Unsur hara adalah unsur-unsur yang diperlukan bagi pertumbuhan tanaman. Apabila unsur tersebut tidak tersedia bagi tanaman, maka tanaman akan menunjukkan gejala kekurangan unsur tersebut dan pertumbuhan tanaman akan terganggu.
Ketersediaan unsur hara di dalam tanah sangat bergantung pada pH tanah, kadar bahan organik tanah, kadar dan tipe klei tanah, keadaan oksidasi- reduksi, kadar garam, dan mineral tanah.
Reaksi Tanah (pH)
Reaksi tanah (pH) ialah konsentrasi atau aktifitas kation H+ di dalam larutan tanah, biasanya dikenal dengan minus log [H+]. Contoh, bila konsentrasi H+ di dalam larutan tanah 10-7 M maka besarnya nilai pH = -log [10-7] = 7. Besarnya nilai pH tanah berbanding terbalik dengan besarnya konsentrasi kation H+. Semakin tinggi konsentrasi H+ semakin kecil nilai pH tanah. Biasanya tanah masam (tanah mineral dan tanah organik) mempunyai nilai pH yang rendah, karena tanah masam mengandung kadar H+ yang tinggi.
Kation Al3+ bila terhidrolisis dengan air menghasilkan kation H+ sehingga H+ dan Al3+ dikenal sebagai penyebab kemasaman tanah mineral.
-
Reaksi tanah (pH) < 7 memberikan ketersediaan unsur hara semakin berkurang, tetapi unsur Al3+ dan unsur hara mikro yang lebih tinggi konsentrasinya,
-
Reaksi tanah (pH) tanah > 7 memberikan ketersediaan unsur hara kurang, tetapi unsur hara Ca dan Mg yang tinggi konsentrasinya.
Reaksi tanah (pH) berkisar antara 6,5 s.d 7,5 memberikan ketersediaan unsur hara yang optimal. Aktifitas jasad renik tanah ( soil microorganism ) juga dipengaruhi oleh besarnya nilai pH tanah. Aktifitas jasad renik Basidiomisetes spp dan Aktinomesetes spp yang rendah pada pH < 6, sedangkan aktifitas fungi tidak terpengaruh oleh rendahnya pH tanah.
Bahan Organik Tanah (Humus Tanah)
Bahan organik tanah sangat penting dalam pengelolaan kesuburan tanah, karena dapat membantu meningkatkan kesuburan tanah dan memperbaiki struktur tanah. Bahan organik tanah juga mampu mengikat air dan unsur hara sehingga unsur hara tidak tercuci atau terlindi, dan bahan organik tanah mampu merangsang pertumbuhan jasad hidup tanah, juga mampu merombak bahan organik sehingga menyediakan unsur hara bagi tanaman (van Scholl & Nieuwenhuis 2004).
Bahan organik tanah mengandung bahan organik segar dan humus. Bahan organik segar terdiri atas sisa tanaman dan limbah hewan yang belum terdekomposisi (akar, sisa tanaman, dan kotoran hewan). Bahan organik segar ini diubah ke dalam bentuk humus tanah oleh jasad hidup tanah. Dalam proses ini dilepaskan unsur hara untuk tanaman. Humus tanah adalah bahan organik tanah yang berwarna hitam (van Scholl & Nieuwenhuis 2004).
Bahan organik tanah atau humus tanah adalah sifat tanah yang sangat penting dalam memelihara ketersediaan unsur hara tanah dan sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Bila suatu tanah tidak mengandung bahan organik tanah, maka tanah tersebut akan mengalami kemunduran kesuburan tanah, produktifitas tanah, mutu tanah, dan kesehatan tanah. Bahan organik tanah berfungsi untuk memelihara kegiatan jasad renik tanah, struktur tanah, dan mengurangi kemasaman tanah (FAO 2001).
