Kemampuan Tanah Menyerap dan Mempertukarkan Kation

Kapasitas tukar kation (KTK) merupakan sifat kimia yang sangat erat hubungannya dengan kesuburan tanah. Tanah-tanah dengan kandungan bahan organik atau kadar liat tinggi mempunyai KTK lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan kandungan bahan organik rendah atau tanah-tanah berpasir (Hardjowogeno 2003). Nilai KTK tanah sangat beragam dan tergantung pada sifat dan ciri tanah itu sendiri. Besar kecilnya KTK tanah dipengaruhi oleh :
1.Reaksi tanah
2.Tekstur atau jumlah liat
3.Jenis mineral liat
4.Bahan organik dan,
5.Pengapuran serta pemupukan.
Soepardi (1983) mengemukakan kapasitas tukar kation tanah sangat beragam, karena jumlah humus dan liat serta macam liat yang dijumpai dalam tanah berbeda-beda pula.
Kation merupakan ion bermuatan positif seperti Ca++, Mg+, K+, NH4+, Na+, H+, Al3+ dan sebagainya. Di dalam tanah kation-kation tersebut terlarut di dalam air tanah atau dijerap oleh koloid-koloid tanah. Banyaknya kation yang dapat dijerap oleh tanah persatuan berat tanah di namakan kapasitas tukar kation atau KTK. Kation-kation yang telah dijerap oleh koloid-koloid tersebut sukar tercuci oleh air gravitasi tetapi dapat diganti oleh kation lain yang terdapat dalam larutan tanah hal tersebut dinamamkan pertukaran kation. Jenis-jenis kation yang telah disebutkan diatas merupakan kation-kation yang umum ditemukan dalam kompleks jerapan tanah. Tanah dengan ktk tinggi bila didomonasi dengan kation basa Ca ,Mg, K, Na, (Kejenuhan basa tinggi dapat meningkatkan kesuburan tanah tetapi bila di dominasi dengan kation asam Al, H (Kejenuhan basa rendah) dapat mengurangi kesuburan tanah, karena unsur-unsur hara terdapat dalam kompleks jerapan koloid maka unsur-unsur hara tersebut tidak mudah hilang tercuci oleh air.


BAB II
PEMBAHASAN
Salah satu sifat kimia tanah yang terkait erat dengan ketersediaan hara bagi tanaman dan menjadi indikator kesuburan tanah adalah Kapasitas Tukar Kation (KTK) atau Cation Exchangable Cappacity (CEC). KTK merupakan jumlah total kation yang dapat dipertukarkan (cation exchangable) pada permukaan koloid yang bermuatan negatif. Satuan hasil pengukuran KTK adalah milliequivalen kation dalam 100 gram tanah atau me kation per 100 g tanah.
Beberapa Istilah KTK
a. Berdasarkan pada jenis permukaan koloid yang bermuatan negatif,
1. KTK Koloid Anorganik atau KTK Liat
KTK liat adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid anorganik (koloid liat) yang bermuatan negatif.
Nilai KTK liat tergantung dari jenis liat, sebagai contoh:
a. Liat Kaolinit memiliki nilai KTK = 3 s/d 5 me/100 g.
b. Liat Illit dan Liat Klorit, memiliki nilai KTK = 10 s/d 40 me/100 g.
c. Liat Montmorillonit, memiliki nilai KTK = 80 s/d 150 me/100 g.
d. Liat Vermikullit, memiliki nilai KTK = 100 s/d 150 me/100 g.

2. KTK Koloid Organik
KTK koloid organik sering disebut juga KTK bahan organik tanah adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid organik yang bermuatan negatif.
Nilai KTK koloid organik lebih tinggi dibandingkan dengan nilai KTK koloid anorganik.
Nilai KTK koloid organik berkisar antara 200 me/100 g sampai dengan 300 me/100 g.

