3. PENETAPAN BERAT VOLUME TANAH

Transkripsi

1 Penetapan Berat Volume Tanah PENETAPAN BERAT VOLUME TANAH Fahmuddin Agu, Rahmah Dewi Yutika, dan Umi Haryati 1. PENDAHULUAN Berat volume tanah merupakan alah atu ifat fiik tanah yang paling ering ditentukan, karena keterkaitannya yang erat dengan kemudahan penetrai akar di dalam tanah, drainae dan aerai tanah, erta ifat fiik tanah lainnya. Seperti ifat tanah yang lainnya, berat volume mempunyai variabilita paial (ruang) dan temporal (waktu). Nilai berat volume, D b, bervariai antara atu titik dengan titik yang lain diebabkan oleh variai kandungan bahan organik, tektur tanah, kedalaman perakaran, truktur tanah, jeni fauna, dan lain-lain. Nilai D b angat dipengaruhi oleh pengelolaan yang dilakukan terhadap tanah. Nilai D b terendah biaanya didapatkan di permukaan tanah eudah pengolahan tanah. Bagian tanah yang berada di bawah lintaan traktor akan jauh lebih tinggi berat volumenya dibandingkan dengan bagian tanah lainnya. Pada tanah yang mudah mengembang dan mengerut, D b berubah-ubah eiring dengan berubahnya kadar air tanah. Oleh ebab itu, untuk tanah yang mengembang mengerut, nilai D b perlu diertai dengan data kadar air. Tanah dengan bahan organik yang tinggi mempunyai berat volume relatif rendah. Tanah dengan ruang pori total tinggi, eperti tanah liat, cenderung mempunyai berat volume lebih rendah. Sebaliknya, tanah dengan tektur kaar, walaupun ukuran porinya lebih bear, namun total ruang porinya lebih kecil, mempunyai berat volume yang lebih tinggi. Kompoii mineral tanah, eperti dominannya mineral dengan berat jeni partikel tinggi di dalam tanah, menyebabkan berat volume tanah menjadi lebih tinggi pula (Groman dan Reinch, 2002). Berat volume tanah mineral berkiar antara 0,6-1,4 g cm -3. Tanah Andiol mempunyai berat volume yang rendah (0,6-0,9 g cm -3 ), edangkan tanah mineral lainnya mempunyai berat volume antara 0,8-1,4 g cm -3. Tanah gambut mempunyai berat volume yang rendah (0,4-0,6 g cm -3 ).

2 26 Agu et al. Berat volume didefiniikan ebagai maa fae padat tanah, M dibagi dengan volume total tanah, V t. M Db = (1) V1 Volume total tanah adalah jumlah volume dari fae padat, cair dan ga di dalam tanah. Nilai D b yang umum untuk tanah pair adalah ekitar 1,4-1,7 g cm -3 edangkan untuk tanah liat adalah antara 0,95-1,2 g cm METODE ANALISIS Berbagai metode dapat digunakan dalam penentuan D b antara lain: (1) metode ring contoh (core); (2) metode penggalian tanah; (3) metode bongkahan; dan (4) metode radiai (gamma ray). Metode radiai adalah metode penentuan berat volume tanah di lapangan atau di dalam pot (in itu). Metode ini relatif mahal dan berpoteni mendatangkan bahaya radioaktif. Metode ring dan metode bongkahan udah lama dan umum digunakan, edangkan metode galian relatif baru dan banyak digunakan di bidang teknik ipil, terutama untuk tanah berbatu-batu dan tanah yang angat lengket. Apabila tanahnya angat gembur, ehingga ulit diambil dengan ring atau ulit diambil bongkahannya, maka metode penggalian merupakan alternatif. Metode penetapan berat volume tanah yang akan diterangkan dalam tulian ini adalah metode ring, metode bongkahan tanah, dan metode galian (excavation method). Metode radiai tidak dibaha dalam bab ini, karena jarang digunakan di Indoneia. Pembaca yang memerlukan dapat mempelajarinya dalam Blake dan Hartge (1986) Metode ring Prinip metode Suatu ring berbentuk ilinder dimaukkan ke dalam tanah dengan cara ditekan ampai kedalaman tertentu, kemudian dibongkar dengan hati-hati upaya volume tanah tidak berubah. Contoh tanah dikeringkan elama 24 jam pada uhu 105 o C, kemudian ditimbang. Metode ring tidak cocok untuk tanah yang berbatu-batu, karena ulit memaukkan ring ke dalam tanah. Ring dirancang edemikian rupa, ehingga bukan hanya dapat mengambil contoh tanah, tetapi juga dapat

