METODELOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan di lahan hak guna usaha (HGU) DIV II PT PG Laju Perdana Indah site OKU dan Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah, FATETA IPB. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Juli 2011 hingga September 2011.
B. Alat dan Bahan 1. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Pengambilan Contoh Tanah: 1) Cangkul 2) Ring Sampler 3) Plastik wadah contoh tanah 4) Sekop kecil (kored) b. Pengukur kadar air: 1) Wadah (cawan) contoh tanah 2) Neraca elektronik 3) Mesin pengering (Oven) c. Pengukur MWD 1) Sekop kecil (kored) 2) Saringan ukuran 0.7 cm, 1.2 cm, 2 cm, 4 cm. d. Uji Pemadatan Tanah (Uji Proctor): 1) Mold dengan diameter 10 cm, volume 1 liter 2) Base Plate 3) Collar 4) Reamer 2.5 kg 5) Neraca elektronik 6) Peralatan pengukur kadar air 7) Ayakan tanah ϕ 4.76 mm 8) Wadah (baki plastik) 9) Extruder
Gambar 3. Alat uji pemadatan tanah (Uji Proctor) e.Uji Geser Langsung: 1) Peralatan uji geser langsung (Direct Shear Apparatus) 2) Peralatan pembuat contoh tanah (Trimmer) 3) Peralatan pengukur kadar air
Gambar 4. Alat uji geser langsung (Direct Shear Apparatus)
2. Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah contoh tanah lahan HGU DIV II PT PG Laju Perdana Indah site OKU, yaitu: petak 35C72 blok C4/8 dengan luas 2.43 ha, petak 48C82 blok C5/9 dengan luas 2.00 ha, dan petak 57C72 blok C6/8 dengan luas 1.46 ha.
11
C. Metode Pengolahan Tanah Ada dua metode pengolahan tanah yang diterapkan pada 3 lahan percobaan ini, yaitu metode pengolahan yang baru diterapkan di PT LPI yang diberi nama metode Trash In Corporation yang diterapkan pada lahan A ( 35C72 blok C4/8) dan lahan B (48C82 blok C5/9), bagan alir pengolahannya dapat dilihat pada gambar 5. Sedangkan lahan C (57C72 blok C6/8) diterapkan metode pengolahan tanah yang biasa diterapkan sebelumnya di PT LPI, bagan alir pengolahannya dapat dilihat pada Gambar 6
Brushing
Giant Harrowing I
Giant Harrowing II
Harrowing I
Harrowing II
Furrowing Gambar 5. Diagram alir metode Trash In Corporation
Bakar seresah
Plowing I
Plowing II
Harrowing I
Harrowing II
Furrowing Gambar 6. Diagram alir metode Pengolahan tanah lama PT LPI
12
1. Pengolahan Tanah dengan Metode Biasa Metode biasa terdiri atas plowing 1, harrowing 1, plowing 2, dan harrowing 2. Plowing (pembajakan) merupakan pengolahan tanah primer, sedangkan harrowing (penggaruan) merupakan pengolahan tanah sekunder. Setelah pengolahan tanah sekunder, kegiatan selanjutnya adalah penanaman (planting) baik secara manual (manual planting) maupun mekanis (mechanical planting). Jika penanaman dilakukan secara manual, maka kegiatan land preparation berakhir pada kegiatan ridging dan pemupukan basalt secara mekanis. Namun jika penanaman dilakukan secara mekanis, maka tidak perlu dilakukan ridging dan pemupukan basalt secara mekanis. 