SDA Tanah (1)

Fenomena Alam di dalam Tanah yang Luar Biasa

(1)

Tanah yang sehari-hari kita gunakan baik sebagai pijakan untuk berjalan atau berlari, tempat untuk mendirikan bagunan, sebagai lapangan untuk olah raga, dan sudah barang tentu petani menggunakan untuk menanam. Permukaan tanah tersebut kali kita gali hingga kedalaman tertentu akan nampak perbedaan kharakteristiknya berdasarkan kedalaman (Gambar di bawah). Ahli-ahli ilmu tanah menyebut gambar tersebut sebagai profil tanah.

 

 

Profil tanah

Saat petani atau kita menanam tanaman dan setiap hari kita lihat selalu terjadi adanya penambahan tinggi, jumlah daun, batang bercabang atau menjadi besar, atau berbunga dan akhirnya berbuah. Buah atau bagian tanaman lainnya yang kita panen itu sebagian besar kita gunakan sebagai bahan makanan, pakaian, obat-obatan, bahkan saat ini dipakai sebagai sumber energi terbarukan. Bertambahnya besar atau bobot tanaman utamanya disebabkan oleh proses fotosintesis dan ini sudah banyak yang mengetahuinya, karena mudah dilihat dampaknya atau pengaruhnya. Akan tetapi, apakah anda tahu hubungannya tanah dengan pertumbuhan tanaman tersebut, dan lebih spesifik kejadian apa saja antara akar tanaman dengan tanah di dalam tanah? Apakah tanah hanya sekedar tempat tumbuh tanaman saja? Sudah barang tentu tidak, karena tanah sangat nyata memegang peranan penting dalam menentukan pertumbuhan dan kesehatan tanaman. Kalau begitu apa peranannya?

 

 

Lima fungsi tanah

http://www.soilsurvey.org/tutorial/page1.asp

Berdasarkan aspek lingkungan yang sangat penting dalam menentukan pertumbuhan dan kesehatan tanaman, tanah mempunyai beberapa fungsi sebagai: 1) media pertumbuhan tanaman, 2) sistem tata air, 3) media engineering, 4) siklus hara, 5) habitat organisme (seperti digambarkan dalam Gambar di atas) dan 6) sesquitration (http://winarsosugeng.blogspot.com/2012/03/meningkatkan-sesquitration-tanah.html), serta 7) bioremediation. Selanjutnya tanah dengan sumberdaya alam lainnya secara bersama-sama saling melengkapi memberikan layanan lingkungan sebagai berikut: 1) kehidupan, penyediaan akan pangan, serat, bahan bakar, sumber genetik, biokimia, air ersih, 2) budaya (spiritual, rekreasi, estetika, inspirasi, dan pendidikan), 3) penunjang (pembentukan tanah, siklus hara, produksi primer), 4) regulasi (regulasi iklim, regulasi populasi hama dan penyakit, regulasi pembuahan, regulasi air, pengurangan bencana).

Salah satu fungsi tanah seperti yang telah dijelaskan di atas adalah sebagai media pertumbuhan tanaman. Tanah memberikan unsur hara secara lengkap berjumlah 13 macam untuk mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Tanah mempunyai pori-pori yang memungkinkan mengalirnya gas seperti oksigen dan karbondioksida, untuk masuk dan ke luar dari sistem tanah. Pori-pori tanah juga menyerap air dan menahannya untuk digunakan tanaman. Kemampuan tanah dalam mengikat atau menahan air sangat penting untuk kelangsungan hidup tanaman dan organisme tanah. Oleh karena itu, fungsi tanah sebagai media pertumbuhan tanaman, yang akhirnya menentukan produktivitasnya, dapat dicirikan sebagai berikut:  1) memberikan unsur hara (ada 13 macam), 2) aerasi (O₂), 3) air, dan 4) dukungan secara fisik sehingga tanaman dapat tegak berdiri dan tidak mudah roboh.

