PERUBAHAN PERUBAHAN DENSITAS DENSITAS TANAH TANAH DAN DAN DRAFT DRAFT SPESIFIK SPESIFIK PEMBAJAKAN TANAH MENGGUNAKAN BAJAK SINGKAL PEMBAJAKAN TANAH MENGGUNAKAN BAJAK KAYU DAN LOGAM PADA BERBAGAI SINGKAL KAYU DAN LOGAM PADA PERUBAHAN BERBAGAI KECEPATAN PEMBAJAKAN KECEPATAN PEMBAJAKAN
RAHMADHANI ERITWAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul Perubahan Densitas Tanah dan Draft Spesifik Pembajakan Tanah Menggunakan Bajak Singkal Kayu dan Logam pada Berbagai Kecepatan Pembajakan adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing akademik dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2015 Rahmadhani Eritwan NIM F14110048
i
ABSTRAK RAHMADHANI ERITWAN. Perubahan Densitas Tanah dan Draft Spesifik Pembajakan Tanah Menggunakan Bajak Singkal Kayu dan Logam pada Berbagai Kecepatan Pembajakan. Dibimbing oleh GATOT PRAMUHADI. Bajak singkal kayu dan singkal logam masih bisa dijumpai di beberapa daerah pertanian di Indonesia, terutama di areal lahan sawah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan densitas dan draft pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu dan bajak singkal logam pada berbagai kecepatan pembajakan. Bajak singkal tersebut digandengkan secara bergantian pada traktor roda empat yang ditarik traktor roda empat penarik. Load cell dan handy strain meter dipasangkan di antara kedua traktor untuk mengukur besar draft pembajakan tanah. Hasil penelitian ini menunjukkan perubahan densitas terhadap kecepatan tidak mengalami perubahan yang signifikan. Draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu meningkat sebesar 0.75 kgf/cm2 hingga 1.18 kgf/cm2 pada perubahan kecepatan pembajakan sebesar 0.53 m/detik hingga 1.79 m/detik. Keragaman draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam terjadi seiring dengan meningkat kecepatan pembajakan dari 0.55 m/detik hingga 1.79 m/detik. Hal ini menunjukan bahwa pembajakan tanah menggunakan singkal kayu dan singkal logam disarankan menggunakan kecepatan rendah. Kata kunci: Densitas tanah, draft pembajakan tanah, singkal kayu, singkal logam, kecepatan pembajakan
ABSRACT RAHMADHANI ERITWAN. The Effect of Plowing Speed of Wooden and Metal Moldboard Plow on Soil Density and Specific Draft. Supervised by GATOT PRAMUHADI. Wooden and metal moldboard plow are often use in several agricultural area in Indonesia, particularly in wetlands area. This research was aimed at determining the effect of plowing speed of wooden and metal moldboard plow on soil density and specific draft. Each moldboard plow was coupled alternately at different testing moment in four wheel tractor which pulled by another four wheel tractor. Load cell and handy strain meter were set up between the two tractors to measure plowing draft. The result showed that the change of soil density in various plowing speeds was not significantly different. Specific draft of soil plowing using wooden and metal moldboard plow increased by 0.75 kgf/cm2 to 1.18 kgf/cm2 when plowing speed was increased from 0.53 m/s to 1.79 m/s. Diversity of specific draft of soil plowing using metal moldboard plow was occurred when plowing speed was increased from 0.55 m/s to 1.79 m/s. It can be concluded that soil plowing using wooden and metal moldboard plow at low plowing speed is recommended. Keyword: Soil density, plowing draft, wooden moldboard plow, metal moldboard plow, plowing speed
iii
PERUBAHAN PERUBAHAN DENSITAS DENSITAS TANAH TANAH DAN DAN DRAFT DRAFT SPESIFIK SPESIFIK PEMBAJAKAN TANAH MENGGUNAKAN BAJAK SINGKAL PEMBAJAKAN TANAH MENGGUNAKAN BAJAK KAYU DAN LOGAM PADA BERBAGAI PERUBAHAN SINGKAL KAYU DAN LOGAM PADA BERBAGAI KECEPATAN PEMBAJAKAN KECEPATAN PEMBAJAKAN
RAHMADHANI ERITWAN
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
vi
PRAKATA Puji dan syukur panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Perubahan Densitas Tanah dan Draft Spesifik Pembajakan Tanah Menggunakan Bajak Singkal Kayu dan Logam pada Berbagai Kecepatan Pembajakan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan dan arahan yang telah diberikan kepada penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi ini. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada keluarga, terutama kedua orang tua serta kedua adik yang terus memberikan dukungan dan doa, teman-teman TMB 48 dan keluarga Himaparis yang memberikan bantuan dan semangat selama menempuh pendidikan di IPB. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2015 Rahmadhani Eritwan
vii
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR AMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan
1
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Kadar Air dan Densitas Tanah
2
Porositas Tanah
3
Slip Roda Traktor
3
Bajak Singkal
4
Gaya Tarik (Draft) Spesifik Pembajakan Tanah
5
METODOLOGI
6
Tempat dan Waktu Penelitian
6
Alat dan bahan
6
Parameter Pengukuran
7
Prosedur Penelitian
7
Pengukuran Kadar air, Densitas Tanah, dan Porositas Tanah
10
Penentuan Kondisi Awal Tanah menggunakan Uji Bartlett
10
Uji Pemadatan Tanah
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
13
Kondisi Awal Tanah Sebelum Dibajak
13
Perubahan Densitas dan Draft Spesifik Pembajakan Tanah
14
Hubungan Kadar Air dan Densitas Tanah
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
DAFTAR LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
27
viii
DAFTAR TABEL 1 Kondisi awal tanah rata-rata sebelum dibajak pada lima titik contoh 2 Data hasil pengukuran perubahan densitas dan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu 3 Data hasil pengukuran perubahan densitas dan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam
13 14 14
DAFTAR GAMBAR 1 Bagian bajak singkal (ESCAP 1995) 2 (a) Bajak singkal kayu (b) Bajak singkal logam 3 Diagram alir prosedur uji kondisi tanah sebelum pengolahan tanah menggunakan metode uji homogenitas tanah 4 Diagram alir prosedur pengukuran saat pengolahan tanah 5 Penentuan titik pengambilan contoh tanah 6 Rangkaian alat dan instrumen pengukuran draft spesifik pembajakan tanah 7 Grafik hubungan kecepatan maju traktor penarik dengan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu 8 Grafik hubungan kecepatan maju traktor penarik dengan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam 9 Kurva karakteristik pemadatan contoh tanah di Lapangan Siswadhi Soepardjo
4 6 8 9 10 12 16 16 17
DAFTAR AMPIRAN 1 Uji awal tanah menggunakan kondisi uji homogenitas tanah 2 Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan parameter lainnya menggunakan bajak singkal kayu 3 Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan parameter lainnya menggunakan bajak singkal logam 4 Hasil uji pemadatan tanah menggunakan uji Proctor
20 22 24 26
