HUBUNGAN TANAH AIR DAN TANAMAN

I.  PENDAHULUAN
Pertumbuhan tanaman tergantung pada penggunaan dua sumber alam penting, tanah dan air. Tanah memberikan  kebutuhan dukungan mekanis dan hara bagi pertumbuhan tanaman.  Air perlu sekali bagi proses kehidupan tanaman.
Manajemen yang efektif dari sumber-sumber ini  bagi produksi tanaman memerlukan pemahaman hubungan diantara tanah, air, dan tanaman bagi.   Pengetahuan tentang lengas tanah tersedia dan tekstur tanah akan lebih mudah membuat keputusan mengenai tanaman apa yang akan ditanam dan kapan diairi.  Suhubungan itu akan difokuskan penelaahaan terhadap karakteristik fisik tanah, interaksi tanah dan air, dan bagaimana tanaman menggunakan air.

II.  KARAKTERISTIK FISIS TANAH
Ada banyak variabel dalam karakteristik fisis tanah. Ini meliputi tekstur tanah, struktur tanah, kerapatan lindak tanah (soil bulk density), dan porositas tanah.  Variabel-variabel ini semua  mempunyai pengaruh terhadap bagaimana tanah, air, dan udara berinteraksi.

Komposisi Tanah
Tanah adalah campuran dari bahan mineral, bahan organik, dan pori-pori.  Bahan mineral kira-kira menyusun  setengah dari total volume tanah.   Bahan mineral terdiri dari partikel-partikel mineral kecil baik pasir (sand), debu (silt), atau liat (clay).  Bahan organik terbuat dari substansi tanaman dan hewan yang membusuk dan tersebar  di dalam dan di antara partikel-partikel mineral.   Bahan organik menyebabkan kira-kira 1 hingga 5 % dari keseluruhan susunan tanah.  Kombinasi mineral dan bahan organik doimaksudkan sebagai bahan padat (solid).   Pori-pori, ruang yang terjadi sekeliling  partikel-partikel mineral, adalah penting karena pori-pori ini menyimpan udara dan air dalam tanah.   Kira-kira 50 % dari susunan tanah adalah pori-pori.   Kerseluruhan komposisi tanah adalah 45 hingga 49 %  partikel-partikel mineral, 1 hingga 5 % bahan organik, 50 % pori-pori.   Gambar 1 memperlihatkan kira-kira hubungan di antara  substansi dalam komposisi tanah dengan komposisi dengan ruang pori-pori  diperlihatkan terbagi di antara udara dan air.

Tekstur Tanah
Tekstur tanah ditentukan oleh ukuran partikel-partikel yang menyusun tanah.  Metode tardisional penentuan ukuran partikel tanah adalah dengan memisahkan partikel-partikel ke dalam tiga kisaran ukuran.   Fraksi-fraksi tanah ini adalah pasir (sand), debu (silt), atau liat (clay).   Biasanya, hanya partikel-partikel lebih kecil dari 2 mm ukurannya dikatagorikan sebagai partikel-partikel tanah.  Partikel yang lebih besar dari ini dikatogorikan  sebagai kerikil, batu, atau batu besar (boulder).
Ukuran partikel partikel pasir berkisar dari 2 mm hingga  0.05 mm.  Ada sub katagori yang diberikan ke dalam kisaran ini yang meliputi pasir kasar, sedang, dan halus.  Partikel-partikel debu ukurannya berkisar dari 0.05 mm ke bawah hingga  0.02 mm.   Penampilan fisik dari dari debu adalah  banyak menyerupai pasir, tetapi karakternya lebih menyerupai liat.
Partikel-partikel liat kurang dari 0.02 mm ukurannya.  Liat adalah fraksi-fraksi tanah penting karena ia mempunyai pengaruh paling banyak terhadap perilaku tanah seperti kapasitas memegang air (water-holding capacity).  Partikel liat dan debu tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.   Tekstur tanah ditentukan oleh nisbah massa, atau persen bobot dari tiga fraksi tanah.   Segitiga tekstur tanah, Gambar 2, memperlihat  klas tekstur berbeda dan persentase bobot dari masing-masing fraksi tanah.  Sebagai contoh, tanah yang mengandung  bobot 30 % pasir, 30 % liat, dan 40 % debu diklasifikasikan sebagai lempung berliat.