Dari 13 unsur hara tersebut diserap tanaman oleh perakarannya melalui tiga cara yaitu: 1) aliran massa (mass flow), 2) difusi, dan 3) intersepsi. Reaksi yang luar biasa penting dalam proses serapan unsur hara ini adalah proses pertukaran kation antara permukaan tanah dengan larutan tanah dan akhirnya sebagian besar unsur hara dalam larutan tanah ini yang diserap oleh akar tanaman. Kemampuan tanah dalam mempertukarkan kation-kation (unsur hara dalam bentuk kation) yang diikatnya, contohnya kation antar K⁺, Na⁺, Ca⁺², Mg⁺², NH₄⁺, H⁺, Cu⁺, Fe⁺², Mn⁺², Zn⁺² dan lain-lainnya disebut kapasitas tukar kation (KTK). Akan tetapi apabila yang dipertukarkan tersebut dalam bentuk anion (unsur hara dalam bentuk anion), maka disebut kapasitas tukar anion (KTA), misalnya antar PO₄^-3, SO₄^-2 NO₃^-, MoO₃, BO₃^-3, Cl^- dan lain-lainnya. Besarnya KTK dan luas permukaan luar mineral tanah disajikan tabel di bawah.

Luas Permukaan dan KTK Mineral Tanah

Mineral	Tipe	KTK (cmolc/kg-1)	Luas permukaan luar (m2/g-1)	Luas permukaan total  (m2/g-1)
Smektit	Klei aktivitas tinggi	-80 sd -150	80 - 150
Vermikulit	Klei aktivitas tinggi	-100 sd -200	70 - 120
Mika	Klei aktivitas tinggi	-10 sd -40	70 - 175
Klorit	Klei aktivitas tinggi	-10 sd -40	70 - 100
Kaolinit	Klei aktivitas rendah	-1 sd -15	5 - 30
Gibsit	Al- osida	+10* sd -5	80 - 200
Gotit	Fe-osida	+20 sd -5	100 - 300
Alofan	Amorf	+10 sd -150	100 - 1000
Humus	Organik	-100 sd -500	Bervariasi	Bervariasi

* Tanda positif menunjukkan bahwa mineral lebih bersifat KTA dibandingkan KTK
Brady and Weil (2002)

 

Sebenarnya yang menakjubkan bukan unsur hara (kation dan anion tersebut) tetapi terjadinya proses pertukaran, yang melibatkan luas permukaan tanah atau mineral. Tanah yang mengandung mineral klei, terus kita bersihan atau murnikan sehingga hanya terdapat klei saja, dan kita lihat dengan pembesaran ratusan ribu kali hingga dapat melihat pada ukuran partikel dengan satuan mm (mikro meter). Contoh klei kelompok Kaolinit secara mikroskopis dapat dilihat pada Gambar di bawah. Berdasarkan gambar tersebut menunjukkan bahwa klei Kaolinit di dalam tanah tersusun atas berlembar-lembar. Tidak seperti yang kita banyangkan sebelumnya kan? Kharakteristik bentuk, besar, dan lembaran antar kelompok klei (mineral tanah) berbeda-beda di dalam tanah, seperti disajikan dalam table di atas. Anda dapat melihat gambar detailnya dan membedakan tipe-tipe klei melalui alamat webmineral.com. 

Diteruskan ke SDA Tanah (2)

SDA Tanah (2)

Fenomena Alam di dalam Tanah yang Luar Biasa

(2)

 

 

Sebenarnya yang menakjubkan bukan unsur hara (kation dan anion tersebut) tetapi terjadinya proses pertukaran, yang melibatkan luas permukaan tanah atau mineral. Tanah yang mengandung mineral klei, terus kita bersihan atau murnikan sehingga hanya terdapat klei saja, dan kita lihat dengan pembesaran ratusan ribu kali hingga dapat melihat pada ukuran partikel dengan satuan mm (mikro meter). Contoh klei kelompok Kaolinit secara mikroskopis dapat dilihat pada Gambar di bawah. Berdasarkan gambar tersebut menunjukkan bahwa klei Kaolinit di dalam tanah tersusun atas berlembar-lembar. Tidak seperti yang kita banyangkan sebelumnya kan? Kharakteristik bentuk, besar, dan lembaran antar kelompok klei (mineral tanah) berbeda-beda di dalam tanah, seperti disajikan dalam table di atas. Anda dapat melihat gambar detailnya dan membedakan tipe-tipe klei melalui alamat webmineral.com. 