3 Penetapan Berat Volume Tanah 27 meminimumkan keruakan tanah erta dapat menahan tanah elama dalam pengangkutan dari lokai pengambilan ke laboratorium. Untuk itu, biaanya ring dibuat tajam ke arah bagian dalam dan diberi tutup pada kedua ujungnya eperti terlihat di Gambar 1. Gambar 1. Model ring untuk pengambilan contoh tanah utuh Contoh tanah yang ama maih dapat digunakan untuk penentuan konduktivita hidrolik tanah dan ditribui ukuran pori tanah. Untuk kedua pengukuran terakhir ini dibutuhkan ring yang diameternya tidak kurang dari 7,5 cm guna mengurangi keruakan tanah dan mengurangi propori bidang kontak antara ring dan tanah. Selain itu, untuk menghindari pemadatan, ebaiknya tinggi ring tidak melebihi diameternya. Alat pengambil contoh tanah untuk D b yang umum digunakan dengan hail memuakan adalah Uhland ampler (Blake and Hartge, 1986; Gambar 2). Uhland ampler terdiri ata dua bagian, yaitu lengan yang pa untuk mauknya ring dan palu untuk menekan agar lengan dan ring mauk ke dalam tanah. Berbagai ring ampler berukuran lebih kecil yang dapat ditancapkan ke dalam tanah dengan palu kecil dan elembar papan, juga banyak teredia, dan alah atunya adalah Lutz ampler (Lutz, 1947). Ring yang biaa digunakan di Balai Penelitian Tanah, Bogor berdiameter dalam 7,63 cm dan tinggi 4 cm. Pengambilan contoh tanah ampai ke lapian tanah yang dalam, mialnya ampai 1 m memerlukan tabung bor yang ditancapkan ke dalam tanah dengan bantuan tenaga hidrolik dari traktor atau truk. Dengan penggunaan tabung ini, contoh tanah dapat diambil dari kedalaman 0-1 m atau lebih ecara beramaan. Tanah dari tabung ini kemudian dapat dipotong-potong menurut kedalaman yang diinginkan. Akan tetapi,

4 28 Agu et al. dengan item ini ering terjadi pemadatan tanah yang ditandai dengan lebih rendahnya permukaan tanah di dalam tabung dibandingkan dengan di luar tabung etelah tabung ditekan ke dalam tanah. Jika terjadi hal yang demikian, maka pengambilan contoh haru diulangi Proedur Gambar 2. Uhland ampler (Dari Blake dan Hartge, 1986) Cara pengambilan contoh tanah dengan menggunakan ring dibaha pada Bab 2, edangkan proedur penetapan berat volume tanah ebagai berikut: 1. Buka tutup ring dan letakkan contoh tanah dengan ringnya ke dalam uatu cawan aluminium. 2. Keringkan di dalam oven pada uhu 105 o C elama 24 jam ampai dicapai berat yang kontan. Untuk pengukuran yang lebih teliti, contoh tanah kering dimaukkan ke dalam deikator elama kurang lebih 10 menit ebelum ditimbang. 3. Timbang berat kering tanah (M ) + berat ring (M r ) + berat cawan (M c ). 4. Tentukan volume bagian dalam ring (V t ) dan hitung Db:

5 Penetapan Berat Volume Tanah 29 M ( M + M r + = = M D V t V 2 Vt V Vw Va r t c t )-( M r + M b (2) (3) V adalah volume padatan tanah, V w, volume zat cair dan V a, volume udara tanah. Karena menggunakan ring, V t lebih mudah dihitung dengan r 2 t, dimana r adalah radiu bagian dalam dari ring dan t adalah tinggi ring. 5. Apabila atuan untuk berat adalah gram (g) dan atuan untuk volume adalah cm 3 maka atuan untuk Db adalah g cm Jika diperlukan data kadar air tanah, timbang berat tanah baah {(M + M w ) + berat ring (M r ) + berat cawan (M c )} ebelum tanah dimaukkan ke dalam oven (eudah proedur pertama). 7. Cuci, lalu keringkan ring dan cawan di dalam oven (105 o C) elama 2-3 jam. Timbang berat ring, M r, dan berat cawan, M c. Kadar air tanah (berdaarkan volume), θ, dapat dihitung dengan rumu: V {( M M M M ) ( M M M )} V V w w r c r c (4) t Satuan yang digunakan adalah cm 3 cm -3 untuk memberikan indikai bahwa kadar air dihitung berdaarkan volume. t c ) Catatan: (1) Sewaktu memaukkan ring ke dalam tanah, hindari terjadinya pemadatan tanah, yang ditandai dengan lebih rendahnya permukaan tanah di dalam dan di luar lingkaran ring. (2) Jika pengambilan contoh dilakukan pada aat tanah terlalu kering atau dengan cara dipukul menggunakan palu dilakukan terlalu kera, diperkirakan tanah akan pecah dan bererakan. Pengambil contoh tanah haru dapat menilai apakah terjadi pemadatan yang mengakibatkan volume tanah yang diambil tidak lagi ama dengan volume ebenarnya.

