Proses Pembentukan TanahFaktor Pembentuk Tanah Faktor Pembentuk TanahDalam pandangan Ilmu Tanah, tanah jauh lebih kompleks dari sekedar bahan di alam yang merupakan hasil pelapukan dari batuan (rock). Tanah tersusun dari komponen organik dan komponen anorganik dalam berbagai tahapan dekomposisi dan disintegrasi, berbagai macam gas, dan juga air. Tanah juga mengandung berbagai macam organisme baik mikro, meso maupun makro dalam jumlah yang banyak.

Tanah merupakan bahan alam yang terbentuk melalui proses pembentukan tanah (pedogenesis) dalam waktu yang sangat lama. Proses pembentukan tanah tersebut dikendalikan oleh LIMA FAKTOR PEMBENTUK TANAH, yaitu Bahan Induk (parent material), Iklim (Climate), Organisme (Organism), Timbulan (Relief), dan Waktu (Time) , yang dirumuskan dalam fungsi sebagai berikut:

Proses Pembentukan TanahSoil (s) = f(p,cl,o,r,t,...) ................................ Jenny (1941)p = parent materialcl = climateo = organismr = relieft = timeDalam kenyataannya kelima faktor tersebut bersifat saling mempengaruhi satu sama lain atau ada interdependensi antar faktor, misalnya antara organisme dan iklim.

Proses Pembentukan TanahBahan Induk Tanah

Mineral-mineral batuan mempunyai keragaman dalam ketahanannya terhadap pelapukan, sehingga mineralogi bahan induk akan sangat berpengaruh atas laju perkembangan tanah, selain itu mineralogi dari bahan induk akan mempengaruhi tipe produk pelapukan dan komposisi mineral dari tanah. Komposisi elemen dari bahan induk akan berpengaruh terhadap kesuburan kimia tanah. Tidak hanya kimia dan komposisi mineral bahan induk yang mempengaruhi perkembangan tanah, sifat fisika juga penting. Konsolidasi dan ukuran partikel bahan induk juga berpengaruh atas permeabilitas air yang akan mempengaruhi perkembangan tanah

Misalnya tanah-tanah yang berkembang dari batu kapur (limestone) biasanya mempunyai pH yang tinggi, mempunyai mineral lempung smectite dan derajat kejenuhan basa (base saturation) yang tinggi , sedangkan tanah yang berkembang dari batu pasir (sandstone) dan granit biasanya mempunyai kemasaman yang rendah dan derajat kejenuhan basa yang rendah.

Proses Pembentukan TanahIklim

Faktor yang sangat berpengaruh atas pembentukan tanah. Beberapa pengaruh iklim atas tanah dapat dicontohkan sebagai berikut :

Suhu dan kelembaban menyebabkan perbedaan dalam pelapukan (weathering) dan pelindian (leaching).

Angin mendistribusikan pasir dan partikel lainnya terutama di daerah iklim arid. Jumlah, intensitas, waktu dan macam dari presipitasi mempengaruhi pembentukan tanah.

Perubahan suhu musiman dan harian mempengaruhi kelembeban, aktifitas biologi, laju reaksi kimia dan tipe vegetasi.

Proses Pembentukan TanahIklim berpengaruh langsung terhadap pembentukan tanah melalui suhu dan curah hujan, dan secara tidak langsung melalui pengaruhnya atas vegetasi (organisme) dan berinterkasi dengan bentuk lahan (relief) dalam mempengaruhi hubungan air dan tanah. Pengaruh langsung suhu dan curah hujanAir merupakan komponen yang sangat penting dalam semua proses pelapukan kimia dan fisika. Input curah hujan ke dalam tanah mempunyai pengaruh yang besar atas perkembangan tanah melalui pelapukan dan pelindian dari produk pelapukan. Laju pelapukan juga secara kuat bergantung kepada suhu. Setiap kenaikan 10oC, laju reaksi kimia dalam pelapukan akan meningkat 2 atau 3 kali.

Pengaruh tidak langsungBiasanya dijumpai hubungan yang kuat antara iklim dan kandungan humus tanah, oleh karena pengaruh dari iklim atas produksi biomas dan laju dekomposisi seresah tanaman dan bahan organik tanah lainnya.

Curah hujan akan mempengaruhi produktifitas vegetasi. Suhu berpengaruh atas laju dekomposisi bahan organik, sehingga sehingga kandungan humus yang tinggi biasanya ditemukan pada daerah iklim lembab dan sejuk.

Proses Pembentukan TanahOrganisme

Organisme mempengaruhi proses pembentukan dan perkembangan tanah dengan berbagai macam cara

Penyebaran flora dan fauna tergantung sebagian besar kepada iklim, topografi, dan pengaruh bahan induk. Pengaruh organisme sulit dipisahkan dari pengaruh lainnya.

