I. KONSEP DAN ARTI PENTING KUALITAS TANAH
1. Pendahuluan Tanah Tanah merupakan sumberdaya sumberdaya yang sangat berguna bagi keberlanjutan dan produktiftas usaha pertanian dan d an ekosistem alam.
Tanah Tanah banyak mengalami kerusakan kerusakan akibat berbagai kegiatan termasuk kegiatan pembangunan pertanian.
Kerusakan tanah ada yang bersiat sementara, tetapi pada umumnya bersiat permanen. Upaya perbaikannya sangat mahal atau bahkan tidak tid ak ekonomis ekonomis untuk dilakukan terutama kerusakan yang permanen.
Ini berarti keberlanjutan kehidupan manusia, ora, dan auna akan terancam. Oleh karena itu, konsep kualitas tanah dikembangkan dikembangkan untuk menguraikan kegunaan dan kesehatan tanah Kualitas tanah!
$. De%n&'& Kual&ta' Tanah
Menurut SSSA, mutu tanah adalah: kemampuan dari suatu tanah tertentu untuk berfungsi, dalam lingkup batas ekosistem alam atau buatan, memelihara atau meningkatkan mutu air dan udara, dan untuk menyokong kehidupan dan kesehatan manusia.
Menurut Dran d!!. "ah#a mutu tanah adalah kemampuan suatu tanah untuk berfungsi, dalam batas-batas ekositem dan penggunaan lahan, untuk menyokong produktitas biologis, mempertahankan mutu lingkungan, dan menunjang kesehatan tumbuhan, hewan, dan manusia.
". Kualitas Tanah #lami dan $inamis
%utu tanah dapat bersiat ba&aan atau mutu alam& intrinsic, inherent!, dan dapat pula bersiat d&nam&'. %utu alami tanah ditentukan oleh kelima aktor pembentuk tanah dan memiliki atribut'atribut seperti mineralogi dan distribusi ukuran partikel primer, bersiat statik dan tidak mudah mengalami perubahan. #da tanah yang memang secara alami memiliki mutu yang rendah dan adapula yang bermutu tinggi. $alam keadaan tertentu pengelolaan usaha tani dan atau iklim yang buruk misalnya melalui erosi dan desertifkasi, mengakibatkan merosotnya mutu alami tanah.
Pr'e'()r'e' *+ "erhu"un+an den+an tata+una dan t&nda!an )en+ellaan *an+ da)at menurun!an mutu tanah Proses
Akibat terhadap atribut/mutu tanah
Pengaruh yang mungkin terjadi terhadap lingkungan
Erosi
Hilangnya topsoil dan unsusr hara; berkurangnya kapasitas mengatur aliran air dan energi
Penumpukan bahan tanah dan pestisida di tubuh-tubuh air
Kehilangan bahan organik
Berkurangnya kesuburan dan kerusakan struktur tanah; berkurangnya kapasitas untuk mengatur aliran energi di tanah
Peningkatan erosi dan degradasi tanah, peningkatan gas rumah kaca oleh karena pelepasan CO2 ke udara
Kerusakan struktur tanah
Pengurangan porositas dan stabilitas tanah; pengurangan kapasitas menahan dan menghantar air
Peningkatan aliran permukaan dan erosi
alinisasi
Kelebihan garam terlarut dan ketidakseimbangan hara; media tumbuh yang !elek
Penggundulan tanah dan peningkatan erosi angin
Kontaminasi oleh bahan kimia
Kehadiran "at beracun; kapasitas tanah sebagai bu##er lingkungan men!adi terlampaui
Peningkatan gerakan bahan kimia beracun melalui aliran permukaan dan$atau pelindian
%utu tanah alami tidak dapat dinilai secara terpisah dari aktor'aktor ekstrinsik luar! seperti iklim curah hujan, e(aporasi, dan suhu udara!, topograf, dan paramater hidrologis. )ontoh* +! aktor topograf misalnya kemiringan lereng! dan parameter hidrologis misalnya tekstur tanah! sering digunakan untuk mengestimasi indikator mutu tanah seperti penilaian kemampuan tanah untuk dilalui kendaraan dan penilaian bahaya kekeringan. -! Kandungan liat yang tinggi mungkin akan sangat berguna bagi daerah semi ringkai karena dapat menahan air yang banyak, tetapi di daerah basah curah hujan tinggi!, kandungan liat tinggi menyebabkan aerasi jelek. adi, jelas bah&a tidak ada suatu kriteria dan nilai optimum mutu tanah intrinsik yang berlaku secara umum.
%utu tanah alami biasanya dinilai berdasarkan data yang diperoleh melalui upaya jangka panjang pengumpulan data melalui sur(ai sumberdaya lahan dan tanah. $ata yang dibutuhkan untuk melakukan penilaian mutu tanah intrinsik antara lain data iklim, tekstur, kedalaman tanah, porositas, retensi unsur hara, dan keadaan perakaran terutama yang berhubungan dengan hambatan fsik dan kimia terhadap pertumbuhan akar tanaman.
%utu tanah dinamis berhubungan dengan bagaimana pengguna memperlakukan tanah atau dengan kata lain, mutu tanah dinamis adalah mutu tanah sebagai maniestasi kegiatan manusia. #tribut mutu tanah dinamis mengalami perubahan dalam jangka &aktu yang relati lebih singkat daripada yang terjadi pada atribut mutu tanah intrinsik. %isalnya, +! perubahan kandungan bahan organik tanah terjadi dalam jangka &aktu tahun atau dekade/ -! perubahan p0 tanah raksi labil dari bahan organik tanah terjadi dalam &aktu bulan atau tahun/ "! perubahan biomassa dan populasi mikroba, respirasi tanah, laju mineralisasi unsur hara, dan porositas makro dapat terjadi dalam &aktu jam atau hari.
e"era)a -nth tam"ahan "er"a+a& )r'e' d& dalam tanah dan an+!a #a!tu !ead&aan*a. %angka pan!ang &'(2 )'(* tahun+ Dekomposisi humus Podzolisasi &Pemindahan l, #e dan BO scr kimia sehingga i tertinggal dan konsentrasinya naik+ Gleying &reduksi #e pd kondisi anaerobic sehingga tanah berrn abu-abu++ Laterizasi &Proses pelapuk mineral yg mengandung l dan #e akibatnya tanah !adi merah+ Solodizasi &pencucian .a dan garam2 dari kompleks pertukaran+
%angka menengah &'-'(2 tahun+ Pembentukan liat Pengrusakan liat /rans#ormasi liat Erosi alinisasi
%angka pendek &menit-' tahun+ E0aporasi Pelindian karbonat /ransport panas 1i#usi gas Pertukaran ion ineralisasi 3mmobilisasi Pemadatan tanah Perbaikan aerasi 1esalinisasi
/. 0un+'& E!l+&' Tanah. Ukuran bagi mutu tanah hanya bisa tepat jika siat'siat yang dinilai dikalibrasi atau dihubungkan dengan ungsi tertentu yang diperankan oleh tanah.