1.1. Plowing 1 Plowing 1 (pembajakan pertama) dilakukan setelah kegiatan land clearing. Tujuan dari pembajakan pertama adalah untuk memotong, mengangkat, dan membalik tanah dan bertujuan untuk mengurangi kekuatan tanah, membalikkan perakaran tebu (pada lahan RPC), menutup vegetasi dan dan mengatur agregat tanah. Alat yang digunakan di PT LPI untuk pembajakan pertama dan kedua adalah disc plow (bajak piring), yakni implemen traktor yang mempunyai 4 disc dengan diameter masingmasing 28 inci dan jarak antar disc sebesar 40 cm. Pada bagian ujung bajak terdapat disc datar dengan diameter 24 inci yang berfungsi sebagai roda pembantu untuk mengatur kedalaman pengolahan dan menstabilkan pengoperasian pembajakan sehingga operasi dapat begerak lurus. Disc angle bajak sebesar 15o dan tilth angle sebesar 35o. Besarnya sudut ini dapat menentukan kedalaman dan tenaga yang dibutuhkan dalam pembajakan selain dari pengaruh penetrasi dari implemen. Spesifikasi traktor yang digunakan pada pembajakan pertama adalah traktor dengan daya 90 hp. Transmisi yang digunakan adalah dengan kecepatan putar 1900 rpm dan kecepatan maju sekitar 3-4 km/jam. Setelah pembajakan pertama selesai, lahan ’diklantang’, yaitu dibiarkan selama satu sampai dua minggu sebelum digaru (harrow). Tujuannya adalah agar perakaran (tunggul) tebu dan gulma yang berada di permukaan tanah mengering. Selain itu ’klantang’ bertujuan agar bongkahan tanah hasil plowing cukup kering sehingga mudah dihancurkan pada saat harrowing. Kegiatan plowing 1 dapat dilihat di Gambar 7.
Gambar 7. Kegiatan Plowing 1
13
1.2. Harrowing 1 Kegiatan Harrowing 1 (penggaruan pertama) dilakukan setelah Plowing 1. Tujuan Harrowing 1 adalah agar agregat tanah menjadi lebih kecil. Harrowing 1 termasuk pengolahan tanah sekunder (secondary tillage). Kegiatan ini dilakukan untuk menghancurkan bongkahan tanah hasil Plowing 1 sehingga diperoleh tekstur tanah yang sesuai untuk pertumbuhan tebu. Selain itu, harrowing juga bertujuan untuk meratakan tanah serta memotong rumput dan perakaran yang berada di permukaan tanah. Harrowing 1 di PT LPI menggunakan traktor dengan daya 150 Hp dengan transmisi 3B dan kecepatan pitar 1900 rpm. Implemen yang digunakan adalah heavyduty disc harrow Heavy-duty disc harrow memiliki 20 scalloped disc yang disusun dua gang secara offset. Diameter scalloped disc yang digunakan yaitu 28 inci dengan jarak antar disc 30 cm. Harrow ini melakukan aksi ganda pada pengoperasiannya dengan kedalaman pengolahan sebesar 25 cm dan lebar olah rata-rata 310 cm. Setelah Harrowing 1 selesai, dilakukan peng-„klantangan’-an selama tiga hari, selanjutnya dilakukan plowing 2. Kegiatan harrowing I dapat dilihat di Gambar 8.
