Dokumen tersebut membahas tentang kimia tanah, termasuk tentang mineral liat, koloid tanah, reaksi tanah (pH), kapasitas tukar kation (KTK), dan kejenuhan basa (KB). Juga membahas tentang unsur hara esensial yang diperlukan tanaman seperti nitrogen, fosfor, dan kaliumn beserta sumber dan fungsinya.

1. Tim Pengajar Mata Kuliah Dasar-dasar Ilmu Tanah
Fakultas Pertanian
Universitas Jenderal Soedirman
Purwokerto

2. V. KIMIA TANAH
PENDAHULUAN :
Sifat kimia dan fisika tanah sangat dipengaruhi oleh kolloid
tanah yaitu kolloid liat dan kolloid humus yang merupakan pusat
aktivitas tanah.
Pembentukan struktur, tata air dan udara tanah, drainase,
adsorbsi kation, pH, KTK, KB, juga aktivitas jasad renik tanah
sangat ditentukan oleh adanya kolloid tanah.
Oleh karena itu pembicaraan kimia tanah meliputi :
1. mineral liat, 2. kolloid tanah, 3. reaksi tanah (pH), 4. KTK dan KB.

3. 1. MINERAL LIAT
Mineral liat adalah mineral yang berukuran < 2 µ, terbentuk dari :
a. Alterasi/perubahan dari mineral primer
b. Rekristalisasi dari hasil pelapukan mineral primer
Hasil pelapukan mineral primer dipengaruhi oleh reaksi tanah (pH)
Tanah masam liat kaolinit ( type liat 1:1 )
Tanah netral - basa liat montmorilonit ( type liat 2:1 )

4. KOMPOSISI KIMIA KULIT BUMI :
± 90 % kulit bumi tersusun dari 8 unsur kimia, yaitu :
O = 46,6 % Fe = 5,0 % K = 2,6 %
Si = 27,7 % Ca = 3,6 % Mg = 2,1 %
Al = 8,1 % Na = 2,8 %
Sehingga hampir 75 % didominasi oleh Oksigen (O), Silika (Si) dan
Almunium ( Al)
STRUKTUR MINERAL LIAT :
Struktur mineral liat terdiri dari struktur Si – tetrahidron dan Al –
oktahidron

5. Si – tetrahidron :
Si
Si
Al- oktahidron :
OH Al
Al

6. Hasil pengamatan mineral liat dengan Scanning Electrocope
Microscope (SEM) dg perbesaran 38000 – 45000 x, diperoleh
bahwa bentuk mineral liat Lempeng dengan susunan molekulnya
tetap yaitu type liat 1 : 1 ; 2 : 1 ; 2 : 2.
Type liat 1 : 1 Type liat 2 : 1
O O
H-bonding mol air
OH O
Koalinit Montmorilonit
Si
Al
Si
Al
Si
Al
Si
Si
Al
Si

7. Perbedaan liat I : 1 dengan 2 : 1 :
1. Ikatan antar kisi liat 1 : 1 ada jembatan H, sehingga sukar disisipi
air, maka tanahnya mempunyai derajat kerut kecil. Sebaliknya
ikatan antar kisi liat 2 : 1 lemah, air mudah masuk dan tanahnya
akan mempunyai derajat kerut besar.
2. Type liat 1 : 1 mempunyai muatan (-) kecil, berasal dari patahan
tepi kristal liat. Sebaliknya type liat 2 : 1 mempunyai muatan (-)
besar berasal : patahan tepi kristal dan
subtitusi isomorfik Si+4 Al+3

8. 2. KOLLOID LIAT
Kolloid tanah adalah bahan mineral dan bahan organik yang sangat
halus, ukurannya < 1µ (0,001 mm), mempunyai luas permukaan
yang lebar.
KOLLOID LIAT :
disebut sbg misel (micro sel), umumnya bermuatan (-), berasal :
a. Patahan kristal pada Si-tetrahidron / Al-oktahidron
b. Disosiasi H + dari gugus OH pada tepi kristal
OH O- + H+

9. Pada pH rendah ion H+ terikat kuat
pH tinggi H+ mudah lepas, (-)
3. Subtitusi isomorfik :
Pergantian struktur kristal oleh kation yg lebih rendah
Si+4 diganti oleh Al+3 ; Al+3 diganti oleh Mg+2
KOLLOID ORGANIK :
Humus mempunyai muatan (-) yang berasal dari gugus karboksil
dan gugus phenol.
gugus karboksil C O gugus phenol - OH
OH