3. KTK Total atau KTK Tanah
KTK total merupakan nilai KTK dari suatu tanah adalah jumlah total kation yang dapat dipertukarkan dari suatu tanah, baik kation-kation pada permukaan koloid organik (humus) maupun kation-kation pada permukaan koloid anorganik(liat).

b. Berdasarkan Sumber Muatan Negatif, nilai KTK tanah dibedakan menjadi 2, yaitu:

1. KTK Muatan Permanen
KTK muatan permanen adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid liat dengan sumber muatan negatif berasal dari mekanisme substitusi isomorf. Substitusi isomorf adalah mekanisme pergantian posisi antar kation dengan ukuran atau diameter kation hampir sama tetapi muatan berbeda. Substitusi isomorf ini terjadi dari kation bervalensi tinggi dengan kation bervalensi rendah di dalam struktur lempeng liat, baik lempeng liat Si-tetrahedron maupun Al-oktahedron.

Contoh peristiwa terjadinya muatan negatif diatas adalah:
(a). terjadi substitusi isomorf dari posisi Si dengan muatan 4+ pada struktur lempeng liat Si-tetrahedron oleh Al yang bermuatan 3+, sehingga terjadi kelebihan muatan negatif satu,
(b). terjadinya substitusi isomorf dari posisi Al yang bermuatan 3+ pada struktur liat Al-oktahedron oleh Mg yang bermuatan 2+, juga terjadi muatan negatif satu, dan
(c). terjadi substitusi isomorf dari posisi Al yang bermuatan 3+ dari hasil substitusi isomorf terdahulu pada lempeng liat Si-tetrahedron yang telah bermuatan neatif satu, digantikan oleh Mg yang bermuatan 2+, maka terjadi lagi penambahan muatan negatif satu, sehingga terbentuk muatan negatif dua pada lempeng liat Si-tetrahedron tersebut. Muatan negatif yang terbentuk ini tidak dipengaruhi oleh terjadinya perubahan pH tanah. KTK tanah yang terukur adalah KTK muatan permanen.
2. KTK Muatan Tidak Permanen
KTK muatan tidak permanen atau KTK tergantung pH tanah adalah jumlah kation yang dapat dipertukarkan pada permukaan koloid liat dengan sumber muatan negatif liat bukan berasal dari mekanisme substitusi isomorf tetapi berasal dari mekanisme patahan atau sembulan di permukaan koloid liat, sehingga tergantung pada kadar H+ dan OH- dari larutan tanah.
Nilai KTK tanah sangat beragam dan tergantung pada sifat dan ciri tanah itu sendiri. Besar kecilnya KTK tanah dipengaruhi oleh :
1.Reaksi tanah
Pengaruh Kejenuhan basa tanah dan pH terhadap KTK
Tanah dengan ktk tinggi bila didomonasi dengan kation basa Ca ,Mg, K, Na, (Kejenuhan basa tinggi dapat meningkatkan kesuburan tanah, tetapi bila di dominasi dengan kation asam Al, H (Kejenuhan basa rendah) dapat mengurangi kesuburan tanah karena unsur-unsur hara terdapat dalam kompleks jerapan koloid maka unsure-unsur hara tersebut tidak mudah hilang tercuci oleh air.
Kejenuhan Basa menunjukkan perbandingan jumlah kation basa dengan jumlah seluruh kation yang terikat pada kation tanah dalam satuan persen. Antara persentase kejenuhan basa dan pH tanah terdapat korelasi yang nyata. Penurunan kejenuhan basa akan diikuti dengan penurunan nilai pH. Penurunan kejenuhan basa diakibatkan oleh menurun atau hilangnya kalsium (Ca2+) atau kation basa lain (K+, Mg2+, Na+). Akibatnya pH tanah juga mengalami penurunan karena kation basa digantikan oleh hidrogen dan aluminium. Kation basa adalah unsur hara yang diperlukan tanaman dan sangat mudah tercuci oleh aliran air sehingga tanah yang mempunyai kejenuhan basa yang tinggi menunjukkan ketersediaan hara yang tinggi. Artinya, tanah tersebut belum banyak mengalami pencucian .