6 30 Agu et al Metode penggalian (excavation method) (diadaptaikan dari Blake dan Hartge, 1986) Prinip Berat volume tanah ditentukan dengan menggali tanah menggunakan parang/piau. Kemudian volume galian dan berat kering tanah ditentukan. Volume galian ditentukan: (1) menggunakan pair halu yang eragam dan berat volumenya diketahui dengan pati (and funnel procedure); (2) menggunakan uatu balon atau platik tipi yang angat kenyal, kemudian mengiinya dengan air. Volume air yang dibutuhkan untuk mengii penuh galian ama dengan volume tanah yang digali (rubber-balloon procedure); dan (3) membuat lubang galian yang mempunyai bentuk reguler (bentuk kubu, balok atau kerucut). Dengan mengukur dimeni ii-ii lubang diperoleh volume lubang (menuration procedure). Sand funnel dan rubber balloon procedure memerlukan alat khuu. Untuk pengukuran yang tidak memerlukan ketelitian tinggi, maka kedua alat ini dapat dirancang endiri. Pada tulian ini akan diberikan proedur pengukuran (menuration procedure) Bahan dan alat 1. Sepaang penggari iku-iku yang panjang ii iku terpanjangnya berkiar antara cm. 2. Penggari biaa, panjang antara 20 dan 30 cm. 3. Piau dan parang 4. Timbangan 5. Kantong platik 6. Ember platik Proedur 1. Berihkan dan ratakan permukaan tanah dari rumput dan ia tanaman. 2. Dengan menggunakan piau dan parang, gali lubang ecara bertahap ehingga terjadi bangun balok atau kubu, mialnya berukuran panjang 30 cm, lebar 20 cm, dan tinggi 10 cm. Gunakan penggari iku-iku untuk mematikan bahwa antara atu ii dan yang lainnya aling tegak luru.

7 Penetapan Berat Volume Tanah Kumpulkan emua tanah galian dan pindahkan ke dalam ember. Selama proe pengalian, tutup ember yang berii tanah dengan elembar platik atau penutup lain untuk menghindari penguapan air dari tanah. 4. Timbang berat tanah baah (koreki dengan berat ember). 5. Ambil ebagian contoh tanah (ekitar 0,5 kg). Maukkan ke dalam kantong platik dan ikat kantong platiknya untuk menghindari penguapan. Pindahkan contoh tanah terebut ke dalam cawan aluminium, timbang berat baahnya, (M +M w ), keringkan di dalam oven pada uhu 105 o C elama 24 jam dan tentukan berat kering, M. Hitung kadar air (berdaarkan berat kering), m, ebagai berikut: M m M w ( M M M w ) M Nilai m mempunyai atuan g g -1. Dengan menggunakan nilai m, maka berat kering eluruh tanah yang beraal dari galian dapat dihitung ebagai berikut: ( M M w ) M (6) m 1 Selanjutnya D b dapat ditentukan dengan menggunakan peramaan (2). (5) 2.3. Metode bongkahan (clod method) Prinip Berat volume tanah dapat ditentukan dengan menentukan berat kering dan volume dari ebongkah tanah. Volume bongkahan ditentukan dengan menutupi bongkahan dengan zat yang tidak menyerap air (water repellent ubtance) eperti aran, paraffin, atau lilin yang diencerkan. Karena contoh yang diperlukan adalah bongkahan tanah, maka metode ini tidak dapat digunakan untuk tanah yang bertruktur lepa (looe) atau tanah yang bertruktur angat lemah yang bongkahannya mudah pecah Bahan dan alat 1. Timbangan yang dimodifikai edemikian rupa ehingga dapat menimbang contoh tanah yang digantung dengan euta tali, dengan tingkat akurai minimal 0,1 g.