Tetapi, pengaruh vegetasi tampak dalam perbedaan bahan organik antara hutan dan padang rumput. Pada hutan, input BO terbanyak pada permukaan tanah (mor humus), sedang pada rumput, penambahan BO juga terjadi pada tanah bawah dan tercampur dengan bahan mineral tanah (mull humus) oleh aktifitas fauna tanah

Pengaruh aktifitas manusia atas pembentukan dan perkembangan tanah, misalnya: pembukaan hutan untuk pertanian dapat menghilangkan humus, input pengapuran dan pupuk sebaliknya panen mengangkut hara dari dalam tanah serta drainasi dan irigasi yang dapat merubah kelembaban tanah

Proses Pembentukan TanahRelief

Ada 3 jalur utama pengaruh relief atas pembentukan tanah:

a. pengaruh kelerengan atas jeluk tanah

b. modifikasi pengaruh iklim

c. mempengaruhi hubungan kelembaban

Proses Pembentukan TanahWaktu

Pelapukan dan proses pembentukan tanah (pedogenesa) terjadi dalam waktu yang lama. Tahap awal terjadi pencampuran bahan organik dan perubahan kimia dan mineralogi pada bahan induk, selanjutnya perubahan kimia, mineralogi dan fisika tanah, sehingga membentuk horison yang jelas, hingga dapat mencapai keadaan steady state, yaitu keadaan tanah yang tidak berubah dalam waktu yang lama

Proses Pembentukan Tanah

Proses Pedogenesis

Pedogenesis adalah proses pembentukan tanahPedologi adalah ilmu yang mempelajari proses pembentukan tanah, sebagian besar bersifat hipotesis

Pedologists mempelajari bagaimana terbentuknya tanah dan perubahan yang terjadi setelah tanah terbentukBahan yang dipelajari di dalam pedologi adalah profil/horison tanah, kemudian interpretasinya berdasarkan hasil pengamatan dan pengukuran untuk melihat kembali proses-proses pembentukan dan perkembangan tanah yang telah berlangsung

Proses Pembentukan TanahProses pedogenesis terdiri atas seurutan kejadian baik yang berupa reaksi rumit maupun sekedar proses penyusunan kembali bahan. Banyak kejadian yang berkembang secara serentak, berurutan, saling mendukung ataupun berlawanan. Jadi proses pembentukan dan perkembangan tanah bukanlah reaksi tunggal, melainkan bagaimana hubungan antar reaksi tersebut dalam menciptakan gejala tertentu.

Oleh karena itu, faktor pembentuk tanah, S=f(cl,o,p,r,t …) (Jenny, 1941) bukan sebab atau kakas (forces) melainkan penentu keadaan dan riwayat sekelompok sifat tanah. Jadi misalnya, faktor cl, unsur-unsur di dalam iklim lah yang bertindak sebagai pelaku proses

Iklim kering, maka proses hidolisis tidak lancar, oleh karena karena kekeringan, sedangkan Iklim basah, hidrolisis bersifat lancar, karena ada air.

Proses Pembentukan TanahProses pedogen pokok umumAda 2 gejala besar dalam pembentukan tanah yang disebut sebagai proses pedogen pokok umum, yaitu HORISONISASI DAN HAPLOIDISASI Dua proses tsb menjadi dasar morfogenesis tanah, karena menjadikan tanah mempunyai morfologi

Horisonisasi mencakup proses dan lingkungan yang mengembangkan bahan induk tanah menjadi tubuh tanah yang berhorison banyak dan tersusun atas bagian-bagian yang tidak sama. Contoh : hujan akan mendorong pembentukan horison

Haploidisasi mencakup proses dan lingkungan yang menghambat/mencegah horisonisasi atau merusak/mencampur horison yang sudah ada. Contoh: kekeringan/kebekuan akan menghambat horisonisasi.

Proses Pembentukan TanahProses pedogen pokok umumAda 2 gejala besar dalam pembentukan tanah yang disebut sebagai proses pedogen pokok umum, yaitu HORISONISASI DAN HAPLOIDISASI Dua proses tsb menjadi dasar morfogenesis tanah, karena menjadikan tanah mempunyai morfologi

Horisonisasi mencakup proses dan lingkungan yang mengembangkan bahan induk tanah menjadi tubuh tanah yang berhorison banyak dan tersusun atas bagian-bagian yang tidak sama. Contoh : hujan akan mendorong pembentukan horison

Haploidisasi mencakup proses dan lingkungan yang menghambat/mencegah horisonisasi atau merusak/mencampur horison yang sudah ada. Contoh: kekeringan/kebekuan akan menghambat horisonisasi.