Nilai kejenuhan basa (KB) tanah merupakan presentase dari total KTK yang diduduki oleh kation-kation basa yaitu Ca, Mg, Na, dan K terhadap jumlah total kation yan diikat dan dapat dipertukarkan oleh koloid.Kemudahan pelepasan kation terjerap untuk tanaman tergatung pada tingkat kejenuhan basa. Suatu tanah dikatakan subur apabila kejenuhan basanya lebih atau sama dengan 80% dan tidak subur apabila kejenuhan basanya kurang dari 50% dan apabila diantara 50%-80% (Kim H, 1991).Indikasi tingkat kesuburan tanah dapat dilihat dari besarnya presentase kejenuhan basa. Makin besar nilai KB suatu lahan maka unsur hara esensiall lebih tersedia dan mudah dimanfaatkan bagi suatu tanaman.

Terdapat korelasi positif antara % kejenuhan basa dan pH tanah. Umumnya, terlihat bahwa kejenuhan basa tinggi apabila pH tinggi. Oleh karena itu, tanah-tanah daerah iklim kering (arid) biasanya memiliki kejenuhan basa yang lebih tinggi daripada tanah-tanah yang beriklim basah. Kejenuhan basa yang rendah berarti terdapat banyak ion H+
Metode Penetapan Basa Tukar dan Kapasitas Tukar Kation didalam Tanah
Penetapan basa-basa tukar (Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+) dan Kapasitas Tukar Kation (KTK) dapat dilakukan secara berurutan. Ekstraksi menggunakan prinsip pencucian unsur-unsur basa oleh suatu garam dalam suatu kolom tanah (perkolasi). Ekstraksi pertama menggunakan garam amonium asetat (CH3COO-NH4 atau NH4O Ac.) 1 N pH 7,0 akan mengenstrak semua kation-kation basa. Simpan ekstrak tersebut untuk penetapan basa-basa tukar (EKSTRAK I).
Setelah ekstraksi pertama misel tanah dijenuhi oleh ion NH4+. Selain berada di misel tanah, ion amonium juga menjenuhi larutan tanah. Untuk menghilangkan /membersihkan ion amonium yang berada pada larutan tanah, maka kolom perkolasi harus dibilas dengan alkohol 99%. Ekstrak dengan alkohol, dapat dibuang karena tidak digunakan dalam penetapan selanjutnya.
Setelah pencucian dengan alkohol dapat diyakini bahwa seluruh ion amonium hanya berada pada permukaan misel tanah. Prinsip ini yang nantinya digunakan untuk penetapan KTK. Ekstraksi dengan menggunakan KCL 0,1 N akan menggusur semua ion amonium yang ada pada permukaan misel. Ion NH4+ digantikan posisinya oleh ion K+. Ekstraksi dengan KCl 0,1 N akan digunakan dalam penetapan KTK (EKSTRAK II).
Hal yang perlu diperhatikan selama ekstraksi adalah jaga kolom perkolasi jangan sampai mengering, artinya proses pencucian harus berjalan kontinyu (tanah selalu tergenang) untuk mencegah terjadinga penguapan amonium.
2.Tekstur atau jumlah liat
Tekstur tanah juga cukup berperan, makin tinggi jumlah liat maka makin tinggi kadar bahan organik dan N tanah, bila kondisi lainnya sama. Tanah berpasir memungkinkan oksidasi yang baik sehingga bahan organik cepat habis. Pada tanah dengan drainase buruk, dimana air berlebih, oksidasi terhambat karena kondisi aerasi yang buruk. Hal ini menyebabkan kadar bahan organik dan N tinggi daripada tanah berdrainase baik. Disamping itu vegetasi penutup tanah dan adanya kapur dalam tanah juga mempengaruhi kadar bahan organik tanah. Vegetasi hutan akan berbeda dengan padang rumput dan tanah pertanian. Faktor-faktor ini saling berkaitan, sehingga sukar menilainya sendiri (Hakim et al, 1986).
3.Jenis mineral liat
Tanah – tanah dengan kandungan liat tinggi mempunyai ktk lebih tinggi daripada tanah – tanah berpasir misalnya tanah dengan mineral liat montmorilonit mempunyai ktk yang lebih besar daripada tanah dengan mineral liat kaolinit. Tanah-tanah yang tua seperti tanah oxisol mempunyai ktk rendah karena koloidnya banyak terdiri dari seskuioksida. Besarnya ktk digunakan sebagai penciri untuk klasifikasi tanah misalnya oksisol harus mempunyai ktk kurang dari 16.
4. Pengaruh Bahan Organik terhadap KTK
Bahan organik memainkan beberapa peranan penting di tanah. Sebab bahan organik berasal dari tanaman yang tertinggal, berisi unsur-unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Bahan organik mempengaruhi struktur tanah dan cenderung untuk menjaga menaikkan kondisi fisik yang diinginkan. Hewan-hewan tanah tergantung pada bahan organik untuk makanan dan mendukung kondisi fisik yang diinginkan dengan mencampur tanah membentuk alur-alur.
Meningkatkan daya jerap dan kapasitas tukar kation (KTK). Sekitar setengah dari kapasitas tukar kation (KTK) tanah berasal dari bahan organik. Bahan organik dapat meningkatkan kapasitas tukar kation dua sampai tiga puluh kali lebih besar daripada koloid mineral yang meliputi 30 sampai 90% dari tenaga jerap suatu tanah mineral. Peningkatan KTK akibat penambahan bahan organik dikarenakan pelapukan bahan organik akan menghasilkan humus (koloid organik) yang mempunyai permukaan dapat menahan unsur hara dan air sehingga dapat dikatakan bahwa pemberian bahan organik dapat menyimpan pupuk dan air yang diberikan di dalam tanah. Peningkatan KTK menambah kemampuan tanah untuk menahan unsur- unsur hara.