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Pengolahan tanah sebagai bagian dari kegiatan budidaya tanaman, sangat penting dilakukan guna menghasilkan produksi tanaman dengan hasil yang optimal. Sifat fisik dan mekanik yang dimiliki tanah akan mempengaruhi kinerja alat pengolahan untuk memotong tanah dan mobilitas traktor. Sifat fisik tanah yang menunjukan kadar air rendah, densitas tanah tinggi dan porositas tanah yang rendah menyebabkan kepadatan tanah yang tinggi sehingga tanah akan sulit untuk menyerap air atau ditembus oleh akar tanaman begitupun sebaliknya. Sifat mekanik seperti uji pemadatan tanah dilakukan untuk mencari hubungan kadar air dan densitas tanah sehingga dapat diketahui karakteristik pemadatan tanah. Proses pengolahan tanah dapat dibagi menjadi pengolahan tanah pertama dan pengolahan tanah kedua. Peralatan pengolahan tanah pertama menggunakan bajak (plow), sedangkan pengolahan tanah kedua menggunakan garu (harrow). Bajak singkal merupakan salah satu jenis bajak yang digunakan petani untuk melakukan pengolahan tanah. Bajak singkal terbuat dari logam sering ditarik menggunakan traktor, sedangkan bajak singkal terbuat dari kayu ditarik oleh hewan ternak (kerbau), hal ini dikarenakan pengolahan dilakukan pada lahan dengan ukuran luas yang kecil serta mudahnya pembuatan bajak kayu secara tradisional menyebabkan bajak ini sering digunakan petani untuk mengolah tanah sawah. Menurut Andhini (2003) disain bajak singkal yang telah banyak dikembangkan pada saat ini dapat memenuhi kebutuhan kondisi pengolahan tanah, meningkatkan efisiensi, kapasitas kerja serta kualitas hasil pembajakan tanah. Alat pengolahan tanah (implemen) yang ditarik menggunakan traktor perlu diketahui faktor yang mempengaruhi operasi kerja dalam pengolahan tanah seperti gaya yang timbul sebagai akibat dari tahanan tanah, beban alat itu sendiri, kecepatan pembajakan dan koefisien gesek yang dihasilkan dari jenis bahan bajak singkal. Gaya tarik pada arah horizontal yang sejajar dengan garis gerak alat penarik disebut draft (Lubis 2003). Apabila draft dibagi dengan luas pemotongan akan didapatkan draft spesifik pembajakan tanah. Nilai draft spesifik pembajakan tanah yang telah diketahui, dapat dilakukan perhitungan kebutuhan tenaga traktor saat pengolahan tanah serta mempertimbangkan desain alat yang cocok untuk kondisi tanah. Oleh sebab itu, perlu dilakukan analisis perubahan densitas tanah dan draft spesifik pembajakan tanah pada bajak singkal kayu dan singkal logam pada berbagai perubahan kecepatan pembajakan. Tujuan Tujuan penelitian ini adalah menentukan perubahan densitas kering tanah (soil dry bulk density) dan draft spesifik pembajakan tanah untuk persiapan lahan sawah menggunakan bajak singkal kayu dan singkal logam pada berbagai kecepatan pembajakan.
2
Ruang Lingkup Penelitian Agar perhatian dalam pemecahan masalah dapat terpusat maka perlu dilakukan pembatasan masalah, beberapa batasan-batasan terhadap masalah yang akan dibahas yaitu: 1. Pengukuran densitas tanah dan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan satu bottom bajak singkal kayu dan singkal logam yang digandengkan secara bergantian pada traktor roda empat yang ditarik traktor roda empat penarik. 2. Perlakuan percobaan dilakukan dengan menjalankan traktor roda empat penarik pada posisi gigi versnelling Low-1 (L-1), Low-2 (L-2), Low-3 (L-3) dan High-1 (H-1) dan traktor roda empat yang ditarik pada posisi gigi versnelling Normal (N).
TINJAUAN PUSTAKA Kadar Air dan Densitas Tanah Kadar air tanah adalah jumlah air tanah yang tekandung dalam pori-pori tanah dalam suatu massa tanah tertentu. Kadar air tanah dapat berubah-ubah pada setiap kedalaman kerena merupakan bagian tanah yang tidak stabil (Budi 2011). Kadar air merupakan faktor penting yang mempengaruhi kelengketan tanah terhadap material lain. Hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Anggraeni (1992) menyimpulkan bahwa peningkatan kadar air dalam batas 19.3% sampai dengan 38%, dapat meningkatkan kelengketan tanah. Besarnya kandungan air yang terdapat didalam suatu contoh tanah sering disebut kadar air (water content) dan dinyatakan dalam persentase terhadap berat tanah dalam keadaan kering. Kadar air tanah basis kering dapat dihitung menggunakan Persamaan 1. ................................................(1) Keterangan: Wa = kadar air (%) Ww = massa air (g) Ws = massa tanah dalam keadaan kering (g) Hardjowigeno (1995) menyatakan bahwa densitas tanah merupakan perbandingan bobot tanah kering dengan volume tanah termasuk pori-pori tanah yang berisikan udara. Densitas tanah menunjukkan kepadatan tanah semakin tinggi densitas tanah maka semakin sulit untuk meruskan air atau ditembus oleh akar tanaman. Pada umumnya densitas tanah berkisar 1.1 g/cc 1.6 g/cc, akan tetapi ada juga beberapa jenis tanah yang memiliki densitas kurang dari 0.85 g/cc. Densitas tanah dapat diukur menggunakan ring sample dimana tanah di dalamnya telah diketahui volumenya. Tanah tersebut kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 105˚C hingga tercapai bobot kering tanah (Plaster 1992). Densitas tanah dapat dihitung menggunakan Persamaan 2. ..............................................................(2)
3
Keterangan: Dt = densitas tanah (dry bulk density) (g/cc) Ws = massa tanah kering (g) Vk = volume tanah (cc) Keseragaman kondisi tanah saat pengukuran dapat dilakukan dengan uji homogenitas tanah berdasarkan uji Bartlett pada taraf 5% dengan varians gabungan dari semua contoh densitas tanah. Kadar air yang kemudian ditentukan nilai densitas tanah diuji untuk menentukan keseragaman kondisi lahan yang digunakan dalam pengukuran. Porositas Tanah Porositas merupakan proporsi ruang pori tanah (ruang kosong) yang terdapat dalam suatu volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah (Hakim et al. 1996). Bila volume pori di dalam tanah dipenuhi oleh air, maka tanah dinyatakan dalam kondisi jenuh. Porositas menunjukan tingkat kepadatan tanah, semakin padat tanah maka porositas semakin kecil sehingga tanah akan sulit untuk menyerap air begitupun sebaliknya. Menurut Plaster (1992) porositas dapat dihitung berdasarkan nilai densitas tanah (DST) dan densitas partikel tanah (DPT). Tanah yang tidak mempunyai pori maka rasio DST/DPT sama dengan satu, semakin banyak ruang pori tanah maka DST akan semakin kecil dan rasio DST/DPT juga semakin kecil. Dalam perhitungan, tanah-tanah mineral umumnya memiliki densitas tanah rata-rata sebesar 2.65 g/cc. Porositas dapat dihitung dengan Persamaan 3. ..........................................(3) Keterangan: PST = porositas tanah (%) DST = densitas tanah (g/cc) DPT = densitas partikel tanah (g/cc) Porositas juga dapat ditentukan dari perbedaan berat antara tanah kering oven dan tanah basah jenuh berdasarkan Persamaan 4. ..........................................(4) Keterangan: Pt Mb Mk Vt
= porositas tanah (%) = massa basah jenuh tanah sebelum dikering-ovenkan (g) = massa kering tanah setelah dikering-ovenkan (g) = volume tanah (cc) Slip Roda Traktor
