PENGERTIAN TANAH TANAH PERTANIAN KERAMIK

FISIKA TANAH

PENGERTIAN

TANAH

ADA 2 VARIABEL YG MEMBEDAKAN

•

UKURAN PARTIKEL

•

KEDALAMAN TANAH

•

TANAH : BAGIAN ATAS KULIT BUMI YANG

TELAH MENGALAMI PELAPUKAN &

CONTOH

•

BIDANG PERTANIAN :

PERTUMBUHAN TANAMAN DIBATASI

OLEH TEKSTUR, STRUKTUR,

KEKUATAN TANAH DSB.

•

BIDANG TEKNIK :

DAYA DUKUNG TANAH DITENTUKAN

OLEH KEKUATAN TANAH,

PERMEABILITAS, DAYA GESER, GAYA

RUNTUH DSB.

SIFAT FISIKA TANAH :

RELATIF TETAP

•

CONTOH : TEKSTUR TANAH TIDAK

AKAN BERUBAH DLM. WAKTU YANG

LAMA

SIFAT FISIK SULIT

DIRUBAH/DIPERBAIKI

•

CONTOH : TEKSTUR PASIR SULIT

DIRUBAH MENJADI LEMPUNG ATAU

TEKSTUR LIAT SULIT DIRUBAH

PENGELOLAAN S.FISIK : TERBATAS

•

CONTOH : STRUKTUR TANAH, MULAI TAHUN 1894

TAPI SAMPAI SEKARANG BELUM MAMPU

MENGELOLA ATAU MENGEVALUASI STRUKTUR

TANAH DENGAN TEPAT.

•

JADI SAMPAI SEKARANG KITA BELUM

MENGETAHUI APAKAH PENGOLAHAN TANAH

(MEMBAJAK) YANG SELAMA INI UTK TANAMAN

JAGUNG, KACANG DSB SUDAH TEPAT, KURANG

ATAU SUDAH BERLEBIHAN

KERUSAKAN SIFAT FISIK TANAH SULIT

DIKENAL

KERUSAKAN DAPAT DIKENAL/DIKETAHUI

SETELAH TERJADI KERUSAKAN LANJUT,

SHG SULIT/TIDAK DAPAT DIPERBAIKI

•

BIDANG PERTANIAN : KEKUATAN TANAH

KERUSAKAN AKAN DIKENAL SETELAH

TANAMAN KURUS/MATI

•

BIDANG TEKNIK : KEKUATAN TANAH

KERUSAKAN SIFAT FISIK DIKENAL

SETELAH BANGUNAN ROBOH

PERBAIKAN SIFAT FISIK : LAMA

CONTOH :

AERASI BURUK KARENA STRUKTUR

KURANG BAIK/PADAT.

•

PERBAIKAN DAPAT DILAKUKAN

DENGAN PENAMBAHAN BAHAN

ORGANIK ATAU KAPUR, TETAPI

HASILNYA BARU TERLIHAT PADA

PERBAIKKAN TIDAK BERMANFAAT

•

BERDASARKAN HAL-HAL TERSEBUT

DI ATAS MAKA ORANG MEMPUNYAI

ANGGAPAN BAHWA PERBAIKAN

SIFAT FISIK TANAH TIDAK

BERMANFAAT, SEHINGGA ORANG

MENJADI FRUSTASI UTK

TUGAS FISIKA TANAH

•

FISIKA TANAH SEBAGAI SALAH SATU CABANG

ILMU TANAH DAPAT DIPANDANG SEBAGAI ILMU

DASAR SEKALIGUS ILMU TERAPAN DENGAN

MELIBATKAN BERBAGAI CABANG ILMU YANG LAIN

SEPERTI : HIDROLOGI, KLIMATOLOGI, EKOLOGI,

GEOLOGI, SEDIMENTOLOGI, AGRONOMI.

