) (calcareous sandstone); Ferruginous untuk oksida besi; Siliceous untuk silika (SiO2).

Conglomerates dan breksi (Breccias) terjadi dari berbagai fragment batuan yang tersementasi.

Sandstone berasal dari pasir yang tersementasi (umumnya kuarsa dan sedikit partikel ukuran <0,05>

Shales merupakan pemadatan dari clay dan debu dengan berbagai jenis sementasi.

Limestone merupakan kalsium karbonat atau campuran kalsium dan magnesium karbonat, clay, debu, dan pasir dengan lebih dari 50% berupa karbonat.

Dolomite : seperti limestones, akan tetapi kandungan magnesium karbonatnya lebih tinggi

Quartzites : pasir silika tersementasi (Silica-cemented sands) dimana semennya sekeras pasir

· Batuan metomorfose : sama atau lebih keras dibanding batuan beku atau sediment. Contoh batuan metamorfosa :

Gneiss : berasal dari batuan beku warna terang

Schist : terdiri dari banyak batuan atau mineral teruatama mika, terlihat berlapis

Marble : limestone atau dolomite yang menjadi keras karena cukup untuk bersinar (mudah terdekomposisi)

Pembentukan Tanah

¨ Pembentukan tanah dibagi menjadi 2 macam yaitu (1) perubahan massa padat (batuan) menjadi material yang tidak padat atau halus (2) perubahan material yang halus menjadi tanah seiiring dengan berjalannya waktu (disebut dengan perkembangan tanah/soil development).

¨ Pembentukan tanah (soil formation) merupakan pembentukan material yang tidak padat dengan adanya proses pelapukan dan pembentukan profil tanah (termasuk perkembangan horison).

¨ Profil tanah adalah penampang tegak lurus/vertikal tanah yang menunjukkan lapisan-lapisan tanah atau horison.

¨ Horizon : lapisan tanah yang kurang lebih sejajar dengan permukaan bumi dan berbeda dengan lapisan yang berdekatan

¨ Proses pembentukan tanah : penambahan (additions), kehilangan (losses), perubahan bentuk (transformation), pemindahan lokasi (translocation). Additions : penambahan air (hujan, irigasi), nitrogen dari bakteri pengikat N, energi dari sinar matahari, dsb. Losses : dihasilkan dari kemikalia yang larut dalam air, adanya erosi, pemanenan atau penggembalaan, denitrifikasi, dll. Transformation : terjadi karena banyak reaksi kimia dan biologi pada proses dekomposisi bahan organik, pembentukan material tidak larut dari material yang larut. Translocation : terjadi karena adanya gerakan air maupun organisme didalam tanah misalnya clay beregrak ke lapisan yang lebih dalam atau gerakan garam terlarut ke permukaan krn evaporasi.

¨ Pelapukan batuan secara kimia (dekomposisi) lebih dominan dibanding pelapukan secara fisik di daerah beriklim basah. Untuk daerah cold arid maka pelapukan fisik lebih dominan.

¨ Pelapukan fisik (disintegrasi) :

1. Pembekuan dan pencairan : air yang membek mampu memecah batuan atau mineral. Air yang membeku mempunyai kekuatan tekanan 146 kg/cm2

2. Friksi antar batuan yang bergerak yang disebabkan oleh air, angin, es, gravitasim dsb

3. Organisme : perkembangan perakaran mampu memecahkan batuan. Manusia mempercepat pelapukan dengan pengolahan tanah, pembajakan, penambangan, dll.

¨ Pelapukan kimia menyebabkan mineral terlarut dan mengubah sturkturnya sehingga mudah terfragmentasi. Perubahan daya larut (solubility) disebabkan oleh solution (oleh air), hidrolisis, karbonasi, dan oksidasi-reduksi. Perubahan struktur disebabkan oleh hidrasi dan oksidasi-reduksi.

-------------------------------------------------------------------------------------------

Solution : terlarutnya bahan padat ke cairan menjadi ion yang dapat larut yang dikellilingi oleh molekul cairan (air). Contoh :

NaCl + H₂O ® Na⁺, Cl^-, H₂O

(Garam mudah larut) air (ion terlarut,dikelilingi air)

Hidrolisis : reaksi suatu substansi dengan air yang membentuk hidroksida dan substansi baru lain yang lebih mudah terlarut dari substansi asalnya. Hidrolisis merupakan salah satu reaksi pelapukan yang terpenting yang menyebabkan perubahan profil tanah. Contoh :

KAlSi₃O₈ + HOH ® HAlSi₃O₈ + KOH

(ortoclase, sangat (clay silikat) (sgt mudah terlarut)

lambat keterlarutannya)

Karbonasi : reaksi senyawa dengan asam karbonat (asam karbonat merupakan asam lemah yang diproduksi dari gas CO₂ yang terlarut dalam air). Contoh :

CO₂ + H₂O ® H₂CO₃ ® H⁺ + HCO₃^-

CaCO₃ + H⁺ + HCO₃^- ® Ca (HCO₃)₂

(kalsit,sedikit larut) mudah larut

Hidrolisis dan karbonasi merupakan proses pelapukan kimia yang paling efektif dan juga dalam pembentukan tanah.

