MINGGU 2
HUBUNGAN TANAH - AIR - TANAMAN Irigasi dan Drainasi Widianto (2012)
TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Memahami sifat dan karakteristik tanah untuk menyediakan air bagi tanaman 2. Memahami proses-proses aliran air dalam tanah 3. Memahami keadaan air dalam tanah dan hubungannya dengan tanaman dan faktor2 lingkungan 4. Bisa menghitung jumlah air yang ada dalam tanah 5. Bisa memanfaatkan data tanah untuk perencanaan dan pengoperasian irigasi dan drainasi
Air – Tanah – Tanaman
TANAH DAN AIR 1. SIFAT FISIK TANAH • Komposisi Tanah • Profil Tanah • Tekstur Tanah • Struktur Tanah 2. ALIRAN AIR KEDALAM TANAH • Proses Infiltrasi • Laju Infiltrasi • Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi 3. KONDISI AIR TANAH • Kadar Air Tanah • Hubungan Kadar Air dengan Potensial Air (Kurva pF) • Air Tersedia bagi Tanaman
Air – Tanah – Tanaman
SIFAT FISIK TANAH
KOMPONEN TANAH
• Matriks Tanah • Pori2 Tanah
Padatan tanah Air tanah
Udara tanah
Akar tanaman
PROFIL TANAH
Lapisan olah
Lapisan olah dalam
Lapisan tanah bawah
Batuan induk
HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH
HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH
Udara = Air Air = Water
Padatan = Solid
HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH Udara = Air
MU massa udara
{ V volume udara U
Air = Water
{
Padatan = Solid
MA massa air VA volume air MP massa padatan
{ V volume padatan P
Volume komponen dinyatakan dengan satuan m3 Massa komponen dinyatakan dengan satuan kg
HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH Hubungan-hubungan antar Komponen (Udara – Air – Padatan) : 1. Kadar Air (massa) - w 2. Kadar Air (volume) – q 3. Berat Jenis Padatan - rs 4. Berat Jenis Air - rw 5. Berat Isi Tanah - rb 6. 7. 8. 9.
Porositas Tanah - f Rasio Ruangan - e Derajat Kejenuhan - s Porositas terisi Udara - fs
TEKSTUR TANAH Partikel Tanah (USDA) Partikel Pasir
Ukuran Diameter
Debu Liat
50 – 2.000 mm
Bentuk Dasar Kubus atau Bola
2 – 50 mm < 2 mm
Kubus atau Bola Lempeng
Tekstur Tanah • Sifat berat atau ringan tanah apabila diolah yang ditentukan oleh banyaknya partikel pasir, debu atau liat dalam tanah tersebut • Komposisi (persen massa) dari partikel pasir, debu dan liat yang menyusun tanah
TEKSTUR TANAH Sifat2 Tanah berdasarkan Tekstur Tekstur
PASIR
DEBU
LIAT
Jika dirasakan
Kasar
Licin
Halus
Jika diolah
Ringan
Sedang
Berat
Jika diberi Air
Mudah Kering
Lembab
Tetap Basah
Aliran Air
Cepat meresap
Sedang
Lambat, tergenang
Kelekatan
Tidak melekat
Agak lekat
Sangat lekat
Jika Kering
Lepas
Agak lekat
Keras dan lekat
KELAS TEKSTUR TANAH
STRUKTUR TANAH Struktur Tanah : susunan partikel tanah primer menjadi gumpalan yang disebut agregat atau peds”
STRUKTUR TANAH
REMAH atau GRANULAR
TIANG MEMBULAT atau COLUMNAR
GUMPAL atau BLOCKY
LEMPENG atau PLATY
TIANG TAJAM atau PRISMATIC
BUTIR TUNGGAL atau SINGLE GRAIN
STRUKTUR TANAH
REMAH
STRUKTUR GRANULAR TIANG
LEMPENG
STRUKTUR PRISMATIK
STRUKTUR LEMPENG
JUMLAH AIR DALAM TANAH : KADAR AIR TANAH
Volume air = 150 mm = 0,150 m x 1 m x 1 m = 0,150 m3 Volume Tanah = 1 m x 1 m x 1 m = 1 m3 Jika tanah semula dalam keadaan kering diberi air 150 mm, maka kadar air tanah sekarang = 0,150 m3 / 1 m3 = 0,15 m3 m-3 atau 15% volume
PERHITUNGAN AIR DALAM TANAH Tujuan Akhir : Mampu mengukur dan menghitung berapa jumlah air yang ada di dalam profil tanah
Perhitungan Dasar
• • • •
Berat Isi Tanah Berat Jenis Padatan Porositas Tanah Kadar Air : 1. Kadar Air Massa 2. Kadar Air Volume 3. Tebal/tinggi Air
ALIRAN AIR KEDALAM TANAH
INFILTRASI : MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH
INFILTRASI : MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH MENGUKUR KECEPATAN MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH : LAJU INFILTRASI
KONSEP LAJU INFILTRASI
Laju Infiltrasi dinyatakan dengan satuan panjang per waktu : cm menit-1, cm jam-1 , cm hari-1
LAJU INFILTRASI Kelas
Kategori Infiltrasi
1 2 3
Sangat Lambat Lambat Agak Lambat
4 5 6 7
Sedang Agak Cepat Cepat Sangat Cepat
Laju Infiltrasi (cm jam-1) < 0,1 0,1 – 0,5 0,5 – 2,0
2,0 – 6,0 6,0 – 12,5 12,5 – 25,0 > 25,0
Catatan : • Kelas 1 tidak sesuai untuk irigasi (biasanya justru drainasi) • Kelas 6 dan 7 lebih sesuai untuk irigasi curah Sumber : Landon (1984). Booker Tropical Soil Manual
LAJU INFILTRASI DAN TEKSTUR TANAH
PENGARUH STRUKTUR TANAH
Laju Infiltrasi semakin lambat
LAJU INFILTRASI DAN KADAR AIR TANAH (AWAL)
PENGARUH TEKSTUR TANAH Kelas Tekstur Tanah Pasir Lempung Berpasir Lempung Lempung Berliat Liat Berdebu Liat
Laju Infiltrasi (cm jam-1) Rata-rata Kisaran Normal 5 2 – 25 2 1–8 1 0,1 – 2,0 1,8 0,2 – 1,5 0,2 0,03 – 0,5 0,05 0,01 – 0,8 Sumber : Landon (1984). Booker Tropical Soil Manual
AIR DALAM TANAH
AIR DALAM PORI TANAH
Available water for plants
KLASIFIKASI AIR DALAM TANAH (FISIK VS BIOLOGI)
y (bars) Jenuh
FISIK
0.0 gravitasi
Kap. Lapangan
BIOLOGI tidak tersedia (drainase)
- 0.2 tersedia
Titik Layu
-15
kapiler
tidak tersedia Air Higroskopis
- 30
uap
KAPASITAS MENAHAN AIR TERSEDIA Status Air Tanah
Status Potensial Air
Keterangan
pF
atm (bar)
0
0
Tanah selalu tergenang atau setelah hujan sangat lama. Biasanya permukaan tanah sedikit berair
Kapasitas Lapangan (field capacity)
1 – 2,5
0,1 -0,3
Kondisi air dalam tanah setelah hujan berhenti (bisa sesaat sampai beberapa jam atau hari). Aliran air ke bawah lambat sekali atau sudah berhenti.