•

PEMAHAMAN FISIKA TANAH DAN SEBAGAI HASIL

AKAL BUDI MANUSIA DAPAT DIGUNAKAN SEBAGAI

DASAR UNTUK MENGELOLA SUMBERDAYA TANAH

DAN AIR, SEPERTI KEGIATAN IRIGASI, DRAINASE,

AERASI, KONSERVASI TANAH & AIR DAN

II. PERINCIAN TANAH

SECARA FISIK

•

TANAH MERUPAKAN SISTEM DISPERSI 3 FASE

TANAH MERUPAKAN SISTEM DISPERSI 3 FASE

YANG SELALU DALAM KESEIMBANGAN DINAMIS

•

SISTEM DISPERSI : TANAH TERDIRI ATAS

UNIT-UNIT YANG KECIL, KEMUDIAN BERGABUNG

MENJADI YANG LEBIH BESAR

•

3 FASE : TANAH TERDIRI ATAS 3 BAHAN YANG

BENTUKNYA BERBEDA (PADATAN, CAIRAN & GAS)

•

DINAMIS : KOMPOSISI KE 3 BAHAN TERSEBUT

SELALU BERUBAH, TETAPI SELALU DALAM

KEADAAN KESEIMBANGAN

HUBUNGAN ANTARA PENYUSUN TANAH

Udara/Gas

Cairan

Padatan

Vu Vc Vp Mu Mc Mp Vr Vt Mt

1. BERAT VOLUME TANAH

MP + MC + MU = Mt

b =

VP + VC + VU = (Vt)

b = Kering, maka MC & MU = 0

MP

JADI b =

FAKTOR-FAKTOR YANG

BERPENGARUH

_b

•

STRUKTUR TANAH

•

TEKSTUR

CARA MENENTUKAN BERAT

VOLUME TANAH

•

RING SAMPEL

•

CLOD

•

AUGER/BORING

•

BV TANAH = 0,8 – 1,7

•

BV TANAH PERTANIAN = 1,1 – 1,6

KEGUNAAN BERAT VOLUME TANAH

•

INDIKATOR MENENTUKAN TANAH

DAPAT/TIDAK DIJADIKAN LAHAN

PERTANIAN

•

MENGHITUNG BERAT TANAH PER

BERAT PARTIKEL DENSITY ( p)

•

PERBANDINGAN BERAT TANAH (MP)

DENGAN VOLUME TANAH (VP)

MP

– p =

VP

FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH :

•

BAHAN ORGANIK

•

JENIS MINERAL

CARA PENENTUKAN

p

• TIMBANG LABU PIKNOMETER/ERLEMEYER, ( X G)

• TIMBANG TANAH KERING MUTLAK , MISALNYA 50 G

• TAMBAHKAN AIR SAMPAI SETELAH ISI PIKNOMETER

• DIDIHKAN SAMBIL MENGGOYANG SECARA HATI-HATI

• TAMBAHKAN AIR BEKAS MENDIDIK SAMPAI BATAS UKURAN

• TIMBANG, MISALNYA BERAT Z G

• Z = BERAT (TANAH + AIR + LABU) BERAT AIR = Z – (TANAH + LABU)

• BERAT AIR = VOLUME AIR (KRN BV AIR = 1)

• VOLUME TANAH = VOL. LABU – VOL. AIR (y CM3₎

VOLUME YANG DITEMPATI RUANG

POROSITAS ( η ) DAN RASIO PORI ( e )

•

η = PERBANDINGAN ANTARA VOLUME

RUANG DENGAN VOLUME TOTAL

Vr Vc + Vu

•

η = =

Vt Vp + Vc + Vu

•

η

= TANAH PERTANIAN BERKISAR ANTARA 40 S.D 60 %

•

η DIPENGARUHI : STRUKTUR

RASIO PORI ( e )

•

e = PERBANDINGAN ANTARA VOLUME

RUANG DENGAN VOLUME PADATAN

Vr

•

e =

Vp

HUBUNGAN ANTARA POROSITAS, BV, BJP

b

η = 1 - x 100 %

p

HUBUNGAN ANTARA POROSITAS DAN RASIO

RUANG DAPAT DINYATAKAN

RUMUS :

e

•

η =

( 1 + e )

η

atau e =

( 1 - η)