Slip roda traktor (travel reduction) adalah selisih jarak tempuh roda traktor dengan pembebanan (saat operasi) dengan jarak tempuh roda traktor tanpa pembebanan (tanpa operasi) yang dinyatakan dalam persentase. Menurut
4
Pramuhadi (1998) slip roda traktor merupakan salah satu pembatas bagi traktortraktor pertanian. Apabila slip roda terlalu berlebihan, maka gerak maju traktor menjadi sangat lambat karena gerakan berputar dari roda sangat sedikit yang dimanfaatkan untuk gerakan maju. Besar nilai slip roda traktor dapat dihitung menggunakan Persamaan 6. S (1-
) 100 .........................................(6)
Keterangan: S = slip roda penggerak (%) Si = jarak tempuh aktual pada N putaran roda traktor penarik (m) R = jari-jari lingkaran roda penggerak (m) N = jumlah putaran roda penggerak Slip pada roda traktor dapat terjadi jika besar traksi yang dihasilkan roda lebih kecil dari torsi yang disalurkan oleh engine ke roda. Slip pada roda traktor dipengaruhi oleh diameter roda, lebar roda, bentuk lempengan tapak, dan sudut lempengan tapak terhadap garis singgung roda dan sumbu roda. Bajak Singkal Bajak singkal merupakan alat pengolah tanah yang dihubungkan dengan traktor dan berfungsi untuk memotong, serta membalikkan tanah. Sudut vertikal pada bajak menentukan kedalaman pembajakan tanah sedangkan jumlah mata bajak serta lebar mata bajak menentukan lebar pengolahan tanah. Jenis tanah dan kondisi lapangan yang sangat bervariasi merupakan faktor utama yang menyebabkan bentuk singkal bermacam-macam. Suatu bajak dapat terdiri dari satu bottom atau lebih. Bottom ini dibangun dari bagian-bagian utama, yaitu: 1) singkal (moldboard), 2) pisau (share), dan 3) penahan samping (landside). Ketiga bagian utama tersebut diikat pada bagian yang disebut penyatu (frog). Unit ini dihubungkan dengan rangka (frame) melalui batang penarik (beam). Bagian-bagian dari bajak singkal satu bottom dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Bagian bajak singkal (ESCAP 1995)
5
Pisau bajak memiliki fungsi untuk memotong tanah secara horizontal dan biasanya terbuat dari logam yang berbentuk tajam. Singkal (moldboard) berfungsi untuk menghancurkan dan membalik tanah, karena bentuknya yang melengkung maka pada waktu bajak bergerak maju, tanah yang terpotong akan terangkat ke atas dan dibalik kemudian dilemparkan sesuai dengan arah pembalikan bajak. Landside berfungsi untuk mempertahankan gerak maju bajak agar tetap lurus, dengan cara menahan atau mengimbangi gaya ke samping yang diterima bajak singkal pada waktu bajak tersebut digunakan untuk memotong dan membalik tanah (Daywin et al. 1992). Gaya Tarik (Draft) Spesifik Pembajakan Tanah Draft didefinisikan sebagai gaya tarik peralatan pengolahan tanah yang searah dengan arah unit penggerak. Menurut Lubis (2003) terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi draft seperti tahanan tanah, beban alat itu sendiri, kecepatan pembajakan dan koefisien gesek yang dihasilkan dari jenis alat pengolahan. Gaya tarik pembajakan merupakan selisih dari gaya tarik ketika bajak dioperasikan dengan gaya tarik bajak saat tidak dioperasikan. Daya penarikan merupakan besaran skalar yang diperoleh dari hasil perkalian antara besar gaya untuk menarik beban dan kecepatan maju traktor, atau dapat ditulis kedalam Persamaan 7. ........................................................(7)
Keterangan: P = daya penarikan (kgf.m/detik) F = gaya tarik (kgf) v = kecepatan maju (m/detik) Pengukuran draft menggunakan load cell yang mengukur besarnya gaya tarik dan di rekam oleh handy strain meter dalam bentuk regangan (strain). Apabila draft dibagi dengan luas pemotongan akan didapatkan draft spesifik pembajakan tanah yang dapat ditulis dalam Persamaan 8. ...........................................................(8)
Keterangan: DSP = draft spesifik pembajakan (kgf/cm2) F = gaya tarik (kgf) A = luas pemotongan tanah oleh bajak (cm2) Ada dua macam tujuan utama dalam pengukuran draft tanah yaitu pertama, untuk mengetahui kebutuhan tenaga traktor pada saat pengolahan tanah dengan alat pengolahan tertentu sedangkan yang kedua yaitu untuk memilih dan mempertimbangkan penggunaan desain alat tertentu yang cocok untuk kondisi tanah dengan tenaga yang tersedia.
6
METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo dan Laboratorium Fisika-Mekanika Tanah Sawah, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Darmaga, Bogor. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Februari 2015 hingga Mei 2015. Alat dan bahan Alat dan bahan yang digunakan untuk menentukan parameter pengukuran perubahan densitas tanah serta draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu nangka (Artocarpus heterophyllus) dan singkal logam yang dapat dilihat pada Gambar 2.
(a) (a)
(b) (b) Gambar 2 (a) Bajak singkal kayu (b) Bajak singkal logam
Pengambilan Contoh Tanah 1. Lima belas unit ring sample 2. Satu pack plastik wadah contoh tanah ukuran setengah kilogram 3. Dua unit sekop kecil 4. Satu unit penggaris Pengukuran Kadar air, Densitas Tanah dan Porositas Tanah 1. Tujuh puluh dua contoh tanah pada berbagai kedalaman dan lintasan 2. Tujuh puluh dua unit wadah (cawan) contoh tanah 3. Satu unit neraca electronic 4. Dua unit mesin pengering (oven)
7
Uji Pemadatan Tanah (Uji Proctor) 1. Satu unit mold dengan diameter 10 cm, volume 1 liter 2. Satu unit base plate 3. Satu unit collar 4. Satu unit trimmer 2.5 kg 5. Satu unit neraca electronic 6. Peralatan pengukur kadar air 7. Satu unit ayakan tanah ϕ 4.76 mm 8. Satu unit wadah (baki plastik) 9. Satu unit exruder Pengukuran Slip Roda dan Kecepatan Maju Traktor Penarik, Draft Spesifik Pembajakan Tanah dan Luas Pemotongan Tanah 1. Satu unit load cell merek Kyowa tipe LT-5TSA71C 2. Satu unit handy strain meter UCAM-1A 3. Satu unit traktor roda empat sebagai traktor penarik 4. Satu unit traktor roda empat sebagai traktor penggandeng implemen 5. Satu unit pegandeng (tiga titik gandeng) implemen 6. Satu unit bajak singkal kayu 7. Satu unit bajak singkal logam 8. Sepuluh batang patok penanda 9. Satu unit pengukur waktu (stopwatch) 10. Dua unit alat bantu hitung (calculator) 11. Satu unit meteran gulungan Parameter Pengukuran Parameter pengukuran yang dilakukan dalam penelitian ini merupakan tolak ukur untuk pembahasan penelitian. Adapun parameter pengukuran yang akan dilakukan sebagai berikut: 1. Densitas tanah (g/cc) 2. Uji pemadatan tanah 3. Gaya tarik bajak singkal (kgf) 4. Luas hasil pengolahan (cm2) 5. Gaya tarik (draft) spesifik pembajakan (kgf/cm2) 6. Slip (%) Prosedur Penelitian Prosedur penelitian dilakukan dengan dua tahap pengukuran di lahan tanah yang telah diairi tiga hari sebelumnya. Tahap pertama yaitu uji keseragaman tanah menggunakan uji homogenitas tanah yang terdapat pada Gambar 3.
