Pengaruh Struktur Tanah Terhadap Pertumbuhan Tanaman

           Struktur tanah didefinisikan sebagai penyusunan partikel primer (partikel liat, debu dan pasir) dan partikel sekunder (gabungan partikel-partikel primer) ke dalam suatu bentuk susunan tertentu yang disebut agregat dengan ruang pori diantaranya. Definisi tersebut didasari  bahwa di dalam tanah, akar tanaman tumbuh dan memanjang pada ruangan diantara padatan tanah yang disebut ruang pori tanah. Pergerakan air dan hara tanaman terjadi melewati ruang pori tersebut. Demikian juga respirasi akar tanaman juga dapat berlangsung karena adanya ruang pori.

            Struktur tanah mempengaruhi pertumbuhan tanaman melalui pengaruhnya terhadap perkembangan akar tanaman dan terhadap proses-proses fisiologi akar tanaman. Proses fisiologi tanaman yang ditentukan oleh struktur tanah diantaranya absorbsi hara, absorbsi air dan respirasi. Selain itu struktur tanah juga berperan dalam pergerakan air, pergerakan hara dan sirkulasi O₂ dan CO₂ di dalam tanah.

Mekanisme pembentukan

Pembentukan agregat harus terdapat beberapa mekanisme yang mengelompokkan partikel-partikel ke dalam satu kelompok dan membuat partikel-partikel tersebut benar-benar terikat, sehingga terbentuklah struktur. Fraksi koloid merupakan kontituen yang aktif, fraksi koloid merupakan materi perekat dalam pembentukan agregat. Contoh fraksi koloid 1). mineral tanah liat. Daya kohesif antar partikel liat merupakan gaya perekat penting dalam agregat-agregat mikro. 2). oksida-oksida koloid dari besi dan mangan 3). koloid materi organik termasuk getah jasad renik berupa polisakarida, hemiselulosa, levans, serta berbagai polimer alami lainnya. Mikroorganisme dalam tanah ini termasuk bakteri, jamur, aktinomisetes. Jamur akan membentuk jaringan perekat yang luas dari filamen lembut yaitu miselia atau hifa. Mikroorganisme mengikat agregat tanah melalui mekanisme seperti penyerapan, pembungkusan dan penjeratan mekanis.

Agregat terbentuk dengan berbagai cara dan ukuran, agregat makro berukuran > 250 µm, sedangkan agregat mikro <  250 µm. Agregat mikro terbentuk oleh molekul organik (OM) yang melekat pada liat (Cl) dan kation polivalen (P) untuk membentuk partikel campuran (Cl-P-OM) yang akan bergabung dengan partikel campuran lainnya (Cl-P-OM) sehingga terbentuk agregat makro [(Cl-P-OM)_x]_y. Cara lain dalam pembentukan agregat adalah agregat makro terbentuk disekitar partikel bahan organik (POM). POM tersebut terdekomposisi oleh mikroorganisme, dan mikroorganisme mengeluarkan getah yang menyebabkan agregat makro menjadi lebih stabil dengan agregat mikro di dalamnya. Selain perekat dari sekresi jasad renik, akar juga mengeluarkan senyawa organik yang berfungsi sebgai perekat untuk menyatukan partikel-partikel tanah.

Kation seperti Si⁴⁺, Fe³⁺, Al³⁺ dan Ca²⁺ menjadi jembatan antara bahan organik tanah dan partikel liat dalam proses agregasi. Agregat makro terbentuk melalui akumulasi agregat mikro atau dekomposisi ataupun terpecahnya partikel bahan organik sehingga terbentuk agregat mikro. Terbentuknya gregat mikro diawali dengan perekatan oleh mineral liat, partikel organik, dan kation atau merupakan hasil dari agregat makro. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya agregasi tanah digambarkan sebagai berikut:

