Soil pH

1
Chapter 10
10.1
SOIL CHEMISTRY

• Soil pH
• Cation exchange
• Cation Exchange capacity
• Base saturation

• Reading Materials
• Brady NC, 1990. The Nature and Properties of
  Soils
• Supardi, 1989. Sifat dan Ciri Tanah

2
H2O 2 H O-2
10.2
pH - log H
3
10.3
Neutrality
Alkalinity
Acidity
4
pH tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor

• Dekomposisi dari bahan organik
• Bahan induk
• Hujan
• Pemupukan N

5
Peranan pH tanah

• pH menentukan mudah tidaknya unsur hara diserap
  tanaman pada tanah masam unsur P sulit untuk
  diserap tanaman karena difiksasi oleh Al pada
  tanah alkali unsur P difiksasi Ca.
• pH menunjukkan adanya unsur beracun. Pada tanah
  masam banyak dijumpai ion Al dalam tanah, yang
  dapat mengikat P, dan racun bagi tanaman. Pada
  tanah masam unsur Fe, Mn, Zn, Cu dan Co mudah
  larut, maka tanaman dapat keracunan. Pada tanah
  alkalis, Mo dan B menjadi racun bagi tanaman.
• pH mempengaruhi perkembangan mikroorganisme.
  Bakteri berkembang dengan baik pada pH gt5.5.
  Fungi berkembang pada segala tingkat pH, tetapi
  pada pH gt 5.5, fungi harus bersaing dengan
  bakteri, jadi lebih dominan pada pH lt5,5.

6
10.4
7
Proses Pemasaman

• Pencucian kation basa, Ca2, K, Mg2
• clay-Ca H2O ??clay-2H Ca2 2OH-
• CO2 dari respirasi
• C6H12O6 6O2 ?? CO2 6H2O
• CO2 6H2O ?? H2CO3 ?? HCO3- H
• Asam-2 organik dihasilkan oleh akar, mikroba
• H dilepas oleh akar, dan oksidasi amonium
  senyawa lainnya

8
Perubahan pH oleh aktifitas manusia pemasaman

• Pupuk kimia (buatan) ? contoh pupuk N
• NH4 2O2 ?? NO3- H2O 2H
• Deposisi asam dari atmosfer
• Limbah organik asam
• Oksidasi bahan tanah mengandung sulfur beberapa
  bentuk sulfur (S) dioksidasi menjadi asam sulfat

9
Meningkatkan pH tanah

• Penambahan batukapur karbonat Ca2, Mg2
• CaCO3 2H ?? Ca2 CO2 H2O
• Pembakaran/kapur cepat (oksida Ca2, Mg2)
• Kapur terhidrasi (hidroksida Ca2, Mg2)

10
Sumber Alkalinitas

• Di daerah arid dan semiarid komplek pertukaran
  didominasi Ca2, Mg2, K, Na
• Adanya karbonat dan bikarbonat pada tanah alkalin
  terkait dengan disolusi CO2
• Kisaran pH reaksi tsb adalah antara 4,6 dan juga
  8,6 (Ca-carbonates) atau 10 (Na-carbonates)

11
Menurunkan pH

• Penambahan senyawa mudah teroksidasi
• Sulfur, secara biologi teroksidasi menjadi asam
  sulfat
• Penambahan aluminium sulfat, yang memilah H2O
  untuk hasilkan H
• Penambahan bahan organik

12
Cation Exchange
10.5

• Exchange process
• Ca2- colloid 2 H ¾ 2 H- colloid Ca2
• H replaces Ca2 adsorbed to soil colloids
• Ca-x 2 H ¾ 2 H-x Ca2
• x the soil solid phase
• Ca(ad) 2 H ¾ 2 H(ad) Ca2
• X(ad) "adsorbed" cation X

Jerapan (adsorption) pengikatan ion (Ca2, Mg2,
K pada permukaan koloid liat dan humus.
13
Adsorbed cations
10.6