8
Mulai Menyiapkan ring sample, cangkul, meteran gulung Menyiapkan lahan yang telah diairi Menentukan lima titik pengukuran contoh tanah
Mengukur massa tanah basah (g) Mengukur massa tanah kering oven (g)
Mengukur volume tanah dalam ring sample (cc) Menghitung densitas tanah (g/cc)
Menghitung porositas tanah (%)
Hitung kadar air tanah (%)
Menguji kondisi awal tanah Berhenti
Gambar 3 Diagram alir prosedur uji kondisi tanah sebelum pengolahan tanah menggunakan metode uji homogenitas tanah Tahap ke dua yaitu prosedur pengukuran saat pengolahan di lahan hingga pengukuran di laboratorium. Parameter pengukuran di lahan seperti kecepatan maju, slip roda penggerak, gaya tarik traktor dan luas pemotongan pengolahan tanah. Pengukuran di laboratorium seperti sifat fisik (densitas dan porositas tanah) dan sifat mekanik (uji pemadatan). Prosedur tahap ke dua pengukuran dilakukan mengunakan bajak singkal kayu dan singkal logam secara bergantian, prosedur ini dapat dilihat pada Gambar 4.
9
Mulai Menyiapkan traktor penarik, traktor penggandeng implemen, load cell, handy strain meter, stopwatch, meteran gulung, patok-patok, bajak singkal kayu dan singkal logam Memasang load cell antara traktor penarik dan traktor penggandeng implemen Memasang kabel data handy strain ke load cell
Menjalankan traktor penarik dengan memilih salah satu perlakuan kecepatan maju dari yang terendah
tidak
Mengukur kecepatan maju traktor penarik (m/detik)
Mengukur slip roda traktor penarik (%)
Mengukur gaya tarik traktor penggandeng implemen (kgf)
Syarat: perlakuan kecepatan L-1, L-2, L-3 dan H-1telah dilakukan
ya Mengukur luas pemotongan pengolahan tanah (cm2)
Mengambil contoh tanah (g)
Mengukur sifat fisik dan mekanik tanah
Berhenti
Gambar 4 Diagram alir prosedur pengukuran saat pengolahan tanah menggunakan bajak singkal kayu dan singkal logam
10
Pengukuran Kadar air, Densitas Tanah, dan Porositas Tanah 1. Contoh tanah diambil dari lima titik yang telah ditentukan, sebelumnya telah diukur massa ring sample. Titik pengambilan contoh tanah ditentukan pada Gambar 5. 2. Contoh tanah pada tiga titik kedalaman (0 ̶ 5) cm, (5 ̶ 10) cm dan (10 ̶ 15) cm diambil kemudian diukur massa tanah basah. 3. Contoh tanah dikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC selama 24 jam. 4. Contoh tanah yang telah dikeringkan dalam oven dimasukkan ke dalam desikator hingga suhunya mencapai suhu ruang agar tidak mempengaruhi massanya. 5. Massa tanah kering oven diukur agar diketahui kadar air tanah menggunakan Persamaan 1. 6. Densitas tanah diukur dengan mengetahui volume ring sample terlebih dahulu kemudian gunakan Persamaan 2. 7. Porositas tanah dihitung menggunakan Persamaan 3.
Keterangan : : Titik-titik pengambilan contoh tanah
Gambar 5 Penentuan titik pengambilan contoh tanah Penentuan Kondisi Awal Tanah menggunakan Uji Bartlett 1. Varians gabungan dihitung dari semua contoh tanah berdasarkan Persamaan 9. ............................................................(9) Keterangan: S2 = varians gabungan contoh n = banyak contoh ni = contoh kesi = varians contoh 2. Harga satuan B dihitung dengan Persamaan 10. log Keterangan: B = nilai satuan S2 = varians gabungan contoh ni = contoh ke-
1 ..............................................(10)
11
3. Uji Bartlett dihitung berdasarkan Persamaan 11. ............................(11) Keterangan: χ2 = chi-kuadrat B = nilai satuan s2i = varians contoh 4. Analisis hipotesis statistik untuk pengujian homogenitas varians Hipotesis pengujian (H0) : σ 1 σ 2 σ3 σ 4 σ5 (Varians data densitas tanah homogen) H-1 : σ 1≠σ2≠σ3 ≠σ4≠σ5 (Varians data densitas tanah tidak homogen) Pengukuran Gaya Tarik (Draft) Spesifik Pembajakan Tanah Alat dan instrumen seperti traktor penarik, traktor penggandeng implemen, load cell, handy strain meter, stopwatch, meteran gulung, patok-patok, bajak singkal kayu dan singkal logam dipersiapkan sebelum pengukuran draft spesifik pembajakan tanah. Load cell sebagai unit pengukur beban tarik ditampilkan dan direkam oleh handy strain meter. Pengkalibrasian load cell dan handy strain meter yaitu dengan menghubungkan keduanya kemudian digantung pada sebuah crane. Proses selanjutnya dilakukan pembebanan pada load cell secara bertahap dengan tiga kali ulangan. Pada masing-masing pembebanan yang diberikan, nilai yang terbaca pada handy strain meter dicatat sebagai ukuran besarnya regangan yang terjadi. Data hasil kalibrasi load cell merek Kyowa tipe LT-5TSA71C diperoleh (Imantara 2011) pada Persamaan 12. .............................................(12) Keterangan: y = beban yang terukur (kgf) x regangan με Adapun prosedur pengukuran draft spesifik pembajakan sebaga berikut: 1. Penggandeng implemen bajak singkal dipasang pada tiga titik gandeng traktor. Bajak singkal kayu atau logam dipasangkan pada batang penarik implemen dan dikunci menggunakan landside. Bajak singkal kayu menggunakan landside yang telah dimodifikasi. 2. Dipasangkan (set) kabel data dari load cell ke handy strain meter sebagai alat ukur draft. Pemasangan alat dan instrumen pengukuran yang menghubungkan traktor penarik dan traktor beban terdapat pada Gambar 6. 3. Load cell ditempatkan di antara traktor penarik (traktor depan) dan traktor beban (traktor yang menggandeng bajak singkal), dalam hal ini load cell bertindak sebagai penghubung dan penyambung kedua traktor tersebut. 4. Traktor penarik dijalankan pada posisi gigi versnelling Low-1 (L-1), Low-2 (L-2), Low-3 (L-3) dan High-1 (H-1) dengan kecepatan putar 2000 rpm sedangkan traktor penggandeng implemen pada posisi gigi versnelling normal (N) dengan kecepatan putar 1000 rpm 5. Perlakuan percobaan (L-1, L-2, L-3 dan H-1) masing-masing mewakili satu lintasan traktor dan dicatat nilai strain yang terbaca pada handy strain meter
12
setiap tiga detik, diukur kecepatan maju traktor penarik, cutting width dan cutting depth serta slip roda traktor penarik 6. Dihitung gaya tarik (kgf), draft spesifik pembajakan (kgf/cm2), dan daya pembajakan (kgf.m/detik). 7. Proses pergantian bajak dilakukan setelah perlakuan (L-1, L-2, L-3 dan H-1) dan pengambilan contoh tanah selesai dilakukan.
Gambar 6 Rangkaian alat dan instrumen pengukuran draft spesifik pembajakan tanah Uji Pemadatan Tanah 1. Tanah contoh disiapkan 3 kg yang lolos ayakan ϕ 4.76 mm dan dimasukan ke dalam wadah. 2. Tanah dipadatkan dengan membuat tiga lapisan di dalam mold yang ditutup bagian bawah oleh base plate, masing-masing lapisan diberikan tekanan dengan trimmer sebanyak 25 kali ketukan. 3. Bagian tepi atas tanah dipotong dan diratakan 4. Berat mold + base plate (m1) dan berat mold + base plate + tanah padat (m2) ditimbang. 5. Tanah hasil uji Proctor diambil pada tiga kedalaman, masing-masing digunakan untuk contoh tanah yang diberikan beban normal. 6. Massa dan kadar air diukur pada masing-masing contoh tanah. 7. Kadar air tanah diubah dengan cara: a. Tanah dihancurkan kembali kemudian ditambah air b. Tanah dipadatkan kembali, diulang terus hingga densitasnya turun (± 5 kali ulangan) atau ketika massa tanah setelah perlakuan lebih kecil dari massa tanah sebelumnya (m2n<m2n-1). 8. Soil dry bulk density tanah diukur dengan cara dihitung: a. Kadar air contoh tanah (w) b. Densitas basah ρ t) c. Densitas kering ρd) 9. Menurut Das (1993) sebagian besar dari tanah mineral memiliki spesific gravity (Gs) yang berkisar antara 2.6 sampai dengan 2.9 sehingga digunakan
13
asumsi Gs ≈ 2.7 dan densitas air (ρw) ≈ 1 g/cc, densitas jenuh tanah (ρs) dihitung menggunakan Persamaan 14. ρ
...................................................(14)
Keterangan: ρw = densitas air Gs = spesific gravity w = kadar air contoh tanah (%)
HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Awal Tanah Sebelum Dibajak Pengujian kondisi awal tanah dilakukan guna menentukan keseragaman tanah pada setiap titik contoh. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada lima titik diagonal lahan dengan masing-masing pada tiga titik kedalaman yaitu (0 ̶ 5) cm, (5 ̶ 10) cm dan (10 ̶ 15) cm. Tanah yanng diambil sebagai contoh pengujian adalah lahan tanah yang telah diairi dengan air, hal ini dilakukan agar pori-pori tanah dapat membuka dan tanah menjadi lembek sehingga mudah untuk diolah. Lahan tanah yang telah diairi akan mempengaruhi keseragaman kondisi tanah pada saat pengambilan contoh tanah. Pada saat pengukuran, lahan tidak diari guna memudahkan dalam melakukan pengukuran draft spesifik pembajakan tanah. Kondisi awal tanah rata-rata pada lima titik sebelum dibajak dapat dilihat pada Tabel 1. Hasil pengukuran menunjukan bahwa semakin besar kedalaman tanah maka kadar air dan densitas yang terukur semakin besar, hal ini disebabkan air yang mengalir ke bawah melalui pori-pori tanah sebagai akibat dari gaya gravitasi bumi. Kadar air yang semakin besar menyebabkan ruang pori tanah terisi oleh air sehingga nilai porositas semakin kecil. Tabel 1 Kondisi awal tanah rata-rata sebelum dibajak pada lima titik contoh Kadar air tanah Densitas Porositas Kedalaman (cm) basis kering (%) tanah (g/cc) tanah (%) 0-5 31.805 1.222 53.892 5-10 32.777 1.230 53.569 10-15 36.808 1.256 52.616 Rata-rata 33.797 1.236 53.359 Persamaan yang digunakan untuk menentukan keseragaman kondisi awal tanah menggunakan uji homogenitas yaitu berdasarkan densitas tanah pada masing-masing contoh tanah yang diuji ke dalam persamaan Bartlett yang dapat dilihat pada Lampiran 1. Distribusi chi-kuadrat dengan nilai derajat kebebasan (dk) 4 didapat chi-kuadrat tabel sebesar 9.488, sedangkan chi-kuadrat hitung sebesar 0.15. Nilai chi-kuadrat hitung lebih kecil dari pada chi-kuadrat tabel
14
maka hipotesis yang menyatakan varians densitas tanah homogen di lima titik contoh diterima dan tanah bersifat homogen pada taraf 5%. Perubahan Densitas dan Draft Spesifik Pembajakan Tanah Proses pengolahan tanah menggunakan bajak singkal adalah dengan membalikkan lapisan permukaan atas tanah agar sisa tanaman seperti rumput dan jerami dapat terbenam. Pada proses pengolahan tanah terdapat sejumlah gaya yang timbul, salah satunya yang penting adalah gaya tarik (draft) yang searah dengan arah pembajakan tanah. Draft yang didapatkan menggunakan metode mengukur besar gaya penarikan traktor untuk menarik alat bajak yaitu dengan memasang instrumen ukur yang menghubungkan antara drawbar traktor dengan beban. Instrumen ukur yang digunakan adalah load cell yang dapat mengukur besaran berupa regangan (strain) dan terbaca pada instrumen handy strain meter. Beban yang digunakan pada operasional penarikan berupa traktor penggandeng implemen yang ditarik oleh traktor penarik yang diukur besar gaya penarikannya. Traktor penarik yang digunakan saat pengukuran adalah traktor merek New Holland dengan daya 55 hp sedangkan traktor penggandeng implemen yang digunakan adalah traktor Kubota dengan daya 31 hp. Besar beban tarik berupa gaya penarikan pada saat bajak singkal kayu dan bajak singkal logam memotong tanah dan memindahkan potongan tanah. Data hasil pengukuran perubahan densitas dan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu dan singkal logam dapat dilihat pada Tabel 2‒3. Tabel 2 Data hasil pengukuran perubahan densitas dan draft spesifik pembajakan
tanah menggunakan bajak singkal kayu Perlakuan L-1 L-2 L-3 H-1
Kecepatan Densitas maju tanah (g/cc) (m/detik) 0.53 0.75 1.10 1.79
1.06 1.09 1.07 1.06
Draft (kgf)
Daya penarikan (kgf.m/detik)
228.77 275.33 223.67 279.09
120.53 207.80 247.15 499.58
Draft spesifik pembajakan (kgf/cm2) 0.75 0.99 0.84 1.18
Tabel 3 Data hasil pengukuran perubahan densitas dan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam Perlakuan L-1 L-2 L-3 H-1
Kecepatan maju (m/detik)
Densitas tanah (g/cc)
Draft (kgf)
0.55 0.80 1.24 1.79
1.01 1.03 0.92 1.00
197.92 208.30 205.52 215.17
Draft Daya spesifik penarikan pembajakan (kgf.m/detik) (kgf/cm2) 108.45 0.94 166.64 0.58 254.04 1.39 385.15 0.80
15
Densitas yang diamati merupakan rata- rata densitas tanah hasil pengolahan bajak singkal kayu dan singkal logam pada kedalaman (0‒5) cm, (5‒10) cm dan (10‒15) cm. Perubahan densitas tanah hasil pengolahan bajak singkal kayu mulai dari 1.06 g/cc hingga 1.09 g/cc pada perubahan kecepatan pembajakan 0.53 m/detik hingga 1.79 m/detik . Perubahan densitas hasil pengolahan bajak singkal logam dari 0.92 g/cc hingga 1.03 g/cc seiring dengan meningkatnya kecepatan dari 0.55 m/detik hingga 1.79 m/detik. Peningkatan kecepatan pembajakan tanah mengakibatkan draft pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu beragam, hal ini disebabkan kurang akuratnya pembaca melihat handy strain meter dalam menampilkan data beban tarik yang diukur oleh load cell. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan Pahlevi (2003) meningkatnya kecepatan pembajakan mengakibatkan peningkatan nilai draft pembajakan tanah. Pengukuran draft pembajakan tanah sebaiknya dilakukan menggunakan alat uji draft berbentuk bak yang dilengkapi alat ukur seperti sensor gaya tipe oktagonal yang kemudian direkam oleh komputer sehingga hasilnya lebih akurat. Daya yang dibutuhkan traktor untuk menarik bajak singkal kayu meningkat sebesar 120.53 kgf.m/detik hingga 499.58 kgf.m/detik seiring dengan meningkatnya kecepatan maju pembajakan tanah. Draft pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam mengalami peningkatan walaupun pada perlakuan L-2 terjadi penurunan, namun tidak signifikan. Daya penarikan bajak singkal logam pada kenaikan kecepatan pembajakan tanah meningkat sebesar 108.45 kgf.m/detik hingga 385.15 kgf.m/detik. Ketika pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu terdapat banyak tanah yang lengket di permukaan bajak singkal sehingga dibutuhkan usaha-usaha untuk mengurangi kelengketan tanah. Anggraeni (1992) menyatakan pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam yang diberikan perlakuan kecepatan tidak memberikan pengaruh terhadap kelengketan tanah, hal ini disebabkan oleh permukaan logam yang relatif licin sehingga hanya sedikit tanah yang tertahan saat proses pembalikan tanah. Grafik hubungan kecepatan maju traktor penarik terhadap draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu dan singkal logam dapat dilihat pada Gambar 7 ̶ 8.