Klasifikasi struktur tanah

Struktur tanah dapat dibedakan menjadi 3 kelompok, yaitu butir tunggal (single grain) menunjukkan tidak adanya sementasi partikel.  Tanah demikian disebut juga tanah tak berstruktur yang mengindikasikan tidak adanya sementasi atau flokulasi diantara penyusunnya. Contoh bentuk struktur tunggal adalah tanah pasiran. Struktur masif adalah bila tanah terikat rapat pada blok-blok kohesif yang besar. Struktur ini dapat dijumpai pada tanah yang berasal dari batuan induk dengan kandungan liat tinggi. Diantara dua kondisi tersebut, dijumpai struktur agregat atau peds yaitu partikel-partikel tanah berhubungan dengan gumpalan-gumpalan kecil yang setengah stabil.  Struktur tanah ini terbentuk dari pelapukan batuan induk pada karena kondisi pembasahan dan pengeringan yang bergantian, pembekuan dan pencairan, aktivitas akar tanaman, aktivitas penggalian oleh hewan, maupun aktivitas disruptif lainnya. Pada literatur fisika tanah lama, struktur butir tunggal dan masif dikelompokkan dalam tanah tak berstruktur, sehingga dalam pembahasan fisika tanah, struktur tanah diartikan sebagai  struktur tanah agregat atau ped. Struktur ped terbagi ke dalam 4 group yaitu, granular, blocky, prismatik dan platy (lempeng).

Deskripsi kualitatif struktur tanah

        Deskripsi profil tanah merupakan bagian dari survey dan pemetaan tanah, termasuk di dalamnya karakterisasi secara kualitatif struktur tanah dalam hal bentuk, ukuran dan derajad kemantapan. Ukuran kualitatif struktur tanah tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

1.    Tipe Struktur 

a)   Tipe lempeng (platy); agregat (ped)nya mempunyai ukuran horizontal lebih besar dari ukuran vertikal.

b)  Tipe Tiang, ukuran agregat vertikal lebih dari horizontal, bentuknya masih dibedakan lagi atas tipe primsatik yang ujungnya bersegi dan tipe columner yang ujungnya membulat.

c)   Tipe Gumpal (Blocky); ukuran agregat vertikal horizontal sama besar, bentuknya masih dibedakan lagi berdasar ujung-ujungnya atas gumpal bersudut dan gumpal membulat.

d)  Tipe remah (crumb kruimel), berbentuk butir- butir tanah yang saling mengikat seperti irisan roti.

e)  Tipe granular (granulaer), berbentuk butir-butir lepas.

f)   Tipe berbutir tunggal (single grain), tidak membentuk agregat tanah.

g)  Tipe pejal (masif), merupakan kesatuan ikatan partikel-partikel tanah yang mampat.

2.    Ukuran struktur 

3.    Kemantapan struktur:

a)    Lemah (weak, W)., pembentukan agregat cukup stabil, dapat dihancurkan dengan sedikit menekan agregat yang bersangkutan.

b)    Sedang (moderate, M), pembentukan agregat relatif stabil, hanya dapat dihancurkan dengan tekanan yang sedang.

c)    Kuat (strong, S), pembentukan agregat relatif stabil, hanya dapat dihancurkan dengan tekanan yang cukup kuat.

Diskripsi kualitatif struktur tanah tersebut sangat berarti dalam pemahaman genesis tanah, namun tidak ada arti objektif dalam menerjemahkan deskripsi kualitatif tersebut ke dalam karakteristik kuantitatif struktur tanah dan hubungannya dengan morphologi dan sifat hidrologis tanah.

Rintangan mekanik dan pertumbuhan akar

            Perkembangan dan pertumbuhan akar tanaman juga ditentukan oleh struktur tanah. Akar tanaman dapat tumbuh dengan bebas pada ukuran pori tanah lebih besar 100 µm. Tanaman gandum dengan diameter akar aksial antara 300 – 700 µm dan akar sekunder 100 – 300 µm akan tumbuh dan berkembang pada tanah dengan ukuran pori lebih besar dari diameter akar tersebut. Apabila pertumbuhan akar tanaman menjumpai ukuran pori tanah yang lebih kecil dari diameter akarnya, maka akar tersebut akan meningkatkan tekanan tumbuhnya untuk memperbesar ukuran pori tanah, atau tanaman memperkecil diameter akarnya sehingga lebih kecil dari diameter pori tersebut. Namun pada umumnya akar tanaman akan memperbesar diameter akar dengan memperbesar sel korteks sedangkan ukuran sttele relatif tetap. Namun tanaman mempunyai ukuran tumbuh yang maksimum apabila menjumpai rintangan. Apabila rintangan mekanik yang terdapat dalam tanah lebih besar dari tekanan tumbuh maksimum akar, maka pertumbuhan akar tersebut akan terhenti. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa tekanan maksimum akar berbagai tanaman bervariasi antara 0.9 – 1.3 Mpa.

Suplai oksigen ke dalam tanah

         Struktur tanah juga mempengaruhi respirasi akar tanaman melalui aerasi tanah yaitu sirkulasi udara di dalam tanah untuk penyediaan O₂ dan pengeluaran CO₂ . Aerasi tanah merupakan hasil masuknya oksigen dari udara melalui ruang pori tanah ke dalam air tanah untuk menggantikan oksigen yang digunakan oleh tanaman serta jasad renik dalam tanah, dan keluarnya karbon dioksida yang dihasilkan jasad renik dalam tanah ke atmosfer.

Kondisi anaerob di dalam tanah

           Kondisi anaerob di dalam tanah akan terjadi jika konsumsi oksigen untuk respirasi akar tanaman dan biota tanah lebih tinggi dibandingkan masuknya oksigen dari udara melalui ruang pori tanah. Sehingga ukuran dan susunan ruang pori tanah akan berpengaruh terhadap aerasi yang buruk tersebut.

         Kondisi aerasi yang buruk dipercepat dengan masuknya air ke dalam ruang pori tanah. Telah diketahui bahwa difusi oksigen di dalam air 104 lebih lambat dibandingkan dengan kecepatannya bergerak dalam udara bebas. Keadaan demikian akan menyebabkan oksigen yang masuk ke dalam tanah sangat rendah, selain pengeluaran karbon dioksida yang lambat, maka menimbulkan akumulasi CO₂ di dalam tanah yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman. Kegiatan respirasi akar tanaman ditentukan oleh konsentrasi O₂ didaerah perakaran, konsentrasi oksigen 14 % diketahui telah menghambat respirasi akar tanaman.

            Dalam konsisi anaerob, nitrate akan berubah menjadi nitrit kemudian berubah menjadi N2 yang akan menguap ke atmosfer. Mangan (Mn³⁺) akan berubah menjadi mangan (Mn²⁺), besi ferri (Fe³⁺) akan berubah menjadi ferro (Fe²⁺), dan sulfat menjadi sulfit. Mangan (Mn²⁺) dan ferro (Fe²⁺) mempunyai sifat yang mudah larut. Pada kondisi anaerob juga sering terjadi akumulasi gas ethylene, konsentrasi gas ethylene akan menghambat perpanjangan akar, aktivitas kambium dan menurunkan akumulasi biomassa.  Selain gas ethylene yang meningkat, kondisi anaerob tanah juga menghasilkan persenyawaan H2S dan nitrit yang bersifat racun dan dapat mematikan akar tanaman.

Struktur tanah dan Infiltrasi

Infiltrasi adalah proses masuknya air ke dalam tanah, baik dari air hujan maupun irigasi dari permukaan tanah, aliran air ini bisa ke arah vertikal maupun ke arah samping (horizontal). Infiltrasi merupakan proses yang sangat penting karena menentukan jumlah limpasan permukaan yang mempengaruhi jumlah tanah tererosi dan pengisian kembali air dalam profil tanah.

Kharakteristik yang mempengaruhi infiltrasi secara langsung oleh struktur tanah adalah porositas tanah. Porositas menentukan kapasitas simpanan selain mempengaruhi aliran air, infiltrasi akan cenderung naik sebanding dengan porositas tanah. Meningkatnya kandungan bahan organik dalam tanah juga akan meningkatkan kapasitas infiltrasi, melalui perubahan porositas tanah akibat penambahan bahan organik.

Pori-pori tanah harus cukup untuk dapat mengalirkan air sehingga dapat memungkinkan terjadinya infiltrasi. Pori-pori tanah dapat diklasifikasikan menjadi pori makro (> 0.075 mm), mesopori dan mikropori (< 0.03 mm). Dengan masuknya air karena infiltrasi, maka aliran permukaan akan menjadi lebih kecil, sehingga erosi tanah dapat dikurangi.

• share it