DASAR ILMU TA AH
Materi 06: Dinamika Air Tanah
Apa yang dipelajari ? • • • • • • • • 2
Kapilaritas dan Air Tanah Konsep Enerji Air Tanah Kadar Air dan Potensial Air Mengukur Kadar dan Potensial Air Macam-macam aliran air di dalam tanah Retensi Air di Lapangan Klasifikasi Air Ketersediaan air bagi Tanaman
AIR berada di !!!!!!! dalam ruangan PORI (diantara MATRIKS tanah)
Partikel Tanah
Ruangan Pori
Air Tanah
Berapa banyaknya air dalam tanah ?
Kadar Air kg/kg1
w (massa) =
Ma/Mp
q (volume) =
Va/Vt m3/m3
t (tebal)
Ta/Tt mm/m1
=
Ma=massa air
Mp = massa padatan
Va =volume air
Vt = volume tanah
Ta =tebal air
Tt = tebal tanah
Bagaimana air bisa tinggal dalam ruangan pori ? Air diikat oleh partikel (padatan) dan air oleh gaya adhesi dan kohesi KAPILARITAS
Air mengalir !! Aliran permukaan terjadi karena gaya gravitasi
gravitasi Apakah air selalu mengalir ke bawah ?
Air juga bisa mengalir ke atas . . . . . Menyiram tanaman melalui selokan ))).. Air diberikan lewat selokan Air membasahi permukaan
Kapilaritas Air bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara kapiler, disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi
Potensial Air LARUTAN TANAH osmotik
AIR
absorpsi
matriks gravitasi
PARTIKEL TANAH PUSAT BUMI
AKAR
Potensial Air -ψ ψ
•
Potensial gravitasi
• Potensial matriks
Potensial Total
• Potensial osmotik
ψt = ψg + ψm + ψo
Gaya Kapiler (matriks) h = 0.15/r 2g cos a h = rrg g = tegangan permukaan a = sudut kontak r = jari-jari pipa (pori) r = berat jenis air g = gravitasi
Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi yang lebih besar
Gaya Osmotik Air mengalir melewati selaput semi-permeabel
Na+ K+
H
H
H O H
H
O
H O
O
H
H
H H O
H
H
Cl-
O H
Cl-
H
O
O H
O H
O H O H
H O H
H
H
H
H
Konsep Energi Air mengalir dari energi tinggi ke enerji rendah
tanah basah pori kasar enerji H2O lebih tinggi
tanah kering Aliran H2O
pori kasar enerji H2O lebih rendah
perbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan H2O
+ Potensial Gravitasi Ketinggian air dari rujukan
0 Potensial Osmotik Konsentrasi larutan tanah
-
Potensial Matriks Adesi & kohesi padatan
Rujukan Air murni pada posisi tetap
Satuan Pengukuran Air Tanah Kadar Air Tanah : Kadar Air massa
kg/kg
Kadar Air Volume
m3 /m3
Tebal Air
mm
Potensial Air Tanah Potensial per massa
J/kg
Potensial per volume
N/m2 = Pa
Potensial per berat
m
Konversi Satuan 1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H2O = 1 bar = 100 KPa
cm H2O 300 1.000 10.000 15.000
bars -0.3 -1 -10 -15
kPa -30 -100 -1000 -1500
pF 2,5 3,0 4,0 4.2
pF = logaritma tekanan air dalam satuan cm H2O
Kadar Air dan Potensial Air Tanah jenuh = jumlah air banyak •Potensial rendah •Air mudah dilepaskan
Tanah kering = jumlah air sedikit •Potensial kuat (nilai makin negatif) •Air sulit dilepaskan
Kadar Air dan Potensial Air Semakin kering tanah semakin kuat potensial air tanah : •Ada hubungan antara Kadar Air vs Potensial •Hubungan berbentuk semi-logaritmik •Disebut : •Kurva Karakteristik Air Tanah •Kurva pF
Kurva pF : Pengaruh Tekstur Tanah Tekanan Air (bars)
-20
tanah berliat
tanah berpasir 0
Kadar Air (%)
Kurva pF : Pengaruh Struktur Tanah Tekanan Air (bars)
-100
tanah mampat
Tanah beragregat
0
Kadar Air (%)
Histeresis
2r
0.5 2R pembasahan
pengeringan
pengeringan
q pembasahan
0
Tekanan Air (bars)
-100
Air Tanah : Klasifikasi dan Ketersediaan FISIK
BIOLOGI
0.0 gravitasi
tdk tersedia (drainase)
- 0.3
tersedia
Ψ(bars) -15
kapiler tdk tersedia
- 30 uap
Kapasitas Menahan Air Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air
TEKSTUR TANAH
Prosentase Air (Kadar air volume, q) Kapasitas Koefisien Air Lapangan Higroskopis Kapiler
Lempung berpasir Lempung berdebu Liat Tekanan (atm = bar)
12 30 35 - 0,3
3 10 18 - 31
(-0,3)–(-31)
Bandingkan istilah2 ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi !
9 20 17
Air Tanah dan Tanaman Fakta : • Air tanah terikat dalam berbagai tingkat kekuatan (potensial) • Tanaman menyerap air melalui akar dengan kekuatan isap maksimum Konsekuensinya: Air tanah dapat diserap akar bila kekuatan isap akar lebih besar dari kekuatan ikatan matriks AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN
Ketersediaan Air bagi Tanaman Air Drainasi : Setelah hujan atau penggenangan, air masih mengalir ke bawah (drainasi)
Kapasitas Lapangan : air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi diam dalam ruangan pori
Titik Layu : Air tinggal sedikit diikat sangat kuat sehingga akar tidak bisa menyerapnya (tanaman menunjukkan gejala layu)
Hubungan Air dan Akar Perakaran tanaman KEDELE yang ditanam pada tanah lempung berdebu
Kedalaman (cm) 00-16 16-32 32-48 48-64
Panjang Akar (km/m3) Tidak Diairi Diberi Air 76 30 21 14
89 37 27 16
Hubungan Air dan Akar Distribusi akar 3 jenis tanaman yang ditemukan pada dua lapisan tanah
Kedalaman (cm) Kedele Jagung Sorghum
Persen massa Akar (%) 00-30 cm 30-180 cm 71 64 86
29 36 14
Mengukur Kadar Air Tanah Gravimetrik : •• Timbang Tanah (Padatan + Air) = G1 •• Keringkan dan Timbang (Padatan) = G2 •• Hitung kadar air (w)
w =
G1 – G2 G2
(g g-1)
Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah Gypsum Block Elektroda (Resistensi) Sinar Gamma Sinar Neutron Tensiometer TDR (Time Domain Reflectometer)
Neutron Probe
Aliran Air dalam Tanah 3 macam Aliran Air dalam Tanah 1. Aliran jenuh (saturated flow) 2. Aliran tidak jenuh (unsaturated flow) 3. Aliran uap air (vapour flow) Prinsip Aliran (hukum Darcy) :
q =-k
dΨ ds
Air mengalir karena ada perbedaan tekanan antara dua titik (dΨ/ds) Aliran air melalui pori-pori tanah, memiliki sifat daya hantar berbeda-beda (k)