Titik Layu Tetap (permanent wilting point)
4,2
15
Kondisi air dalam tanah setelah berhari-hari tidak terjadi hujan atau disiram, ditandai dengan kebanyakan tanaman layu sampai mati
Jenuh (saturation)
Catatan : Status potensial pada Kapasitas Lapangan sering dipakai pF 2,5 atau 1/3 atm, namun untuk daerah tropis disarankan pF 1,0 - 2,0 atau 0,01 – 0,1 atm
Potensial Air Tanah (pF)
KURVA PF = KURVA KARAKTERISTIK AIR TANAH
Kadar Air (%, volume)
UKURAN PORI : EKIVALEN DIAMETER Macam Pori
Ukuran Pori
Catatan
(Ekivalen Diameter)
Pori Makro (kasar)
> 100 mm
• •
Sebagai aerasi dan drainasi. Dapat dilihat dengan mata telanjang
Pori Meso (sedang)
30 – 100 mm
• •
Menghantar air kapiler cepat Dapat dilihat dengan perbesaran 10 x
Pori Mikro (halus)
< 30 mm
•
Menahan air higroskopis dan kapiler lambar Tidak bisa diamati
• Pori Total
--
•
Jumlah ruangan pori identik dengan kadar air volume pada kondisi jenuh (saturated)
KAPASITAS MENAHAN AIR TERSEDIA KURVA KARAKTERISTIK AIR TANAH
Jenuh
39
50
54
Kapasitas Lapangan
10
38
49
Titik Layu Permanen
4
9
29
Pori Total
39
50
54
Pori Makro = Air Drainasi
29
12
6
Pori Meso = Air Tersedia
6
29
20
Pori Mikro = Titik Layu Permanen
4
9
29
DISTRIBUSI RUANGAN PORI TANAH
AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN
PENGGUNAAN AIR OLEH TANAMAN
KEBUTUHAN AIR TANAMAN = EVAPOTRANSPIRASI
EVAPOTRANSPIRASI : EVAPORASI + TRANSPIRASI
ETc = kc x ETo (FAO-24) ETo = evapotranspirasi potensial kc = koefisien tanaman
Neraca Air (soil water balance)
NERACA AIR (PADA LAHAN SAWAH)
Bagaimana Siklus Air pada Petak ini ?
Bagaimana Neraca Air pada Petak ini ?
NERACA AIR (WATER BALANCE)
ΔS = (P+Ir) – (R+E+T+D) ΔS P Ir R E T D
: perubahan simpanan lengas : presipitasi : irigasi : runoff : evaporasi : transpirasi : perkolasi dalam
(diukur dgn lisimeter dan lapangan langsung)
PENERAPAN
IRIGASI : MANIPULASI AIR TANAH UNTUK TANAMAN
ZONE PERAKARAN : KAWASAN TUJUAN PEMBASAHAN
INFILTRASI : MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH PENGARUH TEKSTUR TANAH TERHADAP PEMBASAHAN
PASIR
LEMPUNG
LIAT
INFILTRASI : MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH PEMBASAHAN PADA SISTEM IRIGASI SELOKAN
INFILTRASI : MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH
MODEL PEMBASAHAN YANG IDEAL
INFILTRASI : MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH TATA-LETAK YANG SALAH
PENGELOLAAN YANG SALAH
Jarak antar selokan terlalu lebar
Debit Aliran Air dan Penggenangan tidak tepat : terlalu besar (kiri) dan terlalu kecil (kanan)
MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH
MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH : NEUTRON PROBE
MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH : TENSIOMETER
MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH : TETHA PROBE
PEMANFAATAN DATA AIR DAN TANAH 1. PERENCANAAN 2. OPERASIONAL
CONTOH PRAKTEK : • DISKUSIKAN DAN JAWABLAH PERTANYAANPERTANYAAN DALKAM SOAL BERIKUT (TUGAS TERSTRUKTUR) • DIBAHAS DALAM TUTORIAL
KE BAGIAN 3 : NERACA AIR DI ZONA PERAKARAN