BAGIAN CAIRAN

A. KANDUNGAN AIR MASSA (GRAMEMETRI WATER CONTENT) = W.

B. KANDUNGAN AIR VOLUME (VOLUMETRIC CONTENT) = Ө

W = PERBANDINGAN ANTARA MASSA CAIRAN DENGAN MASSA PADATAN KERING

Mc

W = X 100 % Mp

Ө = PERBANDINGAN ANTARA VOLUME CAIRAN DENGAN VOLUME PADATAN

Vc

Ө = x 100% Vt

VOLUME RUANG DITEMPATI CAIRAN (S) DAN UDARA (η

_a

)

Vc • S = x 100 % Vr Vu • η_a = X 100 % Vr

•

Hubungan antara porositas, kadar air volume, derajat

kejenuhan, dan pori terisi udara adalah sebagai berikut :

•

η = θ/s

SOAL

CONTOH TANAH DIAMBIL PADA KEDALAMAN 0 – 20 CM DENGAN RING SAMPEL (UKURAN DIAMETER = 8 CM,

TINGGI = 7 CM) MEMPUNYAI BERAT 508 GRAM. KEMUDIAN DIOVEN PADA 1050 _{C. (24 JAM), SELANJUTNYA DITIMBANG}

BERATNYA 423 GRAM. JIKA BERAT JENIS PARTIKEL 2,65 GRAM/CM3

HITUNG :

1. BERAT VOLUME TANAH

2. POROSITAS

3. KADAR AIR MASSA

4. KADAR AIR VOLUME

5. DERAJAT KEJENUHAN

6. RASIO PORI

7. JUMLAH AIR (LITER) YANG DIPERLUKAN UNTUK

MENJENUHI TANAH SELUAS 1 HEKTAR PADA KEDALAMAN 20 CM.

III. BAHAN PENYUSUN TANAH

BENTUK DAN SUSUNAN

BAHAN ANORGANIK TANAH DIBEDAKAN MENJADI :

1.

BAHAN BERBENTUK BUTIRAN DAN TIDAK

BERSIFAT KOLOID : PASIR & DEBU

2.

BAHAN YANG BERBENTUK KRISTAL ATAU

LEMPENGAN, BERSIFAT KOLOID : MINERAL LIAT,

ALUMINIUM SILIKAT

3.

BAHAN YANG TIDAK BERBENTUK (AMORF),

BERSIFAT KOLOID : MINERAL LIAT ALLOPHANE,

OKSIDA BESI DAN ALUMINIUM

UKURAN

BANYAK UKURAN

DI ALAM

SATU KELOMPOK

UKURAN :FRAKSI

FRAKSI PASIR DAN DEBU DIBEDAKAN

UKURANNYA BERDASARKAN LEMBAGANYA

ANALISIS MEKANIK

TUJUAN : MENGETAHUI DISTRIBUSI

UKURAN PARTIKEL

CARANYA :

•

DISPERSI PADA CAIRAN DGN

PENAMBAHAN H

₂

O

₂

DAN HCL

•

DEFLOKULASI DGN PENAMBAHAN

NATRIUM METAFOSFAT (CALGON)

CARA PEMISAHAN

•

UKURAN > 0,05 MM PENGAYAKAN

•

UKURAN < 0,05 MM SEDIMENTASI

PEMISAHAN INI DIDASARKAN HUKUM

METODE ANALISIS TEKSTUR INI

BERDASARKAN ASUMSI

• DISPERSI PARTIKEL HARUS SEMPURNA

• SUSPENSI TANAH DLM. CAIRAN HARUS ENCER, SEHINGGA TERHINDAR TUBRUKAN SESAMA PARTIKEL

• PARTIKEL BULAN DENGAN PERMUKAAN YANG KERAS DAN LICIN

• SEMUA PARTIKEL MEMPUNYAI BERAT JENIS YANG SAMA

• TEMPERATUR SELAMA PROSES KONSTAN

• DINDING SILINDER TIDAK DIPENGARUHI SETTLING PARTIKEL DI DALAM SUSPENSI

HASIL ANALISIS TEKSTUR INI DITETAPKAN

KELAS TEKSTUR TANAH PADA SEGITIGA

TEKSTUR

TEKSTUR UTAMA

1. Tekstur pasir :

- Kandungan pasir > 70 %

- Kemampuan menahan air & hara rendah

- Aerasi baik

- Drainase baik & cepat

- Kekuatan tanah berasal dari gesekan

- Tidak mengembang/mengempis

2. Tekstur Liat

- Kandungan liat > 35 %

- Kemampuan menahan air & hara tinggi

- Kohesi besar

- Sulit diolah

- Mempunyai sifat mengembang/

mengempis

3. Tekstur lempung :

- Merupakan tekstur peralihan

- Kemampuan menahan air & hara sedang

- Pergerakan air & hara cukup baik

- Kohesi sedang

- Mudah diolah.

