Ilmu Tanah

Ilmu tanah adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk tanah. Tanah adalah lapisan yang menyeliputi bumi antara litosfer (batuan yang membentuk kerak bumi) and atmosfer. Tanah adalah tempat tumbuhnya tanaman dan mendukung hewan dan manusia.

Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan tanaman dan organisme, membentuk tubuh unik yang menyelaputi lapisan batuan. Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon. Setiap horizon dapat menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut.

Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swis yang bekerja di Amerika Serikat, dalam bukunya Factors of Soil Formation (1941) mengajukan konsep pembentukan tanah sebagai:

S = f(cl, o, r, p, t).

S adalah Soil (Tanah), cl = climate (iklim), o = organism, r = relief (topografi), p = parent material (bahan induk atau batuan), t = time (waktu).

Selain mempelajari faktor dan proses pembentukan tanah, ilmuwan tanah juga mempelajari sifat-sifat dan proses-proses fisika, kimia dan biologi dalam tanah. Sehingga lahirlah disiplin-disiplin

1. Pedologi
2. Fisika tanah
3. Kimia tanah
4. Biologi tanah
5. Konservasi tanah
6. Mekanika tanah
7. Pemetaan dan survey tanah
8. Pedometrika

Sejarah ilmu tanah di Indonesia

Klasifikasi tanah di Indonesia yang paling kerap digunakan adalah sistem Dudal-Soepraptohardjo (1957-1961): Dudal, R., and M. Soepraptohardjo. 1957. Soil Classification in Indonesia. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat, Bogor.

Namun belakangan ini diganti dengan sistem USDA Soil Taxonomy. Dalam penggunaannya, sistem USDA ini memberikan penjelasan yang jauh lebih mudah dibandingkan sistem klasifikasi lain, sehingga sistem USDA ini biasa disertakan dalam pengklasifikasian tanah selain sistem FAO dan PPT (Pusat Penelitian Tanah). Nama jenis tanah pada klasifikasi ini adalah :

1. Entisol
2. Inceptisol
3. Alfisol
4. Ultisol
5. Oxisol
6. Vertisol
7. Mollisol
8. Spodosol
9. Histosol
10. Andosol
11. Aridisol
12. Gleisol

Ilmu tanah di Indonesia Pertama diajarkan di Fakultas Pertanian Universitas Indonesia (merupakan kelanjutan dari Lanbouw Hogeschool yang didirikan 1940) oleh staf pengajar dari Belanda Prof. Dr. Ir. F.A. van Baren (pakar agrogeologi dan mineralogi) dan Prof. Dr. H.J. Hardon (pakar ilmu tanah dan kesuburan tanah). Kemudian digantikan oleh Drs. F.F.F.E. van Rummelen dan Dr. J. van Schuylenborgh. Akibat nasionalisasi, sejak tahun 1957 digantikan oleh Drs. Manus dan Dr. Ir. Tan Kim Hong. Penelitian tanah di Indonesia mulai saat Indonesia masih dalam kekuasaan kolonial Belanda oleh Dr. E.C.Jul. Mohr (1873–1970). Dr. Mohr yang bertugas di Indonesia sebagai kepala Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat Laboratorium Voor Agrogeologie en Grond Onderzoek di Bogor telah menjalankan survai di Indonesia sejak tahun 1920. Beliau menerbitkan bukunya tahun 1933:

Mohr, E.C.J., 1933. De Bodem der Tropen in het Algemeen, en die van Nederlandsch-Indie in het Bijzonder. (Tanah-tanah di Daerah Tropis, dengan rujukan khusus di Hindia Belanda).

Buku tersebut memaparkan iklim dan komposisi tanah di berbagai tempat di Sumatera, Jawa, Bali, Lombok, Sumbawa, Timor, Papua, Maluku, Halmahera, Kalimantan dan Sulawesi, disempurnakan dan diedarkan kembali:

Mohr, E.J.C., van Baren, F.A. and van Schuylenborgh, J., 1972. Tropical soils: a comprehensive study of their genesis. 3rd edition. Mouton – Ichtiar Baru – van Hoeve, The Hague.

Buku ini masih menjadi rujukan bagi pakar tanah di daerah tropis sampai sekarang.

1. Pedologi

Pedologi adalah cabang ilmu tanah yang mempelajari sifat dan ciri tanah serta proses pembentukan tanah. Pedologi berasal dari bahasa Rusia pedologiya, yang dalam bahasa Yunani pedon = tanah. Dalam pedologi dipelajari genesa tanah, morfologi tanah, dan klasifikasi tanah.

2. Fisika tanah

Fisika tanah adalah cabang dari ilmu tanah yang membahas sifat-sifat fisik tanah, pengukuran dan prediksi serta kontrol (pengaturan) proses fisika yang terjadi dalam tanah. Karena pengertian fisika meliputi materi dan energi, maka fisika tanah membahas pula status dan pergerakan material serta aliran dan transformasi energi dalam tanah.