Struktur Tanah
Struktur tanah adalah bentuk dan susunan dari partikel-partikel  tanah dalam agregat (kumpulan).  Struktur tanah adalah suatu karakteristik penting yang digunakan untuk klasifikasi tanah dan banyak mempengaruhi produktivitas pertanian  dan penggunaan lainnya.   Bentuk-bentuk utama  struktur tanah adalah piring (platy), prisma (prismatic) , tiang (column), balok (blocky), dan butiran (granular).  Deskripsi-deskripsi struktur tanah ini menunjukkan bagaimana masing-masing partikel ini menyusun diri mereka sendiri bersama-sama ke dalam agregat (kumpulan).  Tipe-tipe tanah beragregat biasanya paling diinginkan bagi pertumbuhan tanaman.  Istilah-istilah ini juga digunakan bersama dengan kata-kata deskripsi untuk menunjukkan kelas dan tingkat (grade) tanah.  Kelas dimaksudkan ukuran agregat sedangkan grade menggambarkan seberapa kuatnya bersatu.  Tanah-tanah tanpa struktur menjadi butir tersendiri (partikel-partikel tersendiri yang takmelekat, seperti bukit pasir) atau massa padat (partikel bersama melekat tanpa terpisah secara teratur, sperti lapisan cadas).  Struktur tanah tidak stabil dan dapat berubah dengan iklim, aktivitas biologi, dan praktek pengelolaan tanah.

Kerapatan Lindak (Bulk Density) Dan Porositas
Kerapatan lindak kering tanah menggambarkan  nisbah berat tanah terhadap volume totalnya.   Kerapatan lindak basah adalah nisbah berat tanah dan air terhadap volume total.  Total volume meliputi baik bahan padat maupun ruang-ruang pori.  Kerapatan lindak tanah adalah penting karena ia ukuran porositas tanah.  Porositas tanah didefinisikan sebagai volume pori-pori di dalam tanah.  Tanah padat mempunyai porositas rendah dan dengan demikian kerapatan lindak tinggi.  Tanah longgar mempunyai porositas lebih tinggi dan kerapatan lindak rendah.   Seperti struktur tanah, kerapatan lindak dan porositas tanah dipengaruhi oleh iklim, aktivitas-aktivitas  biologi, dan praktek manajemen tanah

III.  INTERAKSI TANAH DAN AIR.
Penting untuk dipahami interaksi-interaksi di antara tanah dan air yang meliputi kandungan lengas tanah, bagaimana tanah memegang air, dan tensi air (tension) air tanah.  Pemahaman interaksi-interaksi ini dapat menjadi sangat bermanfaat apabila membuat keputusan-keputuasan tanam dan irigasi.