Gambar 8. Kegiatan Harrowing I 1.3. Plowing 2 dan Harrowing 2 Plowing 2 (pembajakan kedua) adalah kegiatan pengolahan tanah primer untuk kedua kalinya pada lahan budi daya. Kegiatan ini dilakukan setelah harrowing 1. Pada harrowing 1, tidak semua tanah hasil plowing 1 tergaru. Tanah yang tergaru kedalamannya hanya sekitar 25 cm. Tujuan dari plowing 2 adalah untuk membalik tanah yang sudah tergaru pada harrowing 1 ke bagian bawah dan mengangkat tanah yang belum tergaru pada harrowing 1 yang kemudian akan digaru kembali. Plowing 1 dilakukan setelah harrowing 1. Selain itu, kegiatan ini juga bertujuan untuk memperhalus tekstur tanah serta menimbun rumput, sampah, dan perakaran yang telah kering tertimbun oleh tanah. Arah pengolahan plowing 2 sebaiknya tidak sejajar dengan arah plowing 1, melainkan tegak lurus. Hal ini dimaksudkan agar tidak terbentuk laju aliran air sehingga air yang ada pada tanah dapat tersimpan dengan baik dan dapat menahan erosi. Penyilangan ini juga dilakukan untuk memotong tanah yang belum terpotong pada plowing 1. Setelah plowing 2 dilakukan, lahan dibiarkan 4-6 hari. Spesifikasi traktor dan implemen yang digunakan pada plowing 2 sama seperti pada plowing 1. Dari hasil
14
pengamatan didapat besarnya lebar pengolahan adalah 190 cm dengan kedalaman sebesar 28 cm. Kegiatan harrowing 2 dilakukan setelah plowing 2. Harrowing 2 bertujuan untuk menggemburkan kembali tanah yang telah dibajak pada plowig 2 serta untuk menghancurkan akar dan sampah yang belum hancur pada saat Harrowing 1. Spesifikasi traktor yang digunakan sama dengan harrowing 1, sedangkan implement yang digunakan yaitu jenis heavy-duty disc harrow. Setelah harrowing 1, kegiatan selanjutnya dalah planting (penanaman). Namun jika penanaman dilakukan secara manual (manual planting), maka pengolahan tanah masih berlanjut dengan kegiatan ridging (pembuatan alur tanam) dan basalt dressing (pemupukan basalt). 1.4. Ridging Ridging adalah kegiatan pembuatan baris (row) tanam atau biasa disebut ‘juring’, dengan cara membentuk bedengan (ridge) pada petak lahan yang sudah dilakukan harrowing 2. Kegiatan ini sangat penting dalam budi daya tebu lahan kering dan hanya dilakukan pada petak lahan yang akan ditanam secara manual. Di PT LPI, alat yang digunakan untuk ridging disebut ridger. Ridger adalah implemen yang terdiri dari dua wing (sayap), pengoperasiannya ditarik oleh traktor untuk tanaman single row maupun double row. Untuk tanaman single row, jarak antar wing adalah 1.5 m, dimana sebelumnya adalah 1.3 m. Perubahan standar ini dikarenakan jarak tanam (jarak antar row) 1.3 m sudah tidak sesuai dengan spesifikasi traktor atau pun alsintan lain yang digunakan oleh perusahaan. Pengoperasian ridger ini dilakukan secara overlap, karena operator membutuhkan satu juring sebagai patokan ban traktor untuk membuat juring lainnya. Implemen ini ditarik oleh traktor berdaya 150 hp. Sebelum ridging dilakukan, operator harus memperhatikan kondisi lahan dan konturnya. Pembuatan baris tanam harus mengikuti garis kontur untuk menghindari terjadinya erosi ataupun run off saat hujan. Untuk elevasi lahan yang tidak terlalu curam, bedengan dibuat dengan sudut sekitar 25 o sedangkan untuk elevasi lahan yang curam, bedengan dibuat dengan sudut sekitar 45 o. Untuk lahan yang mempunyai elevasi yang berbeda dalam satu petak maka dilakukan pemotongan atau pembagian lahan mejadi beberapa bagian. Misalnya satu petak lahan mempunyai dua elevasi yang berbeda, maka diambil titik tengah dari kedua elevasi tersebut kemudian di buat jalan kecil sebagai pemisah. Dari pembagian tersebut dibuat baris tanam sesuai dengan kontur pada setiap bagian dalam satu petakan. Tetapi jika ingin memperkecil biaya operasi, maka dibuatlah arah ridging yang berkelok (bahkan membentuk huruf S atau V) sesuai dengan kontur yang ada. Namun operator yang menjalankannya harus memiliki keahlian dan keterampilan yang tinggi. Kegiatan ridging dapat dilihat di Gambar 9