12 Kelas Tekstur (USDA)

1.

Pasir

7. Lempung berliat

2.

Pasir berlempung 8. Lemp. Liat berpasir

3.

Lempung berpasir 9. Liat berdebu

4.

Lempung

10. Liat berpasir

5.

Lempung berdebu 11. Debu

Mineral Liat

•

Perbedaan Mineral Liat & berukuran Liat

- Berukuran Liat : Semua bahan penyusun

tanah yg.berukuran < 2 um

- Mineral Liat : kumpulan mineral yg.

benbentuk kristal yg. Terdiri atas :

Aluminium Silikat dgn. Beberapa logam

diantaranya.

Bahan Berukuran Liat terdiri atas :

•

Bahan yg. Berbentuk kristal (Mineral liat)

terdiri atas : Susunan Silika tetra hedral &

Al-oktahedral, beberapa logam (Mg, Ca,

Na) di antaranya

•

Bahan yg. tidak berbentuk

Misalnya : Hasil pelapukan batuan

Oksida besi & Aluminium

Bahan Organik

TIPE MINERAL LIAT

•

Mineral liat tipe 1 : 1 artinya

1 lapisan Silika Tetrahedral

1 lap. Aluminium Oktahedral

Contoh : Kaolinit, Halloysit dan dickite

•

Mineral Liat tipe 2 : 1 artinya

2 lap. Silika tetrahedral

1 lap. Aluminium oktahedral

Contoh : Monmorillonit & Ilit

Mineral Liat Kaolinit

•

Terdapat pada tanah yg. Telah mengalami

pelapukan intensif (CH )

•

Merupakan mineral dominan pada tanah

Latosol

•

Daya simpan air & hara relatif rendah

Mineral Liat Monmorillonit

•

Terbentuk dari abu volkan

•

Drainase jelek

•

Tersusun atas dua kisi Si-tetrahedral yg.

Mengikat satu kisi Al-oktahedral

•

Mempunyai 2 permukaan dalam dan luar

•

Diantara susunan tsb. terdapat air

•

Luas permukaan besar

•

Kemampuan menyimpan air tinggi

•

Mengembang jika basah, mengkerut jika kering

Mineral Liat Illit (Tipe 2 : 1)

•

Terbentuk pada batuan sidemen di daerah

beriklim temperate dan kering

•

Adanya ion K diantara 2 susunan, shg.

Menghambat sifat menembang dan

mengempis

5.3. LUAS PERMUKAAN

•

Jumlah luas permukaan menentukan aktivitas

semua proses terjadi pada permukaan

•

Luas permukaan dinyatakan dgn. Permukaan

jenis (Specific Surface) yaitu

perband. Jumlah luas permukaan dengan berat.

Jml. Luas Permukaan (m

2

₎

S =

Tanah berbtk. Butiran dengan Ø “d” atau jari

2

_{r dan}

berat jenis partikel p

•

Persamaan menjadi :

4πr

2

S =

4/3π

2

_p

Jika partikel tanah berbentuk kubus dengan sisi “s”

6 s

2

S =

s

3

_p

•

Jika partikel berbtk. Lempengan dgn.

