fisika tanah

KAJIAN  TANAH
A.    Pengertian Tekstur Tanah
Tekstur tanah merupakan perbandingan antara butir-butir pasir, debu dan liat. Tanah disusun dari butir-butir tanah dengan berbagai ukuran. Bagian butir tanah yang berukuran lebih dari 2 mm disebut bahan kasar tanah seperti kerikil, koral sampai batu. Bagian butir tanah yang berukuran kurang dari 2 mm disebut bahan halus tanah. Bahan halus tanah dibedakan menjadi :
Pasir, yaitu butir tanah yang berukuran antara 0,050 mm sampai dengan 2 mm. Gambar dibawah ini merupakan contoh pasir yang terdapat dalam lingkungan.

Debu, yaitu butir tanah yang berukuran antara 0,002 mm sampai dengan 0,050 mm. Gambar dibawah ini merupakan contoh debu yang sering dijumpai dilingkungan.

 liat, yaitu butir tanah yang berukuran kurang dari 0,002 mm. Gambar dibawah ini merupakan contoh tanah liat yang terdapat pada lingkungan.


Tekstur tanah adalah perbandingan relatif berbagai golongan besar, partikel tanah dalam suatu massa tanah terutama perbandingan relatif suatu fraksi liat, debu dan pasir. Tekstur dapat menentukan tata air dalam tanah berupa akecepatanm infiltrasinya, penetrasi setta kemampuan mengikat air (Hanafiah. 2005).
Tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap kemampuan daya serap air dan ketersediaan air di dalama tanah . Tanah bertekstur liat 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. Tanah bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang lebih kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara.
B. Pengertian Struktur Tanah
Struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butir-butir tanah. Gumpalan struktur tanah 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 (struktur tanah) ini mempunyai bentuk, ukuran, dan kemantapan (ketahanan) yang berbeda-beda.
Struktur dapat berkembang dari butir-butir tunggal ataupun kondisi massive. Dalam rangka menghasilkan agregat-agregat dimana harus terdapat beberapa mekanisme dalam mana partikel-partikel tanah mengelompok bersama-sama menjadi cluster. Pembentukan ini kadang-kadang sampai ke tahap perkembangan struktural yang mantap. Struktur tanah dapat memodifikasi pengaruh tekstur dalam hubungannya dalam kelembaban, porositas, tersedianya unsur hara, kegiatan jasad hidup dan pertumbuhan akar. Struktur lapisan olah dipengaruhi oleh praktis dan di mana aerasi dan drainase membatasi pertumbuhan tanaman, sistem pertanaman yang mampu menjaga kemantapan agregat tanah akan memberikan hasil yang tinggi bagi produksi pertanian (Bob Foster. 1994).
C. Pengertian Bobot Isi Tanah
Bobot isi tanah merupakan kerapatan tanah per satuan volume. Nilai kerapatan massa tanah berbanding lurus dengan tingkat kekasaran partikel-partikel tanah, makin kasar akan makin berat. Tanah lapisan atas yang bertekstur liat dan berstruktur granuler mempunyai bobot isi (BI) antara 1,0 gram/cm3 sampai dengan 1,3 gram/cm3, sedangkan yang bertekstur kasar memiliki bobot isi antara 1,3 gram/cm3 sampai dengan 1,8 gram/cm3. Contoh perhitungan dalam menentukan bobot tanah dengan menggunakan bobot isi adalah sebagai berikut:
1 hekar tanah yang diasumsikan mempunyai bobot isi (BI) = 1,0 gram/cm3 dengan kedalaman 20 cm, akan mempunyai bobot tanah sebesar:
Penyelesaian :
Dik BI = 1,0 gram/cm3
    Kedalaman 20 cm = 0,2 m
Dit :  bobot tanat ?

= {(volume 1 hektar tanah dengan kedalaman 20 cm) x (BI)}
= {(100 m x 100 m x 0,2 m) x (1,0 gram/cm3 )}
= {(2.000 m-3) x (1 ton/m3)}
= 2.000 ton/m3