• (a) Tanah daerah arid kation basa
• Ca2, Mg2, K, Na
• (b) Tanah daerah humid kation asam, dan juga
  Ca2, Mg2, H and Al3
• (c) Kekuatan jerapan
• Al3gt Ca2 Mg2 gt K NH4 gt Na

14
10.7
Coarse fraction Rigid structural framework
(cations very slowly available)
Ca2

• Silicate clays other sec. Minerals (Si, Al, Fe,
  O, OH other cations)
• Humus (mostly C, H, O nutrient cations)

K
H
K
15
10.8
Cation Exchange Capacity, CEC (KAPASITAS TUKAR
KATION, KTK)

• Sum total of the exchangeable cations ( K, Ca2,
  Mg2, Na, NH4) that a soil can adsorb
• Unit cmolc kg-1 used to be me/100 g of soil
• MeasurementExtraction of 1 M NH4Oac., pH 7.0

16
CEC of soil, clay mineral type humus
10.9
17
Why is CEC important?

• Kation dilepaskan salama proses mineralisasi
• Kation dapat dipertukarkan (misal K, aplikasi
  pupuk KCl) dapat melepaskan kation lain ke
  larutan tanah
• Penyangga (buffer) hara ? mengurangi kehilangan
  hara akibat pencucian
• Indikasi kapasitas tanah menahan hara
• Menentukan berapa banyak / sering diperlukan
  pengapuran
• Menentukan bagaimana cara aplikasi pupuk untuk
  tanaman, dibenam, atau disebarkan.

10.11
18
10.12
 
 
Level of Soil Fertility based on its CEC
 
 
19
10.13
Pertanyaan Apa arti data KTK di bawah ini 1.  
Tanah memiliki KTK 100 cmol kg-1 , mengandung 80
cmol Cadd per kg tanah 2.   Tanah memiliki KTK
1000 cmol kg-1 , mengandung 80 cmol Cadd per kg
tanah
20
 
10.14
Exchangeable cations in soils

• The predominant exchangeable cations either
  basic (Ca2, Mg2, K, Na) or acidic (Al3
  and H). It is useful in identifying the relative
  proportions of sources of alkalinity and acidity
  in soil solution.
• Percentage base saturation The percentage of
  the CEC is satisfied by base-forming cations.
• base saturation
• Exchangeable base-forming cations (cmol kg-1)
• CEC (cmol kg-1)

21
10.15
Cation exchange data for representative mineral
surface soils in different areas
Characteristics Humid region soil (Alfisol) Semiarid region soil (Aridisol) Arid region soil (Natrargids)
Exchangeable Ca (cmol/ kg) 6-9 14-17 12-14
Other exchangeable bases (cmol/ kg) 2-3 5-7 8-12
Exchangeable H and/or Al (cmol/ kg) 4-8 1-2 0
CEC (cmol/ kg) 12-18 20-26 20-26
Base saturation () 66.6 90-95 100
Probable pH 5.6-5.8 7 8-10
(Brady, 1990, p 205)
22
Kejenuhan Basa

• Terdapat dua kelompok kation dalam komplek
  jerapan koloid yakni
• kation asam (H dan Al 3),
• kation basa (Ca2, Mg2, K dan Na)
• Kejenuhan basa (KB) adalah perbandingan antara
  jumlah kation basa dengan jumlah semua kation
  (kation asam dan basa) dalam komplek jerapan
  koloid

atau
23
Kejenuhan Basa

• Kation basa merupakan hara yang diperlukan
  tanaman, tanah subur ? KB tinggi (karena kation
  basa tidak banyak tercuci)
• KB terkait erat dengan pH tanah, tanah masam KB
  lebih rendah dibanding tanah alkalis.
• Pada tanah KB rendah komplek jerapan banyak disi
  Al3 dan H (basa), terutama Al3, racun bagi
  tanaman? kasus tanah-tanah masam di Indonesia

24
10.10
(Brady, 1990, p 220)
25
10.17
Symptom of Nutrient Deficiency