16
Draft spesifik pembajakan (kgf/cm2)
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
0.53
0.75 1.10 1.79 Kecepatan maju (m/detik)
Gambar 7 Grafik hubungan kecepatan maju traktor penarik dengan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu
Draft spesifik pembajakan (kgf/cm2)
1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
0.55
0.80 1.24 1.79 Kecepatan maju (m/detik)
Gambar 8 Grafik hubungan kecepatan maju traktor penarik dengan draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam Penelitian ini menunjukan nilai draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu meningkat seiring bertambah kecepatan walaupun terjadi penurunan pada perlakuan L-3 namun tidak terlalu signifikan. Draft spesifik pembajakan tanah menggunakan singkal kayu meningkat sebesar 0.75 kgf/cm2 hingga 1.18 kgf/cm2 pada perubahan kecepatan pembajakan sebesar 0.53 m/detik hinggga 1.79 m/detik seiring dengan menurunnya luas pemotongan tanah. Draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam pada kenaikan kecepatan mengalami keragaman (Gambar 8) seiring dengan meningkatnya kecepatan dari 0.55 m/detik hingga 1.79 m/detik, hal ini disebabkan keragaman draft pembajakan tanah dan luas pemotongan tanah. Menurut Lubis (2003) draft dipengaruhi oleh aktifitas, desain alat, dan kecepatan kerja. Aktifitas menyangkut jenis pekerjaan dan kondisi kerja sehingga masingmasing alat dengan desain yang spesifik akan memiliki besaran draft yang berbeda. Data hasil pengukuran pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan
17
parameter lainnya menggunakan bajak singkal kayu dan singkal logam dapat dilihat pada ampiran 2 3. Hubungan Kadar Air dan Densitas Tanah Pengujian pemadatan tanah dilakukan untuk mencari hubungan kadar air dan berat volume, serta untuk mengevaluasi tanah agar memenuhi persyaratan kepadatan. Pengujian pemadatan tanah terhadap contoh tanah di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo dilakukan dengan metode uji Proctor serta menggunakan beberapa asumsi seperti specific gravity of soil (Gs) dengan nilai 2.7 dan densitas air (ρw) sebesar 1.0 g/cc. Pemadatan tanah dilakukan secara bertahap dengan melakukan manipulasi kadar air pada contoh tanah. Berat volume kering tanah (dry bulk density) dalam hal ini densitas yang diperoleh pada mulanya akan turun dan berikutnya akan naik sehingga mencapai maksimum, kemudian akan turun kembali dengan bertambahnya kadar air. Proses ini menandai penurunan densitas kering tanah dan perlakuan uji pemadatan tanah akan dihentikan jika massa tanah setelah perlakuan lebih kecil dari massa tanah sebelumnya. Menurut Das (1993) penurunan densitas pada awal kurva disebabkan peristiwa kapiler pada tanah. Pada kadar air yang masih rendah, adanya tegangan terik kapiler pada pori-pori tanah mencegah densitas tanah untuk menjadi lebih padat. Kurva karakteristik pemadatan contoh tanah di lahan penelitian terdapat pada Gambar 9. Data uji pemadatan tanah menggunakan standar uji Proctor dapat dilihat pada Lampiran 4. 1.35
Densitas Tanah (g/cc)
1.30 1.25 1.20 1.15 1.10 1.05 1.00
20
25
30 35 Kadar Air Tanah (%)
40
45
Gambar 9 Kurva karakteristik pemadatan contoh tanah di Lapangan Siswadhi Soepardjo Kurva hubungan penambahan kadar air dengan densitas tanah memiliki bentuk yang mengikuti pola fungsi polinomial. Pada kurva densitas kering, fungsi dapat digunakan untuk mencari kadar air optimum pada densitas kering tanah maksimum dengan cara mencari nilai (x) untuk kadar air optimum dan nilai (y)
18
untuk densitas kering maksimum pada turunan pertama persamaan tersebut bernilai nol (Holqi 2011). Kadar air pada densitas maksimum adalah kadar air optimum yang merupakan nilai kadar air yang terbaik untuk mencapai densitas terbesar atau kepadatan maksimum. Pengujian pemadatan tanah dilakukan untuk memperoleh hubungan antara kadar air dengan densitas kering tanah (dry bulk density) yang kemudian dapat ditentukan kadar air optimum dan densitas maksimum tanah. Berdasarkan hasil pengukuran contoh tanah di Lapangan Siswadhi Soepardjo nilai kadar air optimum yaitu 37.32% dengan nilai densitas maksimum yaitu 1.31 g/cc.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Densitas kering tanah hasil pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu mengalami perubahan dari 1.06 g/cc hingga 1.09 g/cc, sedangkan draft spesifik pembajakan tanahnya meningkat dari 0.75 kgf/cm2 hingga 1.18 kgf/cm2 pada peningkatan kecepatan pembajakan dari 0.53 m/detik hingga 1.79 m/detik. Densitas kering tanah hasil pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam mengalami perubahan dari 0.92 g/cc hingga 1.03 g/cc, sedangkan draft spesifik pembajakan tanahnya mengalami perubahan 0.58 kgf/cm2 hingga 1.39 kgf/cm2 pada peningkatan kecepatan pembajakan dari 0.55 m/detik hingga 1.79 m/detik. Saran 1. Peningkatan kecepatan pembajakan tanah mengakibatkan draft pembajakan menggunakan singkal kayu beragam yang disebabkan kurang akuratnya pembaca melihat handy strain meter. Oleh sebab itu, perlu digunakan metode atau peralatan (instrumen) untuk pembacaan nilai draft yang lebih akurat. 2. Ketika pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu terdapat banyak tanah yang lengket di permukaan singkal, sehingga dibutuhkan usaha-usaha untuk mengurangi kelengketan tanah.