D. Pengertian Warna Tanah
Warna tanah merupakan salah satu sifat yang mudah dilihat dan menunjukkan sifat dari tanah tersebut. Warna tanah merupakan campuran komponen lain yang terjadi karena mempengaruhi berbagai faktor atau persenyawaan tunggal. Urutan warna tanah adalah hitam, coklat, karat, abu-abu, kuning dan putih (Madjid, A. 2007). Warna tanah berhubungan langsung secara proporsional dari total campuran warna yang dipantulkan permukaan tanah. Warna tanah sangat ditentukan oleh luas permukaan spesifik yang dikali dengan proporsi volumetrik masing-masing terhadap tanah. Makin luas permukaan spesifik menyebabkan makin dominan menentukan warna tanah, sehingga warna butir koloid tanah (koloid anorganik dan koloid organik) yang memiliki luas permukaan spesifik yang sangat luas, sehingga sangat mempengaruhi warna tanah. Warna humus, besi oksida dan besi hidroksida menentukan warna tanah. Besi oksida berwarna merah, agak kecoklatan atau kuning yang tergantung derajat hidrasinya. Kuarsa umumnya berwarna putih. Batu kapur berwarna putih, kelabu, dan ada kala berwarna olive-hijau. Feldspar berwarna merah. Liat berwarna kelabu, putih, bahkan merah, ini tergantung proporsi tipe mantel besinya.
Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa warna tanah berfungsi sebagai penunjuk dari sifat tanah, karena warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor yang terdapat dalam tanah tersebut. Penyebab perbedaan warna permukaan tanah umumnya dipengaruhi oleh perbedaan kandungan bahan organik. Makin tinggi kandungan bahan organik, warna tanah makin gelap. Sedangkan dilapisan bawah, dimana kandungan bahan organik umumnya rendah, warna tanah banyak dipengaruhi oleh bentuk dan banyaknya senyawa Fe dalam tanah. Di daerah berdrainase buruk, yaitu di daerah yang selalu tergenang air, seluruh tanah berwarna abu-abu karena senyawa Fe terdapat dalam kondisi reduksi (Fe2+). Sedangkan pada tanah yang kadang-kadang basah dan kadang-kadang kering, maka selain berwarna abu-abu (daerah yang tereduksi) didapat pula becak-becak karatan merah atau kuning, yaitu di tempat-tempat dimana udara dapat masuk, sehingga terjadi oksidasi besi ditempat tersebut. Keberadaan jenis mineral kwarsa dapat menyebabkan warna tanah menjadi lebih terang. Selain itu, Hanafiah (2005) mengungkapkan bahwa warna tanah merupakan sebagai indikator dari bahan induk untuk tanah yang baru berkembang, indikator kondisi iklim untuk tanah yang sudah berkembang lanjut, dan indikator kesuburan tanah atau kapasitas produktivitas lahan. Secara umum  dikatakan bahwa  makin gelap tanah berarti makin tinggi produktivitasnya.
E. Pengertian Konsistensi Tanah
Konsistensi tanah merupakan integrasi antara kekuatan daya kohesi butir-butir tanah dengan daya adhesi butir-butir tanah dengan benda lain. Keadaan tersebut ditunjukkan dari daya tahan tanah terhadap gaya yang akan mengubah bentuk. Gaya yang akan mengubah bentuk tersebut misalnya pencangkulan, pembajakan, dan penggaruan. Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa tanah-tanah yang mempunyai konsistensi baik umumnya mudah diolah dan tidak melekat pada alat pengolah tanah. Penetapan konsistensi tanah dapat dilakukan dalam tiga kondisi, yaitu: basah, lembab, dan kering. Konsistensi basah merupakan penetapan konsistensi tanah pada kondisi kadar air tanah di atas kapasitas lapang (field cappacity). Konsistensi lembab merupakan penetapan konsistensi tanah pada kondisi kadar air tanah sekitar kapasitas lapang. Konsistensi kering merupakan penetapan konsistensi tanah pada kondisi kadar air tanah kering udara.
Pada kondisi basah, konsistensi tanah dibedakan berdasarkan tingkat plastisitas dan tingkat kelekatan. Tingkatan plastisitas ditetapkan dari tingkatan sangat plastis, plastis, agak plastis, dan tidak plastis (kaku). Dalam keadaan basah ditentukan mudah tidaknya melekat pada jari, yaitu kategori: melekat atau tidak melakat. Selain itu, dapat pula berdasarkan mudah tidaknya membentuk bulatan yaitu mudah membentuk bulatan atau sukar membentuk bulatan dan kemampuannya mempertahankan bentuk tersebut (plastis atau tidak plastis). Tingkatan kelekatan ditetapkan dari tidak lekat, agak lekat, lekat, dan sangat lekat. Pada kondisi lembab, konsistensi tanah dibedakan ke dalam tingkat kegemburan sampai dengan tingkat keteguhannya. Konsistensi lembab dinilai mulai dari: lepas, sangat gembur, gembur, teguh, sangat teguh, dan ekstrim teguh. Konsistensi tanah gembur berarti tanah tersebut mudah diolah, sedangkan konsistensi tanah teguh berarti tanah tersebut agak sulit dicangkul. Pada kondisi kering, konsistensi tanah dibedakan berdasarkan tingkat kekerasan tanah. Konsistensi kering dinilai dalam rentang lunak sampai keras, yaitu meliputi: lepas, lunak, agak keras, keras, sangat keras, dan ekstrim keras.
F. Pengertian Air Tanah
Air tanah merupakan air hujan yang diresapi oleh tanah, melalui pori-pori tanah, retakan-retakan lapisan akibat kekeringan dan melalui rongga-rongga yang terbentuk oleh binatang dan tumbuh-tumbuhan. Selain itu, penutupan vegetasi dipermukaan bumi juga sangat besar pengaruhnya terhadap penyerapan air hujan oleh tanah. Kehadiran tumbuh-tumbuhan, daun-daun dan ranting-ranting pohon merupakan daerah vegetasi yang baik untuk penyerapan air (Kurnia, U., F. Agus, A. Adimihardja,dk. 2006).
Pengurangan air tanah dapat terjadi karena adanya penguapan yaitu langsung dari pori-pori tanah dan secara tidak langsung melalui permukaan daun tumbuh-tumbuhan. Pengurangan air tanah yang utama disebabkan oleh ulah manusia sendiri yaitu dengan adanya pabrik-pabrik besar atau pemukiman yang terlalu padat.


