6 Sifat Fisika Tanah.pdf

Dasar-Dasar Ilmu Tanah

1

Dasar-dasar Ilmu Tanah (Sifat Fisika Tanah) Ade Setiawan © 2010 http://ilmutanah.unpad.ac.id

Fase Tanah 2

Tanah tersusun dari tiga fase:

padat

cair

gas

Mineral 45%

BO 5%

Air 25%

Udara 25%

Tanah

Air

Udara

Bahan Organik

Mineral

http://ilmutanah.unpad.ac.id/



3 Fase Tanah 3

Fase padat : Bagian mineral (anorganik)

disebut pula matriks, terdiri dari: butir-butir yang berlainan susunan kimia dan mineralnya, juga ukuran, bentuk, dan arahnya

Bahan organik:

bahan-bahan sisa tanaman dan hewan, jasad-jasad hidup baik makro maupun mikroorganisme dan humus.

Fase cairan: Hampir 99% berupa air

mengandung zat-zat terlarut seperti: garam-garaman, unsur hara, logam, dan organik (Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, NO3

-, dan SO4=)

Sebagian besar merupakan unsur hara makro dan mikro tanaman

Fase ini berubah dengan cepat

Fase gas : udara tanah atau atmosfer tanah, terutama tersusun atas N2 dan O2, uap air dan CO2

Komposisinya tergantung dari keberadaan bahan organik, aktivitas akar tanaman, mikroorganisme tanah, aerasi tanah, dan reaksi kimia dalam tanah

Fase Tanah




Hubungan Masa dan Volume Tanah Fase Tanah

Iu = Isi udara; la = isi air; Ip = isi padat ;

If = isi pori(udara + air); It = isi total(Iu + Ia + lp); Bu = bobot udara(dianggap 0); Ba = bobot air; Bp = bobot padat (partikel tanah);

Bt = bobot total (Bu + Ba + Bp)

U D A R A

A I R

PADATBp

Ba

Bu = 0

Bt

HubunganBobot (B)

Ip

Ia

It

Iu

Isi (I)

If

4




Beberapa Parameter Sifat Fisika Tanah 5

Kerapatan jenis butir = berat jenis butir (particle density, p) Bobot Isi:

Bobot isi kering (dry bulk density, b) Bobot isi basah atau total (wet bulk density, t)

Isi jenis kering (Ib) Porositas tanah (f) Rasio ruang (e) Kelembaban (kadar air) tanah

Perbandingan berat air terhadap berat tanah basah Perbandingan bobot kandungan air tanah terhadap bobot tanah kering

(gravimetric water content) Perbandingan isi kandungan air (volumetric water content) Derajat Kejenuhan (Degree of saturation = saturation ratio)




Particle Density, ρp 6

Berat jenis butir adalah berat bagian padat dibagi dengan volume bagian padat dari tanah tersebut.

berkisar antara 2,6 - 2,7 g/cm3

kandungan bahan organik => lebih rendah.

Nama lain : berat jenis atau specific gravity yang berarti perbandingan kerapatan suatu benda terhadap kerapatan air pada keadaan 4° C dengan tekanan udara satu atmosfer.

identik dengan kerapatan jenis.

3/ cmgIp

Bpp




Bobot isi kering (dry bulk density) : b 7

3/ cmgIaIuIp

Bp

It

Bpb

Bobot isi kering adalah berat bagian

padat yang sehari-hari berat tanah kering dibagi dengan isi total, termasuk isi padat dan isi ruang pori

b nilainya lebih kecil dari b

Untuk tanah-tanah yang isi ruang porinya sama dengan setengah isi total tanah, maka, b sama dengan, setengah maka p, yaitu sekitar 1,3 – 1,35 g/cm3

b : tanah berpasir 1,6, tanah lempung dan liat 1,1 g/cm3

Struktur tanah mempunyai pengaruh penting terhadap bobot isi ini.




Bobot isi basah atau total : t 8

Besaran ini menyatakan bobot total tanah, yaitu padat dan air per satuan isi.

Yang paling sering dipakai adalah bobot isi kering yang umumnya disebut bobot isi saja.

3/ cmgIaIuIp

BaBp

It

Btt




Isi jenis kering = Ib 9

b

I

Bp

ItIb

Isi jenis suatu masa tanah kering ini menyatakan suatu indeks tingkat kekompakan tanah dan dinyatakan dalam cm3 per gram.




Porositas tanah (f) 10

berkisar antara 30 - 60 persen atau 0,3 - 0,6

Persentase ruang pori total tanah bertekstur halus lebih tinggi daripada tanah bertekstur kasar

porositas total tidak menunjukkan distribusi ukuran pori dalam tanah

It

If

IaIuIp

IaIuf

%100butir jeniskerapatan

)isibobot 01

p)(

b (,(f




Rasio ruang = e 11

Rasio ruang (void ratio) juga merupakan suatu indeks dari pori tanah, yang dinyatakan dalam hubungannya dengan padat, tetapi bukan dengan isi total tanah.

Nilai rasio ruang (e) ini antara 0,7 - 0,8 atau 70 - 80 persen

Keistimewaan bila dibandingkan dengan indek f :

bila terjadi perubahan dalam isi pori hanya menyebabkan perubahan pembilang saja, sedangkan indeks f, bila ada perubahan isi pori akan menyebabkan perubahan terhadap pembilang dan penyebut.

Nilai porositas tanah (f) => dipergunakan dalam fisika tanah

rasio ruang (e) => dipakai dalam sipil dan mekanika tanah

Ip

IaIu

IfIt

Ife




Kelembaban (kadar air) tanah

Perbandingan berat air terhadap berat tanah basah ()

Perbandingan bobot kandungan air tanah terhadap bobot tanah kering (w) atau gravimetric water content.

Perbandingan isi kandungan air atau volumetric water content (v), yaitu kadar air tanah berdasarkan isi

12




Perbandingan berat air terhadap berat tanah basah () 13

Nilai ini merupakan perbandingan antara berat air terhadap berat tanah keseluruhan yaitu Bp + Ba + Bu, di sini berat udara dianggap hampir sama dengan 0, oleh karena itu dapat diabaikan.

%100

BpBa

Ba




Gravimetric Water Content. 14

Nilai w ini pada umumnya disebut persentase kandungan air berdasarkan berat tanah kering.

berkisar antara 0,25 - 0,60 atau 25% - 60%, bergantung padas bobot isinya.

Pada tanah-tanah organik bisa mencapai lebih dari 100%.

%100

Bp

Baw




Volumetric water content 15

Isi air ini diperoleh dari nilai berat air dalam gram dikalikan dengan bobot isi (g/cm3).

Bobot isi air adalah satu, maka isi air sama dengan berat air.

Isi tanah, yaitu Ip + Ia + In, bisa diketahui dengan mengambil contoh tanah utuh atau undisturbed soil sample.

100% x It

Ia

v

It

Ia

It

Ba

It

BpX

Ip

Babwv




Derajat Kejenuhan 16

33 /

I

Ia

IuIa

Iamairm

fs




Hubungan diantara beberapa parameter fisika tanah

Hubungan antara void ratio (e) dan porositas (f) e = f/(1-f) atau f = e/(1 + e) e = (Iu + Ia)/Ip * (It/It) = (Iu + Ia)/It * (It/Ip) = f(It/(It - (Ia+Iu)) = f/(1 - (Ia+Iu)/It)

Hubungan antara volumetric water content, saturation ratio dan porositas total

θv = θs · f

Hubungan antara porositas total, bulk density, dan particle density

f = 1 - (ρb/ρp) f = (Ia + Iu)/It = ((It - Ip)/It) = 1 - Ip/It 1 -(Ip/It*Bp/Bp) = 1 -(Bp/It)(Bp/Ip)

Hubungan antara kandungan air berdasarkan berat, bulk density, kerapatan air,

dan volumetric water content θv = θw(ρb/ρw) θv = Ia/It * Ba/Ba * Bp/Bp = (Ba/Bp)(Bp/It)(Ia/Ba)

17



Tekstur 18


Definisi Tekstur 19

Tekstur tanah

perbandingan kandungan partikel tanah primer berupa fraksi liat, debu, dan pasir dalam suatu masa tanah.



Ukuran besar butir Tekstur

Kuantitatif Mengukur ukuran besar butir partikel dari fraksi padatan tanah

Kualitatif Berdasarkan perasaan: kasar, berpasir, licin, halus

Besar butir penting dalam sifat fisik tanah:

Total porositas, ukuran

pori, dan luas permukaan

20


Pasir

Ukuran partikel: (0.05 - 2.0) mm

Dapat dilihat tanpa bantuan kaca pembesar

permukaan jenis yang kecil (dengan berat yang sama) dibandingkan partikel-partikel debu dan liat.

Terasa kasar dan berpasir, kecuali serpihan mika

Kuarsa, feldspar, mika

21

Sand texture (Photo by Jim Baker, Virginia Tech)




Debu

Ukuran partikel 0.05 mm - 0.002 mm.

Biasanya tidak dapat dilihat dengan mata telanjang

Apabila basah: debu terasa halus dan licin seperti tepung/sabun tapi tidak lengket apabila kering: halus dan bersinar (floury )

Komposisi mineralogi: mirip dengan pasir

Luas permukaan sedang

22

Silt loam texture (photo by Jim Baker, Virginia Tech)




Liat

Ukuran partikel: < 0.002 mm.

Hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop elektron

Terasa sangat halus atau seperti tepung apabila kering dan menjadi plastis atau lengket pada saat basah

Luas butir liat sendiri sangat jauh lebih besar dari luas permukaan butir debu.

memiliki kemampuan besar dalam memegang air

permukaan liat dapat mengadsorpsi sejumlah unsur hara di dalam tanah. Dengan demikian, liat yang permukaannya bermuatan negatif dianggap sebagai penyimpan air dan unsur hara untuk tanaman.

23

Clay texture (Photo by Jim Baker, Virginia Tech)




Liat

Liat:

Silikat aluminium

Mineral sekunder

Iron Oxide Fe2O3

Aluminum Oxide Al2O3

Calcium Carbonate CaCO3

Garam lain

24

Clay texture (Photo by Jim Baker, Virginia Tech)




Kelas besar butir (USDA)

Diameter (mm)

Pasir sangat kasar 2,00 – 1,00

Pasir kasar 1,00 – 0,50

Pasir sedang 0,50 – 0,25

Pasir halus 0,25 – 0,10

Pasir sangat halus 0,10 – 0,05

Debu 0,05 – 0,002

Liat < 0,002

Visualisasi perbandingan ukuran besar butir

Keterangan gambar=> lihat tabel Perbandingan proporsional besar butir sesuai dengan warna

legend

25




Tekstur halus, sedang, kasar

Berpasir (tekstur kasar)

Berlempung/berdebu (tekstur sedang)

Berliat (tekstur halus)

26




Karakteristik:

Sifat Kategori

Pasir Debu Liat

Ukuran 2-0.02 mm 0.02-0.002 mm <0.002 mm

Bentuk Bergerigi Sedikit tidak teratur Pipih/lempeng/pipa

Rasa Berpasir halus, floury Lengket

Plastisitas Tidak plastis Agak plastis Plastik

Kohesi Tidak kohesif Agak kohesif kohesif, sprti agar

Luas permukaan Sangat rendah moderate Sangat tinggi

Mineralogi Primer Primer Sekunder

Heat of wetting Tidak minimal Tinggi

Partikel sekunder - Sedikit Bentuk agregat

Kapasitas menahan air Tidak/rendah moderate tinggi, higroskopik

Kekerasan 5.5-7 (skala mhos) 5.5-7.0 --

KTK - Sangat rendah Tinggi-sangat tinggi

27




Analisis Tekstur

Kuantitatif (analisis mekanik di laboratorium)

menggambarkan susunan relatif berat fraksi-fraksi pasir, debu, liat.

Kualitatif (metoda cepat di lapangan)

dapat menggambarkan perasaan apakah itu halus atau kasar.

28




Metode Kuantitatif

didasarkan pada perbedaan kecepatan jatuh partikel-partikel di dalam air (hukum stokes).

Metode pipet

Metode hidrometer bouyoucos

29




Formula Stokes (1851 ): 30

n

grddV

p

29/2

Keterangan: V = kecepatan jatuh partikel dalam cm/detik, g = percepatan karena gravitasi, dp = kerapatan partikel, d = kerapatan cairan, r = radius partikel dalam cm, dan n = viskositas mutlak cairan.




Analisis Mekanik

Bahan perekat

Bahan pendispersi

Organic matter

Hydrogen peroxide (H2O2)

Oxides of Fe and Al

Oxalic acid, sodium sulfide

Electrolytes Leaching with dilute acids

Cohesion/adhesion

Rehydration by boiling in H2O, shaking, titration, ultrasound vibration

Analisis Mekanik: proses untuk memisahkan ukuran besar butir tanah

Dispersi

Fraksinasi

Dispersi:

Menghilangkan bahan perekat (cementing materials) supaya partikel sekunder terpisah menjadi butiran tunggal

Fraksinasi: Pemisahan butir merupakan proses

fisik untuk memisahkan partikel berdasarkan ukuran fraksinya (penentuan perbandingan jumlah pasir, debu, dan liat)

31




Analisis mekanik

Pengayakan dan penyaringan:

2 mm, 1mm, 0.5 mm, 0.25 mm, 0.10 mm

Fraksi kasar

Sedimentasi (Hukum stokes):

< 0. 05 mm

Berdasarkan kecepatan jatuh partikel

Tergantung pada ukuran partikel dan sifat cairan (temperatur)

32

Saringan 2 mm Fraksi pasir yang > 2 mm tertinggal dalam saringan




Analisis mekanik

Sedimentasi berdasarkan hukum stokes

Cara analisis mekanik: contoh tanah kering udara harus

dihancurkan dulu, kemudian disaring dengan ayakan 2 mm.

Semua kerikil dan bagian-bagian lain seperti daun dan lain-lainnya dibuang.

penambahan hidrogen peroksida => menghancurkan bahan organik

penambahan asam klorida (HCl) => untuk menyingkirkan bahan-bahan pengikat seperti karbonat-karbonat dan oksida-oksida,

penambahan natrium hidroksida (NaOH) => agar partikel-partikel tanah itu terdispersi sempurna

33




Metoda kualitatif (dengan perasaan/di lapangan)

Liat berpasir: berpasir,

tidak kohesif, membentuk

pita pendek

Liat berdebu: halus,

kusam, membentuk pita yang rapuh

Liat: Halus, berkilau,

membentuk pita yang panjang dan fleksibel

34




Tiga sistem klasifikasi ukuran besar butir/tekstur

United States Department of Agriculture (USDA),

International Soil Science Society (ISSS),

Sistem Eropa

35




Kelas Besar Butir (USDA) 36

1. Sistem Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) (1938)

Diameter fraksi (mm)

1. Pasir sangat kasar (very coarse sand) 2,00 – 1,00

2 Pasir kasar (coarse sand) 1,00 – 0,50

3. Pasir sedang (medium sand) 0,50 – 0,25

4. Pasir halus (fine sand) 0,25 – 0,10

5. Pasir sangat halus (very fine sand) 0,10 – 0,05

6. Debu (Silt) 0,05 – 0,002

7. Liat (Clay) < 0,002




Kelas Besar Butir (ISSS) 37

2. Sistem Internasional (International Soil Science Society/ISSS), 1926

Diameter fraksi (mm)

1. Pasir kasar (coarse sand) 2,00 – 0,20

2. Pasir halus (fine sand) 0,20 – 0,02

3. Debu (Silt) 0,02 – 0,002

4. Liat (Clay) < 0,002




Kelas Besar Butir (Sistem Eropa) 38

3 Sistem Eropa Belgia (1954) Jerman (1950) Rusia

(mm)

1. Pasir kasar 2,00 – 0,20 2,00 – 0,60 3,00 – 1,00

2. Pasir sedang 0,20 – 0,10 0,60 – 0,20 1,00 – 0,25

3. Pasir halus 0,10 – 0,05 0,20 – 0,06 0,25 – 0,05

4. Debu 0,05 – 0,002 0,06 – 0,002 0,05 – 0,001

5. Liat 0,002 0,002 0,001




Klasifikasi kelas tekstur (USDA) 39

No Kelas tekstur

1. Liat (clay)

2. Liat berdebu (silty clay)

3. Liat berpasir (sandy clay)

4. Lempung liat berdebu (silty clay loam)

5. Lempung berliat (clay loam)

6. Lempung (loam)

7. Lempung liat berpasir (sandy clay loam)

8. Lempung berdebu (silt loam)

9. Lempung berpasir (sandy loam)

10. Debu (silt)

11. Pasir berlempung (loamy sand)

12. Pasir (sand)




Segitiga Tekstur 40

Berdasarkan persen pasir dan liat saja




Segitiga kelas tekstur tanah 41

10

0

30

40

50

60

70

80

90

10 0

20

10

0

30

40

50

60

70

80

90

10 0

20

10 03040506070809010 0 20

L I A T

LIAT

BERDEBU

LEMPUNG

LIAT BERDEBU

LEMPUNG

BERDEBU

DEBU

LEMPUNG

LEMPUNG

BERPASIRPASIR

BERL EMPUNGPASIR

LEMPUNG

LIAT BERPASIR

LIAT

BERPASIR

LEMPUNG

BERL IAT

pe rsen p asir ( 0 ,0 5 - 2 ,0 mm)

pe rsen lia t

( 0 - 0 ,0 02 mm)pe rsen d eb u

(0,00 2-0 ,0 5 mm)




Penggunaan segitiga tekstur cara 1 (berdasarkan skala pada sisi segitiga)

42

100 % 0 %

32

40

% d

ebu

55

30

% li

at

0 %

100 % % pasir

100 %

0 %1330

A

B

Contoh tanah (titik) A:

data tekstur:

liat : 30 %debu : 40 %pasir : 30 %

Kelas tekstur:

Lempung berliatclay loam




Sifat Fisik yang dipengaruhi tekstur Fisika Porositas

Infiltrasi

Daya tahan terhadap air

Aerasi

Drainase

Konsistensi mudah tidaknya diolah,

Fisika-kimia Ketersediaan hara (kesuburan)

Luas permukaan

KTK

43




Pengaruh tekstur 44

Pasir Debu Liat

Kapasitas menahan air

Rendah Medium Tinggi

Aerasi Baik Medium Jelek

Drainase Cepat Lambat Sangat Lambat

Retensi Hara Rendah Medium Tinggi



Permukaan Jenis 45


Permukaan jenis (specific surface) 46

Permukaan jenis dinyatakan dalam ukuran sentimeter persegi per sentimeter kubik atau dinyatakan dalam meter persegi luas permukaan per satu gram berat tanah.

Permukaan jenis (S) =

butir yang berbentuk lamela (lempeng/pipih) dengan ukuran tebal d cm, panjang dan lebar sama l cm, maka:

gramm /butirberat

butirpermukaanLuas 2

gcmdl

l

l

ll/

8,0

d2,6

2S/gcm

d2,6

d42S 2

2

22

2

2



Besarnya permukaan jenis beberapa fraksi tanah 47

Fraksi tanah Tebal (d) Permukaan jenis

(m2/g) • Liat :

• kaolinit 500 Å 16

• ilit 50 Å 160

• monmorilonit 10 Å 800

• Debu 15 Å 0,05

• Pasir halus 80 Å 0,01

• Pasir 800 Å 0,001

Catatan: 1 Å (Angstrom) = 10-4 = 10-7 mm = 10-8 cm

Nilai permukaan jenis dan kapasitas tukar kation (KTK) untuk beberapa jenis mineral liat

48

Jenis mineral liat Permukaan jenis (m2/g)

KTK (me / 100 g liat)

Kaolinit 5 – 20 3 – 15 (10) Haloysit 5 – 10 Ilit 100 – 200 20 – 40 (30) Mika 100 – 200 20 – 40 (30) Montmorilonit 700 – 800 80 – 120 (100) Vermikulit + 750 100 – 200 (150) Sepiolite-atapulgit 100 – 200 20 – 30 (25) Alumino-silikat 300 – 600 + 60

Struktur Tanah 49


Pengertian struktur tanah 50

Struktur tanah adalah susunan butir-butir primer dan agregat-agregat primer tanah secara alami menjadi bentuk tertentu yang dibatasi oleh bidang-bidang yang disebut agregat.

Bahan perekat:

Akar tanaman (exudates),

Bahan organik (OM),

clays

Bahan organik: bahan perekat terpenting




Pengertian struktur tanah 51

Struktur tanah penting: peredaran air, udara, dan panas,

aktivitas jasad hidup tanah,

tersedianya unsur hara bagi tanaman,

perombakan bahan organik, dan

mudah-tidaknya akar dapat menembus tanah lebih dalam.

Struktur tanah yang baik: penyebaran ruang pori-pori yang baik, yaitu terdapat ruang pori di dalam dan di antara agregat yang dapat diisi air dan udara dan sekaligus mantap keadaannya.




Penyipatan Struktur

Pada saat menjelaskan deskripsi profil tanah, struktur dideskripsikan dengan urutan berikut:

Derajat, ukuran, bentuk. Misalnya: lemah sedang granular

Tipe (bentuk struktur):

4 bentuk dasar struktur

Granular (A), platy (E), blocky (B), prismatic (B)

Ukuran (ukuran relatif struktur)

halus, sedang, kasar

Derajat (seberapa baik struktur dinyatakan pada tempatnya):

Kuat, sedang, lemah

52




Tipe Struktur tanah

Bilahan Alami Jelas: Remah (Granular) Kubus (Blocky): Gumpal bersudut (Angular

Blocky ) Gumpal membulat

(Subangular Blocky) Tiang: Prismatik (Prismatic) Kolumnar (Columnar)

Lempeng (Platy)

Bilahan alami tidak jelas Struktur pejal (Massive) Struktur butir tunggal

(Single Grain)

Granular Prismatic Columnar

Blocky Platy

Single Grained Massive




Penyipatan Struktur

Secara umum,

kandungan liat tinggi Struktur kuat, bongkah besar (bigger blocks)

BO tinggi struktur granular

54



Granular Gumpal membulat Gumpal bersudut

Prismatik Kolumnar Lempeng

Butir Tunggal (Pasir) Pejal (Masif)


Ukuran 58

Granular/ platy

Prismatik/kolumnar/ Wedge

Blocky/crumbly/ lumpy/ cloddy

mm mm mm VF Very fine/thin < 1 < 10 < 5 FI Fine/thin 1–2 10–20 5–10 ME Medium 2–5 20–50 10–20 CO Coarse/thick 5–10 50–100 20–50 VC Very coarse/thick > 10 100–500 > 50 EC Extremely coarse – > 500 –




Ukuran 59




Derajat Tidak beragregat (Structureless = 0) Single Grain (non-coherent) Massive (coherent) Massive - Rock Controlled Fabric

Lemah (Weak = 1) Sedang (Moderate = 2) Kokoh (Strong = 3)




Derajat Tidak beragregat: pejal, jika butir-butir primer itu

mengadakan kohesi satu sama lain, dan disebut butir tunggal apabila butir-butir tunggal itu tidak berkohesi satu sama lain atau terlepas-lepas.

Derajat lemah: apabila strukturnya tersentuh mudah hancur, yang dapat dibedakan lagi menjadi sangat lemah dan agak lemah.

Derajat sedang: agregatnya sudah jelas terbentuk dan masih dapat dengan tidak terlalu sukar dipecahkan.

Derajat kokoh: agregatnya mantap dan jika dipecahkan terasa agak sukar dan berketahanan, dibedakan lagi atas sangat kokoh dan cukup kokoh.



Konsistensi 62


Konsistensi

Adalah derajat kohesi dan adhesi antara partikel-partikel tanah dan ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk oleh tekanan dan berbagai kekuatan yang mempengaruhi bentuk tanah

Konsistensi ditentukan oleh tekstur tanah dan struktur tanah

Cara penentuan :

lapangan : memijit tanah dalam kondisi kering, lembab dan basah

laboratorium : Angka-angka Atterberg

63




Cara Penentuan:

Kondisi kering : kekerasan (lepas, lunak, keras)

Kondisi lembab keteguhan (lepas, gembur, teguh)

Kondisi basah : kelekatan dan plastisitas

Menentukan Batas Cair (BC), Batas Lekat (BL), Batas Gulung (BG) dan Batas Berubah Warna (BBW)

Lapangan Laboratorium

64




65

KONDISI SIMBOL KETERANGAN

Basah

(wet)

Ke

ku

ata

n

0

1

2

3

Tidak lekat

(non sticky)

Agak lekat

(slightly sticky)

Lekat

(sticky)

Sangat lekat

(very sticky)

Tidak melekat pada jari

tangan/benda lain

Sedikit melekat

Melekat

Sangat melekat

Pla

stis

itas

0

1

2

3

Tidak plastis (non

plastis)

Agak plastis

(Slightly plastis)

Plastis (plastis)

Sangat plastis

(very plastis)

Tdk dapat membentuk

gulungan tanah

Membentuk gulungan tanah

< 1 cm

Gulungan > 1 cm, sedikit

tekanan rusak)

Gulungan > 1 cm, tekanan

besar rusak



Sangat lekat

Agak lekat

Tidak lekat

66


67


Lembab

(moist)

0

1

2

3

4

5

Lepas

(loose)

Sangat gembur

(very friable)

Gembur

(freable)

Teguh

(firm)

Sangat teguh

(very firm)

Sangat teguh sekali

(Extremely firm)

Tidak melekat satu sama

lainnya

Gumpalan mudah sekali hancur

bila diremas

Gumpalan hancur dengan

sedikit tekanan pd remasan

Gumpalan hancur dengan

tekanan pada remasan

Gumpalan sulit hancur dengan

tekanan besar pada remasan

Gumpalan tidak hancur dengan

tekanan besar pada remasan




68


Kering

(dry)

0

1

2

3

4

5

Lepas

(loose)

Lunak

(soft)

Agak keras

(Slightly hard)

Keras

(hard)

Sangat keras

(very hard)

Sangat keras sekali

(Extremely hard)

Tidak melekat satu sama

lainnya

Gumpalan mudah sekali hancur

jika diremas

Gumpalan hancur jika diremas

dengan tekanan

Gumpalan hancur jika diremas

dengan tekanan besar

Gumpalan sulit hancur jika

diremas dengan tekanan besar

Gumpalan tidak hancur jika

diremas dengan tekanan besar




Sementasi (pemadasan) 69

Lemah Dapat dihancurkan dg Tangan

Kuat Dapat dihancurkan dengan palu

Memadas Dapat dihancurkan dengan pukulan palu yang keras



70


Warna Tanah Warna tanah merupakan salah satu sifat tanah yang

bisa digunakan untuk menggambarkan proses horisonisasi dan morfologi tanah

Perubahan warna menurut kedalaman secara langsung berhubungan dengan beragam proses yang terjadi dalam tanah

Warna tanah tidak mempengaruhi perilaku tanah, tetapi menyediakan pengertian yang mendalam mengenai kondisi-kondisi lingkungan, proses pembentukan, dan pengaruh lainnya.

Digunakan dalam klasifikasi tanah

71




Warna:

Beragam berdasarkan:

Kandungan Bahan Organik

Oksida Fe dan Al

Kejenuhan Air

Mineralogi (misalnya, calcite, hematite=Fe2O3)

72




Kisaran Warna Tanah

Warna Tanah – Tanah menampilkan kisaran warna tanah yang luas

Warna berkisar dari: merah, kuning, coklat, hijau, biru, kelabu dan hitam.

Warna beragam dalam kecerahan, warna utama (tint), dan intensitas warna.

73




Describing Soil Color

Munsell Charts digunakan untuk menyediakan gambaran standar dan nama-nama warna.

Terdapat 322 chip warna standard dalam Munsell Chart.

Dalam Munsell, warna dijelaskan dalam 3 bagian/komponen:

Hue

Value

Chroma

74




Hue 75

Hue menunjukkan panjang gelombang dominan dari sinar yang dipantulkan tanah.

Pada gambar di samping, Hue = 10YR




Kisaran warna utama tanah (Hue)

76




Value

Value menyatakan gelap-terangnya warna tanah dalam hubungannya dengan skala abu-abu netral (kekuatan atau intensitas warna) : 0 = paling gelap, dan 10 putih.

Mengukur jumlah cahaya yang sampai ke mata di bawah kondisi pencahayaan standar. Warna kelabu berada di tengah2 dengan nilai 5

0 10

77




Soil Value 78




Chroma 79

Chroma (ex., 10YR 5/6) menunjukkan kecerahan warna (0 = abu-abu).

Menunjukkan kondisi kandungan air tanah (cerah = kering)

Chorma menunjukkan intensitas atau tingkat kecerahan warna dan juga menyatakan tingkat kemurnian warna; juga bisa menyatakan banyak tidaknya warna (richness of the color)

0 = kelabu netral dan maksimumnya 20, meskipun nilai tersebut tidak pernah tercapai, skala Chorma pada Munsell Chart dimuali dari 1.

0 8




Soil Chorma 80




10YR3/6 – dark yellowish brown

3

6

10YR

Describing Soil Color – Three Components 81




Issue: There are 4 colors described as a dark yellowish brown.

Describing Soil Color – Three Components 82




Kasus khusus dlm Menggambarkan Warna Tanah

Untuk warna kelabu, hitam, dan putih: Tidak ada nilai chroma dan hue.

Huruf N (netral) menggantikan nilai hue, misal N 2.5/ (hitam).

Gunakan sampel tanah lembab pada saat menentukan warna tanah.

Uraikan warna tanah di lapangan. Pengamatan warna dilakukan dengan posisi matahari ada di belakang kita, tidak menggunakan kacamata hitam!

Uraikan warna tanah segar dan jangan menghancurkan sampel tanah. Uraikan matriks dan pola “mottled”.

Warna matrik adalah warna tanah yang dominan (50% atau lebih dari sampel tanah).

83




What Colors the Soil ? Bahan organik: menggelapkan warna tanah dan biasanya berasosiasi dengan

lapisan permukaan tanah bagian atas. Bahan organik akan menyembunyikan bahan pewarna tanah lainnya.

Kandungan Air – Derajat kejenuhan Mengendalikan laju reaksi biokimia alami. Tanah lembab

cenderung lebih gelap. Faktor utama status oksidasi dari sistem tanah.