DAFTAR PUSTAKA Andhini PR. 2003. Perubahan tahanan tarik (draft) pembajakan pada perubahan kadar air dan kedalaman olah dengan menggunakan berbagai jenis bahan dan ukuran panjang landside bajak singkal [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Anggraeni MVD. 1992. Analisis kelengketan tanah pada pengolahan tanah dengan bajak singkal [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Budi GS. 2011. Pengujian Tanah di Laboratorium. Ed ke-1. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu.
19
Das MD. 1993. Mekanika Tanah (Prinsip –prinsip Rekayasa Geoteknis). Ed ke-1. Endah N, Mochtar IB, penerjemah. Jakarta (ID): Erlangga. Terjemahan dari: Principles of Geotechnical Engineering. Daywin FJ, Sitompul RG, Hidayat I. 1992. Mesin-Mesin Budidaya Pertanian di Lahan Kering. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu. [ESCAP] Economic and Social Commission for Asia and Pasific. 1995. RNAM Test Codes and Procedures for Farm Machinery. 2th ed. UNIDO. Hakim N, Nyakpa MY, Lubis AM, Nugroho SG, Diha MA, Hong GM, Bailey HH. 1986. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Lampung (ID): Unila Pr. Hardjowigeno S. 1995. Ilmu Tanah. Ed ke-4. Jakarta (ID): Akademika Pressindo. Holqi TA. 2011. Analisis hubungan sifat fisik dan mekanik tanah pada kegiatan pengolahan tanah di PT. Laju Perdana Indah, Sumatera Selatan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Imantara BA. 2011. Uji kinerja tarik traktor tangan dengan bahan bakar minyak nyamplung murni [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Lubis R. 2003. Perubahan tahanan tarik (draft) pembajakan pada perubahan kecepatan dan kedalaman olah menggunakan berbagai jenis bahan dan ukuran landside bajak singkal [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Pahlevi H. 2003. Perubahan tahanan tarik (draft) pembajakan pada perubahan kadar air tanah dan kecepatan olah menggunakan berbagai jenis bahan dan ukuran landside bajak singkal [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Plaster EJ. 1992. Soil Science and Management. 2th ed. New York (US): Delmar Publisher Inc. Pramuhadi G. 1998. Studi optimasi rasio kecepatan linear pisau rotari dan kecepatan maju traktor pada pelumpuran tanah padi sawah [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
20
Lampiran 1 Uji awal tanah menggunakan kondisi uji homogenitas tanah Tabel hasil pengukuran kondisi awal tanah di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo, Dramaga Bogor Kode Kedalaman Kadar air tanah Densitas Porositas (cm) basis kering tanah tanah (%) (g/cc) (%) A 0-5 25.365 1.256 52.585 5-10 26.144 1.246 52.969 10-15 28.446 1.389 47.590 B 0-5 38.290 1.048 60.462 5-10 37.589 1.149 56.658 10-15 37.186 1.216 54.122 C 0-5 30.623 1.340 49.435 5-10 33.361 1.227 53.700 10-15 38.262 1.219 54.007 D 0-5 40.036 1.134 57.196 5-10 33.893 1.274 51.932 10-15 36.850 1.293 51.202 E 0-5 24.713 1.331 49.780 5-10 32.901 1.256 52.585 10-15 43.295 1.162 56.159 Data densitas tanah dari lima titik pengambilan contoh tanah Kedalaman Nilai densitas tanah (g/cc) pada titik (cm) A B C D E (0-5) 1.26 1.05 1.34 1.13 1.33 (5-10) 1.25 1.15 1.23 1.27 1.26 (10-15) 1.39 1.22 1.22 1.29 1.16 Rataan 1.30 1.14 1.26 1.23 1.25 Hipotesis pengujian (H0)
:
H-1
:
σ 1 σ 2 σ3 σ 4 σ5 (Varians data densitas tanah homogen) σ 1≠σ2≠σ3 ≠σ4≠σ5 (Varians data densitas tanah tidak Homogen)
Data statistik perhitungan uji homogenitas densitas tanah (Bagian 1) Titik Statistik A B C D E Rataan 1.297 1.137 1.262 1.234 1.250 S. Deviasi 0.013 0.014 0.009 0.015 0.014 Varians 0.006 0.007 0.005 0.008 0.007 Jumlah 3 3 3 3 3 data
21
Lampiran 1 Uji kondisi awal tanah menggunakan uji homogenitas tanah (lanjutan) Data statistik perhitungan uji homogenitas densitas tanah (Bagian 2) Varians Titik A Titik B Titik C Titik D Titik E Jumlah
Si2 0.006 0.007 0.005 0.008 0.007 0.033
dk 2 2 2 2 2 10
1/dk 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2.5
a. Menghitung varians S2 = 0.007 b. Menghitung nilai B atau Bartlett B = -21.838 c. Menghitung χ2 χ2 = 0.150
dk.Si2 0.013 0.014 0.009 0.015 0.014 0.065
log.Si2 -2.199 -2.146 -2.338 -2.124 -2.144 -10.951
dk.log Si2 -4.398 -4.291 -4.677 -4.249 -4.288 -21.903
22
Lampiran 2
Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan parameter lainnya menggunakan bajak singkal kayu
Data hasil pengukuran lebar dan kedalaman olah bajak singkal kayu Perlakuan
Lebar olah (cm) P
T
U
L-1 23.50 23.40 23.00 L-2 24.00 24.60 23.80 L-3 23.20 22.00 24.00 H-1 22.40 22.80 22.50 Keterangan: P = Pangkal T = Tengah U = Ujung
Kedalaman olah (cm) Rata² 23.30 24.13 23.07 22.57
P
T
U
Rata²
13.00 12.00 14.50 13.17 13.00 13.50 14.50 11.50 11.50 9.50 13.50 11.50 10.00 12.00 9.50 10.50
Luas Pemotongan (cm²) 306.78 277.53 265.27 236.95
Data hasil pengukuran draft traktor beban saat pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu Slip roda Draft Luas Kecepatan Daya penggerak Perla- Draft spesifik Pemotongan maju penarikan traktor kuan (kgf) pembajakan (cm²) (m/detik) (kgf.m/detik) penarik 2 (kgf/cm ) (%) 334.29 176.13 1.09 4.58 L-1 306.78 0.53 360.45 272.04 1.30 6.41 L-2 277.53 0.75 370.58 409.49 1.40 9.06 L-3 265.27 1.10 374.51 670.37 1.58 9.18 H-1 236.95 1.79 Data hasil pengukuran draft traktor beban tanpa pembajakan tanah Perlakuan
Draft (kgf)
L-1 L-2 L-3 H-1
105.52 85.11 146.92 95.41
Jarak Waktu tempuh tempuh (meter) (detik) 10 10 10 10
27.00 13.00 7.50 5.00