$engan kata lain, tanah yang berkualitas tinggi adalah tanah yang menjamin terpeliharanya ungsi'ungsi tanah
ungsi'ungsi tanah adalah sebagai berikut )arter et al., +112/ 3rady and 4eil, -55-!* 1. Tem)at tum"uh tanaman. 6ebagai tempat tumbuh, tanah menyediakan tempat menambatkan akar, mengatur pertukaran udara )O- dari dan O - ke daerah perakaran!, mengatur suhu di daerah perakaran, mencegah tanaman dari keracunan oleh to7in yang dihasilkan oleh tanaman8tumbuhan dan organisme tanah, menjadi tempat pembentukan 9at perangsang pertumbuhan yang dihasilkan oleh organisme tanah, menyediakan unsur hara bagi tanaman, dan mempertahankan struktur yang stabil sehingga lebih tahan terhadap erosi.
-. Pen+atur !eter'ed&aan dan mutu a&r )ermu!aan dan tanah. :ada saat hujan sebagian air akan mengalir sebagai aliran permukaan, tetapi ada pula yang merembes infltrasi dan perkolasi! kedalam lapisan tanah sebelum mencapai air tanah atau muncul kembali di air permukaan. Ketika merembes, 9at pencemar yang mungkin terdapat di dalam air dapat terjerap oleh partikel tanah bahan mineral dan organik tanah!. $apat juga terjadi 9at pencemar yang terlarut di dalam tanah akan terangkut dengan aliran permukaan dan atau air yang merembes dan terba&a ke air tanah
". Pendaur un'ur hara . 6isa mahluk hidup yang berada di dalam dan permukaan tanah akan mengalami dekomposisi oleh organisme tanah dan menyediakan unsur hara bagi tanaman. Unsur hara ini disimpan di tubuh tanaman yang kemudian akan didaur ulang ke dalam tanah melalui dekomposisi. ;. Tem)at h&du) r+an&'me tanah dan -adan+an +enet&! . Tanah merupakan suaka bagi berjuta'juta organisme yang memiliki berbagai ungsi biologis/ baik yang menguntungkan maupun yang merugikan bagi lingkungan hidup.
<. Tem)at mend&r&!an "an+unan. Untuk dapat meletakkan bangunan tanah harus mempunyai tingkat keteguhan yang tinggi dan tingkat mengkerut dan mengembang rendah. =. Pen+atur dan %lter "a+& )eredaran at )en-emar. $alam hal ini tanah dapat berungsi sebagai penyimpan dan sekaligus sebagai sumber 9at pencemar sink and source o pollutants!.
2. Kn'e) Ke'ehatan Tanah
#da hubungan tidak langsung antara kesehatan tanah dengan kesehatan he&an dan manusia melalui mutu tanaman. Kesehatan tanah terutama berhubungan dengan organisme pengganggu tanaman O:T!, dan kemampuan tanah untuk pulih kembali resilience! dari suatu gangguan misalnya cekaman kekeringan keseimbangan dan ketersediaan unsur hara tanaman, bebas tidaknya tanah dari gangguan O:T!.
$alam banyak publikasi ilmiah, mutu tanah dan kesehatan tanah sering digunakan secara bergantian. #kan tetapi, di mata petani, terutama petani di negara'negara berkembang, istilah kesehatan tanah lebih disukai daripada mutu tanah. 0al ini disebabkan karena menurut para petani tersebut, kesehatan tanah berhubungan dengan siat fsik, kimia, dan biologi dari topsoil, kesehatan tanaman, ternak, dan manusia, serta siat'siat air pengairan.
$engan demikian, kesehatan tanah dapat didefnisikan sebagai kapasitas yang kontinyu dari suatu tanah untuk berfungsi sebagai suatu sistem hidup yang vital, dalam suatu batas ekosistem dan penggunaan lahan tertentu, untuk melanjutkan produktitas biologi, mempertahankan mutu udara dan air, dan menunjang kesehatan tanaman, hewan, dan manusia.
=. %utu Tanah dan Keberlanjutan ?ahan Usahatani
Kesehatan tanah lebih dilihat dari segi mutu tanah dalam hubungannya dengan keberlanjutan usaha pertanian agriculture sustainability! daripada mutu tanah alami. $engan kata lain, kesehatan tanah berhubungan dengan kegiatan manusia dalam mempengaruhi mutu tanah atau identik dengan mutu tanah dinamis. #kan tetapi, dalam situasi tertentu, mutu tanah dan kesehatan tanah akan berbeda
)ontoh, tanah dengan mutu jelek dari segi pertumbuhan tanaman, misalnya tanah pasir, boleh jadi sangat sehat bagi kehidupan organisme tanah tertentu. adi, akan sangat merugikan apabila secara alami inherent!, suatu tanah dikategorikan sebagai bermutu rendah padahal tanah tersebut dapat menjadi sangat sehat bagi kehidupan organisme tanah dan tumbuhan tertentu. %utu tanah merupakan kunci dari pertanian berkelanjutan sustainable agriculture!. :ertanian berkelanjutan didefnisikan sebagai sistem pertanian yang sehat secara ekonomi, memenuhi kebutuhan masyarakat akan makanan bergizi, dan pada saat yang sama melindungi sumberdaya alam dan meningkatkan mutu lingkungan untuk kepentingan generasi yang akan datang.
adi secara garis besar, keberlanjutan usaha pertanian merujuk pada produktiftas dan aspek sosial, ekonomi, dan lingkungan dari sistem' sistem penggunaan lahan, yang meliputi* %empertahankan atau meningkatkan produktiftas usahatani. %enghindari atau meminimalkan pengaruh jelek terhadap sumberdaya alam dan lingkungannya. %emaksimalkan keuntungan sosial netto net social beneft! dari usahatani. %engusahakan eksibilitas sistem usahatani untuk mengendalikan kerugian yang ditimbulkan oleh iklim dan pasar.