Tujuan Fisika tanah dapat dilihat dari 2 sisi:

1) Dalam satu sisi, tujuan kajian fisika tanah adalah untuk memberikan pemahaman dasar tentang mekanisme pengaturan perilaku (fisika dan kimiawi) tanah, serta perannya dalam biosfer, termasuk proses saling hubungan dalam pertukaran energi di dalam tanah, serta siklus air dan material yang dapat diangkutnya.

2) Pada sisi lainnya, pemahaman fisika tanah dapat digunakan sebagai asas untuk manajemen sumberdaya tanah dan air, termasuk kegiatan irigasi, drainasi, konservasi tanah dan air, pengolahan tanah dan konstruksi.

Oleh karena itu fisika tanah dapat dipandang sebagai ilmu dasar sekaligus terapan dengan melibatkan berbagai cabang ilmu yang lain termasuk ilmu tanah, hidrologi, klimatolologi, ekologi, geologi, sedimentologi, botani dan agronomi.

3. Kimia Tanah

1) Komponen Aktif Tanah

Tekstur tanah tersusun dari tiga komponen, yaitu: pasir, debu dan liat. Ketiga komponen tersebut dibedakan berdasarkan ukurannya yang berbeda. Partikel pasir berukuran antara 200 mikrometer sampai dengan 2000 mikrometer. Partikel debu berukuran antara 2 mikrometer sampai dengan kurang dari 200 mikrometer. Partikel liat berukuran kurang dari 2 mikrometer. Makin halus ukuran partikel penyusun tanah tersebut akan memiliki luas permukaan partikel per satuan bobot makin luas. Partikel tanah yang memiliki permukaan yang lebih luas memberi kesempatan yang lebih banyak terhadap terjadinya reaksi kimia. Partikel liat persatuan bobot memiliki luas permukaan yang lebih luas dibandingkan dengan kedua partikel penyusun tekstur tanah lain (seperti: debu dan pasir). Reaksi-reaksi kimia yang terjadi pada permukaan patikel liat lebih banyak daripada yang terjadi pada permukaan partikel debu dan pasir persatuan bobot yang sama. Dengan demikian, partikel liat adalah komponen tanah yang paling aktif terhadap reaksi kimia, sehingga sangat menentukan sifat kimia tanah dan mempengaruhi kesuburan tanah.

2) Beberapa Sifat Kimia Tanah

Beberapa sifat kimia tanah yang penting untuk diketahui dan dipahami, meliputi: (1) pH tanah, (2) kandungan karbon organik, (3) kandungan nitrogen, (4) rasio karbon dan nitrogen (C/N), (5) kandungan fosfor tanah, terdiri dari: P-tersedia dan P-total tanah, (6) kandungan kation basa dapat dipertukarkan, (7) kandungan kation asam, (8) kejenuhan basa (KB), dan (9) kapasitas tukar kation (KTK), mencakup: KTK liat, KTK tanah, KTK efektif, KTK muatan permanen dan KTK muatan tergantung pH tanah, serta (10) kejenuhan aluminium.

4. Biologi Tanah

Definisi dan lingkup kajian Biologi Tanah, perkembangan studi biologi tanah, tanah sebagai habitat organisme tanah, mikroflora dan fauna tanah, sumber energi dan nutrisi organisme tanah, akar tanaman dan rhizosfer, interaksi organisme tanah, hubungan sifat tanah dengan organisme tanah, mikoriza, transformasi karbon, transformasi nitrogen, fiksasi nitrogen, transformasi sulfur, fosfor dan unsur lain, bioremediasi, pengomposan, gas global, bioindikator, kualitas tanah, intensifikasi pertanian dan organisme tanah.

5. Konservasi Tanah

Konservasi tanah dan air merupakan cara konvensional yang cukup mampu menanggulangi masalah diatas. Dengan menerapkan sisitem konservasi tanah dan air diharapkan bisa menanggulangi erosi, menyediakan air dan meningkatkan kandungan hara dalam tanah serta menjadikan lahan tidak kritis lagi. Ada 3 metode dalam dalam melakukan konservasi tanah dan air yaitu metode fisik dengan pegolahan tanahnya, metode vegetatif dengan memanfaatkan vegetasi dan tanaman untuk mengurangi erosi dan penyediaan air serta metode kimia yaitu memanfaatkan bahan2 kimia untuk mengaawetkan tanah.

Menurut Sitanala Arsyad (1989), Konservasi Tanah adalah penempatan setiap bidang tanah pada cara penggunaan yang sesuai dengan kemampuan tanah tersebut dan memperlakukkannya sesuai dengan syarat-syarat yang diperlukan agar tidak terjadi kerusakan tanah.