Kecepatan maju (m/detik)
Slip roda penggerak traktor penarik (%)
0.370 0.769 1.333 2.000
5.34 6.23 5.70 2.22
23
Lampiran 2
Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan parameter lainnya menggunakan bajak singkal kayu (lanjutan)
Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal kayu Perlakuan
Draft (kgf)
L-1 L-2 L-3 H-1
228.77 275.33 223.67 279.09
Draft Luas Kecepatan Daya spesifik Pemotongan maju penarikan pembajakan (cm²) (m/detik) (kgf.m/detik) (kgf/cm2) 306.78 0.53 120.53 0.75 277.53 0.75 207.80 0.99 265.27 1.10 247.15 0.84 236.95 1.79 499.58 1.18
Data pengukuran setelah pengolahan tanah menggunakan bajak singkal kayu Perlakuan Kecepatan Kedalaman Kadar air Densitas Porositas maju (cm) tanah basis tanah (g/cc) tanah (%) (m/detik) kering (%) 0-5 30.09 0.94 64.46 L-1 0.53 5-10 29.63 1.13 57.48 10-15 35.80 1.11 58.21 Rata-rata 31.84 1.06 60.05 0-5 33.67 1.09 58.96 L-2 0.75 5-10 33.93 0.99 62.58 10-15 35.58 1.20 54.61 Rata-rata 34.40 1.09 58.72 0-5 28.22 0.93 65.00 L-3 1.10 5-10 29.54 1.11 58.17 10-15 37.69 1.17 55.97 Rata-rata 31.82 1.07 59.71 0-5 31.01 1.04 60.69 H-1 1.79 5-10 35.80 1.01 61.78 10-15 38.44 1.11 58.03 Rata-rata 35.08 1.06 60.17
24
Lampiran 3
Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan parameter lainnya menggunakan bajak singkal logam
Data hasil pengukuran lebar dan kedalaman olah bajak singkal logam Perlakuan
Lebar olah (cm) P
T
22.00 33.00 L-1 28.00 34.00 L-2 33.00 27.00 L-3 29.00 30.00 H-1 Keterangan: P = Pangkal T = Tengah U = Ujung
Luas Pemotongan T U Rata² (cm²) 11.00 7.00 8.00 210.67 12.00 7.00 11.50 360.33 5.00 5.00 5.00 148.33 10.00 9.00 9.33 267.56
Kedalaman olah (cm)
U
Rata²
P
24.00 32.00 29.00 27.00
26.33 31.33 29.67 28.67
6.00 7.00 5.00 9.00
Data hasil pengukuran draft traktor beban saat pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam Slip roda Draft Luas Kecepatan Daya penggerak Draft spesifik Perlakuan Pemotongan maju penarikan traktor (kgf) pembajakan (cm²) (m/detik) (kgf.m/detik) penarik (kgf/cm2) (%) L-1 283.03 210.67 0.55 155.08 1.34 3.81 L-2 286.55 360.33 0.80 229.24 0.80 9.77 L-3 333.80 148.33 1.24 412.60 2.25 4.46 H-1 346.06 267.56 1.79 619.45 1.29 10.36 Data hasil pengukuran kebutuhan daya tanpa pembajakan tanah Slip roda Jarak Waktu Kecepatan Draft penggerak Perlakuan tempuh tempuh maju (kgf) traktor (m) (detik) (m/detik) penarik (%) 85.11 3.28 L-1 10 27 0.37 78.25 3.87 L-2 10 13 0.77 128.28 3.57 L-3 10 7.5 1.33 130.89 2.69 H-1 10 5 2.00
25
Lampiran 3
Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah dan parameter lainnya menggunakan bajak singkal logam (lanjutan)
Data hasil pengukuran draft spesifik pembajakan tanah menggunakan bajak singkal logam Perlakuan
Draft (kgf)
Luas Pemotongan (cm²)
L-1 L-2 L-3 H-1
197.92 208.30 205.52 215.17
210.67 360.33 148.33 267.56
Kecepatan maju (m/s) 0.55 0.80 1.24 1.79
Draft Daya spesifik penarikan pembajakan (kgf.m/detik) (kgf/cm2) 108.45 0.94 166.64 0.58 254.04 1.39 385.15 0.80
Data pengukuran setelah pengolahan tanah menggunakan bajak singkal logam Perlakuan Kecepatan Kedalaman Kadar air Densitas Porositas maju (cm) tanah basis tanah (g/cc) tanah (%) (m/detik) kering (%) 0-5 23.82 0.89 66.48 L-1 0.55 5-10 28.78 1.04 60.81 10-15 34.33 1.11 58.14 Rata-rata 28.98 1.01 61.81 0-5 22.91 0.99 62.69 L-2 0.80 5-10 29.30 1.02 61.44 10-15 35.38 1.08 59.21 Rata-rata 29.19 1.03 61.11 0-5 24.24 0.77 70.95 L-3 1.24 5-10 29.99 0.96 63.93 10-15 34.43 1.04 60.71 Rata-rata 29.55 0.92 65.20 0-5 29.24 0.97 63.33 H-1 1.79 5-10 29.12 1.03 61.18 10-15 32.19 0.99 62.52 Rata-rata 30.18 1.00 62.34
26
Lampiran 4 Hasil uji pemadatan tanah menggunakan uji Proctor Data hasil uji pemadatan tanah menggunakan uji Proctor Hasil Pengukuran Parameter Simbol Satuan I II III IV Bobot (mold + m1 g 4604.8 4604.8 4604.8 4604.8 base plate) Bobot (mold + base plate + m2 g 6017.2 6047.3 6232.8 6386.2 tanah) Volume contoh V cc 1000 1000 1000 1000 tanah Kadar air tanah w % 21.97 26.78 32.77 34.69 Densitas air ρw g/cc 1 1 1 1 Spesific Gravity GS 2.7 2.7 2.7 2.7 Tanah Densitas basah ρt g/cc 1.412 1.443 1.628 1.781 contoh tanah Densitas kering ρd g/cc 1.158 1.138 1.226 1.323 contoh tanah Densitas jenuh ρs g/cc 1.695 1.567 1.433 1.394 tanah
V
VI
4604.8
4604.8
6395.7
6352.4
1000
1000
38.59 1
42.16 1
2.7
2.7
1.791
1.748
1.292
1.229
1.322
1.263
27
RIWAWAT HIDUP Penulis dilahirkan di Pariaman, Provinsi Sumatera Barat pada tanggal 18 Maret 1993 dari ayah Erwan dan ibu Rosmani Erita. Penulis adalah putera pertama dari tiga bersaudara, adik bernama Vitto Jawanta dan Muhammad Sandi. Tahun 2011 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Pariaman dan tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan seperti Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakulas Teknologi Pertanian IPB sebagai staf Kajian dan Strategi (2012/2013), Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian Indonesia (Himatetani) sebagai staf Penelitian dan Pengembangan (2012/2013), Himpunan Mahasiwa asal Pariaman (Himaparis) sebagai wakil ketua (2014/2015). Penulis juga pernah menjadi asisten pratikum mata kuliah Teknik Mesin dan Budidaya Pertanian pada tahun ajaran 2014/2015. Bulan uni g ustus 2014 penulis melaksanakan Praktik apangan di perkebunan tebu dan pabrik gula PT. Laju Perdana Indah di OKU Timur, Sumatera Selatan dengan judul Mempelajari Aplikasi Mekanisasi Budidaya Tebu Lahan Kering pada Kegiatan Pengolahan Tanah.