10. O muatan negatifnya tergantung pH
humus
C00
Kolloid liat kolloid humus
1. Al, Si, O C, H,O
2. lempeng amorph
3. KTK lebih rendah KTK lebih tinggi
4. sukar dihancurkan mudah dihancurkan

11. MINERAL LIAT Al-Silikat
(1) Mineral liat Al-silikat berbentuk kristal (kristalin)
Contoh: kaolinit, haloisit, montmorilonit dan ilit.
(2) Mineral liat Al-silikat tidak berbentuk (amorf)
Contoh: alofan, mempunyai muatan (+)

12. Mineral Oksida Fe dan Al
Mineral oksida banyak ditemukan pada
tanah tua di daerah tropika, misalnya
Oxisols
Mineral primer
Misalnya kuarsa, feldspar ditemukan
dalam fraksi liat

13. • Menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah yang
dinyatakan dengan nilai pH.
• Nilai pH menunjukkan banyaknya konsentrasi ion H+
(hidrogen) di dalam tanah.
• Makin tinggi kadar ion H+ maka tanah makin masam
• Secara kuantitatif, pH = -log [H+] atau log 1/[H+]
• Nilai pH berkisar antara 0 – 14
3. REAKSI TANAH

14. Pentingnya mengetahui pH tanah
1. Menentukan mudah tidaknya unsur hara diserap
tanaman.
Secara umum unsur hara mudah diserap tanaman pada
pH sekitar netral.
Jika tanah bereaksi masam , unsur P tidak dapat diserap
tanaman, karena diikat oleh Al dan Fe. Jika pH tanah
alkalis/ basa unsur P diikat oleh Ca atau Mg menjadi
CaPO4 atau Mg PO4

15. 2. Menunjukkan kemungkinan adanya unsur beracun.
Tanah masam, ion Al selain mengikat P juga merupakan racun
bagi tanaman
Pada tanah rawa pasang surut, pH yang sangat rendah
menunjukkan kandungan sulfat tinggi, yang bersifat toksik bagi
tanaman.
Tanah masam, unsur mikro ditemukan dalam jumlah banyak.
Unsur mikro diperlukan tanaman dalam jumlah sedikit, apabila
terdapat dalam jumlah banyak bersifat toksik bagi tanaman.
Contoh unsur mikro: Fe, Mn, Zn.
Sebaliknya pada tanah bereaksi alkalis, sering ditemukan unsur
Mo (Molibdenum) dan garam dalam konsentrasi yang tinggi,
sehingga bersifat toksik bagi tanaman

16. 3. Mempengaruhi perkembangan
mikroorganisme
- Bakteri berkembang dengan baik pada pH
5,5 atau lebih, pada pH < 5,5 perkembangan
bakteri sangat terhambat
- Jamur dapat berkembang baik pada kisaran
pH yang luas. Pada pH > 5,5 jamur harus
bersaing dengan bakteri
- Bakteri pengikat N dari udara dan bakteri
nitrifikasi hanya dapat berkembang dengan
baik pada pH > 5,5

17. Bagaimanakah mengubah pH Tanah ?
- Tanah masam dapat dinaikkan pH-nya dengan
menambahkan kapur ke dalam tanah (dikenal
dengan istilah Pengapuran)
- Tanah alkalis dapat diturunkan pH-nya dengan
penambahan belerang

18. 4. Kapasitas Tukar Kation (KTK) :
Banyaknya kation yang dapat dijerap oleh tanah
per satuan berat tanah. (biasanya per 100 g
tanah kering mutlak)
KTK dinyatakan dalam satuan kimia miliekivalen
per 100 g (me/100 g)
1 miliekivalen atau 1 me adalah suatu jumlah
yang secara kimia setara dengan 1 g
hidrogen.

