Bab 4. AIR TANAH. Foto : Kurniatun Hairiah

Transkripsi

1 Bab 4. AIR TANAH Foto : Kurniatun Hairiah

2 Apa yang dipelajari? Kapilaritas dan Air Tanah Konsep Enerji Air Tanah Kadar Air dan Potensial Air Mengukur Kadar dan Potensial Air Macam-macam aliran air di dalam tanah Retensi Air di Lapangan Klasifikasi Air Ketersediaan air bagi Tanaman 2

3 AIR berada di dalam ruangan PORI (diantara MATRIKS tanah) Partikel Tanah Ruangan Pori Air Tanah

4 Bagaimana air bisa tinggal dalam ruangan pori? Diikat oleh partikel (padatan) Diikat oleh gaya adhesi dan kohesi KAPILARITAS

5 Molekul Air dan Kapilaritas Satu melekul air terbentuk ketika 2 atom H terikat secara kovalen dengan 1 atom O Di dalam ikatan kovalen, elektron dijumpai antar atom Atom oksigen menarik elektron lebih kuat dibanding hidrogen. Keadaan ini menyebabkan terjadinya distribusi muatan yang tidak simetris pada air.

6 Molekul Air dan Kapilaritas Molekul yang memiliki ujung akhir dengan muatan positif dan negatif disebut molekul polar Sifat polar tersebut memungkinkan air untuk memisahkan molekul larutan polar, oleh karena itu air dapat melarutkan banyak sekali senyawa kimia Jadi, satu molekul air bukan molekul netral

7 Kohesi & Adesi Penarikan 1 molekul air ke molekul air lainnya disebut kohesi Adesi terjadi jika molekul-molekul air ditarik oleh jenis melekul lainnya, seperti gelas, tanah, logam, atau daun tanaman karena permukan molekul lain tersebut juga mempunyai muatan Gaya Adesi lebih kuat dibandingkan dengan gaya kohesi

8 Air Adesi- air yang ditarik ke permukaaan padatan Di ikat oleh gaya elektrik yang kuat energi rendah Sedikit pergerakan- di ikat kuat oleh tanah Berada dalam bentuk film Tidak tersedia bagi tanaman Dapat hilang dari tanah melalui pengeringan tanah dalam oven

9 Air Kohesi air ditarik oleh molekul air lainnya Di ikat oleh ikatan hidrogen Status cair dalam film air Sumber air utama untuk tanaman energi lebih besar dibandingkan adesi

10 Air Gravitasi Dijumpai dalam pori-pori makro Mempunyai energi terbesar Bergerak bebas akibat gaya gravitasi

11 Air mengalir Aliran permukaan terjadi karena gaya gravitasi gravitasi Apakah air selalu mengalir ke bawah? Foto: M van Noordwijk

12 Air juga bisa mengalir ke atas..... Menyiram tanaman melalui selokan.. Air diberikan lewat selokan Air membasahi permukaan

13 Kapilaritas Air bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara kapiler, disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi

14 Potensial Air LARUTAN TANAH osmotik AIR absorpsi AKAR matriks gravitasi PARTIKEL TANAH PUSAT BUMI

15 Potensial Air - Y Potensial gravitasi Potensial matriks Potensial osmotik Potensial Total Yt = Yg + Ym + Yo

16 Tegangan Air (+) atau Potensial (-) 0 bar bar -1 bar --15 bar

17 Gaya Kapiler (matriks) h = 0.15/r h = 2g cos a r r g g = tegangan permukaan a = sudut kontak r = jari-jari pipa (pori) r = berat jenis air g = gravitasi Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi yang lebih besar

18 Gaya Osmotik Air mengalir melewati selaput semipermeabel O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H K + Cl - O H H Na + Cl - O H H O H H O H H

19 Konsep Energi Air mengalir dari energi tinggi ke enerji rendah tanah basah pori kasar enerji H 2 O lebih tinggi Aliran H 2 O tanah kering pori halus enerji H 2 O lebih rendah (lebih negatif) perbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan H 2 O

20 Potensial Air Potensial air tanah total = Potensial Matrik + potensial gravitasi + Osmotik (garam) Jika tanah mengering, maka potensial matrik berkurang atau jumlah negatif lebih besar jenuh. basah kering > sangat kering

21 Mengukur Kadar Air Tanah Gravimetrik : Timbang Tanah (Padatan + Air) = G1 Keringkan dan Timbang (Padatan) = G2 Hitung kadar air (w) w = G1 G2 G2 (g g -1 )

22 Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah Gypsum Block Elektroda (Resistensi) Sinar Gamma Sinar Neutron Tensiometer TDR (Time Domain Reflectometer) Neutron Probe

23 Berapa banyaknya air dalam tanah? Kadar Air w (massa) = M a /M p kg kg -1 q (volume)= V a /V t m 3 m -3 t (tebal) = T a /T t mm m -1 M a =massa air V a =volume air T a =tebal air M p = massa padatan V t = volume tanah T t = tebal tanah