15
. Gambar 9. Kegiatan Ridging 1. Pengolahan Tanah dengan Metode Trash Incorporation Secara garis besar kegiatan, pengolahan tanah dengan metode trash in corporation sama dengan metode pengolahan tanah biasa. Namun ada sedikit perbedaan perlakuan pada pengolahan tanah primer. Pada metode trash in corporation, pengolahan tanah primer tidak menggunakan disc plow, melainkan giant harrow atau sering disebut rome harrow. Rome harrow adalah implemen yang terdiri dari 10 scalloped disc harrow berukuran 32 atau 36 inci, dengan 5 disc di gang depan dan 5 disc di gang belakang disusun secara offset. Standar operasional rome harrow adalah 0.5 ha/jam/unit. Rome harrow dibuat dengan tujuan untuk memotong dan menghancurkan trash (sampah, seresah sisa tebangan) pada lahan RPC, sekaligus membalik dan memotong tanah seperti halnya disc plow. Dengan adanya program green cane, sisa sampah dari pemanenan tidak boleh dibakar dan dibuang, namun diolah dan dicampur dengan tanah pada lahan RPC. Hal ini bertujuan untuk memperkaya unsur hara dan mikroorganisme di dalam tanah. Oleh karena itu, pengolahan tanah primer dengan metode ini tidak menggunakan disc plow. Pada dasarnya rome harrow merupakan subtitusi dari plow dan harrow. Sehingga implemen ini juga dapat digunakan untuk lahan PC. Namun implemen ini memiliki beberapa kekurangan, antara lain kedalaman bajak tidak dalam. Bahkan pada lahan yang kondisi sampahnya tinggi dan padat, implemen ini tidak dapat memotong dan membalikkan tanah karena hanya dapat memotong sampah bahkan terpental karena sampah. Keistimewaan dari metode ini adalah seresah- seresah tebu sisa pemanenan tidak dibakar sehingga dapat mengurangi efek pemansan global akibat dari asap hasil pembakaran seresah sampah tersebut Kegiatan pembajakan dengan implement giant harrow dapat dilihat pada Gambar 10.
16
Gambar 10. Kegiatan pembajakan dengan implement Giant harrow
D. Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini melakukan pengukuran sifat fisik dan mekanik tanah, khususnya densitas, diameter berat rata-rata bongkah tanah (MWD), kekuatan geser tanah, kadar air optimum dan densitas maksimum. Pengukuran dilakukan pada saat sebelum dan sesudah pengolahan tanah. Bagan alir rancangan penelitian dapat dilihat pada Gambar 11. 1. Sebelum Pengolahan Tanah Sebelum pengolahan tanah, ditentukan petak lahan RPC yang akan menjadi tempat pengambilan sampel tanah. Lahan yang dijadikan petak penelitian terbagi ke dalam tiga petak. Setiap petak lahan ditentukan 5 titik pengambilan sampel yang membentuk pola diagonal (Gambar 8). Selang kedalaman pengambilan sampel tanah adalah pada (0-10 cm), (10-20 cm), dan (20-30 cm). Kemudian diukur nilai sifat fisik tanah (densitas dan diameter berat rata-rata bongkah tanah), dan nilai mekanik tanah (kekuatan geser, kadar air maksimum dan densitas optimum.
17
Lokasi yang berbeda
Kondisi sifat fisik tanah (densitas kekuatan geser awal berbeda dan mungkin tekstur tanah yang berbeda)
Diaplikasikan 2 metode pengolahan tanah yang berbeda
Sifat fisik tanah (densitas,kekuatan geser dan ukuran bongkah tanah) hasil pengolahan tanah berbeda
Jika ditanami tebu
Memberikan hasil produktivitas tebu (TCH) bervariasi
Dapat digunakan untuk merencanakan metode pengolahan tanah paling efektif dan efisien (perencanaan kebutuhan daya traktor, intensitas pengolahan tanah, waktu, dan biaya pengolahan tanah)
Gambar 11. Diagram alir rancangan penelitian 2.