FISIKA TANAH
A. Cara Membedakan Tekstur Tanah
Tekstur tanah di lapangan dapat dibedakan dengan cara manual yaitu dengan memijit tanah basah di antara jari jempol dengan jari telunjuk, sambil dirasakan halus kasarnya yang meliputi rasa keberadaan butir-butir pasir, debu dan liat, dengan cara sebagai berikut:

Apabila rasa kasar terasa sangat jelas, tidak melekat, dan tidak dapat dibentuk bola dan gulungan, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Pasir.

Apabila rasa kasar terasa jelas, sedikit sekali melekat, dan dapat dibentuk bola tetapi mudah sekali hancur, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Pasir Berlempung.

Apabila rasa kasar agak jelas, agak melekat, dan dapat dibuat bola tetapi mudah hancur, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Lempung Berpasir.

Apabila tidak terasa kasar dan tidak licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dan dapat sedikit dibuat gulungan dengan permukaan mengkilat, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Lempung.

Apabila terasa licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dan gulungan dengan permukaan mengkilat, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Lempung Berdebu.

Apabila terasa licin sekali, agak melekat, dapat dibentuk bola teguh, dan dapat digulung dengan permukaan mengkilat, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Debu.

Apabila terasa agak licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dan dapat dibentuk gulungan yang agak mudah hancur, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Lempung Berliat.

Apabila terasa halus dengan sedikit bagian agak kasar, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dan dapat dibentuk gulungan mudah hancur, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Lempung Liat Berpasir.

Apabila terasa halus, terasa agak licin, melekat, dan dapat dibentuk bola teguh, serta dapat dibentuk gulungan dengan permukaan mengkilat, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Lempung Liat Berdebu.

Apabila terasa halus, berat tetapi sedikit kasar, melekat, dapat dibentuk bola teguh, dan mudah dibuat gulungan, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Liat Berpasir.

Apabila terasa halus, berat, agak licin, sangat lekat, dapat dibentuk bola teguh, dan mudah dibuat gulungan, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Liat Berdebu.

Apabila terasa berat dan halus, sangat lekat, dapat dibentuk bola dengan baik, dan mudah dibuat gulungan, maka tanah tersebut tergolong bertekstur Liat.
B. Klasifikasi Struktur Tanah
Struktur tanah diklasifikasikan dalam 6 bentuk. Keenam bentuk tersebut adalah:

Granular, yaitu struktur tanah yang berbentuk granul, bulat dan porous. Gambar dibawah ini menunjukkan bentuk dari struktur tanah granular.

umpal (blocky), yaitu struktur tanah yang berbentuk gumpal membuat dan gumpal bersudut, bentuknya menyerupai kubus dengan sudut-sudut membulat untuk gumpal membulat dan bersudut tajam untuk gumpal bersudut, dengan sumbu horisontal setara dengan sumbu vertikal.

Prisma (prismatic), yaitu struktur tanah dengan sumbu vertikal lebih besar dari pada sumbu horizontal dengan bagian atasnya rata.

Tiang (columnar), yaitu struktur tanah dengan sumbu vertikal lebih besar dari pada sumbu horizontal dengan bagian atasnya membulat.



Lempeng (platy), yaitu struktur tanah dengan sumbu vertikal lebih kecil dari pada sumbu horizontal.

Remah (single grain), yaitu struktur tanah dengan bentuk bulat dan sangat porous.


