e- ISSN: 2715-033X                      JURNAL AGROPLASMA, Vol. 9 No. 1, Mei 2022: 16-22

## Analisis Mineral Liat Tanah Sawah Menggunakan X-Ray Diffraction(Xrd) pada Tiga
Kabupaten Berbeda di Yogyakarta

## Dini Mufriah
Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Alwashliyah Jl. Sisingamangaraja Km 5.5 No.10 Medan. Telp/fax : 061-7851881
e-mail :mufriah19@gmail.com

## ABSTRACT
The aim of this study is to analyze the types of clay minerals using x-ray diffraction (XRD) in several different  locations  in  Yogyakarta,  especially  in  paddy  fields  that  have  different  types  of  soil management.The  results  of  clay  mineral  analysis  using  XRD  showed  that  the  tillage  layer  on  the paddy field in the Minggir sub-district, Sleman contains clay minerals of type 1:1, namely the type of Metahaloisite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ). While the results of the analysis of clay minerals in the top layer of paddy soil in Nanggulan sub-district, Kulonprogo and Pundong sub-district, Bantul showed a clay mineral of type 2:1 type Montmorillonite, where the Montmorillonite clay mineral contained in paddy soil  in  Nanggulan  sub-district,  Kulonprogo,  had  mineral  crystallization  higher  better  than  the Montmorillonite clay mineral in the Pundong sub-district, Bantul.
Keywords ： x-ray diffraction (XRD),clay minerals, paddy fields

## PENDAHULUAN
Mineral liat tanah berperan meningkatkan  kesuburan  tanah  (Lin et  al , 2017).  Mineral  tanah  memberikan  pengaruh langsung  dan  tidak  langsung  yang  signifikan terhadap  pasokan  dan  ketersediaan  sebagian besar  unsur  hara  (Sparks,  2018).  Pengaruh kondisi lingkungan dan tipe pengelolaan lahan yang berbeda dapat mengahasilkan karakteristik  kandungan  dan  jenis  mineral  liat yang  berbeda  pula  (Ndzana et  al ,  2019).
Lamouki et  al . （ 2018 ） melaporkan  bahwa jumlah mineral smektit lebih tinggi pada tanah
sawah,  sedangkan  jumlah  vermikulit  lebih tinggi pada tanah non-padi. Lahan sawah yang dibudidayakan  selama  60  tahun  menunjukkan peningkatan  yang  signifikan  dari  kristalinitas mineral  liat  di  tanah  sawah  yang  berimplikasi pada  penurunan  kelarutannya  (Irfan et  al , 2017).
Salah  satu  metode  analisis  mineral  liat tanah  dapat  dilakukan  dengan    spektroskopi difraksi  sinar-X  (XRD).  XRD  memiliki keunggulan  akurasi  pengukuran  yang  tinggi dan tidak merusak sampel (Zhang et al ., 2016). Dibandingkan  dengan  metode  difraksi  sinar-X konvensional (C-XRD), XRD memiliki keunggulan  dalam  hal  resolusi  sudut  yang
e- ISSN: 2715-033X                      JURNAL AGROPLASMA, Vol. 9 No. 1, Mei 2022: 16-22
tinggi,  diameter  titik  kejadian  yang  kecil, kecerahan  dan  penetrasi  yang  tinggi  (Zhang et al , 2019; Bell et al , 2013), selain itu juga secara efektif  meningkatkan  akurasi  karakterisasi morfologi tanah dalam keluasan dan kedalaman. Sehingga  memiliki potensi aplikasi  yang  lebih luas dalam penelitian mineral liat tanah. (Xia et al ., 2019; Lopez et al ., 2018).
Berdasarkan  latar  belakang  tersebut penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisis jenis  mineral  liat  menggunakan  XRDdi beberapa  lokasi  berbeda  di  Yogyakarta khususnya  di  tanah  sawah  yang  memiliki  tipe pengelolaan tanah berbeda.
Tanah-tanah  sawah  di  provinsi  di Yogyakarta  sebagian  besar  berkembang  dari bahan  induk  vulkan  ataupun  alluvial  (peta geologi  propinsi  Daerah  Istimewa  Yogyakarta skala  1:100.000  tahun  1977)  dan  berada  pada topografi  yang  berbeda  yaitu  dapat  berada  di daerah  lereng,  cekungan  ataupun  lembah. Kondisi  tersebut  menyebabkan  terbentuknya mineral  liat  yang  berbeda  pada  tanah-tanah sawah di Yogyakarta. Mineral liat tipe 1:1 dapat terbentuk  di  tanah  sawah  dengan  bahan  induk vulkan  yang  berada  pada  posisi  lereng  suatu toposekuen  akibat  tingginya  perlindian  kation dan anion. Pelapukan lebih lanjut akibat curah hujan tinggi memungkinkan untuk terbentuknya  mineral  liat  tipe  1:1  jenis Metahaloisit.