Setelah Pengolahan Tanah Kombinasi pengolahan tanah I, pengolahan tanah II, dan pembuatan alur tanam yang akan diterapkan adalah pengolahan tanah I-pengolahan tanah I-prengolahan tanah IIpengolahan tanah II-kair. Metode ini sesuai dengan metode standar yang dipakai pada budidaya tebu lahan kering oleh PT PG Laju Perdana Indah site OKU . Bajak I menggunakan implemen bajak piring dengan disc 28 inch dan rome harrow dan bajak II menggunakan implement heavy duty disc harrow, sedangkan pengkairan menggunakan furrower (kair).
18
Titik sampel
Pengambilan
Gambar 12. Petak lahan penelitian dan titik pengambilan sampel Pengukuran dan pengambilan contoh tanah setiap petak lahan dilakukan pada 5 titik yang telah ditentukan pada tanah hasil pengolahan tanah (bajak I, bajak II, dan kair). Pengukuran densitas tanah dilakukan pada tiga selang kedalaman, tergantung kedalaman standar pada masing-masing kegiatan pengolahan tanah yang diharapkan oleh pihak PG. Kedalaman standar hasil pengolahan tanah bajak I yang diharapkan oleh pihak PG sebesar 30 cm, sehingga selang kedalaman pengambilan sampel adalah pada selang (0-10 cm), (10-20 cm), dan (20-30 cm). Pengambilan sampel tanah hasil pengolahan tanah bajak II dan kair dilakukan pada selang kedalaman (0-10cm), (10-20 cm), dan (20-30 cm) karena kedalaman standar pengolahan tanahnya sebesar 30 cm. Pengambilan sampel tanah untuk mengukur diameter berat rata-rata bongkah tanah pada kedalaman tertentu (misalnya 15 cm) dari permukaan tanah. Khusus untuk pengkairan, pengambilan sampel tanah diambil dari guludan, di mana dianggap permukaan tanah 0 cm adalah pada permukaan guludan.
E. Prosedur Pengukuran 1. Pengukuran Densitas Tanah (Bulk Density) a) Contoh tanah diambil dari setiap titik dengan menggunakan ring sampel, kemudian dimasukkan ke dalam kantong plastik. b) Mengukur massa wadah (Mw) c) Mengukur volume tanah, Vt (sama dengan volume wadahnya, Vw). d) Contoh tanah dikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC selama 24 jam. e) Contoh tanah dimasukkan ke dalam desikator hingga suhunya mencapai suhu ruang agar tidak mempengaruhi massanya. f) Menimbang massa kering tanah (Mk) + massa wadah (Mw), dan dianggap sebagai Mt g) Mengukur densitas tanah (Db). Menurut Kalsim dan Sapei (2003) densitas tanah dapat dihitung dengan persamaan: Db = Mk/Vt = (Mt-Mw)/Vt
(6)
Di mana: Db = Densitas tanah (g/cm3) Mk = Massa kering tanah (g) Vt = Volume tanah (cm3) Mw = Massa wadah (g)
19
Mt
= Massa wadah + massa tanah kering (g)
2. Pengukuran Diameter Berat Rata-Rata Bongkah Tanah a) Bongkah-bongkah tanah hasil pengolahan tanah diambil menggunakan sekop pada kedalaman tertentu (misal pada kedalaman 15 cm). b) Bongkah tanah dijaga agar tidak rusak strukturnya. c) Bongkah tanah disaring menggunakan saringan kawat bersusun dengan cara digoyang sebanyak 25 kali dengan sudut 20o terhadap permukaan tanah. d) Tanah yang tertahan pada masing-masing saringan ditimbang massanya. e) Diameter berat rata-rata bongkah tanah dihitung dengan persamaan (Isron 2009) MWD