Kandungan Lengas Tanah (Soil Water Content)
Kandungan lengas tanah harus didefinisikan atau ditetapkan untuk menunjukkan jumlah air yang disimpan di dalam tanah pada setiap waktu.  Kandungan lengas tanah yang ditetapkan paling umum adalah   kejenuhan (saturation), kapasitas lapang (field capacity), titik layu (wilting point), dan kering oven (oven dried).   Pada kejenuhan, yang biasanya terjadi segera setelah hujan berat atau irigasi, semua ruang pori dalam tanah terisi air.   Apabila tanah  ada pada atau dekat kejenuhan, sejumlah air bebas untuk merembes atau bergerak ke bawah disebabkan gravitasi.   Air  kelebihan ini disebut air gravitasi (gravitational water).   Karena air yang bergerak ke bawah (akibat gravitasi ini) memerlukan waktu, sejumlah air kelebihan ini dapat digunakan oleh tanaman atau hilang melalui penguapan.   Kapasitas lapang didefinisikan sebagai jumlah air yang tersisa di dalam tanah setelah perkolasi terjadi.  Ini bukan suatu batas air tanah yang sangat pasti;  dengan demikian kapasitas lapang sering didfinisikan  kira-kira sebagai sepertiga tensi atmosfir.  Titik layu (wilting point) didefinisikan sebagai kandungan lengas tanah yang pada tingkat itu potensi tanaman untuk mengabsorbsi air diimbangi oleh potensi air dari tanah.  Tanaman-tanaman akan mati jika air tanah dibiarkan mencapai titik layu itu.  Tanah yang sudah menjadi kering oven digunakan sebagai titk referensi (dasar patokan) untuk menentukan kandungan lengas tanah.  Ini terjai apabila semua air tanah sudah dihilangkan (removed) dari tanah.   Jumlah lengas pada setiap kan-dungan lengas tanah berubah dengan berubahnya tipe tanah.  Kapasitas memegang air spesifik dapat diperoleh dari bermacam-macam sumber.   Gambar 3 mengilustrasikan jumlah khas air yang dipegang pada kandungan air tanah yang didefinisikan bagi tanah-tanah  pasir, lempung dan lempung liat berdebu.  Kandungan air dapat dinyatakan sebagai inci (atau cm) air tersedia atau sebagai persentase.   Nilai-nilai khas diperlihatkan pada Tabel 1.

Bagaimana Tanah Memegang Air
Tanah memegang air dalam dua cara, sebagai selaput tipis pada partikel-partikel tanah tersendiri, dan sebagai air disimpan dalam pori-pori tanah.  Air disimpan sebagai selaput tipis pada partikel-partikel tanah tersendiri dikatakan ada dalam adsorpsi (jerapan).  Adsorpsi melibatkan reaksi-reaksi kimia dan fisika yang kompleks tetapi dalam istilah sederhana, selaput tipis air melekat pada lapisan-lapisan sebelah luar molekul-molekul partikel tanah.  Air disimpan dalam pori-pori dari tanah dikatakan ada dalam simpanan kapiler.  Suatu contoh dari fenomena ini adalah akan ditempatkan satu ujung dari pipa kapiler gelas ke dalam panci air.  Air dari pipa akan naik ke suatu tinggi tertentu, yang tergantung pada diameter pipa kapiler (gambar 4).   Fenomena ini dapat bertindak dalam setiap arah dan kunci untuk air yang disimpan dalam pori-pori tanah (Gambar 5).