Reduksi : proses kimia dimana muatan negatif naik, sedang muatan positif turun. Misal CaSO₄ (keras) dilarutkan dalam air menjadi CaSO₄.2H₂O (lebih lunak).

Oksidasi : kehilangan elektron atau penggabungan senyawa dengan oksigen. Mineral yang teroksidasi meningkat volumenya karena penambahan oksigen dan umumnya lebih lunak. Perubahan bilangan oksidasi juga menyebabkan ketidakseimbangan muatan listrik sehingga lebih mudah “terserang” air dan asam karbonat. Oksidasi dan reduksi merupakan proses yang selalu bersama. Contoh :

4FeO + O₂ « 2Fe₂O₃

[ferro oksida, Fe(II)] [ferri oksida,Fe (III)]

Besi dalam mineral primer dapat bereaksi dengan oksigen yang menyebabkan bertambahnya ukuran mineral sehingga mineral tsb dapat pecah. Pertambahan ukuran didukung oleh proses hidrasi, dimana molekul besi oksida dikelilingi oleh oksigen. Total volume mineral menjadi sangat tinggi akan tetapi ikatannya lemah shg mudah terlapukkan.

Hidrasi : kombinasi kemikalia padat, seperti mineral atau garam, dengan air. Hidrasi menyebabkan perubahan struktur mineral, meningkatkan volumenya, kemudian menyebabkan mineral lebih lunak dan mudah terdekomposisi.

Contoh :

2Fe₂O₃ + 3H₂O ® 2Fe₂O₃.3H₂O

hematit limonit

-------------------------------------------------------------------------------------------

Faktor pembentuk tanah (Soil Forming Factors)

± Faktor pembentuk tanah : Bahan induk, iklim, organisme, topografi, waktu

± Bahan induk berpengaruh terhadap pembentukan tanah melalui : perbedaan laju pelapukan, nutrisi yang terkandung dalam bahan induk tsb, dan partikel yang terkandung (misal sandstone = pasir; shales = clay). Hasil pelindihan, translokasi dan transformasi oleh air maupun organisme menunjukkan bahwa tanah mengalami perkembangan. Pembentukan clay didukung oleh persentase yang tinggi dari mineral gelap mudah terdekomposisi dan sedikit kuarsa.

± Iklim merupakan faktor dominan yang semakin meningkat seiring dengan meningkatnya waktu. Faktor iklim yanag utama adalah presipitasi dan temperatur.

± Organisme : perbedaan vegetasi, makro dan mikro organisme yang ada diatas tanah maupun dalam tanah, manusia dalam managemen lahannya.

± Topografi (relief) berpengaruh terhadap pembentukan tanah melalui pengaruhnya terhadap air dan temperatur.

± Time : waktu yang diperlukan tanah untuk berkembang ® pembentukan lapisan-lapisan/horizon (genetik horizon). Horison berkembang sangat cepat pada daerah yang hangat, humid, berhutan karena cukup air. Pada kondisi yang ideal, profil tanah dapat terbentuk selama 200 tahun, sedang pada kondisi yang kurang mendukung dapat terbentuk ribuan tahun.

Berbagai kondisi yang menghambat perkembangan profil tanah :

1. curah hujan rendah (pelapukan rendah, material terlarut yang tercuci sedikit)

2. kelembaban relatif rendah (pertumbuhan mikroorganisme seperti alga, fungi, lichenes rendah)

3. bahan induk mengandung sodium karbonat atau lime yang tinggi (material tanah rendah mobilitasnya)

4. bahan induk mengandung kuarsa yang tinggi dengan kandungan debu dan clay rendah (pelapukan lambat, gerakan koloid rendah)

5. kandungan clay tinggi (aerasi jelek, pergerakan air lambat)

6. bahan induk resisten misal quartzite (pelapukan lambat)

7. kelerengan tinggi (erosi menyebabkan hilangnya lapisan top soil; pengambilan air tanah rendah)

8. tingginya air tanah (pencucian rendah, laju pelapukan rendah)

9. suhu dingin (semua proses pelapukan dan aktivitas mikrobia lambat)

10 akumulasi material secara konstan (material baru menyebabkan perkembangan tanah menjadi baru)

11 . erosi air dan angin yang berat (tereksposnya material baru )

12. Pencampuran oleh binatang dan manusia (pengolahan tanah, penggalian) akan meminimalisir pergerakan koloid ke bagian tanah lebih dalam

13. Adanya subtansi racun bagi tanaman, misal garam yang berlebihan,heavy metal, herbisida yang berlebihan