Panjang l & tebal r, maka

:

Karena r sangat tipis maka r dianggap nol,

maka

s = 2/r p

•

Ini berarti Permukaan jenis dgn makin

kecilnya ukuran partikel

•

Jika partikel berbtk. Lempengan dgn. Panjang l

& tebal r, maka

:

Karena r sangat tipis maka r dianggap nol, maka

s = 2/r p

•

Ini berarti Permukaan jenis dgn makin kecilnya

ukuran partikel

p

r

l

lr

l

s



2 2

4

2





Contoh:

•

Pasir berdiameter 1 mm dgn. Permukaan jenis

60 m

2

/g, sedangkan debu diameter 0,02 mm

dan permukaan jenis 300 m

2

/g. Permukaan jenis

disamping dipengaruhi ukuran partikel, juga

dipengaruhi oleh permukaan dalam

•

Mineral Kaolinit (r = 50 A

o

_{) dan hanya memp.}

Permukaan luar, permukaan jenis S = 19 m

2

/g,

sedangkan monmorilonit r = 2 A

o

dan memp.

Permukaan jenis S = 733 m

2

/g.

3.6. Adsorbsi Air dan Ion

•

Adsorbsi Air

Air yg. Mengelilingi permuk. Liat disebut

air teradsorbsi.

Air ini mempengaruhi :-

plastisitas tanah

- Berikatannya partikel

- Pemadatan & pergerakan

air dalam tanah

% liat dlm. Tanah berpengaruh besar thd.

Banyaknya air teradsorbsi.

•

Air teradsorbsi memp. Sifat :

- Lebih kental (Viskositasnya >)

- Berat jenis > (1,4 g/cm3) dan menurun jika

lebih jauh dr. permuk liat

- Lap. Mol. Air I pada permuk. Liat 100 x > dari

air bebas.

•

Muatan Listrik

•

Permukaan liat bermuatan negatif, dgn. Ciri : adanya

kation yg. Berikatan pada muka liat

•

Selain liat, B.O juga bermuatan

Θ

•

Muatan Θ berasal dari ionisasi H pada gugusan

karbosil/penolik

•

Jika tanah bermuatan Θ dimasukkan kedalam larutan

yg. Mengand. kation, maka muatan Θ dinetralisir oleh

kation

2

(H

+

, Ca

++

, Mg

++

dll)

•

Jadi kation tsb. diadsorbsi oleh muka liat, shg. disebut

Kation terjerat

-

•

Jml. Kation yg. Dijerat oleh tanah = jml.

Θ

disebut Kapasitas Tukar Kation (KTK)

satuannya me/100 g

•

Jadi pada kompleks jerapan, kation2 yg. Terjerat

Ca

++

_{, Mg}

++,

_K

+,

_Na

+

_{& H}

+

•

Nisbah jml. Basa terjerat thd. KTK disebut %

Kejenuhan Basa (KB)

Contoh :

•

Tanah memp. KTK = 20 me/100 g dan KB = 80

% dengan perincian Ca = 30 %, Mg = 20 %, K =

20 % & Na = 10 %, maka kation yg. Terdapat

per 100 g tanah adalah

- Ca = 6 me/100 g = 6 x 40/2 = 120 mg

- Mg = 4 me/100 g = 4 x 24/2 = 48 mg

- K = 4 me/100 g = 4 x 23 = 92 mg

- Na = 2 me/100 g = 2 x 39 = 76 mg

Tabel beberapa sifat mineral liat

Mineral liat Tabel A susunan dasar tanah mineral S (m2_{/g) KTK} Kaolinit 70 -20 400-500 5-20 5-15 illit 10 50-80 100-200 20-40 Montmorilonit 1 5-10 700-800 80-90 Allopan 40-70

Kation yang berada pd

komplek jerapan

Dapat ditukar dengan kation yang berada

dalam larutan

Jika liat mengabsopsi

•

Jika liat mengabsorpsi K

+

_{ke dlm lar CaCl}

2

Liat : K

+

+ CaCl2 Ca

+

+ 2KCL

•

Proses pertukaran kation dipengaruhi oleh

-

Valensi kation

-

Ukuran kation

-

Sifat mineral terhadap kation

-

Konsentrasi kation pd larutan ion bervalensi

tinggi dpt dg mudah mengganti ion bervalensi

contoh

•

Ca

++

_{dapat dengan mudah mengganti K}

+

Jika valensi sama => makin besar ukuran kation,

=> besar kemampuan menukar kation terjerap

•

Untuk lebih mudah proses pertukaran kation

dikenal deret :