Sedangkan  Mineral  liat  tipe  2:1  jenis Montmorilonit dapat terbentuk di tanah sawah yang  berada  pada  daerah  cekungan  ataupun pada  lereng  bagian  bawah  suatu  toposekuen yang memiliki drainase jelek serta tidak terjadi
perlindian  basa-basa  (De  Coninck,  1978). Montmorilonit  yang  terbentuk  pada  tanah sawah  di  Yogyakarta  kemungkinan  dapat berasal  dari  bahan  induk  vulkan  atau  dari pelapukan  batuan  vulkanik  dan  juga  dapat terbentuk  dari  pelapukan  batuan  sedimen. Perbedaan  bahan  induk  tanah  tersebut  dapat menyebabkan  karakteristik  kimia  tanah  sawah berbeda  meskipun  mengandung  jenis  mineral liat yang sama yaitu Montmorilonit.
Berdasarkan  kondisi  lingkungan  yang berbeda  dan  tipe  pengelolan  tanah  yang berbeda  di  daerah  Yogyakarta  tersebut  oleh karena itu diperlukan analisis mineral liat untuk membuktikan jenis mineral liat yang terbentuk.

## METODE PENELITIAN
Lokasi  penelitian  merupakan  petak sawah  yang  dikelola  secara  organik  dan  non organik  pada  lahan  padi  sawah  irigasi  milik petani  yang  terdapat  di  tiga  lokasi  berbeda  di Yogyakarta  yaitu  :  1.  Dusun  Kisik,  Desa Sendang Agung,
Kecamatan Minggir, Kabupaten Sleman (110 o 13’42”BT -
07 o 43’35”LS),  2.  Dusun  Turus,  Desa  Tanjung Harjo,  Kecamatan  Nanggulan,  Kabupaten Kulonprogo  (110 o 14’25”BT  -  07 o 42’27”LS), dan  3.  Dusun  Kembang  Kerep,  Desa Srihardono,  Kecamatan  Pundong,  Bantul (110 o 20’35” BT - 07 o 57’54”LS).
Bahan  yang  digunakan  yaitu  contoh tanah  sawah,  KCl,  MgO,  NaOAc  pH  3  dan bahan-bahan  kimia    lainnya  untuk  keperluan analisis fisika dan kimia tanah. Peralatan yang digunakan antara lain pipa PVC ukuran 25 x 5
e- ISSN: 2715-033X                      JURNAL AGROPLASMA, Vol. 9 No. 1, Mei 2022: 16-22
cm untuk pengambilan contoh tanah, pH meter, Eh  meter,  Sentrifuse,  AAS,  spektrofotometer, X-ray dan peralatan laboratorium lainnya.
Penelitian  dilakukan  metode  deskriptif yaitu dengan mengambil langsung contoh tanah sawah dari masing-masing lokasi dan selanjutnya dianalisis di laboratorium.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik  Mineral  Liat    Tanah  Sawahdi Kecamatan Minggir, Sleman.
Gambar 1  menunjukkan bahwa  lapisan olah  pada  tanah  sawah  di  lokasi  kecamatan Minggir, Sleman mengandung mineral liat tipe 1:1  yaitu  jenis  Metahaloisit  (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ) yang ditunjukkan oleh peak (puncak) 7,4 Å, 4,4 Å  dan  3,58  Å  pada  perlakuan  Mg,  dan  peak 10Å  pada  perlakuan  Mg+Glycerol  dan perlakuan  K  serta  peak  tersebut  hilang  pada pemanasan 550 0 C karena rusaknya struktur kisi mineral akibat terjadinya dehydroxylation .
Terbentuknya  mineral  liat  1:1  jenis Metahaloisit  ini  dipengaruhi  oleh  komposisi batuan  induk  dan  letak  lokasi  tanah  sawah
tersebut  pada  suatu  toposekuen.  Seperti  yang telah  dijelaskan  sebelumnya  bahwa  tanah sawah  di  Kecamatan  Minggir,  Sleman  ini berkembang dari hasil pelapukan batuan-batuan vulkanik gunung Merapi (Diorite-Andesite), yang sebagian besar komposisinya adalah mineral primer Plagioklas (Na-Ca)  Feldspar.  Pelapukan  yang  cepat  dari Feldspar  tersebut  dapat  menghasilkan  mineral liat  1:1  (Kaolinit).  Hal  ini  juga  didukung  oleh posisi  lokasi  tanah  sawah  yang  terletak  pada bagian  lereng  suatu toposekuen  secara  makro, yang menyebabkan tingginya tingkat perlindian basa-basa..