C. Klasifikasi Warna Tanah dan Standar Warna Tanah
Warna tanah diklasifikasikan dalam beberapa warna yaitu sebagai berikut ; putih, kuning, kelabu, merah, coklat-kekelabuan, coklat-kemerahan, coklat, dan hitam.
Kemudian Menurut buku Munsell soil colour chart,  warna tanah diukur berdasarkan standar  warna. Standar warna ini tersusun atas 3 variabel yaitu :

Hue adalah warna spektrum yang dominan sesuai dengan panjang gelombangnya. Hue dibedakan menjadi 10 warna, yaitu: Y (yellow/kuning), YR (yellow-red) ,R (red = merah), RP (red-purple), P (purple/ungu), PB (purple-brown), B (brown/coklat), BG (grown-gray), G (gray/kelabu), dan GY (gray-yellow).
Dibawah ini merupakan contoh beberapa warna tanah yang terdapat dilingkungan yaitu tanah warna YR (yellow-red) dan warna abu-abu, yang biasanya sering terdapat di lingkungan tanah persawahan.

Value menunjukkan gelap terangnya warna, sesuai dengan banyaknya sinar yang dipantulkan. Value dibedakan dari 0 sampai 8, yaitu makin tinggi value menunjukkan warna makin terang (makin banyak sinar yang dipantulkan). Nilai Value pada lembar buku Munsell Soil Color Chart terbentang secara vertikal dari bawah ke atas dengan urutan nilai 2; 3; 4; 5; 6; 7; dan 8. Angka 2 paling gelap dan angka 8 paling terang.
Dibawah ini merupakan salah satu contoh tanah yang memiliki warna terang dan warna gelap. Tanah yang memiliki warna terang tersebut bisa mencapai warna abu-abu yang nyaris berwarna putih dan tanah yang memiliki warna gelap itu bisa berwarna hitam pekat, tanah berwarna gelap ini biasanya ditemukan pada tanah yang merupakan tempat pembakaran sampah.

Chroma menunjukkan kemurnian atau kekuatan dari warna spektrum. Chroma juga dibagi dari 0 sampai 8, dimana makin tinggi chroma menunjukkan kemurnian spektrum atau kekuatan warna spektrum makin meningkat. Nilai chroma pada lembar buku Munsell Soil Color Chart dengan rentang horisontal dari kiri ke kanan dengan urutan nilai chroma: 1; 2; 3; 4; 6; 8. Angka 1 warna tidak murni dan angka 8 warna spektrum paling murni.
Dibawah ini merupakan urutan rentang horizontal sesuai urutan chroma.

D. Penentuan Konsistensi Tanah
Secara lebih terinci cara penentuan konsistensi tanah dapat dilakukan sebagai berikut :
(I) Konsistensi Basah
Tingkat Kelekatan
Yaitu menyatakan tingkat kekuatan daya adhesi antara butir-butir tanah dengan benda lain, ini dibagi 4 kategori:
1.    Tidak Lekat yaitu dicirikan tidak melekat pada jari tangan atau benda lain.
2.    Agak Lekat yaitu dicirikan sedikit melekat pada jari tangan atau benda lain.
3.    Lekat yaitu dicirikan melekat pada jari tangan atau benda lain.
4.    Sangat Lekat yaitu dicirikan sangat melekat pada jari tangan atau benda lain.

Tingkat Plastisitas, yaitu menunjukkan kemampuan tanah membentuk gulungan, ini dibagi 4 kategori berikut:
1.    Tidak Plastis yaitu dicirikan tidak dapat membentuk gulungan tanah.
2.    Agak Plastis yaitu dicirikan hanya dapat dibentuk gulungan tanah kurang dari 1 cm.
3.    Plastis yaitu dicirikan dapat membentuk gulungan tanah lebih dari 1 cm dan diperlukan sedikit tekanan untuk merusak gulungan tersebut.
4.    Sangat Plastis yaitu dicirikan dapat membentuk gulungan tanah lebih dari 1 cm dan diperlukan tekanan besar untuk merusak gulungan tersebut.


