MINGGU 2 HUBUNGAN TANAH-AIR-TANAMAN Irigasi dan Drainasi Widianto (2013) Lab. Fisika Tanah FPUB TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Memahami sifat dan karakteristik tanah untuk menyediakan air bagi tanaman 2. Memahami proses-proses aliran air dalam tanah 3. Memahami keadaan air dalam tanah dan hubungannya dengan tanaman dan faktor 2 lingkungan 4. Bisa menghitung jumlah air yang ada dalam tanah 5. Bisa memanfaatkan data tanah untuk perencanaan dan pengoperasian irigasi dan drainasi Air Tanah Tanaman TANAH DAN AIR 1. SIFAT FISIK TANAH Komposisi Tanah Profil Tanah Tekstur Tanah Struktur Tanah 2. ALIRAN AIR KEDALAM TANAH Proses Infiltrasi Laju Infiltrasi Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi 3. KONDISI AIR TANAH Kadar Air Tanah Hubungan Kadar Air dengan Potensial Air (Kurva pf) Air Tersedia bagi Tanaman Air Tanah Tanaman SIFAT FISIK TANAH 1. KOMPONEN TANAH Matriks Tanah Pori 2 Tanah Akar tanaman 2. PROFIL TANAH Lapisan olah Padatan tanah Air tanah Udara tanah Lapisan olah dalam Lapisan tanah bawah Batuan induk 1
3. HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH 3. HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH Udara = Air Air = Water Padatan = Solid 3. HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH 3. HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN TANAH Udara= Air Air = Water { { M U massaudara V U volume udara M A massaair V A volume air Hubungan-hubungan antar Komponen (Udara Air Padatan) : 1. Kadar Air (massa) -w 2. Kadar Air (volume) θ 3. Berat Jenis Padatan -ρ s Padatan = Solid { Volumekomponendinyatakandengansatuanm 3 Massa komponen dinyatakan dengan satuan kg M P massapadatan V P volume padatan 4. Berat Jenis Air -ρ w 5. Berat Isi Tanah -ρ b 6. Porositas Tanah - f 7. Rasio Ruangan - e 8. Derajat Kejenuhan - s 9. Porositas terisi Udara -f s 4. TEKSTUR TANAH Partikel Tanah (USDA) Partikel Ukuran Diameter Bentuk Dasar Pasir 50 2.000 µm Kubus atau Bola Debu 2 50 µm Kubus atau Bola Liat < 2 µm Lempeng Tekstur Tanah Sifat berat atau ringan tanah apabila diolah yang ditentukan oleh banyaknya partikel pasir, debu atau liat dalam tanah tersebut 4. TEKSTUR TANAH Sifat2 Tanah berdasarkan Tekstur Tekstur PASIR DEBU LIAT Jika dirasakan Kasar Licin Halus Jika diolah Ringan Sedang Berat Jika diberi Air Mudah Kering Lembab Tetap Basah Aliran Air Cepat meresap Sedang Lambat, tergenang Kelekatan Tidak melekat Agak lekat Sangat lekat Jika Kering Lepas Agaklekat Keras dan lekat Komposisi (persen massa) dari partikel pasir, debu dan liat yang menyusun tanah 2
5. KELAS TEKSTUR TANAH 6. TRUKTUR TANAH Struktur Tanah : susunan partikel tanah primer menjadi gumpalan yang disebut agregat atau peds 6. STRUKTUR TANAH 6. STRUKTUR TANAH REMAH atau GRANULAR GUMPAL atau BLOCKY TIANG TAJAM atau PRISMATIC REMAH STRUKTUR GRANULAR TIANG LEMPENG TIANG MEMBULAT atau COLUMNAR LEMPENG atau PLATY BUTIR TUNGGAL atau SINGLE GRAIN STRUKTUR PRISMATIK STRUKTUR LEMPENG PERHITUNGAN AIR DALAM TANAH Tujuan Akhir : Mampu mengukur dan menghitung berapa jumlah air yang ada di dalam profil tanah JUMLAHAIR DALAMTANAH : KADARAIRTANAH Perhitungan Dasar Berat Isi Tanah Berat Jenis Padatan Porositas Tanah Kadar Air : 1. Kadar Air Massa 2. Kadar Air Volume 3. Tebal/tinggi Air Volume air = 150 mm = 0,150 m x 1 m x 1 m = 0,150 m 3 Volume Tanah = 1 m x 1 m x 1 m = 1 m 3 Jika tanah semula dalam keadaan kering diberi air 150 mm, maka kadar air tanah sekarang = 0,150 m 3 / 1 m 3 = 0,15 m 3 m -3 atau 15% volume 3
ALIRAN AIR KEDALAM TANAH KONSEP LAJU INFILTRASI MENGUKUR KECEPATAN MASUKNYA AIR KEDALAM TANAH: LAJU INFILTRASI Laju Infiltrasi dinyatakan dengan satuan panjang per waktu : cm menit -1, cm jam -1, cm hari -1 LAJU INFILTRASI LAJU INFILTRASI DAN TEKSTUR TANAH Kelas Kategori Infiltrasi Laju Infiltrasi (cm jam -1 ) 1 Sangat Lambat < 0,1 2 Lambat 0,1 0,5 3 Agak Lambat 0,5 2,0 4 Sedang 2,0 6,0 5 Agak Cepat 6,0 12,5 6 Cepat 12,5 25,0 7 Sangat Cepat > 25,0 Catatan : Kelas 1 tidak sesuai untuk irigasi (biasanya justru drainasi) Kelas 6 dan 7 lebih sesuai untuk irigasi curah Sumber : Landon (1984). Booker Tropical Soil Manual 4
PENGARUHSTRUKTURTANAH LAJUINFILTRASI DANKADARAIRTANAH(AWAL) Laju Infiltrasi semakin lambat PENGARUH TEKSTUR TANAH Kelas Tekstur Tanah Laju Infiltrasi (cm jam -1 ) Rata-rata Kisaran Normal Pasir 5 2 25 Lempung Berpasir 2 1 8 Lempung 1 0,1 2,0 Lempung Berliat 1,8 0,2 1,5 Liat Berdebu 0,2 0,03 0,5 Liat 0,05 0,01 0,8 Sumber : Landon (1984). Booker Tropical Soil Manual AIR DALAM TANAH AIR DALAM PORI TANAH KLASIFIKASI AIR DALAM TANAH(FISIK VS BIOLOGI) Jenuh Kap. Lapangan ψ (bars) 0.0-0.2 FISIK gravitasi BIOLOGI tidak tersedia (drainase) tersedia Titik Layu -15 kapiler Available water for plants Air Higroskopis -30 uap tidak tersedia 5
KAPASITAS MENAHAN AIR TERSEDIA KURVA PF = KURVA KARAKTERISTIK AIR TANAH Status Air Tanah Jenuh (saturation) Kapasitas Lapangan (field capacity) TitikLayu Tetap (permanent wilting point) Status Potensial Air pf atm (bar) Keterangan 0 0 Tanah selalu tergenang atau setelah hujansangat lama. Biasanya permukaan tanah sedikit berair 1 2,5 0,1-0,3 Kondisiair dalam tanah setelah hujan berhenti (bisa sesaat sampai beberapa jam atau hari). Aliran air ke bawah lambat sekali atau sudah berhenti. 4,2 15 Kondisi air dalam tanah setelah berhari-hari tidak terjadi hujan atau disiram, ditandai dengan kebanyakan tanaman layu sampai mati Potensial Air Tanah (pf) Catatan : Status potensial pada Kapasitas Lapangan sering dipakai pf 2,5 atau 1/3 atm, namun untuk daerah tropis disarankan pf 1,0-2,0 atau 0,01 0,1 atm Kadar Air (%, volume) UKURAN PORI: EKIVALEN DIAMETER Macam Pori PoriMakro (kasar) PoriMeso (sedang) PoriMikro (halus) Ukuran Pori (Ekivalen Diameter) Catatan > 100 µm Sebagai aerasi dan drainasi. Dapat dilihat dengan mata telanjang 30 100 µm Menghantar air kapiler cepat Dapat dilihat dengan perbesaran 10 x < 30 µm Menahan air higroskopis dan kapiler lambar Tidak bisa diamati PoriTotal -- Jumlahruangan pori identik dengan kadar air volume pada kondisi jenuh (saturated) KAPASITAS MENAHAN AIR TERSEDIA AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN KURVA KARAKTERISTIK AIR TANAH Jenuh 39 50 54 Kapasitas Lapangan 10 38 49 Titik Layu Permanen 4 9 29 DISTRIBUSI RUANGAN PORI TANAH Pori Total 39 50 54 Pori Makro = Air Drainasi 29 12 6 Pori Meso = Air Tersedia 6 29 20 Pori Mikro = Titik Layu Permanen 4 9 29 6
17/02/2013 KEBUTUHAN AIR TANAMAN = EVAPOTRANSPIRASI PENGGUNAAN AIR OLEH TANAMAN NERACA AIR (PADA LAHAN SAWAH) EVAPOTRANSPIRASI : EVAPORASI + TRANSPIRASI ETc = kc x ETo (FAO-24) ETo = evapotranspirasi potensial kc = koefisien tanaman Neraca Air (soil water balance) NERACA AIR (WATER BALANCE) ΔS = (P+Ir) (R+E+T+D) Bagaimana Siklus Air pada Petak ini? Bagaimana Neraca Air pada Petak ini? PENERAPAN ΔS P Ir R E T D : perubahan simpanan lengas : presipitasi : irigasi : runoff : evaporasi : transpirasi : perkolasi dalam (diukur dgn lisimeter dan lapangan langsung) IRIGASI : MANIPULASI AIR TANAH UNTUK TANAMAN 7
ZONE PERAKARAN: KAWASAN TUJUAN PEMBASAHAN PENGARUH TEKSTUR TANAH TERHADAP PEMBASAHAN PASIR LEMPUNG LIAT PEMBASAHAN PADA SISTEM IRIGASI SELOKAN MODEL PEMBASAHAN YANG IDEAL TATA-LETAK YANG SALAH MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH PENGELOLAAN YANG SALAH Jarak antar selokan terlalu lebar Debit Aliran Air dan Penggenangan tidak tepat : terlalu besar (kiri) dan terlalu kecil (kanan) 8
17/02/2013 MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH : NEUTRON PROBE MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH : TETHA PROBE CONTOH PRAKTEK : MENGUKUR KONDISI AIR DALAM TANAH PROFIL KADAR AIR TANAH : TENSIOMETER PEMANFAATAN DATA AIR DAN TANAH 1. PERENCANAAN 2. OPERASIONAL KE BAGIAN 3 : NERACA AIR DI ZONA PERAKARAN DISKUSIKAN DAN JAWABLAH PERTANYAAN-PERTANYAAN DALAM SOAL BERIKUT (TUGAS TERSTRUKTUR) DIBAHAS DALAM TUTORIAL SETIAP ORANG MENYERAHKAN TUGAS ATAS NAMA MASING-MASING YANG DIKUMPULKAN (HANYA) MELALUI KOORDINATOR KELAS 9