•

Li

+

_<Na

+

_<H

+

_<K

+

_<NH

4+

<Mg

++

<Ca

++

<Al

+++

Hub kation terjerap dg yang terlarut

•

Pers :

m

_t

+m

M

_l

+m

= k

N

_t

+n

N

_l

+n

m = valensi

t = dpt ditukar

l = kation pada larutan

k = bil konst

Contoh soal

•

Jika illit dg k=0,4 (l/mole) ditempatkan kedalam larutan

yang mengandung 0,02 M CaCl2 & 0,02M NaCl. Hitung

nisbah Na dpt ditukar terhadap Ca dpt ditukar, jika illit

KTK 40 me/100 g liat, berapa Ca & Na yang ada pd

permukaan jerapan

Jawaban

Na t 0,4 x 0.002

= = 0,057

Ca t 0,02

Na = 0,057 x 100%

= 5,7 %

Na = 5,7 x 40 me/100 g

= 228 me/100 g

LAP LISTRIK GANDA

•

Adanya muatan – liat & muatan + kation

kation tertarik kepermukaan. Liat => ttp energi

termal + tsb menyebabkan menjauhi dr

permukaan liat

•

Adanya gaya keseimbangan dari gaya tarik

coloumb & gaya tolak yang berasal dr energi

termal kation =>

terb lap ion baur

•

Adanya permukaan bermuatan yang berada

dalam satuan larutan =>

lap listrik ganda

(Von

Helmholts).

Interaksi antara mineral liat

• Partikel liat saling mengadakan interaksi mll air terabsorpsi, lap baur & pd bbp mll kontak langsung.

• Karena adanya muatan listrik => partikel liat saling tarik menarik dengan gaya tolak menolak => mempengaruhi ;

- Pengaturan - Penyusunan

• Jika 2 mineral liat berada pd jarak 15 A0 _{=> kation dapat ditukar}

tersebar merata => gaya tarik menarik

• Pada jarak 15 A0 _{=> membtk lap baur => gaya tolak menolak}

• Akibat adanya gaya tarik menarik & tolak menolak => gejala flokulasi & dispersi

• Jika hasil akhir dari interaksi adalah : gaya tarik menarik => partikel liat mengalami flokulasi

3.8 Sifat IFAT (RHEOLOGI)

• Perilaku rheologi tanah terutama tanah yang mengandung liat => selalu berubah dg perubahan kand air

• Pd kand air => tanah berupa suspensi (sifat seperti benda cair)

• Jika kandungan air tanah berangsur2 => tanah spt pasta

• Pe – air berikutnya => tanah lekat/plastik => dpt dibtk

• Pe – lagi => tanah keras, tdk plastik, sukar dibtk & memp sifat benda padat

• Sifat fisik tanah pd kandungan air +++ => konsistensi adl : daya tahan/ketahanan tanah terhadap pengaruh luar yang akan

mengubah keadaanya.

• Konsistensi dipengaruhi oleh gaya tarik menarik diantara partikel / agregat

• Konsistensi dlm keadaan kering diukur dr kekerasan

PLASTISITAS

• Hanya partikel liat yg mamp sifat plastis

• Kand air tertinggi disebut batas cair

• Pd kandungan air yg dibawah batas plastis jika dikerjakan; tanah menggumpal & pecah

• Diatas batas cair => tanah bersifat spt benda cair

• Penentuan batas cair plastis dipelopori oleh A++berg krn itu dis : angka pembatas A++berg

• Selisih kandungan antr batas air & batas plastis disbt : indeks plastisitas

• Batas plastis >> dg >> nilai permk jenis, cth: batas plastis montmorilonit 2 – 3 x >> dr koalinit

• Kand air tanah diatas batas cair => tnh memp sifat Rheotrophy yaitu : tanah berubah mjd lebih cair jika diaduk & kembali menjadi agak padat jika dibiarkan / istirahat atau disb Thixotrophy

• Thixotrophy => gel – sol – gel

• Adanya Thixotrophy => perub viskositas, perub kekuatan tnh mengg kekuatan gesit & mengg kekuatan penetrasi