(II) Konsistensi Lembab
Pada kondisi kadar air tanah sekitar kapasitas lapang, konsistensi dibagi 6 kategori sebagai berikut :
1.    Lepas yaitu dicirikan tanah tidak melekat satu sama lain atau antar butir tanah mudah terpisah (contoh: tanah bertekstur pasir).
2.    Sangat yaitu dicirikan gumpalan tanah mudah sekali hancur bila diremas.
3.    Gembur yaitu dicirikan dengan hanya sedikit tekanan saat meremas dapat menghancurkan gumpalan tanah.
4.    Teguh / Kokoh yaitu dicirikan dengan diperlukan tekanan agak kuat saat meremas tanah tersebut agar dapat menghancurkan gumpalan tanah.
5.    Sangat Teguh / Sangat Kokoh yaitu dicirikan dengan diperlukannya tekanan berkali-kali saat meremas tanah agar dapat menghancurkan gumpalan tanah tersebut.
6.    Sangat Teguh Sekali / Luar Biasa Kokoh yaitu dicirikan dengan tidak hancurnya gumpalan tanah meskipun sudah ditekan berkali-kali saat meremas tanah dan bahkan diperlukan alat bantu agar dapat menghancurkan gumpalan tanah tersebut.
(III) Konsistensi Kering
Penetapan konsistensi tanah pada kondisi kadar air tanah kering, ini dibagi 6 kategori sebagai berikut:
1.    Lepas yaitu dicirikan butir-butir tanah mudah dipisah-pisah atau tanah tidak melekat satu sama lain (misalnya tanah bertekstur pasir).
2.    Lunak yaitu dicirikan gumpalan tanah mudah hancur bila diremas atau tanah berkohesi lemah dan rapuh, sehingga jika ditekan sedikit saja akan mudah hancur.
3.    Agar Keras yaitu dicirikan gumpalan tanah baru akan hancur jika diberi tekanan pada remasan atau jika hanya mendapat tekanan jari-jari tangan saja belum mampu menghancurkan gumpalan tanah.
4.    Keras yaitu dicirikan dengan makin susah untuk menekan gumpalan tanah dan makin sulitnya gumpalan untuk hancur atau makin diperlukannya tekanan yang lebih kuat untuk dapat menghancurkan gumpalan tanah.
5.    Sangat Keras yaitu dicirikan dengan diperlukan tekanan yang lebih kuat lagi untuk dapat menghancurkan gumpalan tanah atau gumpalan tanah makin sangat sulit ditekan dan sangat sulit untuk hancur.
6.    Sangat Keras Sekali / Luar Biasa Keras yaitu dicirikan dengan diperlukannya tekanan yang sangat besar sekali agar dapat menghancurkan gumpalan tanah atau gumpalan tanah baru bisa hancur dengan menggunakan alat bantu (pemukul).
E. Klasifikasi Air Tanah dan Peranan Air Tanah
Air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia sehingga penggunaanya pun harus dilakukan secara hati-hati agar tetap terawat sumbernya. Berdasarkan tempatnya, air tanah dapat diklasifikasikan menjadi :
1.    Air tanah dangkal yaitu air tanah yang berada dalam lapisan tanah paling atas. Air ini hanya terdapat pada musim hujan saja. Beberapa waktu kemudian, air ini akan bergerak kelapisan bagian bawah melalui pori-pori lapisan tanah menuju ke zone tak jenuh.
2.    Air tanah dalam yaitu air tanah yang berada dalam lapisan tanah dibawah air tanah dangkal. Air tanah terdapat pada zone tak jenuh dan zone jenuh.
Beberapa peranan yang menguntungkan dari air tanah adalah:
1.    Sebagai pelarut dan pembawa ion-ion hara dari rhizosfer ke dalam akar tanaman.
2.    Sebagai agen pemicu pelapukan bahan induk, perkembangan tanah, dan differensi horison.
3.    Sebagai pelarut dan pemicu reaksi kimia dalam penyediaan hara, yaitu dari hara tidak tersedia menjadi hara yang tersedia bagi akar tanaman.
4.    Sebagai penopang aktivitas mikrobia dalam merombak unsur hara yang semula tidak tersedia menjadi tersedia bagi akar tanaman.
5.    Sebagai pembawa oksigen terlarut ke dalam tanah.
6.    Sebagai stabilisator temperatur tanah.
7.    Mempermudah dalam pengolahan tanah.
Selain beberapa peranan yang menguntungkan diatas, air tanah juga menyebabkan beberapa hal yang merugikan, yaitu:
1.    Mempercepat proses pemiskinan hara dalam tanah akibat proses pencucian (perlin-dian/leaching) yang terjadi secara intensif.
2.    Mempercepat proses perubahan horizon dalam tanah akibat terjadinya eluviasi dari lapisan tanah atas ke lapisan tanah bawah.
3.    Kondisi jenuh air menjadikan ruang pori secara keseluruhan terisi air sehingga menghambat aliran udara ke dalam tanah, sehingga mengganggu respirasi dan serapan hara oleh akar tanaman, serta menyebabkan perubahan reaksi tanah dari reaksi aerob menjadi reaksi anaerob.