Tensi Air Tanah (Soil Water Tension)
Seberapa  mudah  tanaman dapat  meng-ekstrak  air dari tanah tergantung pada  tensi air tanah, juga dikenal dengan nama potensial air tanah.  Air yang menjadi simpanan air kapiler dipegang dalam tanah pada suatu tensi tertentu.   Sama benarnya untuk air yang dipegang dengan fenomena adsorpsi.  Ketika  tanah mengering, tensi-tensi ini menjadi lebih besar.  Bagi tanaman lebih mudah mengekstrak air yang dipegang pada tensi-tensi lebih rendah.  Tensi-tensi yang sesuai dengan titik keseimbangan air tanah pada contoh di bawah ini adalah  contoh yang baik tensi air yang mempengaruhi  penggunaan air tanaman.
Pada tingkat jenuh, tensi air kira-kira 0,001 bar.  Satu bar tensi setara dengan 1 atmosfir tekanan (14,7 psi).  Jadi dari diskusi di atas, akan sangat mudah bagi tanaman untuk mengekstrak air dari suatu tanah jenuh.  Kejenuhan air bertahan hanya dalam waktu singkat, jadi tanaman-tanaman mngekstrak air hanya suatu bagian kecil dari di atas kapasitas lapang.   Kapasitas lapang didefinisikan pada kira-kira  sepertiga tekanan atmosfir atau kira-kira 0,3 bar.  Pada kandungan air ini, tanaman masih mudah mengambil air dari tanah.  Titik layu terjadi apabila potensi akar tanaman diimbangi oleh potensi air tanah, jadi tanaman tidak mampu untuk mengabsorpsi air diluar (melebihi) tensi ini.  Ini terjadi kira pada tensi 15 bar.  Pada tensi air tanah ini tanaman akan mati.  Sebagai kerangan, tensi air tanah dalam suatu contoh tanah kering oven kira-kira 10.000 bar.   Retensi (tindakan memegang)  air tanah atau kurva karakte-ristik mengilustrasikan hubungan-hubungan retensi itu (Gambar 6).  Kurva-kurva ini sedi kit berbeda untuk tipe-tipe tanah berbeda disebakan tekstur dan struktur tanah yg berbeda.
Air di antara kapasitas lapang dan titik layu adalah air yang tersedia bagi tanaman.   Akan tetapi pertumbuhan tanaman dan hasil terbaik terjadi apabila kandungan air tanah tetap separuh ke atas dari kisaran air tanah tersedia bagi tanaman.
Tanaman mengembangkan tensinya, atau potensialnya, untuk memindahkan air tanah dari tanah ke dalam akar dan mendistribuasi air ke seluruh tanaman dengan menyesuaikan potensial air, atau tensi air, dalam sel-sel tanaman.   Potensial air terbuat dari beberapa komponen, tetapi salah satu komponen penting adalah potensial osmotik atau larutan.  Potensial larutan adalah disebabkan adanya bahan terlarut, seperti gula dan asam amino, dalam sel-sel tanaman.
Intisari proses adalah bahwa air selalu bergerak dari potensial air lebih  tinggi ke potensial air lebih rendah.   Bagi air untuk berpindah dari tanah ke akar, batang, daun, udara potensial air harus selalu berkurang.   Ini diilustrasikan pada Gambar 7, pemindahan dari tanah potensial air lebih tinggi (kurang negatif) ke potesial air lebih rendah (lebih negatif).  Tensi  sering digambarkan dengan simbul y.  Potensi air udara adalah selalu rendah, dengan demikian pergerakan air ke arah udara melalui tanaman.   Akan tetapi, tanaman dibatasi dalam jumlah penyesuaian yang dapat dibuatnya.

IV.   PENGGUNAAN AIR OLEH TANAMAN.
Sistem akar tanaman harus memberikan suatu tensi (tekanan) negatif untuk mengekstrak air dari tanah.  Tensi harus setara dengan tensi yang memegang air dalam tanah.  Sebagai contoh, jika air dalam tanah ada pada 0.3 bar  (sekitar kapasitas lapang), tanaman  harus  memberikan  sekurang-kurangnya 0,3 bar  tensi negatif   (-0,3 bar).   Pada titik layu, maksimum tensi negatif yang tanaman berikan diimbangi  dengan tensi air tanah.
Pada titik ini tanaman tidak dapat lagi mengekstrak air dari tanah dan akan mengalami stres secara permanen.   Ada beberapa faktor yang menentukan kapan, dimana, dan berapa banyak air akan digunakan tanaman.   Faktor-faktor ini meliputi kebutuhan air tanaman harian sebagai dipengaruhi oleh kondisi-kondisi iklim dan stadia pertumbuhan, kedalaman akar tanaman, dan kualitas tanah dan air.

Kebutuhan Air Tanaman
Tanaman mempunyai kebutuhan air yang berbeda pada stadia pertumbuhan yang berbeda.   Ketika tanaman muda ia kurang memerlukan air dari pada ketika ia berada pada stadia reproduktif.   Ketika tanaman mendekati masak, kebutuhan airnya berhenti.   Kurva-kurva  sudah dikembangkan  yang memperlihatkan kebutuhan air harian bagi kebanyakan tipe tanaman.   Gambar 8 memperlihatkan kurva air tanaman khas.  Tanaman tahunan semacam alfalfa, mempunyai kurva penggunaan air tanaman  serupa dengan yang teradapat pada Gambar 8, kecuali kurva pemakaian air tanaman mempunyai suatu penggunaan air tanaman berpolakan mata gergaji, berhenti dengan tajam dengan tiap pemotongan dan secara perlahan-perlahan meningkat hingga pemotongan berikutnya.