Sedangkan konservasi Air menurut Deptan (2006) adalah upaya penyimpanan air secara maksimal pada musim penghujan dan pemanfaatannya secara efisien pada musim kemarau. Konservasi tanah dan konservasi air selalu berjalan beriringan dimana saat melakukan tindakan konservasi tanah juga di lakukan tindakan konservasi air.

6. Mekanika tanah

Mekanika tanah adalah bagian dari geoteknik yang merupakan salah satu cabang dari ilmu teknik sipil, dalam bahasa Inggris mekanika tanah berarti soil mechanics atau soil engineering dan Bodenmechanik dalam bahasa Jerman.

Istilah mekanika tanah diberikan oleh Karl von Terzaghi pada tahun 1925 melalui bukunya “Erdbaumechanik auf bodenphysikalicher Grundlage” (Mekanika Tanah berdasar pada Sifat-Sifat Dasar Fisik Tanah), yang membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika tanah modern, dan menjadi dasar studi-studi lanjutan ilmu ini, sehingga Terzaghi disebut sebagai “Bapak Mekanika Tanah”.

7. Pemetaan Tanah Digital

Pemetaan Tanah Digital (disingkat PTD) atau Digital soil mapping adalah cabang baru yang merupakan Ilmu tanah terapan.

PTD dapat didefenisikan sebagai penciptaan dan pengisian sistem informasi tanah dengan menggunakan metode-metode observasi lapangan dan laboratorium yang digabungkan dengan pengolahan data secara spatial ataupun non-spatial. Metode PTD menggunakan variabel-variable pembentuk tanah yang dapat diperoleh secara digital (misalnya remote sensing, digital elevation model, peta-peta tanah) untuk mengoptimasi survai tanah di lapangan. Tujuan PTD adalah menggunakan variabel-variable pembentuk tanah untuk menprediksi sifat dan ciri tanah keseluruhan area survai dalam Sistem Informasi Geografis.

Dengan kata lain PTD adalah proses kartografi tanah secara digital. Namun PTD bukan berarti mentransformasikan peta-peta tanah konvensionil menjadi digital. Proses PTD menggunakan informasi-informasi dari survai tanah lapangan digabungkan dengan informasi tanah secara digital, seperti citra (image) remote sensing dan digital elevation model.

Dinandingkan dengan peta tanah konmvensional, dimana batas-batas tanah digambar secara manual berdasarkan pengalaman surveyor yang subyektif. Namun dalam PTD teknik-teknik automatis dalam Sistem Informasi Geografis digunakan untuk menproses informasi-informasi tanah dengan lingkungannya.

Fisika tanah juga erat kaitannya dengan mekanika tanah, dinamika tanah dan teknik sipil.

Area penelitian fisika tanah dapat mencakup:

* Pengukuran dan kuantifikasi sifat fisik tanah di lapangan
* Transportasi materi dan energi (berupa air, udara, panas) di dalam tanah
* Manajemen air untuk irigasi

8. Pedometrika

Pedometrika atau Pedometri adalah aplikasi metode matematika dan statistika dalam mempelajari genesa dan distribusi tanah. Kata Pedometri diberikan oleh Prof. Alex. McBratney dari University of Sydney sebagai cabang baru dalam Ilmu tanah.

Pedometrika berasal dari kata Yunani pedon (tanah) dan metron (pengukuran) dan digunakan sebagai analogi dengan ilmu-ilmu biometri, ekonometri dan ilmu yang paling awal geometri. Jadi Pedometri menggabungkan dua cabang ilmu pedologi dan matematika-statistika.

Pedometri dapat juga dijelaskan sebagai ilmu tanah dalam ketidak-pastian. Pedometri membahas masalah-masalah dalam ilmu tanah di mana terdapat ketidakpastian akibat kurangnya pengetahuan mengenai sifat, ciri, dan proses tanah.

Dari defenisi ini kita melihat bahwa topik pedometri dapat membahas masalah klasifikasi tanah dengan mengunakan sistem komputer atau klasifikasi numerik. Tetapi model simulasi sendiri tidak bisa dikatakan sebagai pedometri, namun model simulasi proses pembentukan tanah dapat dianggap sebagai disiplin pedometri.

Pedometri dapat dilihat sebagai refleksi dari aplikasi ilmu-ilmu baru seperti Sistem Informasi Geografis, wavelet, Teori chaos, fraktal, geostatistika, Logika Fuzzy dan data mining dalam studi model proses tanah. Pedometri juga sebagai jawaban dari penemuan teknologi baru dan komputer seperti GPS, sensor tanah, pengindraan jarak-jauh (remote sensing) dan pengindraan jarak-dekat (proximal sensing). Salah satu cabang baru yang muncul dari pedometri adalah Digital Soil Mapping, atau Pemetaan Tanah Digital.