24 Satuan Pengukuran Air Tanah Kadar Air Tanah : Kadar Air massa kg kg -1 Kadar Air Volume m 3 m -3 Tebal Air mm Potensial Air Tanah Potensial per massa J kg -1 Potensial per volume N m -2 = Pa Potensial per berat m

25 Konversi Satuan 1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H 2 O = 1 bar = 100 KPa cm H 2 O bars kpa pf , , , pf = logaritma tekanan air dalam satuan cm H 2 O

26 Kadar Air dan Potensial Air Tanah jenuh = jumlah air banyak Potensial rendah Air mudah dilepaskan Tanah kering = jumlah air sedikit Potensial kuat (nilai makin negatif) Air sulit dilepaskan

27 Kadar Air dan Potensial Air Semakin kering tanah semakin kuat potensial air tanah : Ada hubungan antara Kadar Air vs Potensial Hubungan berbentuk semi-logaritmik Disebut : o o Kurva Karakteristik Air Tanah Kurva pf

28 Tekanan Air (bars) Kurva pf : Pengaruh Tekstur Tanah -20 tanah berliat 0 tanah berpasir Kadar Air (%)

29 Tekanan Air (bars) Kurva pf : Pengaruh Struktur Tanah -100 tanah mampat Tanah beragregat 0 Kadar Air (%)

30 Histeresis 0.5 2r q pengeringan 2R pembasahan pengeringan pembasahan Tekanan Air (bars)

31 Alat ukur pf

32 Air Tanah : Klasifikasi & Ketersediaan FISIK gravitasi BIOLOGI tdk tersedia (drainase) y (bars) -15 kapiler tersedia tdk tersedia - 30 uap

33 Klasifikasi Air didalam Pori

34 Klasifikasi Air Tanah 0 sampai -0.3 bar = Gravitasi (tidak tersedia) -0.3 bar = kapasitas lapangan -15 bar = titik layu antara -0.3 & -15 air tersedia bagi tanaman (available water capacity = AWC) -15 sampai -100 bar = status tanah kering udara -10,000 bar = tanah kering oven

35

36 Kapasitas Menahan Air Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air Prosentase Air (Kadar air volume, q) TEKSTUR Kapasitas Koefisien Air TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler Lempung berpasir Lempung berdebu Liat Tekanan (atm = bar) - 0,3-31 (-0,3) (-31) Bandingkan istilah 2 ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi!

37 Air Tanah dan Tanaman Fakta : Air tanah terikat dalam berbagai tingkat kekuatan (potensial) Tanaman menyerap air melalui akar dengan kekuatan isap maksimum Konsekuensinya : Air tanah dapat diserap akar, bila kekuatan isap akar lebih besar dari kekuatan ikatan matriks AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN

38 Faktor mempengaruhi AWC tanaman AWC = Kapasitas lapangan-titik Layu Kedalaman perakaran Jenis tanaman Stadium pertumbuhan Kedalaman lapisan pembatas pertumbuhan akar Infiltrasi vs. limpasan permukaan (makin banyak air masuk ke tanah, makin banyak air disimpan) Jumlah fraksi kasar (terutama kerikil) Tekstur Tanah ukuran dan jumlah pori Lempung berdebu memiliki AWC terbesar, kemudian lempung, lempung berliat, lempuang liat berdebu

39 Apa Komentar Anda?

40 Sebaran akar sorghum (a) di tanah kering dan (b) tanah yang diairi (Russel, 1994)

41 Ketersediaan Air bagi Tanaman Air Drainasi : Setelah hujan atau penggenangan, air masih mengalir ke bawah (drainasi) Kapasitas Lapangan : Air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi tinggal/diikat dalam ruangan pori Titik Layu : Air tinggal sedikit diikat sangat kuat sehingga akar tidak bisa menyerapnya (tanaman menunjukkan gejala layu)

42

43 Aliran Air dalam Tanah Ada 3 macam Aliran Air dalam Tanah: 1. Aliran jenuh (saturated flow) 2. Aliran tidak jenuh (unsaturated flow) 3. Aliran uap air (vapor flow) Prinsip Aliran (hukum Darcy) : q = - k dy ds Air mengalir karena ada perbedaan tekanan antara dua titik (dy/ds) Aliran air melalui pori-pori tanah, memiliki sifat daya hantar berbeda-beda (k)

44

45

46

47 Aliran Tidak Jenuh : Pengaruh Tekstur Tanah

48 Pergerakan Air Air tidak akan bergerak ke pasir sampai lempung menjadi jenuh t 1 t 2 t3 t4

49 Pergerakan Air Air bergerak ke liat setelah kontak dengan liat, tetapi karena liat menggerakan air lambat yang terbentuk di atas lapisan liat

50 Siklus Hidrologi Evaporasi Transpirasi Cadangan air tanah menentukan kandungan air bawah tanah

51 Neraca Air

52 AIR adalah sahabat kita, AIR selalu dibutuhkan dalam kehidupan kita TETAPI AIR bisa juga tidak bersahabat dengan kita!.kapan? 52