http://webmineral.com/specimens/index.php

Mineral klei ini mempunyai luas permukaan luar sekitar 1.000 kali lebih besar dibandingkan dengan partikel pasir untuk berat yang sama. Berdasarkan gambar tersebut, menunjukkan bahwa luas permukaan dalam jika diukur akan jauh lebih besar dibandingkan dengan luas permukaan luarnya, karena berbentuk tumpukan lembaran-lembaran yang sangat banyak. Jarak antar lembar sekitar 10A (amstrong), sehingga air dan unsur hara bisa terletak di antara lembaran tersebut. Luas permukaan klei ini merupakan gudang penyimpanan unsur hara tanaman untuk tanaman dan mikroorganisme di dalam tanah. Klei bisa menyimpan unsur hara karena mempunyai muatan, sehingga unsur hara dalam bentuk kation atau anion dapat diikat secara ionik atau kovalen (Tabel di atas).

Kaolinite Al₂Si₂O₅(OH)₄

Jarak antar lembar atau lapisan mineral klei akan lebih jelas, seperti digambarkan pada gambar di atas. Berdasarkan gambar tersebut ternyata masing-masing lembar tersebut disusun oleh lapisan tetrahedral (SiO₄) sehingga sering disebut lapisan silikat dan lembar oktahedral (Al₂O₆) atau sering disebut lapisan alumunium. Unsur hara dan air terdapat di antara lembar-lembar yang disusun oleh lapisan silikat dan lapisan alumunium. Unsur hara di antara lembaran ini yang disimpan atau yang dipertukarkan, yang akhirnya dapat dikatakan sebagai gudang penyimpanan unsur hara. Selanjutnya proses pertukaran unsur hara (kation dan anion) antara permukaan mineral tanah dengan larutan tanah digambarkan seperti gambar di bawah. Berdasarkan gambar di bawah menunjukkan bahwa lembaran-lembaran aluminium tersebut mempunyai muatan negatif sehingga dapat menarik muatan positif (kation), seperti Ca⁺², K⁺, Na⁺, dan Mg⁺². Berdasarkan gambar tersebut juga menunjukkan bahwa kation-kation di dalam tanah, khususnya dalam larutan tanah ternyata tidak bebas, akan tetapi dikelilingi oleh molekul air. Jumlah molekul air untuk masing-masing kation berbeda-beda. Hayoo… berapa untuk masing-masing kation tersebut dan mengapa berbeda-beda?

Lebih detail dari gambar tersebut menunjukkan bahwa adanya lembar mineral klei di dalam tanah menciptakan lapisan yang kompak dan bermuatan (negatif) yang selanjutnya disebut lapisan stern. Adanya muatan negatif tersebut akan menarik muatan-muatan berlawanan, dalam hal ini adalah kation untuk mendekat. Makin dekat lapisan stern makin banyak kation yang ditarik atau diikat secara ionik (elektronik) karena gayanya tariknya makin kuat, sehingga makin jauh dari lapisan stern makin sedikit kation yang ditarik dan akhirnya setimbang. Kation-kation yang ditarik oleh lapisan stern ini menciptakan lapisan juga dengan karakteristik seperti dijelaskan di atas dan disebut sebagai lapisan difus. Kedua lapisan ini selalu ada pada mineral klei yang jumlahnya luar biasan banyak dan luar biasa luasnya, sehingga kalau dibayangkan lingkungan tanah tersebut akan luar biasa kejadian-kejadiannya atau reaksi-reaksinya. Ingat berdasarkan table di atas, luas permukaan luar smektit dalam satu gram seluas 150m² atau setara luas tanah tipe rumah 45 atau bahkan 70. Ini belum memperhitungkan luas permukaan dalam yang besarnya jauh lebih luas.

Lapisan ganda listrik

Apabila berdasarkan pengukuran luas total klei sebesar 7,4 x 10⁶ cm².g^-1, maka coba hitung pertanyaan berikut.