Menurut  De  Coninck  (1978),  mineral tipe  1:1  biasanya  terbentuk  pada  lingkungan yang  mengalami  pelarutan  yang  kuat  kecuali unsur  Si  dan  Al  (Si/Al  ±  1)  sehingga konsentrasi kation dan anion lain rendah. Selain itu  kondisi  lingkungan  seperti  kondisi  pH rendah  (±  5),  curah  hujan  yang  tinggi  dan terdapatnya  kandungan  bahan  organik  yang cukup tinggi mendukung terbentuknya mineral liat 1:1 jenis Metahaloisit.
Gambar    1. Hasil analisis jenis mineral lempung pada lapisan olah tanah sawah di kecamatan minggir, sleman menggunakan XRD PW 3020)
Karakteristik  Mineral  Liat  Tanah  Sawah  di Kecamatan Nanggulan, Kulonprogo
Hasil analisis  mineral  liat  pada tanah sawah  lapisan  atas  di  Kecamatan  Nanggulan, Kulonprogo menunjukkan mineral liat tipe 2:1 jenis  Montmorilonit  (gambar  2).  Terdapatnya kandungan mineral Montmorilonit ditunjukkan oleh peak 15,6 Å pada perlakuan Mg, peak 18,2 Å pada perlakuan Mg+glycerol, peak 14,7 Å pada perlakuan K, dan 10 Å pada perlakuan dengan pemanasan 550 0 C.
Gambar  2  menunjukkan  adanya perbedaan  bentuk  peak-peak  yang  dihasilkan pada  analisis  mineral  liat  tanah  sawah  yang berada di Kecamatan Nanggulan, Kulonprogo dengan  tanah  sawah  di  Kecamatan  Pundong, Bantul,  meskipun  keduanya  menunjukkan jenis mineral liat yang sama yaitu Montmorilonit.    Mineral  liat  Montmorilonit yang  terkandung  dalam  tanah  sawah  di Kecamatan Nanggulan, Kulonprogo, memiliki kristalisasi  mineral  yang  lebih  baik  sehingga memiliki  permukaan  spesifik  yang  lebih  luas daripada  mineral  liat  Montmorilonit  di  tanah sawah  pada  lokasi  Kecamatan  Pundong, Bantul. Hal ini ditunjukkan pada peak 15,6 Å perlakuan  Mg  dan  peak  18,2  Å  perlakuan Mg+Glycerol  pada  Montmorilonit  tanah sawah di Kecamatan Nanggulan lebih runcing atau lebih tinggi dibanding peak Montmorilonit  tanah  sawah  di  Kecamatan Pundong,  Bantul.  Sedangkan  peak  14,7  Å perlakuan K pada Montmorilonit tanah sawah
di  Kecamatan  Nanggulan lebih landai dibanding peak Montmorilonit tanah sawah di Kecamatan Pundong, Bantul, yang menunjukkan bahwa ukuran lebar kisi mineral tidak sesuai dengan ion K.
Terbentuknya  mineral Montmorilonit dalam  tanah  sawah  di  Kecamatan  Nanggulan yang  memiliki  kristalisasi  mineral  yang  lebih baik  disbanding  Montmorilonit  pada  tanah sawah  di  Kecamatan  Pundong  dipengaruhi oleh  bahan  induk  tanahnya  yang  berbeda dengan  tanah  sawah  di  Kecamatan  Pundong, Bantul. Tanah sawah di Kecamatan Nanggulan, Kulonprogo,  memiliki  bahan  induk  yang merupakan  campuran  dari  batuan  vulkanik yang mengandung mineral-mineral Plagioklas, dan batuan-batuan sedimen klastik diantaranya Breksi dan Napal yang mengandung mineral primer seperti Biotit
(K(Mg,Fe 2+ ) 3 [Si 3 AlO 10 ](OH) 2 ), Muskovit (KAl 2 [Si 3 AlO 10 ](OH) 2 ) dan sebagainya), Kalsit (CaCO 3 ) dan Dolomit (CaMg(CO 3 ) 2 ).