Kedalaman Akar Tanaman
Kedalaman akar tanaman menentukan  kedalaman yang dengannya air tanah dapat diekstrak.  Tanaman muda hanya mempunyai akar-akar yang dangkal dan air tanah yang lebih dalam dari kedalaman perakaran tidak digunakan tanaman.   Tanaman khasnya mengekstrak kira-kira 40 % dari kebutuhan airnya dari seperempat teratas daerah perakarannya, kemudian 30 % dari seperempat berikutnya, 20 % dari seperempat ketiga, dan 10 % seperempat terbawah.    Jadi, tanaman akan mengekstrak kira-kira 70 %  airnya dari  setengah bagian atas penetrasi akar keseluruhannya.  Tabel 2 memperlihatkan kedalaman penetrasi akar dan 70 % ekstraksi air untuk beberapa tanaman lapangan yang umum.   Bagian lebih dalam daerah perakaran dapat menyediakan  persentase kebutuhan lebih tinggi jika bagian lebih atas dikosongkan.   Akan tetapi, ketergantungan pada penggunaan air lebih dalam akan mengurangi pertumbuhan tanaman optimum.

Kualitas Tanah Dan Air
Faktor lain terhadap jumlah ketersediaan air tanah untuk tanaman adalah kualitas tanah dan air.   Untuk pertumbuhan tanaman baik, tanah harus mempunyai ruang yang cukup untuk air dan pergerakan udara, dan untuk pertumbuhan akar.    Struktur tanah dapat diubah oleh praktek manajemen tanah tertentu.   Sebagai contoh, pengolahan tanah berlebihan dapat memecahkan tanah agregat dan lalu lintas berlebihan dapat menyebabakan kekompakan atau kepadatan tanah.   Kedua praktek ini mengurangi  jumlah ruang pori dalam tanah dan dengan demikian mengurangi ketersediaan air dan udara dan mengurangi ruang untuk perkembangan akar.
Kualitas air juga penting untuk perkembangan tanaman. Air irigasi dengan kandu- ngan tinggi garam terlarut  adalah tidak tersedia  untuk tanaman, jadi kandungan air tanah lebih tinggi agar mempunyai air tersedia bagi tanaman. Kenaikan kandungan garam air mengurang potensial untuk menggerakkan air dari tanah ke akar-akar.    Sejumlah air tambahan juga akan diperlukan untuk mencuci garam  dibawah daerah perakaran untuk mencegah penambahan dalam tanah.  Kualitas air yang rendah dapat mengurangi dapat mempengaruhi strucktur tanah.

V.  RINGKASAN
Pengetahuan dasar hubungan tanah-air-tanaman memungkinkan pengelolaan dan penghematan air irigasi.   Sejumlah faktor penting untuk diingat meliputi :

            1.  Kapasitas memegang air tanah berubah dengan berubahnya tekstur tanah.   Kapasitas memegang air adalah tinggi bagi tanah-tanah bertestur menengah dan halus tetapi rendah utuk tanah-tanah pasir.
2.   Akar-akar tanaman hanya dapat menggunakan air tanah tersedia, yaitu air tersimpan di antara kapasitas lapang dan titik layu permanen.  Akan tetapi sebagai aturan umum, pertumbuhan tanaman dan hasil dapat berkurang jika lengas tanah dalam daerah perakaran tetap  di bawah 50 % dari kapasitas memegang air untuk priode waktu yang lama, terutama selama stadia pertumbuhan kritis.
3.   Meskipun akar-akar tanaman dapat tumbuh ke kedalaman yang dalam, keba-nyakan air dan hara diambil setengah daerah perakaran lebih atas.  Stres tanaman dan kehilangan hasil dapat terjadi malahan dengan  air yang cukup dalam setengah daerah perakaran lebih bawah.

            4.   Kwalitas air irigasi lebih rendah  dapat mengurangi kemampuan tanaman untuk mengambil air dan dapat mempengaruhi struktur tanah.

UNTUK VERSI TULISAN YANG MEMILIKI GAMBAR DAN TABEL BISA DOWNLOAD DISINI