@kosistem alam dicirikan oleh keseimbangan keseimbangan yang mencegah ekspor unsur hara dari sistem. 6edangkan ekosistem pertanian agroekosistem! agroekosistem! di&arnai oleh pengelolaan input untuk meningkatkan daur ulang unsur hara dan mengurangi peran sistem buAer tanah alami. $engan demikian, sistem pertanian cenderung melakukan melakukan pengrusakan terhadap sistem kompleks yang tertata baik ek ekosistem osistem alam! dan menghasilkan molekul'molek m olekul'molekul ul kecil yang tidak diinginkan seperti oksida'oksida B yang mencemari udara.
@kosistem 3uatan *
Oleh karena karena itu, untuk mencapai pertanian yang berkelanjutan* berkelanjutan* +. :erlu diusahakan di usahakan agar ekosistem pertanian mencapai steady state keadaan keadaan tetap seimbang!/ -. %empertahankan kapasitas untuk mengatur diri sendiri misalnya dengan mempertahankan potensi biologi!/ ". %enghambat proses'proses disipati penguraian! yang menghasilkan molekul' molekul' molekul kecil berbahaya bagi kesehatan lingkungan dan manusia.
Istilah kualitas sebetulnya hanya berlaku bagi ekosistem pertanian dan bukan bagi ekosistem alam karena tidak ada ekosistem alam yang baik dan yang jelek. 4alaupun memang, sampai tingkatan tertentu, ekosistem alam sangat dipengaruhi oleh proses' proses anthropogenic bersumber manusia! misalnya perubahan iklim dan atau keanekaragaman hayati yang disebabkan oleh ulah manusia. Umumnya, cara untuk menilai keberlanjutan usaha pertanian agricultural sustainability! yaitu dengan menentukan indikator'indikator yang mencerminkan atribut atau serangkaian atribut keberlanjutan. Indikator'indikator tersebut dipakai sebagai alat peringatan akan adanya perubahan dan dipakai juga untuk membandingkan praktek usahatani yang berbeda
Indikator'indikator kunci yang sebagian berkaitan dengan ungsi tanah! bagi keberlanjutan usaha pertanian, ditetapkan untuk dapat menjelaskan* perubahan jangka panjang dari pendapatan netto yang riil dari usahatani, perubahan mutu lahan tanah, air, dan udara! untuk menunjang produksi sesuai dengan keadaan iklim dan kemampuan lahan, perubahan ketrampilan manajerial petani dalam hal keuangan, praktek usahatani, perlindungan lingkungan, perubahan mutu makanan, dan perubahan hidrologi yang ditimbulkan oleh usaha pertanian.
3. E4alua'& Mutu Tanah
Urut'urutan Kerangka kerja untuk menilai mutu tanah sbb* ungsi, proses, atribut atau siat, indikator atribut, dan metodologi. 0un+'& berhubungan dengan apa yang dikerjakan oleh tanah atau ungsi tanah yang bagaimana yang dikehendaki oleh manusia. 6etiap ungsi tanah dicirikan oleh )r'e' tertentu yang mendukung ungsi tanah. Atr&"ut menjelaskan siat kritis tanah yang terlibat dalam proses yang mendasari satu ungsi. #tribut atau siat yang baik adalah yang dapat digunakan untuk mengukur perubahan dalam proses.
$alam banyak hal, atribut sangat sulit untuk diukur, oleh karena itu perlu adanya &nd&!atr atr&"ut atau pedotranser siat yang berhubungan! yg dapat digunakan sebagai alat ukur tidak langsung atau praktis bagi suatu atribut mutu tanah untuk alternati pendugaan!. Ind&!atr yang baik adalah yang dapat diukur dan dapat dibuktikan kembali kebenaran hasil pengukurannya, sensiti tapi tidak terlalu sensiti! terhadap perubahan pengelolaan tanah, dan memiliki sampling error yang relati kecil. :emilihan indikator hendaknya disesuaikan dengan ketersediaan metde, meliputi kemudahan pengulangan,dan asilitas, ketepatan, serta kecepatan pengukuran.
5nth !eran+!a !era )en&la&an mutu tanah Proses
Kapasitas menerima, menahan, dan melepas air
Kapasitas menerima, menahan, dan melepas energi
Atribut/sifat
• •
•
• •
•
3n#iltrasi Kapasitas menahan air Permeabilitas
Bahan organik Bahan organik labil 5kuran partikel primer
Indikator atribut
•
• •
• •
•
4a!u in#iltrasi, sorpti#itas Kur0a desorpsi Kondukti#itas hidrolik C organik Biomassa mikroba,karbohid rat, bahan organik makro 4iat
•
•
•
•
•
•
Metode pengukuran atribut /ension permeameter /ension plate, pressure plate Permeameter Pengabuan kering 6umigasi chloro#orm, hidrolisi asam, dispersi$pengaya kan Hidrometer$pipet
3anyak sekali siat atribut! tanah yang dapat digunakan untuk menilai mutu tanah untuk tujuan keberlanjutan usahatani dan mutu lingkungan. #kan sangat tidak ekonomis dan tidak praktis untuk menilai semua siat tanah yang ada dalam rangka menge(aluasi mutu tanah. Tapi juga tidak menguntungkan bila hanya memilih beberapa siat tanah saja karena akan mengorbankan (alidnya kesimpulan mengenai mutu tanah. ?agipula aktor tunggal tidak akan memberikan gambaran representati mengenai mutu tanah. Oleh karena itu kita perlu menentukan sejumlah siat tanah yang sangat menentukan8penting siat'siat kunci! dalam hubungannya dengan ungsi tanah yang spesifk.