Beragamnya  mineral  primer  mudah lapuk  pada  tanah  sawah  di  Kecamatan Nanggulan, Kulonprogo ini dapat menyebabkan  tingginya  kadar  kation-kation basa  diantaranya  adalah  Mg  yang  dilepaskan ketika  terjadi  pelapukan  mineral  primer tersebut.  Oleh  karena  itu  saat  termineralisasi kembali dengan Si dan Al (neoformasi) dapat menghasilkan  mineral  liat  Montmorilonit. Proses tersebut juga didukung oleh letak lokasi tanah  sawah  tersebut  yang  berada  dibawah/ lebih  rendah  dibanding  tanah  sawah  di kecamatan  Minggir,  Sleman  pada  suatu toposekuen  makro  sehingga  dapat  terjadi
akumulasi  basa-basa  seperti  Ca 2+ dan  Mg 2+ kerena rendahnya perlindian.
Lingkungan  dengan  drainase  tanah jelek  sehingga  tidak  terjadinya  pencucian basa-basa di daerah vulkan merupakan kondisi yang cocok untuk stabilitas mineral Montmorilonit.    Millot  (1970)  melaporkan bahwa mineral liat 2:1 terbentuk pada keadaan pH  netral  sampai  alkalis  dan  nisbah  Si terhadap  Al  lebih  besar  dari  2  sampai  5  atau lebih.
Gambar  2.  Hasil  analisis  jenis  mineral lempung  pada  lapisan  olah  tanah sawah di kec. Nanggulan,K. Progo menggunakan XRD PW 3020)
Karakteristik  Mineral  Liat  Tanah  Sawah  di kecamatan Pundong,Bantul
Mineral  liat  di  kecamatan  Pundong juga  didominasi  mineral  Montmorilonityang ditunjukkan  oleh  peak  15,8Å  pada  perlakuan Mg, peak 18,2Å pada perlakuan Mg+glycerol, peak  12,5Å  pada  perlakuan  K  dan  peak  10Å pada  perlakuan  dengan  pemanasan  hingga 550 0 C  (Gambar  3).    Berbeda  dengan
Montmorilonit  di  tanah  sawah  kecamatan Nanggulan,  mineral  Montmorilonit  yang terbentuk  pada  tanah  sawah  di  kecamatan Pundong Bantul ini memiliki tingkat kristalisasi yang  rendah  sehingga luas permukaan spesifiknya lebih rendah dibanding monmorilonit  yang  terbentuk  pada  tanah sawah  di  kecamatan  Nanggulan.    Hal  ini ditunjukkan  pada  gambar  3  yaitu  peak  15,8Å perlakuan  Mg  dan  peak  18,2  Å  perlakuan Mg+Glycerol  lebih  landai  dibanding  peak pada  Montmorilonit  tanah  sawah  kecamatan Nanggulan, Kulonprogo.
Terbentuknya mineral Montmorilonit dalam  tanah  sawah  di  kecamatan  Pundong, Bantul  dipengaruhi  komposisi  batuan  induk tanah  sawah  dan  letak  lokasi  tanah  sawah tersebut  pada  suatu  toposekuen  makro. Seperti  yang  telah  dijelaskan  sebelumnya bahwa  tanah  sawah  di  kecamatan  Pundong, Bantul  ini  memiliki  komposisi  batuan  induk yang mirip dengan tanah sawah di kecamatan Minggir, Sleman yaitu tersusun dari batuan-batuan vulkanik gunung Merapi (Diorite-Andesite), yang  sebagian besar komposisinya adalah mineral primer
Plagioklas  (Na-Ca)  Feldspar.    Namun  posisi lokasi  tanah  sawah  yang  terletak  pada  bagian paling  bawah  atau  paling  rendah  dibanding lokasi  tanah  sawah  lainnya  (kecamatan Minggir dan Pundong) pada suatu toposekuen, menyebabkan  rendahnya  tingkat  perlindian basa-basa sehingga mineral liat Montmorilonit dapat terbentuk.
Gambar    3. Hasil  analisis  jenis  mineral lempung  pada  lapisan  olah  tanah sawah di kec. Pundong, Bantulmenggunakan  XRD  PW
3020)

## KESIMPULAN
Hasil  analisis  mineral  liat  dengan menggunakan  XRD  menunjukkan  bahwa lapisan  olah  pada  tanah  sawah  di  lokasi kecamatan  Minggir,  Sleman  mengandung mineral  liat  tipe  1:1  yaitu  jenis  Metahaloisit (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ).    Sedangkan  hasil  analisis mineral  liat  pada  tanah  sawah  lapisan  atas  di kecamatan  Nanggulan, Kulonprogo  dan kecamatan  Pundong,  Bantul  menunjukkan mineral  liat  tipe  2:1  jenis  Montmorilonit, namun  terdapat  perbedaan  Mineral  liat Montmorilonit  yang  terkandung  dalam  tanah sawah di kecamatan Nanggulan, Kulonprogo, yang  memiliki  kristalisasi  mineral  yang  lebih baik  dengan  permukaan  spesifik  yang  lebih luas  daripada  mineral  liat  Montmorilonit  di
lokasi kecamatan Pundong, Bantul.

## DAFTAR PUSTAKA
Bell, A. M. T.; Liermann, H.-P.; Bednarcik, J.;
Henderson, C. M. B. 2013. Synchrotron  X-Ray  Power  Diffraction Study  on  Synthetic  Sr-Fresnoite. Powder  Diffraction.  Vol  28  pp S333–S338. DOI: 10.1017/ S0885715613000936.
De  Coninck,  F.  1978.  Physico-chemical Aspects of Pedogenesis. State Univ. of Gent. 154 p
Irfan, K. , Trolard ,F., Shahzad ,T. , Cary, L. , Mouret, J.C , Bourrié, G. 2017. Impact of 60 Years of Intensive Rice Cropping on  Clay  Minerals  in  Soils  Due  to  Si Exportation.    American  Journal  of Agriculture  and  Forestry  2017;  5(3): 40-48
Lamouki, M.M,    Mahmoudi, S.,Khormali, F., Araei,  A.  C.  2018.    Study  of  the evolution  of  clay  minerals  in  paddy (Pa)  and  non-paddy  (NPa)  soils  on  a toposequence  in  Ghaemshahr  City, Mazandaran  province.  Agriculture  and Forestry. Vol.64 No.2 pp.101-112
Lin, S. W.; Chen, Y. L.; Liu, S. T.; Yuan, M. Z. 2017. Effect of Long Term Fertilization on  Soil  Clay  Minerals  in  Soil.  Acta
Agriculturae  Boreali-Sinica,  vol  32, pp142–147. DOI: 10.7668/hbnxb.2017.04.023. Lopez,  C.;  Cheng,  K.;  Perez,  J.  2018. Thermotropic  Phase  Behavior of  Milk Sphingomyelin and Role of Cholesterol  in  the  Formation  of  the Liquid Ordered Phase Examined using SR-XRD  and  DSC.  Chemistry  and Physics  of  Lipids,  215,  46–55.  DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2018.07.008.
Ndzana, G. M.; Huang, L.; Zhang, Z. Y.; Zhu, J.;  Liu,  F.;  Bhattacharyya,  R.  J.  2019. The  Transformation  of  Clay  Minerals in  the  Particle  Size  Fractions  of  Two Soils from Different Latitude in China. Catena, 175, 317–328. DOI:
10.1016/j.catena.2018.12.026.
Sparks,  D.L.  2018.  Kinetics  and  Mechanisms
of  Chemical  Reactions  at  the  Soil Mineral/Water  Interface.  In:  Sparks, D.L.,  Ed.,  Soil  Physical  Chemistry  , 2nd  Edition,CRC  Press,  Boca  Raton, FL, 135-192.
Xia, X.; Yang, J. J. 2019.    Research Progress on the Molecular Mechanism of Heavy Metal  Immobilization  by  Soil  Iron
Oxides Based on Synchrotron
Radiation. Chinese Journal of  Applied
Ecology. Vol 30, pp348–358.
Zhang, Z. D.; Luo, X. L.; Wang, J. H.; Yan, L.;
Gao, X. Y.; Cheng, C.; Cong, C.; Liu, S.
X.  Research  on  XRD  Phase  for  Clay Minerals  in  Organo-Mineral  Complex of  Major  Soil  from  Jilin  Province, China.  Acta    Mineralogica  Sinica. 2016, 36, 97–102. DOI: 10.16461/j.cnki.1000-4734.2016.01.01 5.
Zhang, Z. Y.; Liu, C.; Brosnahan, J. T.; Zhou,
H.;  Xu,  W.  Q.;  Zhang,  S.  2019. Revealing Structural Evolution of PbS Nanocrystal Catalysts in Electrochemical CO2 Reduction Using in  Situ  Synchrotron  Radiation  XRay Diffraction.  Journal  of  Materials Chemistry A. Vol. 7, pp 23775–23780. DOI: 10.1039/C9TA06750G.