Gaskell dkk (2012) mengatakan bahwa bahan organik tanah sebagai sumber unsur hara (N, P, S, Fe, Cu, Zn), memperbaiki struktur tanah, infiltrasi air, meningkatkan kapasitas pertukaran kation (KPK) dan air, meningkatkan kehidupan jasad renik tanah dan tanaman. Selanjutnya beliau juga mengatakan bahwa sumbangan bahan organik tanah terhadap KPK 20 s.d 70% dari KPK total tanah, dan bahan organik tanah setiap tahunnya mengalami dekomposisi 2 s.d 5%. Sumber bahan organik adalah tanaman penutup ( cover crop ), pupuk kompos, pupuk organik, pupuk kandang hewan ( manure ), dan pupuk cair organik (Gaskell dkk 2012).
Kadar dan Tipe Klei Tanah
Klei ( clay ) ialah partikel tanah berukuran halus (< 2 mikron). Klei berukuran sangat halus sehingga mempunyai kemampuan mengikat air dan unsur hara dengan ikatan kimia, van der Waals, dan ikatan spesifik (Bohn et al. 1979).
Kadar klei sangat besar pengaruhnya terhadap ketersediaan unsur hara dalam tanah. Semakin tinggi kadar klei tanah, semakin tinggi jumlah unsur hara yang dapat diikat atau ditukar dengan kation lain (dari pupuk). Juga tipe klei sangat berpengaruh besar terhadap ketersediaan unsur hara. Tipe klei tanah yang dikenal tipe 1:1 (diwakili oleh mineral kaolinit), 2:1 (montmorilonit), mineral oksida besi dan aluminium, dan alofan (amorf, tidak berkristal).
Tipe mineral klei 2:1, mineral oksida besi dan aluminium, dan alofan mempunyai kemampuan mengikat unsur hara yang sangat kuat, sedangkan mineral klei 1:1 sangat rendah kemampuannya mengikat unsur hara. Implikasinya pemupukan tanah tipe klei 1:1 berbeda dengan pemupukan tanah tipe klei 2:1, oksida besi dan aluminium, dan alofan. Pemupukan tanah tipe klei 1:1 sedikit demi sedikit dan seringkali dipupuk karena menghindari pencucian pupuk (unsur hara) ke tempat lain (bagian bawah tanah, sungai, danau, dan laut).
Reduksi dan Oksidasi Tanah
Reduksi dan oksidasi adalah peristiwa keadaan tanah dalam suasana tanpa/kurang O2 dan cukup O2. Dapat juga dikatakan bahwa reduksi adalah kemampuan tanah menerima elektron dari suatu reaksi kimia di dalam tanah, dan oksidasi adalah kemampuan tanah memberikan elektronnya ke dalam larutan tanah. Misalnya, reaksi reduksi Fe3+ menjadi Fe2+, karena besi menerima satu elektron (muatan negatif) dari larutan tanah, yang dapat menetralkan satu muatan positif dari Fe3+ dan tersisa 2 muatan positif sebagai muatan Fe2+. Kebalikannya, reaksi oksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ dengan adanya O2.
Suasana reduktif tanah menyebabkan tersedianya unsur hara toksik (NH3, NO31-, N2, N2O, H2S, CH4, Fe, Mn, Cu, B) yang larut di dalam larutan tanah. Ammonia (NH3) dan nitrit (NO2) lebih toksik daripada nitrat (NO3) dan H2S lebih toksik daripada sulfat (SO4), Fe2+ dan Mn2+ juga menyebabkan toksik terhadap padi sawah (Bohn et al. 1979).
Suasana reduktif tanah yang banyak dijumpai ketika tanah tergenang, tanah rawa, tanah sawah, dan tanah gambut. Suasana reduktif tanah dicirikan dengan warna tanah yang hijau, biru, atau keabu- abuan. Suasana oksidatif tanah dicirikan dengan warna tanah yang coklat, kuning, dan merah. Suasana oksidatif dapat menyebabkan lebih cepat terdekomposisi bahan organik tanah dengan bantuan jasad renik tanah yang menghasilkan unsur hara tanah
(NH4+, NO3-, H2PO4-, HPO42-, K, SO42-).