Proses Pembentukan TanahPelapukan adalah proses berubahnya batuan menjadi tanah (soil) baik oleh proses fisik atau mekanik (disintegrasi) maupun oleh proses kimia (decomposition). Proses decomposition dapat menyebabkan terjadinnya mineral-mineral baru. (Sawkins dkk, 1978: 346)

PELAPUKAN MEKANIKPelapukan secara fisik umumnya disebut pelapukan fisika (physical

weathering) atau dikatakn pula pelapukan mekanik (mechanical weathering). Pada proses pelapukan ini hanya terjadi perubahan fisik saja secara mekanik, tidak disertai perubahan kimia. Sehingga komposisi kimianya tetap yang berubah hanya sifat fisiknya saja.

Dari yang semula mempunyai bentuk tubuh batuan besar serta masif, hancur menjadi bentuk-bentuk lebih kecil, yang terjadi hanya disintegrasi saja, perubahan fisik batuan ini dapat diakibatkan oleh beberapa cara.

Proses Pembentukan TanahRekahan-rekahan (sheeting joint) Perubahan secara fisik atau terurainnya batuan yang semula masif dapat terjadi akibat hilangnya tekanan dari beban lapisan diatasnya yang semula menimbunnya. Akibat lapisan penimbunan tererosi, maka beban yang menekan batuan akan hilang. Dengan hilangnya beban, maka batuan seolah-olah mendapat tekanan dari dalam, yang menjadikan rekahan-rekahan yang sejajar dengan permukaan. Kenampakannya seperti perlapisan, dan dinamakan kekar berlembar atau sheeting joint. Pengaruh hilangnya beban ini tidak terlalu tebal, pada umumnya tidak melebihi dari 50 meter, karena beban ini cukup berat sehingga kekar tidak berkembang lebih lanjut.

Proses Pembentukan TanahTekanan Es (frost wedging) Pada suhu yang sangat rendah, melebihi titik beku, air akan membeku menjadi es. Air yang membeku mempunyai volume yang lebih besar sekitar 9 persen. Tekanan dari membesarnya volume ini dapat menghancurkan batuan. Pembekuan air yang terdapat didalam pori-pori dan rekahan batuan menekan dinding disekitarnya, dan dapat menghancurkan batuan. Pelapukan mekanik ini umumya terjadi didaerah pegunungan tinggi, atau daerah bermusim dingin. Penekanan dari pertambahan volume ini paling efektif pada suhu antara -5o C sampai -15o C.

Proses Pembentukan TanahPertumbuhan Kristal Air tanah yang mengalir perlahan melalui rekahan-rekahan batuan dibawah permukaan mengandung ion-ion yang dapat mengendap sebagai garam dan terpisah dari larutannya. Pertumbuhan kristal-kristal garam ini menekan celah-celah atau rongga antara butir pada batuan, sehingga batuan tersebut dapat terdisintegrasi atau hancur. Gejala semacam ini sering terlihat didaerah gurun, dimana air tanah naik dan menguap dengan cepat.

Proses Pembentukan TanahPengaruh Suhu (thermal) Berawal dari hukum fisika bahwa bila suatu bahan yang dipanaskan akan memuai dan mengkerut kembali apabila dingin, orang berpendapat demikian pula yang terjadi dalam pelapukan mekanik. Perbedaan suhu antara siang hari dan malam hari dapat menghancurkan batuan. Pada siang hari batuan mengalami panas, maka mineral-mineralnya akan memuai, dengan daya muaianya masing-masing yang tidak sama. Pada malam hari suhu turun dan mineral mengkerut kembali, sehingga ikatan antara butir atau mineral melemah dan lama-kelamaan terlepas. Bila tidak ada lagi ikatan antara mineral dalam batuan, maka hancurlah batuannya. Akan tetapi pada percobaan di laboratorium terhadap batuan di permukaan, perbedaan suhu antara siang dan malam tidak berpengaruh terhadap batuan. Sehingga faktor waktu dan perubahan suhu yang ekstrim secara periodiklah yang berperan.

Proses Pembentukan TanahPengaruh tumbuhan Benih tumbuhan yang hisup pada celah batuan makin lama makin besar menjadi pohon. Akarnya akan membesar, menekan dan menerobos batuan disekitarnya secara perlahan dan menghancurkan batuannya. Penghancuran batuan oleh akar tumbuhan ini tidak semata-mata oleh tekanan akar saja, tetapi ada unsur kimianya.