Unsur N,P,S diikat dalam bentuk organik atau dalam tubuh mikroorganisme, sehingga terhindar dari pencucian, kemudian tersedia kembali. Berbeda dengan pupuk komersil dimana biasanya ditambahkan dalam jumlah yang banyak karena sangat larut air sehingga pada periode hujan terjadi kehilangan yang sangat tinggi, nutrien yang tersimpan dalam residu organik tidak larut dalam air sehingga dilepaskan oleh proses mikrobiologis. Kehilangan karena pencucian tidak seserius seperti yang terjadi pada pupuk komersil. Sebagai hasilnya kandungan nitrogen tersedia stabil pada level intermediet dan mengurangi bahaya kekurangan dan kelebihan. Bahan organik berperan sebagai penambah hara N, P, K bagi tanaman dari hasil mineralisasi oleh mikroorganisme. Mineralisasi merupakan lawan kata dari immobilisasi. Mineralisasi merupakan transformasi oleh mikroorganisme dari sebuah unsur pada bahan organik menjadi anorganik, seperti nitrogen pada protein menjadi amonium atau nitrit. Melalui mineralisasi, unsur hara menjadi tersedia bagi tanaman.
  Meningkatkan kation yang mudah dipertukarkan dan pelarutan sejumlah unsur hara dari mineral oleh asam humus. Bahan organik dapat menjaga keberlangsungan suplai dan ketersediaan hara dengan adanya kation yang mudah dipertukarkan. Nitrogen, fosfor dan belerang diikat dalam bentuk organik dan asam humus hasil dekomposisi bahan organik akan mengekstraksi unsur hara dari batuan mineral. Mempengaruhi kemasaman atau pH. Penambahan bahan organik dapat meningkatkan atau malah menurunkan pH tanah, hal ini bergantung pada jenis tanah dan bahan organik yang ditambahkan. Penurunan pH tanah akibat penambahan bahan organik dapat terjadi karena dekomposisi bahan organik yang banyak menghasilkan asam-asam dominan. Sedangkan kenaikan pH akibat penambahan bahan organik yang terjadi pada tanah masam dimana kandungan aluminium tanah tinggi , terjadi karena bahan organik mengikat Al sebagai senyawa kompleks sehingga tidak terhidrolisis lagi .
Peranan bahan organik terhadap perbaikan sifat kimia tanah tidak terlepas dalam kaitannya dengan dekomposisi bahan organik, karena pada proses ini terjadi perubahan terhadap komposisi kimia bahan organik dari senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Proses yang terjadi dalam dekomposisi yaitu perombakan sisa tanaman atau hewan oleh miroorganisme tanah atau enzim-enzim lainnya, peningkatan biomassa organisme, dan akumulasi serta pelepasan akhir. Akumulasi residu tanaman dan hewan sebagai bahan organik dalam tanah antara lain terdiri dari karbohidrat, lignin, tanin, lemak, minyak, lilin, resin, senyawa N, pigmen dan mineral, sehingga hal ini dapat menambahkan unsur-unsur hara dalam tanah.
Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat kimia tanah, meliputi:
(1) meningkatkan hara tersedia dari proses mineralisasi bagian bahan organik yang mudah terurai,
(2) menghasilkan humus tanah yang berperanan secara koloidal dari senyawa sisa mineralisasi dan senyawa sulit terurai dalam proses humifikasi,
(3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah 30 kali lebih besar ketimbang koloid anorganik,
(4) menurunkan muatan positif tanah melalui proses pengkelatan terhadap mineral oksida dan kation Al dan Fe yang reaktif, sehingga menurunkan fiksasi P tanah, dan
(5) meningkatkan ketersediaan dan efisiensi pemupukan serta melalui peningkatan pelarutan P oleh asam-asam organik hasil dekomposisi bahan organik.
Tanah-tanah dengan kandungan bahan organik tinggi mempunyai ktk lebih tiggi daripada tanah-tanah dengan bahan organik rendah.
5.Pengapuran serta pemupukan
Kapur banyak mengandung unsure hara Ca tetapi pemberian kapur ke dalam tanah pada umumnya bukan karena tanah kekurangan unsur Ca tetapi karena terlali masam . oleh karena itu ph tanah perlu dinaikkan agar unsure-unsur hara tanaman seperti P mudah diserap tanaman dan keracunan Al dapat dihindari.
Guna Pengapuran :
1.Menaikkan pH tanah
2.Menambah Ca dan Mg
3.Menambah ketersediaan unsure P dan Mo
4.Mengurangi keracunan Fe , Mn dan Al
5.Memperbaiki kehidupan mikroorganisme dan pembentukan bintil-bintil akar
Pengertian pupuk adalah suatu bahan yang digunakan untuk memprbaiki kesuburan tanah sedangkan pemupukan adaalah penambahan bahan tersebut ke tanah agar tanah menjadi lebih subur. Oleh karena itu pemupukan pada umumnya diartikan sebagai penambahan zat hara tanaman kedalam tanah. Dalam arti luas pemupukan sebenarnya juga termasuk penambahan bahan-bahan yang lain yang dapat memperbaki sifat-sifat tanah misalnya pemberian pasir pada liat , penambahan tanah mineral pada tanah organik , pengapuran dsb.

















BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Salah satu sifat kimia tanah yang terkait erat dengan ketersediaan hara bagi tanaman dan menjadi indikator kesuburan tanah adalah Kapasitas Tukar Kation (KTK) atau Cation Exchangable Cappacity (CEC). KTK merupakan jumlah total kation yang dapat dipertukarkan (cation exchangable) pada permukaan koloid yang bermuatan negatif. Tanah-tanah dengan kandungan bahan organik atau kadar liat tinggi mempunyai KTK lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan kandungan bahan organik rendah atau tanah-tanah berpasir (Hardjowogeno 2003). Nilai KTK tanah sangat beragam dan tergantung pada sifat dan ciri tanah itu sendiri. Besar kecilnya KTK tanah dipengaruhi oleh Reaksi tanah, Tekstur atau jumlah liat, Jenis mineral liat, Bahan organik dan Pengapuran serta pemupukan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim,http://dasar2ilmutanah.blogspot.com/2007/11/kapasitas-tukar-kation-ktk.html.Diakses tanggal 11 oktober 2009
Agrica , http://agrica.wordpress.com/2009/01/11/metode-penetapan-basa-tukar-didalam-tanah/ update terakhir pada 11 Januari 2009
Madjid, Abdul. Bahan Kuliah Online Dasar Dasar Ilmu Tanah untuk mahasiswa Fakultas Pertanian, Univ. Sriwijaya. Diposkan oleh Tegar Abdullah Rabu, 14 November 2007
Anonim. http://boymarpaung.wordpress.com/2009/02/19/sifat-kimia-tanah/.Diakses tanggal 11 oktober 2009