Kandungan Mineral Besi (Fe) merupakan agen pewarnaan utama pada subsoil. Warna coklat jeruk (orange brown) berasosiasi dengan kondisi

drainase tanah yang dihasilkan dari tingkat oksidasi Fe yang menyelimuti partikel dalam kondisi teroksidasi

Mangan (Mn) yang terdapat dalam beberapa tanah menghasilkan warna hitam gelap atau hitam keungu-unguan.

84




Warna Tanah

Bahan Komposisi Kimia Warna

Mangan MnO2 Purplish Black

Hematit Fe2O3 Red

Geotit FeOOH Yellow

Hydrated Ferric Oxide Fe(OH)3.nH2O Red Brown

Kalsit CaCO3 Whitish

Glauconite KMg(Fe,Al)(SiO3)6.3H2O Greenish

85



Black organic coatings

Thank you – Dr. David Lindbo (NCSU)

86

Merah: Hematit

dan Geotit

Kuning: Goetit

Kelabu: No

coatings

Thank you – Dr. David Lindbo (NCSU) 87


Dari manakah Warna itu?? 88

Bayangkan bahwa gumpalan tanah terdiri dari lapisan dalam dan lapisan luar

Partikel tanah yang tidak terlapisi (pasir, debu, liat) berwarna kelabu dan

Mineral (Fe, Mn, Silikat, Karbonat, dan Bahan organik) membuat lapisan luar/kulit yang menutupi bagian dalam

Tanah coklat Coating Fe203

Dalam suasana reduksi

Kelabu - Chroma rendah Besi tercuci dari matrik

Fe+2 dalam matrik, Sedikit Fe+3




Peran Warna Tanah

Keseimbangan panas. mempengaruhi keadaan temperatur dan kelembaban

Menaksir tingkat pelapukan atau proses pembentukan tanah.

Menilai kandungan bahan organik tanah

Menilai keadaan pembuangan air kelebihan atau drainase.

Melihat adanya horizon pencucian dan horizon pengendapan

Menaksir banyaknya kandungan mineral.

89



Temperatur Tanah 90


Temperatur tanah 91

Temperatur sangat berpengaruh dalam:

pelapukan dan penguraian bahan induk,

reaksi-reaksi kimia,

perubahan kelembaban tanah, aerasi, aktivitas mikrobia, ketersediaan unsur hara tanaman

Fluktuasi temperatur dalam tanah lebih kecil daripada udara

Temperatur tanah optimum bagi organisme antara 180-300 C.

Di atas 400 C organisme tanah tidak dapat aktif

Nitrifikasi optimum sekitar 300 C

Temperatur lapisan tanah atas berubah selama 24 jam

lapisan tanah bawah sampai kedalaman satu meter tidak banyak mengalami perubahan temperatur



TATA AIR DAN UDARA TANAH 92


Penyebaran pori tanah 93

Erat hubungannya dengan penyebaran pori-pori di dalam tanah.

Terdapat bermacam-macam ukuran pori-pori tanah:

pori 0,2 mikron diperlukan gaya sebesar 15 atmosfer (pF 4,2) kekuatan maksimum akar tanaman secara umum.

pori > 0,2 mikron pori yang berguna

pori antara 0,2 – 8,6 mikron tersedia bagi tanaman gaya yang diperlukan 1/3 atm (pF 2,54).

pori antara 8,6 – 30 mikron pori drainase lambat tersedia bagi tanaman.

Pori-pori berukuran 30 mikron pori drainase cepat atau pori aerasi berisi udara tanah.




94

Hal yang perlu dipahami:

air infiltrasi

aliran air permukaan (run-off)

air perkolasi

air tanah (ground water).

evaporasi

transpirasi

evapotranspirasi




Kekuatan pengikatan air oleh tanah 95

Pelepasan air dari ikatan tanah: dipanaskan (temperatur 1050 C)

mengadakan tekanan atau isapan

Beberapa cara untuk menyatakan besarnya kekuatan atau tegangan atau potensial ini, yaitu: Atmosfer atau bar 1 atm = 760 mm Hg, 1 bar = 750 mm Hg 1 atm = 1,013 bar.

Tingginya kolom air dalam cm tabung air. 1 atm = 1033,6 cm air = 1,0336 kg/cm2

pF(potential free energy) nilai log 10 dari tinggi kolam air (cm)



Hubungan antara atmosfer/bar, tinggi pipa air (cm), dan pF, yang menunjukkan tegangan (potensial)

96

Atm/bar Tinggi pipa air (cm) nilai pF

1/1000 1 0

1/100 10 1

1/10 100 2

1/3 346 2,54

1 1000 3

10 10000 4

15 15849 4,2

31 31623 4,4

100 100000 5

1000 1000000 6

10000 10000000 7


Kurva pF 97

Contoh tanah tertentu dapat dibuat kurva pF-nya Bentuk kurva pF ini dipengaruhi oleh tekstur tanah Perhitungan banyaknya air yang tersedia: % isi pada KP – % isi TLP