Proses Pembentukan TanahPELAPUKAN KIMIA Pelapukan kimia atau dekomposisi kimia adalah ‘penghancuran’ batuan oleh pengubahan kimia terhadap mineral-mineral pembentuknya yang melibatkan beberapa reaksi penting antara unsur-unsur di atmosfir dan mineral-mineral pada kerak bumi. Dalam proses-proses ini, struktur dalam mineral semula terurai dan terbentuk mineral-mineral baru, dengan struktur kristal baru yangt stabil diatas permukaan bumi. Reaksi-reaksi yang demikian menyebabkan terjadinya perubahan besar terhadap komposisi kimia, sifat fisik batuan, sehingga dapat dikatakan proses dekomposisi. Misalnya mineral-mineral yang terdapat dalam batuan beku dan metamorf terbentuk pada kondisi suhu dan tekanan tinggi. Bila sampai di permukaan bumi, baik suhu maupun tekanannya jauh lebih rendah dari kondisi saat pembentukan. Untuk mencapai keseimbangan mineral tersebut terurai dan komponen komponennya membentuk mineral baru yang lebih stabil pada lingkungan atmosfir.

Proses Pembentukan TanahMineral-mineral yang terbentuk pada awal pendinginan magma, pada suhu dan tekann tinggi, olivin dan kelompok feldspar misalnya, akan lebih mudah mengalami pelapukan dipermukaan, karena kondisinya jauh dibawah saat pembentukannya. Sedangkan mineral yang terbentuk paling akhir yaitu kuarsa, akan lebih tahan terhadap pelapukan karena kondisi pembentukannya hampir mirip dengan permukaan. Bila kita ingat Seri Reaksi Bowen, daya tahan mineral terhadap pelapukan adalah kebalikannya.

Proses Pembentukan TanahAir mempunya peran utama dalam pelapukan kimiawi, sedangkan peran utama dalam reaksi-reaksi kimia, sebagai medium yang mentrasport unsur-unsur yang ada di atmosfir langsung ke mineral-mineral pada batuan dimana reaksi dapat berlangsung. Air juga memindahkan hasil pelapukan sehingga teringkap sebagai batuan segar. Kecepan dan derajat pelapukan kimia sangat dipengaruhi oleh banyaknya hujan. Proses-proses dekomposisi diantaranya adalah:Hidrolisa (hydrolysis) Dekomposisi mineral yang disebabkan oleh ion hidrogen diperlihatkan pada contoh mineral Kalium feldspar. Ion H+ masuk kedalam Kalium feldspar KAlSi3O8 dan mengganti ion kalium yang keluar dari kristal dan terlarut. Air yang bercampur dengan sisa molekul alumunium silikat membentuk mineral lempung Kaolinit {Al4Si4O10(OH)8}Hidrolisa K Feldspar :

KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O -----> 4K+ + Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO2

Kaolinit adalh mineral lempung yang tidak terdapat pada batuan asal (original rock) dan terbentuk oleh reaksi kimia, dan termasuk regolith. Reaksi kimia dimana ion dalam mineral digantikan oleh ion-ion H+ dan OH- dalam air, dinamakan proses hidrolisa, yang umum terjadi pada pelapukan kimia batuan.

Proses Pembentukan Tanah Oksidasi Unsur besi (fe), umum dijumpai dalam mineral pembentuk batuan, termasuk biotit, augit dan hornblende. Apabila mineral ini mengalami pelapukan kimia, besi terlepas dan segera teroksidasi dari Fe2+ menjadi Fe3+ jika ada oksigen. Berlangsungnya oksidasi bersamaan dengan hidrasi menghasilkan goethit, mineral berwarna kekuning-kuningan.

4FeO + 2H2O + O2 ------> 4FeO.OH Goethit jika mengalami proses dehidrasi, kehilangan H2O, menjadi hematit. Hematit (Fe2O3) berwarna merah bata. Reaksi yang berlangsung adalah :

2FeO.OH ------> Fe2O3 + H2OIntensitas warna-warna ini pada batuan yang lapuk dan tanah, dapat dipergunakan untuk mengetahui sudah berapa lama pelapukan berlangsung.

Proses Pembentukan TanahPencucian (leaching) Proses lain yang umum dijumpai pada pelapukan kimiawi adalah leaching, merupakan kelanjutan “pengambilan” material yang dapat larut dalam batuan atau regolith oleh air. Oleh karena itu sering juga proses ini disebut sebagai proses pelarutan atau dissolution. Contohnya silika yang terlepas dari batuan oleh pelapukan kimia, sebagian tertinggal dalam regolith yang kaya akan lempung dan sebagian perlahan-lahan terlarut didalam air yang mengalir didalam tanah. Ion kalium yang terpisah dari batuan, juga terlepas sebagai larutan dalam air. Air dikenal sebagai pelarut yang efektif dan universal, susunan molekulnya polar. Oleh sebab itu mampu melepaskan ikatan ion dalam mineral pada permukaan kontaknya. Beberapa jenis bataun ada yang dapat larut seutuhnya dan terbawa hanyut. Contohnya batu garam yang dapat larut seutuhnya. Gypsum dan batugamping yang mineral utamanya CaCo3 juga dapat larut, terutama bila airnya kaya akan asam karbondioksida.

Proses Pembentukan Tanah