19. KTK merupakan sifat kimia yang sangat erat hubungannya
dengan kesuburan tanah
Tanah dengan KTK tinggi mampu menyerap dan menyedia-
kan hara lebih baik daripada tanah dengan KTK rendah.
Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai KTK yaitu:
(1) kandungan bahan organik;
(2) kandungan liat;
(3) jenis mineral liat

20. No. Jenis mineral liat KTK (me/100 g tanah
1. Humus 100 – 300
2. Khlorit 10 – 40
3. Montmorilonit 80 – 150
4. Kaolinit 3 – 15
5. Haloisit. 2H2O 5 – 10
6. Haloisit. 4H2O 40 – 50
7. Sesquioksida 0 - 3

21. 1 miliekivalen atau 1 me adalah suatu jumlah yang
secara kimia setara dengan 1 g hidrogen.
1 me H+ = 1 mg H
1 me K+ = 39 mg K
1 me Na+ = 23 mg Na
1 me Ca2+ = 40/2 mg Ca
1 me Mg2+ = 24/2 mg Mg

22. Suatu tanah mengandung kation K sebesar
0,6 me/100 g artinya:
= 0,6 x 39 mg/100 g
= 23,4 mg/100 g
= 234 mg/1000 g atau
234 mg/1.000.000 mg
= 234 ppm (part per million)

23. 5. KEJENUHAN BASA (KB)
Merupakan perbandingan antara jumlah kation basa
dengan jumlah semua kation (kation basa + kation asam)
Kation basa: Ca, Mg, K dan Na
Kation asam: H dan Al
KB = Jumlah kation basa X 100 %
Jumlah kation asam

24. Hubungan KB dengan pH tanah
Tanah dengan pH rendah, umumnya mempunyai KB rendah,
sebaliknya tanah dengan pH tinggi umumnya mempunyai KB
tinggi
DISKUSI KELOMPOK:
Mengapa tanah di Indonesia bagian barat umumnya mem-
punyai nilai KB lebih rendah dibandingkan dengan tanah
Indonesia bagian timur ?

25. TUGAS KELOMPOK (dikumpulkan):
1. Suatu tanah mengandung 30 me/100 g kation Ca2+.
Hitunglah berapa ppm Ca2+ dalam tanah tersebut ?
2. Suatu tanah mengandung kation Al3+ sebesar 450 ppm,
ubahlah menjadi satuan me/100 g tanah.

26. VI. UNSUR HARA ESENSIAL

27. PENGERTIAN UNSUR HARA ESENSIAL
• Unsur hara yang sangat diperlukan bagi
tanaman.
• Fungsinya tidak dapat digantikan oleh unsur
lain
• Bila tidak terdapat dalam jumlah yang cukup
di dalam tanah, tanaman tidak dapat tumbuh
dengan normal

28. UNSUR HARA ESENSIAL DIBEDAKAN:
1. UNSUR HARA MAKRO:
C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S.
2. UNSUR HARA MIKRO:
Fe, Mn, B, Mo, Zn, Cu, Cl, (Co)

29. Unsur
hara
Bentuk yang dapat
diserap tanaman
Keteranga
n
C CO2 (melalui daun) Diserap
dari udara
dan airH H+; H2O (H dari air)
O O2; CO2 (melalui
daun)
BENTUK ION DAN MOLEKUL YANG DAPAT DISERAP TANAMAN

30. Unsur
hara
Bentuk yang dapat
diserap tanaman
Keterangan
N NH4
+ ; NO3
- Diserap
dari tanah
P H2PO4 ; HPO4
2-
K K+
BENTUK ION DAN MOLEKUL YANG DAPAT DISERAP TANAMAN

31. Unsur
hara
Bentuk yang dapat
diserap tanaman
Keterangan
Ca Ca2+ Diserap
dari tanah
Mg Mg2+
S SO4
2-
BENTUK ION DAN MOLEKUL YANG DAPAT DISERAP TANAMAN

32. Unsur
hara mikro
Bentuk yang dapat
diserap tanaman
Keterangan
Fe Fe2+ ; Fe3+ Diserap
dari tanah
Mn Mn2+
B BO3
3-; H2BO3
-; B(OH)4
-
Mo MoO4
-
BENTUK ION DAN MOLEKUL YANG DAPAT DISERAP TANAMAN

33. Unsur
hara mikro
Bentuk yang dapat
diserap tanaman
Keterangan
Zn Zn2+ Diserap
dari tanah
Cu Cu2+
Cl Cl-
BENTUK ION DAN MOLEKUL YANG DAPAT DISERAP TANAMAN

34. BAGAIMANAKAH UNSUR HARA DAPAT TERSEDIA DI SEKITAR AKAR ?
1. Aliran masa (mass flow)
Gerakan unsur hara di dalam tanah menuju ke permukaan
akar bersama-sama dengan gerakan masa air.
2. Difusi
Unsur hara bergerak dari bagian yang berkonsentrasi
tinggi ke bagian dengan konsentrasi rendah
3. Intersepsi akar
Akar tanaman bergerak menuju ke permukaan akar