Cang menjadi kesulitan adalah mengidentifkasi siat'siat tanah yg mencerminkan kemampuan tanah utk mendukung pertumbuhan tanaman, karena terkadang siat'siat tanah tsb tdk scr langsung mendukung pertumbuhan tanaman )ontoh* bahan organik penting dlm bidang pertanian tetapi produkti(itas tanah adalah hasil dari berbagai (ariabel dimana bahan organik adalah salah satunya. Cg kedua* banyak siat fsik yg pengaruhnya tidak langsung pd tanaman, misalnya Kerapatan Isi
3erikut adalah datar yang memuat karakteristik fsik, kimia, dan biologi dari tanah yg umumnya die(aluasi dlm rangka menyimpulkan mutu tanah arakteristik !isik
+. #erasi -. 6tabilitas agregat ". Kerapatan isi ;. 4arna <. Konsistensi =. Kedalaman ke lapisan padat8 keras
arakteristik imia
arakteristik biologi
+. :ersen kejenuhan basa -. Kapasitas tukar kation ". Kapasitas tukar anion ;. %ineralogi liat <. Dat pencemar keberadaan, ketersediaan, kadar, mobilitas!
+. 3ahan organik -. 3iomassa jasad ". :otensi mineralisasi B ;.Eespirasi tanah <.@n9im
arakteristik !isik
arakteristik imia
arakteristik biologi
2. Konduktiftas air F. ?aju diusi O1. $istribusi ukuran partikel tekstur! +5. :orositas konektiftas, distribusi ukuran pori, total! ++. Kekuatan tanah +-. 6truktur +". 6uhu +;. Kapasitas mengikat air
=. 6alinitas 2. 6odisitas F. ?aju daur unsur hara 1. Eeaksi tanah p0! +5. Unsur hara total, tersedia
=. Easio )8B dari biomassa 2. 6idikjari komunitas biologi F. #nalisis asam lemak 1. #nalisis asam nukleat
Bamun karakteristik yang berada dalam datar ini ada yang mudah tetapi ada pula yang sulit untuk diukur dan memerlukan peralatan yang rumit.
Oleh karena itu, diperlukan satu 'et data m&n&mum MDS! yang lebih representati dari segi kemudahan mengukur dan cakupan
%$6 terdiri dari sejumlah kecil siat'siat tanah yg dapat digunakan untuk menguji scr praktis satu atau beberapa proses tanah yg penting utk ungsi tertentu dari tanah.
$atar jenis data minimum untuk menilai mutu tanah %odifkasi dari 6inger and @&ing, +111/ dan )arter et al.,+112!.
Atribut '7 /anah Ketersediaan unsur hara Pen!erapan unsur hara Bahan organik /ekstur Kepadatan tanah dan Porositas truktur &bentuk, stabilitas+ Kekuatan Kedalaman e#ekti# akar 8eaksi alinitas odisitas ir tersedia •
•
Indikator • • • •
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
• • •
• •
Ekstraktan tanah Pertukaran kation Org7 C Cara rasa Kerapatan isi Porositas, Kepadatan Kemampuan ditembus &penetrability+ pH 1aya hantar listrik 8asio !erapan .a /itik layu permanen dan Kapasitas lapang
"ariabel pedotransfer •
• • • •
• • • • •
kumulasi dalam tanaman /ipe liat9 org7 C 4iat91ebu 4iat, org7C 5kuran partikel, org7C Keraptan isi, air Keraptan isi Pertmbhan tan7 Kekuatan tanah Pertbhan tan7
Metode • • • • • •
• • • • • •
nalisis tanah 1isplacement Pengabuan nalisis tekstur Core method &ring+ Keraptan isi, penyaringan basah Penetrometer Pengamatan akar Elektrode Conducti0ity meter Ektraksi pasta !enuh Kur0a desorpsi
•
27 Hasil tanaman
Berat buah, bi!i
Penimbangan
MDS dar& ahan Or+an&! Tanah Untu! Pr'e'( Pr'e' Tanah 6an+ er"eda :roses 6tabilitas 6truktur Tanah :enyimpanan Butrisi
#kti(itas 3iologi
%$6 Total ) Organik 3iomassa mikrobia Karbohidrat Total B organik 3iomassa B mikrobia dan B yg dapat dimineralisasi raksi'raksi ringan dan bahan' bahan makro organik 3iomassa mikrobia @n9im ) dan B yg dapat dimineralisasi
Per!&raan )eru"ahan mutu tanah. #da dua pendekatan dalam pengukuran terhadap perubahan mutu tanah, pendekatan pengukuran !m)arat&7 dan pendekatan pengukuran d&nam&'. :engukuran komparati biasanya mencakup hanya satu pembandingan antara satu sistem terhadap sistem yang lain. :endekatan ini dapat mengukur perubahan mutu tanah yang terjadi selama kurun &aktu tertentu dengan syarat data a&al tersedia!, akan tetapi pendekatan ini hanya memberikan sedikit sekali inormasi mengenai perkembangan8trend perubahan yang terjadi. :endekatan dinamis dapat melakukan pengukuran perubahan secara kontinyu sehingga dapat menyediakan inormasi mengenai trend perubahan. :endekatan yang lain adalah* mempelajari bank data tanah dan tanaman dari percobaan jangka panjang di masa lalu.
8.
Mutu Tanah untu! Pen+ellaan Lahan *an+ a&!
Tujuan akhir dari seorang pengelola lahan adalah untuk mempertahankan atau meningkatkan mutu sumberdaya tanah. adi, mutu tanah tergantung pada pengelola8petani mutu tanah dinamis!. %onitoring mutu tanah tidak serta merta merubah kondisi tanah, tetapi hanya berperan sebagai indikator jika perubahan pengelolaan diperlukan. 0asil monitoring hanya akan berguna jika digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menetukan kebijakan untuk memperbaiki kekurangan atau untuk meningkatkan mutu tanah.
:engelola tanah membutuhkan sistem pengelolaan lahan dan tanah yang terencana dengan baik dan prosedur penga&asan mutu untuk menjamin bah&a segala proses yang bermanaat bagi mutu tanah dan yang responsi terhadap pengelolaan beroperasi secara optimum.
Oleh karena itu, penga&asan mutu tanah dalam pengelolaan tanah harus meliputi mn&tr&n+ dan )en+aturan.
#spek pengaturan berhubungan dengan penerapan secara kontinyu dari perbaikan pengelolaan dan input yang menjamin bah&a mutu tanah tidak merosot. %isalnya, melalui monitoring ditemukan bah&a kandungan bahan organik sangat rendah sehingga tanah tanah tidak mampu menahan erosi.