1. Berapa g klei (tipe dapat dilihat pada table) luas permukaan luarnya setara dengan luas lapangan sepak bola (120 x 90 m²)?

2. Berapa g tanah yang mengandung klei 40% (tipe dapat memilih pada table) yang luasnya sama dengan 1 ha?

3. berdasarkan table di atas, berapa cmolc.kg^-1 tanah 50 kg yang mengandung 35% kaolinit?

Selamat mengerjakan….

 

Air Tersedia

Air Tersedia Dalam Tanah untuk Tanaman

Air yang ada di dalam tanah kadang-kadang berlebihan sehingga menggenang hingga di permukaan tanah dan akhirnya mengalir serta menyebabkan terjadinya erosi (http://winarsosugeng.blogspot.com/2012/03/dasyatnya-dampak-erosi.html); akan tetapi di kondisi lain air yang ada di dalam tanah tidak dapat digunakan tanaman, karena tanaman tidak mampu mengambilnya atau menyerapnya. Hal ini menunjukkan bahwa tidak semua air yang ada di dalam tanah dapat dimanfaatkan oleh tanaman, baik kondisi berlebihan atau sedikit.

Sekilas gambaran perilaku air yang masuk dalam sistem tanah (Gambar), misalnya oleh hujan atau pengairan yaitu air masuk dalam tanah melalui pori-pori tanah. Apabila air terus bertambah, maka pori-pori yang ada dalam tanah akan terus menerus diisi oleh air tersebut. Masuknya air dalam pori-pori tanah tersebut menyebabkan udara yang ada dalam tanah akan terusir keluar dalam sistem tanah. Sudah barang tentu perginya udara tanah tersebut menuju atmosfer. Air yang masuk ke dalam tanah tersebut akan mengisi pori-pori yang diameternya lebih kecil dulu dibandingkan dengan yang diameternya besar. Akan tetapi, mulai masuknya ke dalam pori tanah melalui pori-pori yang besar, baru akan mengisi dan menetap pada pori yang lebih kecil. Mengapa demikian? Hal ini sangat erat hubungannya dengan gaya tarik bahan-bahan tanah (pasir, debu, dan klei) atau dalam ilmu tanah disebut tegangan lengas tanah. Semoga pada kesempatan lain akan dibahas lebih detail.

Berdasarkan ketersediaan air tanah terhadap tanaman, air dikelompokkan menjadi air grafitasi, air kapiler, dan air higroskopis.  Air gravitasi adalah bagian dari air tanah yang tidak dapat ditahan oleh tanah dan mengalir secara bebas ke bawah karena pengaruh gaya gravitasi (Gambar pada tanah jenuh).  Air yang mengalir ke bawah ini sebagian besar berasal dari dalam pori-pori diameter besar. Air kapiler adalah bagian air tanah yang ditahan oleh tanah, yang berada di antara kondisi kapasitas lapang dan koefisien higroskopis.  Jumlah air yang ditahan oleh tanah setelah air gravitasi habis disebut air kapasitas lapang, yang besar tegangan lengas tanah sekitar 1/3 atmosfer. Kondisi ini bisa tercapai selama 12-24 jam setelah tanah jenuh. Koefisien higroskopis adalah suatu keadaan dimana air tanah mulai kehilangan sifat-sifat cairan, dan ditahan oleh tanah dengan tegangan sampai 31 atmosfer (Gambar tanah kering). Air higroskopis adalah bagian air yang ditahan oleh tanah setelah dicapai koefisien higroskopis.  Air higroskopis ini terjadi karena ada gaya kohesi dan adhesi pda lapisan tipis air yang menyelimuti partikel-partikel tanah dengan tegangan di atas 15 atmosfer.

Berdasarkan gambaran di atas maka ketersediaan air di dalam tanah dapat dikelompokan menjadi air tersedia dan tidak tersedia. Air tersedia adalah air yang berada di antara kondisi kapasitas lapang dan titik layu permanen (Gambar hubungan ketersediaan air dengan tekstur tanah); sedangkan air tidak tersedia adalah bagian air tanah yang termasuk air grafitasi dan air pada kondisi di bawah titik layu permanen. Air grafitasi tidak dapat digunakan tanaman karena hilang atau terdraenasi oleh gaya grafitasi, sedangkan air pada kondisi titik layu permanen ditahan oleh tanah dengan tegangan yang sangat besar sehingga tidak dapat diserap oleh tanaman. Air ini bisa dihilangkan melalui pengeringan (oven) pada suhu 105⁰C.

Sekarang bagaimana kita dapat mengetahui berapa air tersedia di dalam tanah, sehingga kita dapat mengaturnya untuk mendapatkan kondisi tanaman selalu tidak kekurangan air dan di sisi lain air tidak banyak terbuang? 

Sebagai contoh data hasil penelitian hubungan ketersediaan air dengan tekstur tanah seperti dalam Gambar di atas. Berdasar gambar di atas garis coklat adalah hubungan antara kadar air tanah (Cm air/m tanah) dengan tekstur tanah (pasir hingga liat). Berdasarkan hubungan ini menunjukkan bahwa tektur tanah makin halus (makin liat), kadar air tanah makin besar. Untuk tekstur tanah lempung berdebu kadar air kapasitas lapang sebesar 40 cm air/m tanah atau 40%. (Mengapa cm air/m tanah sama dengan %?. Hayo dicari sendiri). Hal yang sama, kadar air tanah pada kondisi titik layu permanen untuk tekstur tanah lempung berdebu sebesar 14,5 cm air/m tanah atau 14,5%. Berdasarkan gambar dan penjelasan sebelumnya dikatakan bahwa air tersedia tanah yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman adalah kadar air antara kapasitas lapang hingga titik layu permanen (Gambar di atas yang diarsir). Oleh karena itu, air tersedia untuk tektur tanah lempung berdebu adalah 40-14,5 = 25,5 cm air/m tanah atau 40-14,5 = 25,5% (Jangan lupa satuan harus dicantumkan dan lengkap). Mudah kan….

Oke,…. Bagaimana kalau latihan menghitung untuk tekstur tanah lainnya dan coba bandingkan air tersedia pada tekstur tanah yang berbeda tersebut. Tekstur tanah yang mana yang paling besar air tersedianya, demikian untuk yang terkecil. Kalau berbeda apakah kita harus memperlakukan pengairan untuk tanaman dengan cara yang sama? Selain itu, bagaimana hubungannya dengan erosi, khususnya saat hujan lebat turun? He..he..he.. bisa menjadi diskusi menarik ya…

Selamat belajar dan diskusinya ditunggu..

Kuesioner Kepuasan Pelanggan UNEJ

Evaluasi Kepuasan Pelanggan

(customer satisfaction)

Eksistensi Universitas Jember sebagai Perguruan Tinggi untuk menghasilkan lulusan yang dibutuhkan masyarakat luas sangat tergantung dari keberadaan dan kesetiaan pelanggannya dalam hal ini mahasiswa. Kepuasan pelanggan dipengaruhi oleh faktor manusia sebagai pemberi layanan yaitu karyawan (dosen dan tenaga kependidikan). Untuk itu, pengukuran kepuasan pelanggan yang mendukung perkembangan dan kualitas serta kepuasan karyawannya sangat diperlukan dalam keberlanjutan Universitas Jember yang unggul dalam pengembangan sains, teknologi, dan seni berwawasan bisnis dan pertanian industrial.

Universitas Jember berupaya memahami kebutuhan pelanggan saat ini dan mendatang, serta memenuhi dan berusaha melebihi harapan pelanggan. Oleh karena itu, penyebaran kuesioner untuk mahasiswa bertujuan untuk:

(1) memonitor permasalahan pembelajaran per butir pertanyaan per dosen, per matakuliah, per prodi, per fakultas dan universitas sehingga dapat dijadikan dasar memberikan rekomendasi atau tindak lanjut atas dosen, matakuliah, prodi, fakultas dan keseluruhan di UNEJ;

(2) pemantauan ini diharapkan bisa memantau permasalahan yang dihadapi mahasiswa terhadap beberapa matakuliah yang diajarkan oleh satu dosen tertentu dari hasil rerata pengisian kuesioner tersebut;

(3) Rata-rata secara keseluruhan hasil  pengisian kuesioner bisa dijadikan dasar standar kualitas pembelajaran tiap level, baik prodi, fakultas, dan universitas, dengan demikian upaya perbaikan secara sinergi bisa dilakukan dengan melibatkan setiap komponen terkait.

Kuesioner ini secara on-line diunggah di www.direktoridosen.uj.ac.id untuk dosen dan www.siam.unej.ac.id untuk mahasiswa serta akan dilakukan secara manual untuk tenaga kependidikan.

Laboratorium Kalibrasi Universitas Jember

LABORATORIUM KALIBRASI UNIVERSITAS JEMBER

Sistem penjaminan mutu pendidikan tinggi berdasarkan UU No.12 tahun 2012 tentang Pedidikan Tinggi dibagi menjadi dua yaitu: 1) internal atau SPMI atau Sistem Penjaminan Mutu Internal dan 2) eksternal SPME atau Sistem Penjaminan Mutu Eksternal. Implementasinya di Universitas Jember, untuk SPMI dilakukan Badan Penjaminan Mutu (BPM) melalui monitoring dan evaluasi internal (monevin) semua penerima program hibah kompetisi (PHK), audit pembelajaran, monevin ISO 9001:2008, monevin prodi berprestasi, pendampingan akreditasi dll; Satuan Pengawa Internal (SPI) khususnya monevin kegiatan non-akademik (SDM, keuangan, sarana dan prasarana), penelitian dosen sumberdana kompetisi oleh Lemlit, pengabdian sumberdana kompetisi oleh LPM, serta unit-unit lain seperti LP3. Implementasi SPME, untuk semua prodi (D3, S1, S2, dan S3) oleh BAN-PT melalui akreditasi prodi dan ISO 9001:2008 oleh PT Mutu Internasional. Sudah pasti juga dilakukan oleh Irjen dan BPKP.

Untuk lebih meningkatkan mutu, khususnya dalam hubungannya dengan aktivitas penelitian yang dilanjutkan dengan publikasi atau pendaftaran Hak Kekayaan Intelektual (HKI) sangat erat hubungannya dengan data yang dikeluarkan oleh laboratorium yang kompeten atau bermutu, maka mulai tahun 2012 dibentuklah Laboratorium Kalibrasi Universitas Jember. Sistem manajemen mutu yang diterapkan dalam Laboratorium Kalibrasi tersebut mengikuti ISO 17025, sehingga apabila sudah diakreditasi akan dilakukan audit langsung oleh Komite Akreditasi Nasional (KAN).

Berikut visi dan misi laboratorium kalibrasi Universitas Jember:

Visi

Menjadi laboratorium kalibrasi Universitas Jember yang unggul dalam mendukung laboratorium-laboratorium sain untuk merealisasikan pengembangan sains dan teknologi yang berwawasan bisnis dan pertanian industrial

Misi

1)  Mengatur dan mengelola layanan kalibasi peralatan baik stakeholder internal maupun eksternal Universitas Jember

2)  Mendukung validitas data praktikum, penelitian, dan layanan pengujian melalui akurasi peralatan ukur sehingga menghasilkan luaran yang inovatif dan relevan

3)  Membudayakan metode pengukuran yang presisi, akurat dan presisi di segala aspek pengembangan sain dan teknologi

Oleh karena itu, keberadaan laboratorium pengujian (sains) di Universitas Jember yang jumlahnya ratusan, akan bisa memanfaatkan layanan atau dukungan berupa kalibrasi peralatan ukurnya. Harapan untuk mendukung laboratorium sains di Universitas Jember menjadi akuntabel atau presisi, akurat dan sensitif.

Pendirian Laboratorium Kalibrasi Universitas Jember ini mendapat dukungan penuh dari Pimpinan Universitas Jember (Rektor dan Pembantu Rektor), Badan Penjaminan Mutu (BPM) Universitas Jember dan Direktur Pembelajaran dan Kemahasiswaan, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi.

Saat ini ruang lingkupnya masih dalam massa dan volume, serta akan dikembangkan ke suhu, panjang dll.