TUGAS TERSTRUKTUR
KIMIA TANAH MEKANISME SERAPAN ION PADA TANAH SALIN
Disusun Oleh: REVINO CANDRABRATA NIM A1E007010
KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2011
Pendahuluan
Mekanisme serapan ion setiap tanah berbeda. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi serapan ion tersebut, antara lain oleh kekuatan fisik ( ikatan van der walls dan kompleks elektrostatistik) dan kekuatan kimia ( ikatan kovalen dan ikatan hidrogen). Hampir semua ion seperti molybdate, arsenate, arsenite, phospate, dan silcate diserap pada inner-sphere kompleks. Serapan ion terjadi melalui mekanisme pertukaran ligand dan dipengaruhi oleh point of zero charge. Karakteristik pertukaran ion melibatkan interaksi elektrostatik antara counter ion pada permukaan partikel bermuatan dan counter ion pada daerah diffuse disekitar partikel. Proses cepat, dikendalikan oleh difusi, reversibel, selektif dan stoikiometri. Tanah salin dapat ditemukan di dua daerah yang berbeda, yaitu daerah pantai yakni salinitas yang disebabkan oleh genangan atau intrusi air laut dan daerah arid dan semi arid yakni salinitas yang disebabkan oleh evaporasi air tanah
atau air
permukaan. a. Tanah Salin Daerah Pantai Tanah salin daerah pantai dijumpai di daerah pasang surut yang berbatasan dengan garis pantai, Karakterisasi dan klasifikasi sulit dilakukan, karena sifatnya yang berubah-ubah akibat mobilitas yang tinggi
dari garam-garam yang mudah
larut. Hujan memindahkan garam-garam tersebut dengan mudah, baik secara vertikal maupun lateral atau mengencerkan konsentrasinya menjadi tidak beracun. Garamgaram dapat
terkumpul di tempat-tempat rendah(cekungan) bersama-sama air
rembesan atau aliran permukaan, atau di tempat yang lebih tinggi akibat evaporasi. b. Tanah Salin di Daerah Arid dan Semiarid Tanah jenis ini terbentuk akibat evaporasi yang selalu lebih tinggi daripada presipitasi. Air tanahnya sendiri mungkin tidak salin, tetapi gerakan air kapiler ke atas dan penguapan yang terus-menerus menyebabkan garam terakumulasi di lapisan tanah atas. Banyak ditemukan di daerah ± daerah depresi (cekungan) di pedalaman yang berupa dataran lakustrin aluvial atau teras sungai.
c. Tanah Salin pada Tanah Sulfat Masam Muda Tingginya DHL pada tanah ini disebabkan oleh oksidasi pirit yang menghasilkan H2SO4. Nilai pH tanah yang sangat rendah dapat menghancurkan liat sehingga membebaskan Al dan kation-kation lain. Larutan tanahnya didominasi oleh Al2(SO4)3 dan kation lain. Dalam keadaan ekstrim di musim kering, H2SO4 bebas dapat ditemukan, dalam musim banjir FeSO4 dapat menjadi dominan (Adhi, dkk, 1997). Kasifikasi Tanah Salin Horizon-horizon penciri yang berkaitan dengan salinitas tinggi umumnya berkaitan dengan tanah-tanah salin di daerah arid dan semiarid misalnya horizon gipsik (akumulasi gipsum), horizon kalsik (akumulasi Ca atau Ca/Mg karbonat) , orizon salik (akumulasi garam-garam lebih mudah larut daripada gipsum) dan horizon natrik (ESP atau SAR tinggi) (Sipayung, 2003). Salinitas tanah padi sawah (pasang surut) biasanya terlalu rendah atau terlalu beragam untuk digunakan sebagai ktiteria penciri dalam taksonomi tanah. Tanah-tanah pantai yang salin umumnya tidak termasuk Halaquept, karena kadar garamnya tidak menurun (Hardjowigeno dan Rayes, 2005). Mekanisme Pertukaran ion
Fenomena serapan terdapat empat (4) cara,yaitu: (1)pertukaran pada outer layer (adsorbsi), (2) pertukaran pada inner layer (absorbsi), (3) substitusi isomorphic, dan (4) selektivity ion. . gg
a b
d e
c
Gambar. Mekanisme serapan ion
f
Gambar diatas menunjukkan berbagai mekanisme serapan dari ion pada mineral / air interface: (1) adsorpsi ion melalui pembentukan sebuah kompleks luar-bola (a); (2) hilangnya hidrasi air dan pembentukan sebuah kompleks dalam-bola (b); (3) difusi kisi dan isomorfis substitusi dalam kisi mineral (c); (4) dan (5) difusi lateral cepat dan pembentukan salah satu dari polimer permukaan (d), atau adsorpsi pada langkan (yang akan memaksimalkan jumlah obligasi untuk atom) (e). Setelah pertumbuhan partikel, permukaan polimer akhirnya tertanam dalam kisi struktur (f); akhirnya, ion teradsorpsi dapat berdifusi kembali dalam larutan, baik sebagai akibat dari keseimbangan atau dinamis sebagai produk dari reaksi redoks permukaan (g). Sumber Charlet dan Manceau (1993). Kelarutan garam yang tinggi dapat menghambat penyerapan air dan hara oleh tanah melalui tekanan osmotik. Secara khusus, keragaman yang tinggi menimbulkan keracunan tanaman terutama oleh ion Na dan Cl. Lahan salin atau lahan pantai adalah lahan rawa yang terkena pengaruh penyusupan air laut atau bersifat payau, yang dapat termasuk lahan potensial, lahan sulfat masam, atau lahan gambut. Penyusupan air laut ini paling tidak selama 3 bulan dalam setahun dengan kadar natrium dalam larutan tanah 8-15%. Berdasarkan tingkat salinitasnya, lahan salin dapat dibagi menjadi tiga tipologi, yaitu salin ringan, sedang, dan sangat salin. Kendala produksi pada jenis lahan ini sedang sampai sangat berat terutama dalam hal salinitas (http://awangmaharijaya.wordpress.com/, 2008). Salinitas tanah menunjukkan besarnya kandungan garam mudah larut dalam tanah, sedang sodisitas menunjukkan tingginya kadar garam Na dalam tanah. Keracunan tanaman dapat terjadi bila kandungan garam mudah larut terlalu tinggi. Tanah salin adalah tanah yang mempunyai sifat ± sifat berikut : (a). Daya hantar listrik tanah jenuh air (DHL) > 4 dS/m, (b). Persen Na dapat ditukar (ESP) < 15 dan +,
(c). pH < 8,5. Ion ± ion yang dominan pada tanah salin ialah : Na Ca
2+
2+
, Mg
, Cl
-
2
, SO4 . NaCl merupakan penyebab salinitas utama. Pada tanah sulfat masam muda mengandung Al2(SO4)3 dan FeSO4 yang tinggi tetapi juga memenuhi syarat sebagai tanah salin (Hardjowigeno dan Rayes, 2005).
Kandungan NaCl yang tinggi pada tanah salin menyebabkan rusaknya struktur tanah, sehingga aerasi dan permeabilitas tanah tersebut menjadi sangat rendah. Banyaknya ion Na di dalam tanah menyebabkan berkurangnya ion-ion Ca, Mg, dan K yang dapat ditukar, yang berarti menurunnya ketersediaan unsur tersebut bagi tanaman. Pengaruh salinitas terhadap tanaman mencakup tiga hal yaitu tekanan osmosis, keseimbangan hara dan pengaruh racun. Bertambahnya konsentrasi garam di dalam suatu larutan tanah, meningkatkan potensial osmotik larutan tanah tersebut. Oleh sebab itu salinitas dapat menyebabkan tanaman sulit
menyerap air hingga
terjadi kekeringan fisiologis (Hakim, dkk, 1986). Spesies tanaman yang hanya mentoleransi konsentrasi garam rendah termasuk dalam kelompok tanaman glikofita, dan spesies-spesies tanaman yang mentoleransi konsentrasi garam tinggi termasuk kelompok tanaman halofita. Pengenalan pengaruh tingkat salinitas merupakan bahan yang sangat berguna sehubungan dengan berbagai akibat kerusakan atau gangguan yang tanaman. Melalui pengenalan gejala yang
ditimbulkannya terhadap pertumbuhan timbul pada tanaman akibat tingkat
salinitas yang cukup tinggi, perbaikan struktur tanah akan dapat diupayakan seperlunya, ataupun pemilihan jenis tanaman yang cocok untuk lokasi pertanian yang bermasalah (Notohadiprawiro, 2006). Penggolokan garam yang mudah larut dalam tanah secara parah menghambat pertumbuhan tanaman. Penggolokan garam tersebut akan mengibas plasmolisis, yaitu suatu proses bergerak keluarnya H2O dari tanaman ke larutan
tanah. Kehadiran ion Na dalam jumlah
mempertahankan
yang tinggi dapat
partikel tanah tetap tersuspensi. Dengan pengeringan, tanah
membentuk lempeng
keras, dan terjadi pembentukan kerak di permukaan. Yang
tersebut terakhir ini menurunkan porositas tanah dan aerasi terhambat secara parah. Nilai pH yang tinggi pada banyak diantara tanah-tanah tersebut juga menurunkan ketersediaan sejumlah hara (http://cahtanah.blogspot.com/2008/07/04/archive.html#, 2008). +
Garam-garam atau Na yang dapat dipertukarkan akan mempengaruhi sifat-sifat tanah jika terdapat dalam keadaan yang berlebihan dalam tanah. Kekurangan unsur +
-
Na dan Cl dapat menekan pertumbuhan dan mengurangi produksi. Peningkatan
konsentrasi garam terlarut di dalam tanah akan meningkatkan tekanan
osmotik
sehingga menghambat penyerapan air dan unsur-unsur hara yang berlangsung melalui proses osmosis. Jumlah air yang masuk ke dalam akar akan berkurang sehingga mengakibatkan menipisnya jumlah persediaan air dalam tanaman. (Follet et al., 1981) +
-
Dalam proses fisiologi tanaman, Na dan Cl diduga mempengaruhi pengikatan air oleh tanaman sehingga menyebabkan tanaman tahan terhadap kekeringan. Sedangkan -
Cl diperlukan pada reaksi fotosintetik yang berkaitan dengan produksi oksigen. +
Sementara penyerapan Na
oleh partikel-partikel tanah akan mengakibatkan
pembengkakan dan penutupan pori-pori tanah yang memperburuk pertukaran gas, serta dispersi material koloid tanah. Menurut Sigalingging (1985), salinitas akan mempengaruhi sifat fisik dan kimia tanah, yaitu 1] tekanan osmotik yang meningkat, 2] peningkatan potensi ionisasi, 3] infiltrasi tanah yang menjadi buruk, 4] kerusakan dan terganggunya struktur tanah, 5] permeabilitas tanah yang buruk, 6] penurunan konduktivitas. Salinitas atau konsentrasi garam-garam terlarut yang cukup tinggi akan menimbulkan stres dan memberikan tekanan terhadap pertumbuhan tanaman. Menurut Maas dan Nieman, (1978) salinitas dapat berpengaruh menghambat pertumbuhan tanaman dengan dua cara yaitu : a. Dengan merusak sel-sel yang sedang tumbuh sehingga pertumbuhan tanaman terganggu.
b. Dengan membatasi jumlah suplai hasil-hasil
metabolisme esensial bagi pertumbuhan sel melalui pembentukan tyloses. Selain pengaruh tersebut diatas,
+
kandungan Na yang tinggi dalam air tanah akan
menyebabkan kerusakan struktur tanah. pH tanah menjadi lebih tinggi karena +
kompleks serapan dipenuhi oleh ion Na . Hal ini akan meningkatkan persentase pertukaran Natrium (Exchangeable Sodium Percentage, ESP). Faktor -faktor yang mempengaruhi mekanisme pengendali pada tanah salin,meliputi : 1) Penyerapan ion secara selektif oleh akar 2) Transport ion-ion yang dibedakan ke tajuk 3) Ekstrusi garam secara aktif dari akar dan strukt ur khusus tanaman 4) Translokasi ion dan solute lainnya ke dalam berbagai organ dan kompartemenkompartemen sel.
Simpulan
Mekanisme pertukaran ion pada tanah salin dengan proses fotosintesis,diffusi, -
osmosis, dan serapan secara selektif oleh akar. Ion Cl diperlukan pada reaksi +
fotosintetik yang berkaitan dengan produksi oksigen. Sementara penyerapan Na oleh partikel-partikel tanah akan mengakibatkan pembengkakan dan penutupan pori-pori tanah yang memperburuk pertukaran gas, serta dispersi material koloid tanah. Daftar Pustaka
Http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/20445/4/Chapter%20II.pdf Diakses pada tanggal 11/04/2011 Sipayung, Rosita.2003.Stres Garam Dan Mekanisme Toleransi Tanaman. Fakultas Pertanian
Jurusan Budidaya Pertanian .Universitas Sumatera Utara.
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/793/3/bdp-rosita2.pdf.txt pada tanggal 11/04/2011
Diakses