#spek pengaturan mengenai hal ini dapat berupa* +! menilai apakah sistem pengelolaan tanah dapat menyediakan bahan organik dalam jumlah yang cukup dalam rangka menghambat laju pengurangan bahan organik tanah, dan -! menilai apakah strategi pengelolaan memungkinkan pemanaatan secara maksimum bahan organik yang ada.
:ierce dan ?arson menekankan bah&a pengelolaan lahan yang berkelanjutan hendaknya meliputi* @(aluasi kesesuaian lahan untuk tanaman tertentu, :enentuan minimum data set :enetapan batas mutu tanah, Identifkasi input yang sangat menentukan atribut mutu tanah misalnya* jumlah residu menentukan kandungan bahan organik!, :enerapan teknik mutu tanah untuk memonitor sistem, dan %odifkasi cara pengelolaan untuk mempertahankan penga&asan mutu tanah.
II. ATRIUT KUALITAS TANAH
1. Atr&"ut 0&'&!
A. Ka)a'&ta' dan Ke!uatanTanah
Ka)a'&ta' tanah berhubungan dengan kemampuan tanah untuk menyimpan dan mele&atkan bahan cair, larutan, gas, dan panas.
Kapasitas ditentukan oleh siat dan jumlah ruang pori antar dan inter partikel tanah. $i dalam ruang pori'lah segala proses biologi, kimia, dan fsik terjadi/ sedangkan matriks tanah hanya berperan sebagai struktur fsik dan stabilitas agregat.
:orositas tanah G! didefnisikan sebagai bagian (olume pori tanah H (! dibagi (olume total tanah Ht! yang meliputi (olume bagian padat H s!, (olume air H&!, dan (olume udara tanah H a!*
G H(8Ht HaJH&!8HsJH&JHa!
3esarnya G sangat tergantung pada distribusi partikel primer tektur tanah!, serta jumlah, siat, dan distribusi ukuran partikel sekunder struktur tanah!
6emakin besar porositas tanah, semakin tinggi kemampuannya untuk menyimpan bahan cair, larutan, gas, dan panas.
Komponen transmisi dari kapasitas tanah sangat ditentukan oleh morologi, kontinuitas, dan ketersambungan pori yang satu dengan pori yang lainnya.
Kemampuan intrinsik dari tanah untuk mele&atkan larutan seperti air dan udara, disebut permeabilitas tanah k !.
:arameter k yang tergantung hanya pada siat fsik pori tanah dan tidak bergantung pada larutan yang mengalir, sering dirumuskan sebagai k )r) konstanta proporsionalitas tanpa satuan! r rerata radius pori.
aktor ) meliputi semua aktor selain radius pori, telah disatukan dalam besaran ) seperti distribusi ukuran pori, kekasaran pori, bentuk pori, serta turgorsitas dan kontinuitas pori. 6emakin besar nilai k , semakin besar kemampuan pori untuk mele&atkan larutan.
Tanah yang terdiri dari berbagai ukuran pori akan mampu mele&atkan larutan lebih cepat dari pada tanah yang mempunyai pori yang seragam ukurannya. Tanah yang didominir oleh pori mikro seperti tanah liat berstruktur jelek akan memiliki permeabilitas rendah yang berakibat pada drainase dan aerasi jelek. 6ebaliknya, tanah dengan didominir oleh pori makro, akan mempunyai permeabilitas tinggi dan berakibat pada drainase yang sangat cepat dan cepat mengalami kekeringan.
Tanah yang mempunyai pori makro dan mikro berimbang , akan memiliki keseimbangan antara jumlah air dan udara yang ditahan sehingga tanaman tidak akan kekurangan air dan udara sekaligus. :orositas dan permeabilitas merupakan dua siat fsik yang memungkinkan tanah untuk diisi kembali dengan bahan cair, larutan, gas, dan panas. 6emakin besar porositas dan permeabilitas tanah, semakin tinggi kemampuan tanah untuk disisi kembali dengan bahan'bahan di atas.
Tanah yang kering yang sangat porous dan permeable akan mampu menerima dengan cepat air hujan atau air irigasi dalam jumlah yang banyak. 6ebaliknya tanah dengan porositas tinggi tapi permeabilitas rendah, akan menerima air dalam jumlah yang besar tetapi dengan kecepatan yang rendah akibatnya kelebihan air akan hilang melalui aliran permukaan!.
:orositas dan permeabilitas juga memungkinkan tanah untuk melepaskan bahan cair, larutan, gas, dan panas. #kan tetapi laju kehilangan bahan'bahan ini sangat tergantung pada concumpti(e demand penyerapan! tanaman, mikroorganisme dan atmosfr.
Ke!uatan tanah. $i bidang pertanian kekuatan tanah berhubungan dengan kemampuan tanah untuk* %empertahankan diri dari kerusakan struktur akibat penghancuran pul(eri9ation dan remoulding! selama pengolahan tanah dan pemadatan tanah oleh lalu lintas alat'alat pertanian, dan oleh hempasan langsung butir hujan dan irigasi terhadap agregat tanah, dan %ela&an penetrasi akar tanaman dan organisme pembor tanah.
Tanah dengan kekuatan yang baik harus tahan terhadap kerusakan struktur akibat pengolahan dan lalulintas dan mampu menopang tanaman selama musim tanam, pada saat yg sama harus mampu menjadi media perkecambahan yg baik, bagus utk perkembangan akar dan mendukung akti(itas organisme tanah.
Komponen utama kekuatan tanah meliputi kekuatan gesek (shear strength), kekuatan tekan (compressive strength), dan kekuatan tensil.
Ke!uatan +e'e! diartikan sebagai kemampuan tanah untuk mela&an pergerakan lateral tanah/ Ke!uatan te!an sebagai kemampuan tanah untuk mela&an pemadatan penurunan jumlah pori! karena kekuatan yang menekan ke dalam, Ke!uatan ten'&l adalah kemampuan tanah untuk mela&an ekspansi penambahan porositas! akibat kekuatan yang menekan ke arah luar.