8 32 Agu et al. 2. Seuta benang atau nilon untuk menggantung contoh tanah. 3. Larutan aran. Larutkan aran rein (Dow Saran F-310; Dow Chemical Co., Suite 500/Tower No. 2, 1701 Wet Golf Road, Rolling Meadow, IL 60008) di dalam methylethyl ketone dengan perbandingan berat 1:7. Gunakan gela piala atau botol platik berukuran ekitar 2 l untuk pelarutan ini, dan uahakan agar aran dengan keton hanya mengii ampai 0,75 bagian dari wadah. Aduk campuran ini dengan pengaduk dari kaca atau platik elama atu jam. Campuran ini mudah terbakar dan menyebabkan mata meraa perih, karena itu lakukan pengadukan di dalam uatu fume hood. Larutan aran ini tahan lama diimpan aalkan ditutup rapat. Sebagai alternatif pengganti aran dapat digunakan paraffin atau lilin yang diencerkan (dipanakan pada uhu 80 o C). 4. Cangkul, parang, atau piau. 5. Aquade Proedur 1. Ambil bongkahan tanah berdiameter antara 5-8 cm. Buang bagian yang mudah lepa dari bongkahan. 2. Ikat bongkahan dengan euta benang halu dan timbang berat baahnya. 3. Ambil contoh tanah dari kedalaman dan poii yang ama dengan contoh pada proedur 1 dan tentukan kadar airnya ecara gravimenti (bab 13 atau butir 5 dari bagian ). 4. Dengan menggunakan peramaan (6), hitung berat kering bongkahan tanah, M, yang diikat tadi. 5. Pegang benang pengikat dan celupkan bongkahan tanah ke dalam larutan aran atau ke dalam parafin atau lilin cair. Keringkan aran dengan menggantung bongkahan elama 10 menit di udara. Jika menggunakan parafin atau lilin cair, pengeringan ini hanya diperlukan 3-5 menit. Lakukan pencelupan dan pengeringan beberapa kali, ehingga eluruh tanah tertutup oleh aran atau parafin. 6. Timbang bongkahan tanah yang telah ditutupi aran atau parafin di udara, dan kemudian di dalam air. Semua bagian bongkahan dan aran haru dalam keadaan melayang (menggantung) ewaktu penimbangan di dalam air.

9 Penetapan Berat Volume Tanah Hitung berat volume tanah, D b, dengan peramaan: wm D b M M M M / ) (7) u a p ( p w p dimana: ρ w = berat jeni air pada uhu ewaktu pengukuran M = berat bongkahan tanah dalam keadaan kering oven {dari peramaan (6)} M u = berat tanah di udara ebelum ditutup dengan aran M a = berat tanah yang telah dibungku aran atau paraffin di dalam air M p = berat aran atau paraffin di udara = berat bongkahan tanah yang ditutupi aran dikurangi dengan berat bongkahan ebelum diliputi aran ρ p = berat jeni dari paraffin ( 0,8 g cm -3 ) atau aran ( 1,3 g cm -3 ) Berat jeni paraffin atau lilin dapat ditentukan dengan lebih teliti dengan cara ebagai berikut: Tentukan berat epotong paraffin di udara, M p, dan tentukan berat epotong bei pemberat di udara M b. Berat bei haru cukup untuk menenggelamkan parafin dan bei di dalam air. Ikat bei dengan euta benang dan tentukan beratnya di dalam air M ba. Ikatkan bei dengan parafin dengan euta benang. Timbang bei dan parafin di dalam air, (M ba + M pa ). Volume potongan bei adalah, V b =(M b -M ba )/ρ w ( 8) dan volume potongan bei ditambah dengan volume potongan parafin ( V ehingga volume parafin b { M b M p ( M ba M pa )} V p ) (9) w V p = (V b + V p ) - V b (10)

10 34 Agu et al. dan berat jeni parafin: Catatan: ρ p = M p /V p (11) Metode bongkahan tanah pada umumnya memberikan nilai berat volume tanah yang lebih tinggi dari pada metode lain. Hal ini terjadi karena aran atau rein mengii eluruh lekukan (pori makro yang terbuka) yang ada di dinding bongkahan tanah ehingga perhitungan volume tanah lebih kecil dari yang emetinya. 3. DAFTAR PUSTAKA Blake, G. R., and K. H. Hartge Bulk denity. p In A. Klute (Ed.). Method of Soil Analyi. Part 1, 2 nd ed. Agronomy 9. Soil Sci. Soc. Am., Madion, Wiconin. Groman, R. B., T. G., and Reinch The olid phae. p In J. H. Dane and G. C. Topp (Ed.). Method of Soil Analyi, Part 4-Phyical Method. Soil Sci. Soc. Amer., Inc. Madion, Wiconin. Lutz, J. F Apparatu for collecting unditurbed oil ample. Soil Sci. 64: