6. PENETAPAN KEMANTAPAN
AGREGAT TANAH
Achmad Rachman dan Abdurachman A. 1. PENDAHULUAN
Agregat tanah terbentuk jika partikel-partikel tanah menyatu membentuk unit-unit yang lebih besar. Kemper dan Rosenau (1986), mendefinisikan agregat tanah sebagai kesatuan partikel tanah yang melekat satu dengan lainnya lebih kuat dibandingkan dengan partikel sekitarnya. Dua proses dipertimbangkan sebagai proses awal dari pembentukan agregat tanah, yaitu flokulasi dan fragmentasi. Flokulasi terjadi jika partikel tanah yang pada awalnya dalam keadaan terdispersi, kemudian bergabung membentuk agregat. Sedangkan fragmentasi terjadi jika tanah dalam keadaan masif, kemudian terpecah-pecah membentuk agregat yang lebih kecil (Martinet al.,1955).
Tanah yang teragregasi dengan baik biasanya dicirikan oleh tingkat infiltrasi, permeabilitas, dan ketersediaan air yang tinggi. Sifat lain adalah tanah tersebut mudah diolah, aerasi baik, menyediakan media respirasi akar dan aktivitas mikrobia tanah yang baik (Russel, 1971).
Untuk dapat mempertahankan kondisi tanah seperti itu, maka perbaikan kemantapan agregat tanah perlu diperhatikan. Kemantapan agregat tanah dapat didefinisikan sebagai kemampuan tanah untuk bertahan terhadap gaya-gaya yang akan merusaknya. Gaya-gaya tersebut dapat berupa kikisan angin, pukulan hujan, daya urai air pengairan, dan beban pengolahan tanah. Agregat tanah yang mantap akan mempertahankan sifat-sifat tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman, seperti porositas dan ketersediaan air lebih lama dibandingkan dengan agregat tanah tidak mantap. Atas dasar itu, maka Kemper dan Rosenau (1986) mengembangkan temuan bahwa makin mantap suatu agregat tanah, makin rendah kepekaannya terhadap erosi (erodibilitas tanah). El-Swaify dan Dangler (1976) mendapatkan bahwa parameter-parameter kemantapan agregat (berat diameter rata-rata dan ketidakmantapan agregat kering dan basah) adalah lebih besar korelasinya terhadap erodibilitas dibandingkan dengan kandungan liat, debu, debu dan pasir sangat halus, bahan organik, struktur dan permeabilitas. Juga ditunjukkan
kurang akuratnya nomograf erodibilitas yang dibuat oleh Wischmeieret al. (1971) untuk tanah-tanah tropis yang diteliti.
Sejumlah faktor mempengaruhi kemantapan agregat. Faktor-faktor tersebut antara lain pengolahan tanah, aktivitas mikrobia tanah, dan tajuk tanaman terhadap permukaan tanah dari hujan. Pengolahan tanah yang berlebihan cenderung memecah agregat mantap menjadi agregat tidak mantap. Sangat sering terjadi kemantapan agregat tanah menurun pada sistem pertanian tanaman semusim, seperti pada tanaman jagung.
Dalam penuntun ini akan dikemukakan dua metode penetapkan kemantapan agregat. Metode pertama adalah metode pengayakan ganda (multiple-sieve)yang dikemukakan oleh De Leeheer dan De Boodt (1959), sedangkan yang kedua adalah metode pengayakan tunggal yang dikemukakan oleh Kemper dan Rosenau (1986).
2. PRINSIP ANALISIS
Penentuan kemantapan agregat menggunakan saringan dikembangkan pertama kali oleh Yoder (1936). Satu set ayakan, yang terdiri atas enam ayakan, dipasang pada suatu dudukan, kemudian dimasukkan ke dalam kontainer berisi air. Alat dilengkapi dengan motor penggerak yang dihubungkan kedudukan ayakan. Motor ini berfungsi untuk menaik-turunkan ayakan di dalam air. Tanah yang tertahan pada masing-masing ayakan setelah pengayakan dilakukan, kemudian dikeringkan dan ditimbang. Kemantapan agregat dihitung menggunakan berat diameter rata-rata. De Leeheer dan De Boodt (1959) memodifikasi cara Yoder (1936) dengan melakukan pengayakan kering sebelum dilakukan pengayakan basah untuk mendekati kondisi lapangan yang sebenarnya.
Cara pengayakan ganda, selain membutuhkan waktu lama dan pekerjaan rumit juga memerlukan investasi yang relatif besar dalam pengadaan alatnya. Beberapa peneliti kemudian mengembangkan metode pengayakan tunggal. Kemper dan Koch (1966) menyimpulkan kemantapan agregat tanah dapat ditentukan menggunakan satu ukuran ayakan, hasilnyapun lebih erat korelasinya dengan fenomena-fenomena penting di lapangan. Cara ini selain lebih mudah karena tidak memerlukan perhitungan yang rumit, juga relatif murah dalam hal investasi alatnya.
3. PENGAMBILAN DAN PERSIAPAN CONTOH TANAH
1. Gali tanah sampai kedalaman yang diinginkan. Untuk keperluan penetapan kemantapan agregat, contoh tanah umumnya diambil sesuai dengan dalamnya perakaran tanaman.
2. Ambil contoh tanah sebanyak 2,5 – 3 kg, kemudian masukan ke dalam kotak-kotak yang telah dipersiapkan dan diberi label. Dalam pengambilan contoh tanah, usahakan mengambil gumpalan-gumpalan tanah yang dibatasi oleh belahan-belahan alami (agregat utuh). Jika kotak-kotak tidak tersedia, dapat digunakan tempat lain asalkan dijaga agar agregat tanah tetap utuh selama pengangkutan. 3. Contoh tanah yang telah diambil di lapangan agar segera dikirim ke
laboratorium untuk dianalisis. