REAKSI TANAH (pH)

• Reaksi Tanah merupakan ukuran kemasamaan dan kebasaan larutan tanah

• pH = - log (H+) • pH tanah merupakan indikator pelapukan tanah, kandungan

mineral dalam batuan induk, lama waktu dan intensitas pelapukan, terutama pelindihan (pencucian) kation-kation basa dari tanah

• Tanah masam banyak mengandung H yang dapat ditukar, sedang tanah alkalis banyak mengandung basa dapat ditukar

• pH > 7 Ca dan Mg bebas; pH>8.5 pasti terdapat Na tertukar • Kandungan unsur-unsur hara seperti besi, copper, fosfor, Zn, dan

hara lainnya serta substansi toksik (Al3+, Pb2+) dikontrol oleh pH. Kandungan Al3+, Pb2+ akan berpengaruh sedikit bagi pertumbuhan tanaman pada tanah alkali calcareous tapi akan sangat serius pada tanah masam.

• Nutrient seperti P banyak tersedia (optimum) pada pH masam sampai netral, dan akan sedikit pada pH dibawah atau diatas nilai optimum tersebut

Sumber Kemasaman Tanah Bahan induk • Bahan induk masam akan berkembang menjadi tanah masam • Bahan induk basa akan berkembang menjadi tanah basa/alkalin Iklim • tanah yang berkembang di daerah iklim lembab/basah akan bersifat

masam • Curah hujan dan suhu sangat berpengaruh aktif terhadap masam –

basanya tanah. Bahan Organik. • Bahan organik menghasilkan asam-asam organik hasil proses humifikasi. • asam organik memiliki pH nisbi yang rendah • asam anorganik (H2CO3H2SO4HNO3) hasil dekomposisi Pengaruh manusia • Pemupukan dengan pupuk fisiologis akan menyebabkan tanah bersifat

masam • Pengapuran akan menyebabkan pH akan naik Jenis liat • Liat silikat merupakan sumber muatan negatif yang bersifat tetap. Menurut Havlin (2009) sumber kemasaman tnh adalah: Air hujan yg bereaksi dg CO2 ; BO tanah; transformasi dan serapan

hara; pencucian; mineral liat, besi-aluminium oksida dan hiroksida; garam terlaut; dan pupuk yang diberikan.

KENDALA TANAH MASAM

• Keracunan Al, Mn dan Fe • Kekahatan Ca, Mg, Mo • Pelapukan bahan organik lambat • Ketersediaan N dan P kecil • Aktivitas organisme rendah • Produktivitas`tanah rendah • Tidak semua tanaman dapat toleran • Pertumbuhan tanaman terhambat • Tanah mineral yg mengalami pelapukan lanjut (tua) • Tanah organik belum matang

Klasifikasi pH tanah berdasar bahan pengekstrak

pH tanah aktual (pH H2O) • menunjukkan konsentrasi H+ dalam larutan tanah, sesuai dengan kondisi alam sebenarnya. • Larutan pengekstrak adalah air suling (H2O) dengan perbandingan tanah dan H2O adalah 1:1; 1:2,5; dan1:5. • Skema keseimbangannya : H+ H+

- - H+

- H+ Na+ - Ca H+ Ca++ - K+ Mg++ K+ Mg++ H2O - fase padat larutan tanah

pH tanah Potensial (pH KCl atau pH CaCl2) • Menunjukkan nilai pH tanah setelah H+ dalam kompleks jerapan/didesak keluar dan masuk ke dalam larutan

tanah oleh kation lain. • Merupakan pH tanah yang mungkin potensial dapat terjadi karena pengaruh lain • Larutan pengekstrak adalah KCl 1 N atau CaCl2 1N atau CaCl2 1 N (1:1; 1:2,5; dan 1 :5) • Skema : H+H+H+ Na+ K+K+K+ H+

H+ K+Cl- K+ K+ H+H+Cl- Ca++ K+Ca++ H+

Na+ Ca++Mg++ Na+

Fase padat + larutan tanah fase padat + larutan tanah • Konsentrasi H+ dalam larutan tanah meningkat maka pH turun

Fenomena pH potensial pada tanah tua :

• Pada tanah tua (pelapukan intensif) mempunyai muatan terubahkan yang besar, sehingga pH rendah tanah bermuatan positif (H+) dinetralisir oleh ion hidroksi (OH)

• Larutan KCl 1 N menyebabkan pendesakan OH- oleh Cl-, sehingga konsentrasi OH- dalam larutan tanah bertambah.

• Kenaikan konsentrasi OH- menyebabkan [H+] menurun karena bergabung dengan [H+] dan [OH-] maka pH menjadi naik.

• Pada tanah tua ini nilai pH KCl ≥ pH H2O • Skema : K+ K+

+ OH- + 2Cl- ----- + Cl- + 2HOH + OH- 2H+ + Cl-

K+ K+

Fe(OH)3 + 3Cl- ----- FeCl3 + 3 HOH K+

3Cl- K+ K+

Al(OH)3 + 3H+K+ ----- AlCl3 + K+ 3HOH • fase padat larutan tanah

• Menunjukkan nilai pH tanah setelah tanah mengalami oksidasi • Larutan pengekstrak adalah H2O2 30% atau karena

proses`pengeringan pada udara terbuka. • Penting untuk daerah tergenang atau rawa yg berpotensi

bahaya sulfat masam (pirit) dari endapan marin (cat clay) karena direklamasi sehingga teroksidasi.

• Apabila teroksidasi nilai pH akan turun ≤ 3,5, tanah bereaksi sangat masam karena oksida sulfat yg banyak dan bersifat racun bagi tanaman.

• Reaksi : 2H+

2FeS + 9On + 5H2O 2Fe (OH)3 + 2H2SO4 SO4

=

• Pirit oksidator Fase padat Dlm lrtn tanah

Cara Pengukuran pH

• Elektrometrik : – Menggunakan pH meter (glass electrode)

– Biasa dilakukan di laboratotium

• Kolorimetrik : – Menggunakan indikator warna kertas pH, pH stick

indikator, kertas`lakmus, kertas Ph universiil

– Banyak digunakan di lapangan

Perkiraan Potensial lahan yang ditempati tanah masam di berbagai negara

(The World Food Problem dalam Setijono,1982)

No Negara Jenis Tanah

Latosol Podzolik

(Juta Ha)

1 Afrika 417,15 8,10

2 Asia 101,25 36,45

3 Australia 12,15 4,05

4 Amerika Utara 16,20 76,95

5 Amerika Selatan 514,35 4,05

Agihan Tanah Bereaksi Masam di Berbagai Pulau di Indonesia (Pusat Penelitian tanah 1981)

No Pulau Aluvial Latosol Organosol Podzol Podzolik

(Juta Ha)

1 Jawa Madura 2.550 2.775 0.025 - 0.325

2 Sumatera 5.682 6.018 8.175 1.031 14.695

3 Kalimantan 5.744 4.468 6.523 4.581 10.947

4 Sulawesi 1.562 2.649 0.240 - 1.308

5 Nusa

Tenggara

0.312 0.563 - - -

6 Maluku 0.488 0.331 0.525 - 2.406

7 Irian Jaya 2.575 0.356 10.875 - 8.706

Jumlah 18.913 17.160 27.063 5.612 38.437

PENGARUH pH TERHADAP KETERSEDIAAN HARA

1. Sangat Tinggi (diatas 8,5) – Tanah alkali, sodik – Ca dan Mg, kemungkinan tidak tersedia – Fospat terjerap dalam bentuk Ca-P, Mg-P – Bila kadar Na Tinggi, P terjerap menjadi Na-P yang

mudah larut – Keracunan Boron (B) pada tanah bergaram dan Sodik – Persentase Na tertukar (ESP) di atas 15 dapat

menyebabkan kerusakan struktur. – Aktivitas bakteri rendah – Proses nitrifikasi menurun – Ketersediaan hara mikro menurun, kecuali Mo

PENGARUH pH TERHADAP KETERSEDIAAN HARA

2. Tinggi ( 7,0 – 8,5 ) • Penurunan ketersediaan P dan B sehingga terjadi kekurangan

(defisiensi) hara P dan B • Kekurangan (defisiensi) Co, Cu, Fe, Mn dan Zn • Kadar Ca dan Mg Tinggi • Tanah alkali

3. Sedang (5,5 – 7,0) • Sifat netral • Kisaran pH yang baik untuk sebagian besar tanaman • Kadar hara (makro & mikro) optimum • Aktivitas mikroorganisme optimum) • Sifat kimia tanah optimum 4. Rendah (<5,5) • Tanah masam • Ion Fosfat bersenyawa dengan Fe dan Al membentuk senyawa

yang sukar tersedia bagi tanaman. • Semua hara mikro (kecuali Mo) menjadi lebih tersedia dengan

peningkatan kemasaman, • Ion Al dilepaskan dari mineral liat pada nilai pH di bawah 5,5

dan • Aktivitas bakteri menurun • Proses nitrifikasi terhambat.

1. Peranan Air – Air berperanan penting dalam sistem aqueous sebagai pelarut dan reaksi

masam-basa – Air akan terhidrolisa menjadi ion hidronium (H3O+) atau sering ditulis sebagai

ion hidrogen, dan ion hidroksil (OH-)

2H2O H3O+ + OH- atau H2O H+ + OH- Kw = 10-14 pada 25°C Dimana : Kw = konstanta equilibrium untuk hidrolisa air Kw = (H+)(OH-) = 10-14 Dalam bentuk logaritma : Log (H+) + log (OH-) = -14 Bila : p = -log dan pH = -log (H+) maka : pH + pOH = 14 2. Asam dan Basa (Lemah, Kuat) dan Garam

– asam dan basa kuat adalah asam dan basa yang terdisosiasi secara sempurna menjadi kation dan anion misalnya asam sulfat (H2SO4) merupakan asam kuat

– asam dan basa lemah adalah asam dan basa yang terdisosiasi secara tidak sempurna menjadi kation dan anion misalnya asam karbonat (H2CO3) merupakan asam lemah

Teladan : • asam kuat H2SO4 (asam sulfat = sulfuric acid) H2SO4 HSO4

- + H+ Ka1 = 101.98

HSO4- SO4

2- + H+ Ka2 = 10-1.98

Dimana Ka1 dan Ka2 merupakan konstanta disosiasi. Ka2 = {SO4

2-} {H+} = 10-1.98 [HSO4

-] • Jika (H+)= Ka2 atau pH = 1.98, konsentrasi SO4

2- dan HSO4- akan

sama. Pada pH lebih dari 1.98 H2SO4 akan terdisosiasi sempurna menjadi SO4

2- dan H+. artinya jika asam sulfat ditambahkan ke tanah pada pH lebih dari 1.98 maka asam sulfat akan terdisosiasi sempurna menjadi ion sulfat dan ion hidrogen. Atau dengan kata lain jika ion sulfat ditambahkan pada pH kurang dari 1.98 maka akan bereaksi dengan air membentuk asam sulfat.

Proses yang menghasilkan kemasaman tanah • karbon dioksida hasil dari dekomposisi serasah akan terlarut dalam air

akan bereaksi dengan molekul air menghasilkan asam karbonat • CO2(gas) CO2 (aq) K1 = 10-1,41 • CO2 (aq) + H2O H2CO3 K2 = 10-2,62 • masam-masam organik hasil dekomposisi • H+ yang dilepas oleh akar tanaman dan organisme yang lain pada waktu

pengambilan hara. Prinsip elektroneutrality adalah pengambilan kation oleh akar harus diimbangi dengan pengambilan anion atau dengan pelepasan ion hidrogen atau kation lain

• Oksidasi dari substansi tereduksi sepeti mineral sulfida, bahan organik, pupuk yang mengandung ammonium

Proses yang menghasilkan kebasaan tanah • Reduksi dari Ferri, mangan, dan oxidized substances membutuhkan H+

atau melepas OH- dan meningkatkan pH (terjadi pada tanah anaerob atau berdrainase buruk)

• Misal : Fe(OH)3 (amorf) + e- Fe(OH)2 (amorf) + OH-

• pH tanah dikontrol oleh berbagai mekanisme. Sebagian mekanisme adalah sumber langsung H+ dan atau OH- dan sebagian bekerja dengan bereaksi dengan H+ dan atau OH- untuk buffer pada larutan tanah.

• Mekanisme tersebut adalah : 1) oksidasi dan reduksi besi, mangan dan senyawa sulfur.

2) dissolusi dan presipitasi mineral tanah

3) Reaksi gas dengan larutan tanah

4) dissosiasi grup asam lemah pada tepi liat

5) silikat, hidrous oksida, atau substansi humus

6) reaksi pertukaran ion (ion-exchange).

Pengukuran pH

• Faktor yang mempengaruhi akurasi pengukuran pH : (1) sifat dan tipe (nature and type) dari bahan anorganik dan organik. (2) perbandingan tanah dengan larutan. (3) kandungan garam. (4) kandungan gas CO2 pada tanah dan larutan. (5) Error yang terjadi baik ketika menstandarisasi alat maupun larutan

buffer-nya • Perbandingan tanah dengan larutan yang sering digunakan 1:1;

1:2,5; 1:5. • Pengukuran pH menggunakan cara elektrometrik (misal pH meter

menggunakan glass elektrode) dan kalorimetrik (pH stick, pasta pH, larutan pH universal)

• Note : • Larutan yang biasa digunakan untuk pengukuran pH adalah : H2O,

KCl, CaCl2, NaF, H2O2.

Soil pH range

Major Mechanism(s) controlling soil pH

2-4 Oxidation of Pyrite and other reduced sulfur minerals; dissolution of soil minerals

4-5.5 Exchangeable Al3+ and its dissociate hydroxy ions; exchangeable H+

5.5-6.8 exchangeable H+; weak acid groups associated with soil minerals and humic substances; dissolved CO2 (gas) and other aqueous species of dissolved CO2 (gas)

6.8-7.2 Weak acid groups on humic subtances and soil minerals

7.2-8.5 Dissolution of solid divalen carbonates, such as CaCO3 (calcite)

8.5-10.5 Exchangeable Na+ under normal salt condition; dissolution of solid Na2CO3 (s)

• Tanah yang mengandung sulfur tereduksi, misalnya pirit (FeS2) apabila teroksidasi menghasilkan ion H+ yang dilepas ke larutan tanah

• 2FeS2 + 7.5O2(gas) + 4H2O Fe2O3(hematit)+8H+ + 4SO42-

• Oksidasi senyawa sulfur tereduksi ini (juga terjadi pada tanah pH netral) dibantu oleh bakteri khemoautotrof misalnya Thiobacillus ferroxidans.

• Proses ini akan alami (abiotik) apabila tanah mempunyai pH sekitar atau kurang dari 3.5; reaksinya sbb :

• 8Fe3+ + S2- + 4H2O 8Fe2+ + SO42- + 8H+

• Sumber kemasaman pada tanah ini adalah oksidasi dari sulfur tereduksi (pirit), dimana lajunya tergantung pada kecepatan oksidasi dan mekanisme oksidasi kimia.

• Trivalen aluminium merupakan kation amfoter ia bisa bersifat basa dalam keadaan masam atau bersifat asam dlm keadaan basa sehingga mampu menghidrolisa air menghasilkan ion hidrogen

• Kombinasi Al3+, hidrolisis, basa lemah tidak terlarut {Al(OH)3s} merupakan buffer tanah pada pH 4-5.5

• Bentuk : Soluble : Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+

• Soild : Al(OH)3 (amorf) Reaksi : Al(OH)3 (amorf) + H+ AlOH2+ + H2O K1=10-0.081

AlOH2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O K2=104.7

Al(OH)2+ + H+ Al3+ + H2O K3=105.0

• Terlihat bahwa dissolusi Al dari bentuk padatan menjadi cair mengkonsumsi ion H+ dan berperanan sebagai buffer dalam memperlambat proses pemasaman.

• Pada tanah pH netral, keterlarutan aluminium padat sangat rendah. Misal pada pH 7 konsentrasi keseimbangan (Kw) Al(OH)2+ dengan Al(OH)3 (amorf) adalah 8.3 x 10-7 M; jika pH menjadi 5 maka konsentrasi Al(OH)2+ meningkat 8.3 x 10-5 M.

1. Sebutkan definisi tentang reaksi tanah !

2. Sebutkan batasan tentang asam dan basa !

3. Jelaskan cara mengukur asam dan basa,

kemudian sebutkan penggolongan reaksi tanah

berdasarkan pH !

4. Sebutkan penyebab utama kemasaman tanah !

5. Jelaskan perbedaan kemasaman potensial dengan aktif !

6. Sebutkan masalah tanah masam dan bagaimana

menanganinya !

7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan salinasi,

sodikasi, dan alkalinasi !

8. Sebutkan perbedaan tanah salin dengan

salin alkali dan nonsalin alkali!

9. Sebutkan penyebab terjadinya tanah-

tanah basa salin dan sodik !

10. Jelaskan masalah yang timbul pada

tanah-tanah basa dan apa akibatnya

pada tanaman

11. Jelaskan cara penanganan masalah

tanah basa itu !