= ∑ Wi di / W
(7)
Di mana: MWD = Diameter berat rata-rata bongkah tanah (cm) Wi = Bobot tanah tertahan pada saringan ke-i (g) di = Diameter saringan ke-i (cm) W = Bobot tanah total bongkah tanah tertahan seluruh saringan (g) 3. Uji Pemadatan Tanah Prosedur uji pemadatan tanah menggunakan metode Standard Proctor adalah: a. 3 kg contoh tanah lolos ayakan ϕ 4.76 mm dimasukkan ke dalam wadah b. Tanah dipadatkan dengan membuat 3 lapisan, masing-masing lapisan diberikan tekanan dengan reamer sebanyak 25 kali ketukan c. Bagian tepi atas tanah dipotong d. Ukur Bulk Density tanah dengan cara: 1) Timbang berat mold + base plate (m1) 2) Timbang berat mold + base plate + tanah padat (m2) 3) Hitung kadar air contoh tanah (w) 4) Hitung densitas basah ρt 5) Hitung densitas kering ρd 6) Hitung densitas jenuh tanah ρs dengan menggunakan persamaan: ρw ρs = 1 (8) w S
100
dimana : ρw = densitas air ( ≈ 1 g/cm3) GS = specific gravity ( ≈ 2.7 ) w = kadar air contoh tanah (%) e. Kadar air tanah diubah dengan cara: 1) Tanah dikeluarkan dengan alat extruder 2) Tanah dihancurkan kembali 3) Ditambahkan air f. Tanah dipadatkan kembali, diulang terus hingga densitasnya turun (± 5 kali ulangan)
20
4. Uji Kekuatan Geser Langsung Tanah Prosedur uji kekuatan geser tanah menggunakan metode Uji Kekuatan Geser Langsung (Direct Shear Test) adalah: a) Buat contoh tanah dengan menggunakan Trimmer b) Ukur berat, dimensi dan kadar air contoh tanah c) Letakkan / masukkan contoh tanah ke dalam kotak geser d) Pasang kotak geser ke peralatan geser e) Set pengukur beban R dengan deformasi δ = 0 f) Beri beban normal σ g) Pemberian beban normal minimal ada tiga macam, yaitu 0.5 kgf/cm2, 1.0 kgf/cm2, dan 1.5 kgf/cm2, supaya dapat dibuat kurva garis lurus dalam kurva τ terhadap σ. h) Beri beban geser dengan laju pembebanan 1% / menit i) Catat beban R pada setiap deformasi δ sebesar 20 skala, dengan nilai k = 0.2693 kgf/skalaR j) Hitung kekuatan geser τ dengan rumus :
τ=
R .k
=
R .k 1/4 D2
(9)
k) Dari ketiga kurva hubungan τ terhadap σ diperoleh τmax pada tiap kurva. Buat kurva hubungan τmax terhadap σ, sehingga diperoleh suatu garis lurus, dan didapatkan nilai kohesi c dan sudut gesek dalam Φ
21
Implement pengolahan tanah
Areal tebu lahan kering (3 petak lahan replanting cane )
Uji homogenitas sifat fisik tanah (kadar air & densitas)
Uji Proctor
Pengambilan contoh tanah
Bobot kering Tanah (Mk)
Pengujian kinerja traktor dan implemen (Bajak, Garu, Kair)
Volume Tanah (Vt)
Uji Geser Langsung
Densitas maksimum, Kadar air optimum pemadatan
Traktor roda empat
Densitas tanah Db = Mk/Vt
Bobot tanah tertahan disetiap saringan(Wi)
Bobot tanah total (bobot tanah tertahan seluruh saringan (W))
Densitas partikel tanah (DPT) Kekuatan geser tanah
Ukuran bongkah tanah rata-rata tertahan di setiap saringan (di)
Diameter bobot bongkah tanah rata-rata MWD=∑ Wi di /W
Porositas P=[1-(Db/DPT)]x100%
Efektivitas pengolahan tanah Gambar 13. Bagan alir prosedur penelitian untuk menentukan efektivitas pengolahan tanah
22