Suasana reduksi-oksidasi terjadi ketika secara bersama-sama atau bergantian suasana basah dan kering karena pengaruh musim hujan atau musim kemarau, dan dicirikan dengan warna tanah merah bercampur abu- abu atau merah kehijauan/kebiruan.
Kadar Garam Tanah
Garam atau salinitas tanah adalah senyawa atau ion yang berada di dalam larutan tanah (garam Na, K, Ca, dan Mg). Penciri tanah garam adalah kadar garam Na, daya hantar listrik disingkat DHL ( electrical conductivity ), dan pH tanah. ESP ( Exchangeable Sodium Percentage ) adalah persentase garam Na yang dapat ditukarkan. ESP dirumuskan sebagai kadar Na terhadap Kapasitas Pertukaran Kation (KPK) x 100 %. SAR ( Sodium Adsorption Ratio ) adalah nisbah antara kadar Na terhadap jumlah Ca dan Mg, dinyatakan dalam SAR = [Na] / ([Ca+Mg]/2)1/2 (Awatt Project 2009).
Daya hantar listrik (DHL) adalah kemampuan tanah mengalirkan arus listrik, karena dipengaruhi kadar garam terlarut (Na, K, Ca, dan Mg) di dalam larutan tanah, dinyatakan dalam µmhos/cm, atau mmhos/cm, atau decimhos/cm. Paling banyak digunakan satuan mmhos/cm.
Dalam satuan SI (Satuan Internasional), satuan DHL dinyatakan dalam siemen/meter ( 1 siemen = 1 mho, sehingga 1 S/m = 10 mmhos/cm). Kadar garam (mg/L) dirumuskan sebagai DHL (mmhos/cm) x 640 (Bohn, McNeal & O’connor 1979).
Ketersediaan unsur hara dalam tanah garam (salin, sodik, atau salin-sodik) sangat bergantung pada kadar garam tanah.
-
Tanah Salin adalah tanah garam yang mengandung DHL > 4 mmhos/cm, pH < 8,5, SAR < 15%.
-
Tanah Sodik adalah tanah yang mengandung DHL < 4 mmhos/cm, pH > 8,5, SAR > 15%.
-
Tanah Salin-Sodik adalah tanah yang mengandung DHL > 4 mmhos/cm, pH < 8,5, SAR 15 % (Awatt Project 2009).
Kadar garam tanah dipengaruhi oleh kadar Na, Ca, Mg, DHL, dan pH tanah. Unsur hara yang tersedia dalam tanah adalah Na, K, Ca, dan Mg.
Mineral Tanah
Mineral tanah merupakan penyusun tanah yang berasal dari pelapukan batuan beku, metamorf, atau sedimen. Hakim dkk (1986) mengatakan bahwa mineral tanah melapuk akan menghasilkan ketersediaan unsur hara dalam tanah dan mineral tanah sebagai bahan baku pupuk. Mineral tanah terdiri atas mineral primer (felsdpar, ortoklas, oligoklas, plagioklas, biotit, hornblende, dan apatit), dan mineral sekunder (mineral klei, oksida/hidroksida besi/aluminium).
Kapasitas Pertukaran Kation (KPK) mineral tanah ditentukan oleh substitusi isomorfik, yang menghasilkan muatan permanen ( permanent charge ), atau bergantung pada pH tanah, yang menghasilkan muatan terubahkan ( variable charge ). Substitusi isomorfik adalah proses penggantian Si4+ atau Al3+ pada lapis aluminosilikat oleh kation yang valensinya lebih rendah (misalnya Mg2+) sehingga meningkatkan kapasitas tukar kationnya. Peranan mineral klei untuk menjerap dan mempertukarkan kation dan menahan air sehingga tanah tidak kekurangan air.
Sumber : Riwandi, Prasetyo, Hasanudin, Indra Cahyadinata, 2017, Kesuburan Tanah dan Pemupukan, Yayasan Sahabat Alam Rafflesia