Ketiga kekuatan tanah di atas sangat bergantung pada*
:aking dan ketahanan riksi antar partikel tanah, aya tarik listrik kohesi! antar partikel liat, #danya agen pengikat organik dan mineral, #dhesi internal antara partikel tanah dengan adanya air.
6ecara umum dapat dikatakan bah&a, tanah yang memiliki kekuatan yang bagus adalah tanah yang mempunyai sebaran ukuran partikel dan pori yang merata tanah lempung berstruktur!.
Intera!'& Atr&"ut(Atr&"ut Ka)a'&ta' Tanah Dan Ke!uatan Tanah
#tribut'atribut kapasitas dan kekuatan tanah berinteraksi secara komplek
:eningkatan satu atribut dapat menyebabkan penurunan atribut yang lain
)ontoh*:eningkatan kemampuan tanah mengikat air menyebabkan penurunan kemampuan tanah menyimpan udara
)ontoh lain* :eningkatan permeabilitas meningkatkan kemampuan tanah utk menyediakan kembali air di daerah perakaran tetapi dapat juga menyebabkan kehilangan cepat air dan unsur hara terlarut dari perakaran krn cepatnya drainase %enurunkan kekuatan tanah akan meningkatkan pertumbuhan akar tetapi dapat merusak struktur dan merangsang pemadatan yg akhirnya menurunkan kemampuan tanah utk menyimpan dan menyalurkan air
Parameter !r&t&' !e!uatan tanah . Untuk tujuan penilaian mutu tanah fsik yang berhubungan dengan kekuatan tanah, ada beberapa parameter kritis yang harus diperhatikan antara lain yang menyangkut sifat-sifat dasar preconsolidation stress, kohesi dan riksi, siat status kritis!, dan sifat empiris ketahanan core penetration, tes plate bearing, ring shear8(ane shear, dan batas plastis!
Parameter )&l&han !e!uatan tanah, 7un+'&9n&la& !r&t&', dan )enela'an )en++unaann*a. Parameter
!ungsi/nilai kritis
eterangan
Sifat#sifat Dasar$ Preconsolidation stress
Batas untuk menahan pemadatan :'((kPa
udah diukur dan sangat berguna
Kohesi dan #riksi
batas kekuatan untuk menahan kerusakan oleh gesekan
1igunakan dalam pembuatan model pengolahan tanah
i#at status kritis
/anggapan de#ormasi terhadap tekanan gesekan dan pemadatan
1igunakan dalam pembuatan model pengolahan dan pemadatan tanah
8esistensi core penetration
Batas pertumbuhan akar$2Pa
udah diukur dan populer
/es plate bearing
Batas untuk dapat dileati kendaraan Berhubungan dengan &tra##icability limits+ pengkerutan di baah ban$ bekas ban
8ing shear$0ane shear
Batas untuk menahan kerusakan oleh gaya gesekan
1igunakan dalam studi pemadatan dan pengolahan tanah
Batas plastis
Batas pemadatan dan kemampuan diolah
angat luas digunakan
Sifat#sifat empiris$
B. Air Tanah
#ir yang diperlukan oleh tumbuhan yang sebagian besar berasal dari tanah disebut air tanah. 6uplai air dalam jumlah, kecepatan dan mutu yang memadai, penting bagi tanaman untuk memberikan hasil maksimum dan menjamin kehadiran berbagai organisme penting di daerah akar. :eran air tanah bagi tanaman * +! untuk memenuhi kebutuhan transpirasi, -! otosintesa pembentukan karbohidrat!, "! menyusun tubuh tumbuhan ;! mengangkut hara yang diserap akar tanaman dan mengangkut hasil otosintesa.
6edang di dalam tanah, air berungsi utk* +! melarutkan unsur hara, -! mengangkut unsur hara ke permukaan akar, "! mencuci garam'garam beracun yang berlebihan, ;! mempermudah pengolahan tanah,
Kondisi negati bila jumlah air tanah terlalu banyak* +! mengurangi aerasi tanah dan -! menyebabkan pelindian unsur hara dari 9ona perakaran,
Tanah dengan kualitas fsik yang bagus harus mampu menyimpan air yang cukup dan menyalurkannya bagi pertumbuhan tanaman dan organisme tanah, serta cepat mengatus kelebihan air dan unsur beracun.
0al ini dipengaruhi oleh hubungan antara kemampuan menyimpan dan melepaskan air.
#da " macam keberadaan air di dlm tanah* +! ield )apacity )! -! :ermanent 4ilting :oint :4:! "! #(ailable 4ater )apacity #4)!
#4) ) L :4: Bilai #4) dikontrol oleh* :orositas tanah, 6truktur, tekstur, bahan organik tanah, dan mineralogi liat Tanaman menunjukan gejala stress air bila nilai #4) mendekati nilai :4: Oleh karenanya bila nilai #4) tinggal <5 M tanaman harus diberikan air
umlah air tanah sangat tergantung dari proses inltrasi air ke dalam tanah Infltrasi yg kurang bagus* suplai air bagi tanaman dan mikroorganisme berkurang, memicu run oA dan erosi tanah umlah air tanah juga tergantung dari kecepatan drainase $rainase yg berlebihan menyebabkan* kehilangan air dan nutrisi dari akar, menurunkan tingkat ketersediaannya, meningkatkan pencemaran air oleh unsur kimia dan pestisida $rainase yg lambat menyebabkan* aerasi jelek &ater logging! di daerah akar.
Tanaman tumbuh baik bila kandungan air sedikit di ba&ah kapasitas lapang )! karena aerasi juga dalam keadaan baik. Kandungan air mendekati :4: tanaman menunjukan gejala penghambatan pertumbuhan $i daerah beriklim lembab* air irigasi yg diberikan mencapai nilai ) atau sedikit di ba&ahnya karena jika lebih dari itu mengganggu aerasi dan memicu kehilangan nutrisi $i daerah beriklim kering* air irigasi yg diberikan sebaiknya melebihi ) agar dapat mencuci garam yg tertimbun akibat penguapan yg tinggi
Transmisi #ir 6alah satu parameter transmisi air pergerakan air! tanah adalah konduktiftas hidrolik jenuh K s! K menunjukkan permeabilitas tanah s terhadap air pada kandungan air jenuh K uga parameter utama tanah yg s menyatakan laju pengeringan air berlebihan dari daerah perakaran K lebih berhubungan dengan pertanian s pada tanah'tanah di daerah beriklim lembab
ika tanah mempunyai nilai K s optimal artinya* infltrasi dan distribusi air baik, pengeringan air berlebihan cepat tetapi tdk sampai mengurangi air tersedia Bilai K di ba&ah optimal artinya aerasi s jelek Bilai K di atas optimal artinya #4) kurang s tersedia
Kndu!t&4&ta' h&drl&! tanah enuh dan )en++unaan lahan )t&mum N&la& K ' m'(1; N +5'2
+5'2 L +5';
+5';
Tanah *+ "erhu"un+an d+n K'
Pen++unaan lahan '-r )t&mum
Tekstur halus, tekstur sedang tetapi agregasi jelek, perubahan &arna pada subsoil di daerah lembab
$rainase lambat sehingga lebih baik menggunakan tanaman berakar dangkal. :embatasan drainase diperlukan pada lahan sa&ah
Utamanya tanah berpasir dan tanah berlempung, juga tanah liat yg berstruktur stabil Tanah bertekstur sangat kasar
Tanah yg cocok bagi banyak tanaman
Kondukti(itas tinggi biasanya berhubungan dgn retensi air yg jelek. Tanaman yg digunakan yg berakar dalam dan toleran thd kekeringan
:arameter air tanah pilihan, nilai kritisnya dan beberapa keterangan penggunaannya
Parameter
%atas atau fungsi kritis
eterangan
FC
Batas irigasi, porositas terdrainase, batas aerasi
1igunakan terutama dalam pengelolaan air di daerah lembab /idak penting bagi transmisi air
PWP, AWC
K s K FC
uplai air bagi tanaman, pen!adalan irigasi, model neraca air tanah kesesuaian lahan, pengaturan mudah dipengaruhi oleh !arak pipa drainase pengelolaan tanah 3rigasi dengan intensitas rendah
8erata ukuran Kemampuan mengantar air pori
emungkinkan penilaian dan pengelolaan yang lebih baik akan kehilangan air dan agrochemicals Parameter baru dalam meniliai transmisi air
5. Aera'e Tanah
#erasi merujuk pada kemampuan tanah untuk menahan, mengalirkan gas'gas yang umum terdapat di dalam tanah seperti O - dan )O-. :enyerapan O- dan pelepasan )O- secara terus menerus merupakan kebutuhan mendasar tanaman untuk tumbuh dan berproduksi. O- juga sangat dibutuhkan oleh organisme yang hidup di daerah perakaran untuk kehidupannya dan untuk dekomposisi bahan organik.
Kehadiran )O- yang berlebihan di daerah perakaran dari kebanyakan tanaman, akan sangat merugikan pertumbuhan akar tanaman dan penyerapan unsur hara dan air. Kekurangan O- juga berakibat pada dekomposisi anaerob yang menghasilkan gas methan dan ethylene dan senya&a presipitasi %n dan e yang berisat racun bagi tanaman dan mikroorganisme. Oleh karena itu, tanah harus diusahakan agar mampu menjamin penyimpanan O - di daerah perakaran dan pelepasan gas beracun seperti methane ke luar sistem perakaran.
Holume udara di dalam tanah adalah* Pa P ' Q
P :orositas Q Kandungan air
Udara tanah adalah porsi porositas yg tidak ditempati oleh air Oleh karena itu Pa dipengaruhi oleh porositas tanah dan kandungan air :enurunan nilai Pa akibat penurunan nilai P dan peningkatan Q
ield #ir )apacity #)! adalah raksi (olume udara di dalam tanah pada kandungan air kapasitas lapang. #) tergantung pada tekstur dan struktur tanah Tanah berpasir #) nya * -< M Tanah'tanah lempung #) nya* +< L -5 M Tanah'tanah liat #) nya* ,+5 M
Transer #d(eksi! dan diusi adalah mekanisme pada pergerakan gas dalam tanah #d(eksi adalah #liran massa udara ke dalam dan keluar tanah, disebabkan oleh perubahan total tekanan udara antar udara tanah dan atmosfr, infltrasi dan drainase air, naik turunnya muka air tanah, pengambilan air tanah oleh tanaman $iusi gas* pergerakan komponen'komponen gas didalam tanah akibat gradient konsentrasi komponen'komponen gas
:erubahan total tekanan udara akibat dari perubahan suhu udara dan tekanan barometer dan akibat dari tiupan angin di atas permukaan tanah :eningkatan kandungan air tanah akibat infltrasi curah hujan dan irigasi atau naiknya muka air tanah, menyebabkan aliran ad(eksi udara tanah ke dalam dan keluar tanah :enurunan kandungan air tanah akibat drainase air tanah, pengambilan air oleh tanaman atau turunnya muka air menyebabkan aliran ad(eksi udara atmosfr masuk ke dalam tanah
Karena gradient tekanan udara di dalam tanah umumnya kecil, permeabilitas ruang pori untuk udara k Pa! adalah parameter dominan yg mempengaruhi ad(eksi
k Pa! tergantung pd jumlah, distribusi ukuran dan interkoneksi dari pori'pori tanah yg berisi udara
$iusi gas di dalam tanah akibat respirasi biologi tanah menyebabkan konsentrasi gas'gas dalam tanah berbeda dgn yg diatmosfr.
)ontoh* O- diusi ke dalam tanah karena O digunakan oleh akar tanaman dan mikroorganisme tanah sehingga konsentrasi O- di dlam tanah turun di ba&ah konsentrasi O- atmosfr
)O- diusi keluar dari tanah karena )O - yg di keluarkan akar dan mikroorganisme meningkatkan konsentrasi )O- di dalam tanah melebihi di atmosfr
Indikator yang umumnya diusulkan untuk menilai status aerasi tanah adalah* porositas yang terisi udara, permeabilitas udara, komposisi udara tanah, respirasi tanah, dan tingkat diusi oksigen :orositas terisi udara atau kandungan udara (olumetrik umumnya diukur pada keadaan kapasitas air lapang. 3atas ba&ah porositas terisi udara adalah 5,+ +5M (olume tanah terisi udara! bagi perakaran yang paling dalam dari sebagian besar tanaman. Indikator langsung aerasi tanah ini tidak merupakan indikator terbaik karena tidak mempertimbangkan dinamika aerasi tanah seperti ad(eksi R diusi.
:ermeabilitas udara biasanya digunakan pula sbg pengukur langsung aerasi. Ukuran ini menyediakan inormasi mengenai ukuran eekti dari kontinuitas pori terisi udara. Inipun bukan ukuran yang baik karena tdk mempertimbangkan daya tampung dan diusi udara.
Komposisi udara, terutama perimbangan antara O- dan )O-, merupakan indikator tidak langsung bagi aerasi tanah. 3esaran ini dapat diukur langsung di lapang ataupun secara tidak langsung dengan mengukur potensi redo7. Bamun umumnya yang diukur adalah kandungan oksigen. Kebanyakan akar tanaman akan berhenti bertumbuh pada konsentrasi O- N+5 g m'".
Eespirasi laju konsumsi O- dan produksi )O-! sudah jelas berhubungan dengan aerasi tanah, &alaupun secara tidak langsung.
?aju diusi oksigen sangat tergantung pada jenis tanaman. #kan tetapi, bagi kebanyakan tanaman untuk bertumbuh dengan baik, laju diusi O- paling tidak sebesar +- g m'- detik'+.
3eberapa parameter aerasi tanah, nilai kritis8pembatas, dan keterangan penggunaannya. Parameter
!ungsi/pembatas
eterangan
Porositas pori terisi udara &Pa!
erasi yang baik mensyaratkan Pa:(,'
Parameter udara statik, tidak memperhitungkan ad0eksi atau di#usi
Permeabilitas udara, k&Pa+
3ndikator tidak langsung aerasi tanah
/idak mempertimbangkan di#usi dan daya tampung
Konsentrasi oksigen
erasi yang baik membutuhkan :'( g m-*
Parameter statik tapi bisa meliputi !uga e#ek gabungan antara daya tampung udara, ad0eksi, dan di#usi
4a!u respirasi tanah
3ndikator tidak langsung 1istribusinya di dalam pro#il karena sebagian tergantung tanah sulit diukur karena pada !umlah O2 dan CO2 kesulitan peralatan
4a!u di#usi Oksigen, &O18+
8ata-rata kebutuhan akar tanaman :'2mg7 m-2 7s-'
angat tergantung pada !enis tanaman, suhu tanah
D. Stru!tur Tanah
6truktur tanah merupakan kombinasi dan pengaturan dalam ruang dari partikel primer membentuk partikel sekunder tanah yang dikenal dengan nama agregat atau ped, clod dan lain'lain. 6truktur tanah sangat mempengaruhi ukuran, bentuk, tortuositas, kekasaran,pengaturan, dan kontinuitas pori makro dan mikro diantara dan di dalam partikel. Oleh sebab itu, struktur tanah sangat mempengaruhi banyak siat fsik, kimia, dan biologi tanah. $ari segi siat fsik, peran utama struktur tanah adalah bagaimana struktur mempengaruhi dan mengontrol penyimpanan dan aliran air, aerasi dan kekuatan tanah.
1. Gam"aran Stru!tur Tanah 6truktur tanah dibagi ke dalam " kategori* 6ingle grain, massi(e dan teragregasi. 6ingle grain terdiri terutama dari partikel'partikel primer yg tidak bergabung atau terikat. 3iasanya terdapat pada tanah'tanah berpasir 6truktur masi(e terjadi ketika partikel'partikel primer scr acak di tekan compress! membentuk blok'blok kohesi yg besar, seperti yg biasa terjadi di tanah' tanah liat yg padat. 6truktur agregat merupakan suatu campuran partikel' partikel primer dan sekunder tanah yg terikat satu sama lain oleh berbagai macam agen pengikat organik dan atau anorganik. 6truktur tipe ini paling baik untuk pertanian. :embentukan struktur tipe ini melibatkan berbagai proses kimia, fsika dan biologi tanah
6truktur teragregasi dapat dibedakan lagi berdasarkan proses terbentuknya* :roses pedogenik alamiah dan proses akibat akti(itas pertanian 3erdasarkan proses pedogenik alamiah struktur dibedakan atas tipe* :laty, 3locky, columnar8prismatic dan granular8spherical Ke ; tipe ini sering digunakan untuk menggambarkan profl tanah dan biasanya mengindikasikan proses'proses pembentukan tanah yg dominan yg terjadi dalam profl tanah #gregat yg terbentuk oleh akti(itas pertanian dikelompokkan atas dasar ukuran dan stabilitas agregat, karena keduanya adalah parameter agregat yg paling sensiti pada tanah'tanah pertanian.
$. Pem"entu!an Stru!tur Tanah :ada tanah'tanah pertanian pembentukan agregat tergantung pada aktor abiotik dan biotik. aktor abiotik berhubungan dengan kandungan liat tanah dan kapasitas proses :embentukan struktrur scr alamiah :engembangan dan pengerutan, pembekuan dan pencairan, pembasahan dan pengeringan! aktor biotik mempengaruhi proses pembentukan agregat melalui pembentukan agregat berukuran kecil sampai berukuran besar* 6truktur liat mikro diameter N - Sm!, mikroagregat - L -<5 Sm! dan makroagregat -<5 Sm!.
6truktur liat mikro terdiri terutama dari kompleks liat'bahan organik, terbentuk dan terstabilisasi oleh humus dan ion'ion anorganik spt )a! %ikroagregat terbentuk dan terstabilisasi oleh bahan'bahan mikrobia seperti polysakarida, ragment hia, sel'sel atau koloni bakteri %akroagregat terbentuk terutama oleh pertumbuhan akar tanaman dan akti(itas jamur tanah dan auna tanah. 6tabilitas #gregat ini bersiat sementara.
<. Parameter !r&t&' 'tru!tur tanah . $alam menilai kualitas fsik tanah yang berhubungan dengan struktur tanah, terdapat parameter kritis yang harus dipertimbangkan yg berhubungan dengan "entu! 'tru!tur tanah pemadatan relati, (olume dan kontinuitas pori makro!, re'&l&en'& 'tru!tur tanah indeks pemulsaan sendiri, sel'mulching inde7!, 'ta"&l&ta' 'tru!tur tanah agregat kering 5,F; mm, agregat stabil air -<5 Sm, agregat stabil air +'- mm!