Tekstur Kandungan air Air yang tersedia Kedalaman

perakaran KL TLP

(% Isi) (mm) (cm) Pair 10 3 7 70 100

Debu 30 10 20 300 150

Lempung 35 15 20 150 75

Liat 45 30 15 75 50

Jumlah air yang tersedia (nilai rata-rata) di dalam daerah perakaran untuk beberapa tekstur tanah




Keadaan air tanah 98

Air adhesi

lapisan yang mengelilingi butir tanah

bukan berupa cairan

tidak tersedia bagi tanaman

Nilai pF-nya hampir 7

Air higroskopis

selaput tipis (film) yang meliputi agregat tanah,

tebalnya kira-kira 15-20 molekul air

bukan berupa cairan sebagian besar sudah berupa uap air.

tidak tersedia bagi tanaman

Nilai pF-nya antara 6,3-7,0




Jumlah air ini bergantung pada: 99

kandungan koloid alami

seperti monmorilonit: ilit: kaolinit = 10 : 5 : 1,

bergantung juga pada ion-ion terjerap

seperti Ca++ Na+, dan bergantung pada kelembaban udara (RH).

tekstur

pasir 1 persen air debu 3 persen air, dan liat 10 persen air., sehingga rata-ratanya hanya 0,04 g/l g koloid tanah.




100

Air kapiler Titik Layu Permanen (TLP)

ditahan oleh tanah dengan kekuatan 15 atm atau pF 4,2 banyaknya air 1,5 – 2 kali air higroskopis.

Kapasitas lapang (KL)

jumlah kandungan (% isi) di dalam tanah sesudah air gravitasi turun sama sekali

pori-pori makro terisi oleh udara tanah, pori-pori mikro diisi seluruhnya atau sebagian oleh air yang tersedia

Kandungan air ini ditahan oleh suatu kekuatan sebesar pF: 2,54 atau 1/3 atm.

Keadaan air ini disebut juga kelembaban setara (moisture equivalent = Me)




101

Kandungan air KL bergantung pada: Tekstur tanah

Struktur tanah

Bahan organik

Jenis koloid

Macam kation

KL pada tanah pasir < KL tanah lempung (loam) <KL tanah debu (silt)< KL tanah liat (clay)< KL tanah gambut (peat).




Kapasitas kandungan air maksimum 102

Kapasitas kandungan air maksimum adalah jumlah air maksimal yang dapat ditampung oleh tanah setelah hujan besar turun.

Semua pori-pori tanah terisi oleh air

air ditahan oleh tanah dengan kekuatan pF = 0

terjadi:

di permukaan tanah (hujan lebat/irigasi)

pada tanah bawah(sub-soil) yang jenuh air, dan

di dalam lapisan 5-10 mm di atas lapisan sub-soil, apabila ada air kapiler yang naik.




Keadaan udara tanah 103

Perbedaannya dengan udara atmosfera:

Lebih banyak uap air

Udara tanah tidak selalu menempati pori-pori makro tertentu

Kadar oksigen (O2) lebih sedikit,

kadar CO2 lebih banyak



Perbandingan susunan udara tanah dan atmosfera 104

Unsur gas penyusun Udara tanah

(%)

Udara atmosfera

(%)

Karbondioksida (CO2) 0,15 – 0,65 0,03

Oksigen (O2) 20,03 21,0

Nitrogen 79,20 78,60

Uap air Jenuh Bervariasi


Permeabilitas Tanah 105

Permeabilitas ialah sifat pang menyatakan laju pergerakan suatu zat cair melalui suatu media yang berpori-pori, dan disebut pula konduktivitas hidraulik.

Permeabilitas ada dua macam permeabilitas pada tanah jenuh air

permeabilitas pada tanah tidak jenuh air.

Penelitian permeabilitas tanah hukum Darcy alat permeameter. Permeabilitas (K) =

di mana: Q = banyaknya air yang mengalir pada setiap pengukuran (ml) t = waktu pengukuran (jam) L = tebal contoh tanah (cm) h = tinggi permukaan air dari permukaan contoh tanah (cm) A = luas permukaan contoh tanah (cm2)

11 jamcma

xh

Lx

t

Q



Kelas permeabilitas menurut United States Soil Survey (Survai Tanah Amerika Serikat)

106

Keterangan Kecepatan inci/jam

Permeabilitas cm/jam

Simbol angka

Sangat lambat < 0,05 < 0,12 1

Lambat 0,05 – 0,20 0,13 – 0,50 2

Agak lambat 0,20 – 0,80 0,51 – 2,00 3

Sedang 0,80 – 2,50 2,01 – 6,25 4

Agak cepat 2,50 – 5,00 6,26 – 12,50 5

Cepat 5,00 – 10,00 12,51 – 25,00 6

Sangat cepat > 10,00 > 25,00 7

Kapasitas infiltrasi beberapa tipe tanah dari hasil pengukuran lapangan

107

Tekstur tanah Kapasitas infiltrasi (mm

perjam) Keterangan

Pasir berlempung (loamy sand)

25,0 – 50,0 Sangat cepat

Lempung (loam) 15,0 – 25,0 Cepat

Lempung bedebu (silt loam) 7,5 – 15.0 Sedang

Lempung berliat (clay loam) 0,5 – 7,5 Lambat

Liat (clay) < 0,5 Sangat lambat

6 Sifat Fisika Tanah.pdf

Documents