35. NITROGEN
Sumber N
1. Bahan organik tanah
2. Pengikatan N-udara (fiksasi N) baik simbiotik
maupun non-simbiotik
3. Pupuk (Urea, ZA)
4. Air hujan

36. FUNGSI N
1. Memperbaiki pertumbuhan vegetatif
tanaman.
2. Pembentukan protein
KEKURANGAN NITROGEN
- Tanaman kerdil
- Pertumbuhan akar terbatas
- Daun kuning dan gugur

37. KELEBIHAN NITROGEN:
1. Memperlambat kematangan tanaman
2. Batang lemah dan mudah roboh
3. Mengurangi daya tahan tanaman
terhadap penyakit.

38. FOSFOR
Sumber P:
1. Bahan organik (pupuk kandang, sisa-
sisa tanaman)
2. Pupuk buatan (SP-36)
3. Mineral dalam tanah (misal apatit)

39. FUNGSI P:
1. Pembelahan sel
2. Pembentukan albumin
3. Pembentukan bunga, buah dan biji
4. Mempercepat pematangan
5. Memperkuat batang tidak mudah roboh
6. Perkembangan akar
7. Tahan terhadap penyakit
8. Membentuk DNA & RNA
9. Transfer energi (ADP + P  ATP)

40. KALIUM
Sumber K:
1. Mineral primer (feldspar, mika)
2. Pupuk buatan (KCl, K2SO4)

41. Fungsi K:
1. Pembentukan pati (karbohidrat)
2. Mengaktifkan enzim
3. Pembukaan stomata
4. Mempertinggi daya tahan thd
kekeringan dan penyakit
5. Perkembangan akar

42. BENTUK-BENTUK K DALAM TANAH:
1. TIDAK TERSEDIA BAGI TANAMAN
(90-98% DARI K-TOTAL TANAH)
2. TERSEDIA (1-2% DARI K-TOTAL)
3. LAMBAT TERSEDIA
KONSUMSI MEWAH (LUXURY COMSUMPTION) ?
Tanaman cenderung menyerap K dalam jumlah yang jauh
lebih banyak dari yang dibutuhkan, tetapi tidak menambah
produksi.

43. Cara Mengatasi Kemasaman Tanah
1. Penambahan kapur pertanian
2. Pemberian pupuk basa
3. Penanaman tanaman yang tahan tanah masam
Menaikkan pH  kapur
Menurunan pH  sulfur

44. Bahan kapur pertanian:
1. Kapur kalsit CaCO3
2. Kapur dolomit CaMg(CO3)2
3. Kapur bakar CaO
CaCO3 CaO + CO2
4. Kapur hidrat Ca(OH)2
CaO + H2O Ca(OH)2 + E.
Mutu Kapur:
1. Garansi kimia (% kandungan).
2. Garansi fisika: 100 % lolos 20 mesh dan 50%
lolos 100 mesh.

45. Kapur Pertanian dan Pengapuran
Jumlah kapur yang ditambahkan ditentukan oleh:
1. pH tanah
2. Tekstur tanah
3. Kandungan bahan organik tanah
4. Mutu kapur
5. Jenis tanaman yang akan ditanam

46. Metode SMP (Shoemaker. Mc Lean, and Pratt)
pH awal
larutan
SMP
Kebutuhan CaCO3 (t/ha)
agar pH menjadi:
7,0 6,5 6,0
6,8 3,1 2,7 2,2
6,7 5,4 4,7 3,8
6,6 7,6 6,5 5,4
6,5 10,1 8,5 6,5
6,4 12,3 10,5 8,5
dst

47. Metode Al-dd
(Aluminium dapat ditukar)
Metode titrasi Al-dd x me/100 g
Menurut Setiyono (1982):
pH  5,2 = 1,2 x Al-dd
5,5 = 1,5 x Al-dd
6,0 = 2,1 x Al-dd

48. Manfaat pengapuran:
1. Kimia tanah
 Menaikkan pH tanah
 Menambah unsur Ca dan Mg
 Meningkatkanketersediaan P dan Mo
 Mengurangi keracunan Al, Fe, dan Mn.
2. Fisika tanah
 Memantapkan agregat tanah
 Meningkatkan jumlah pori karena agregat
lebih stabil
3. Biologi tanah
 Kegiatan bakteri dan aktinomisetes meningkat
 Dekomposisi bahan organik dan pengikatan
N2 meningkat.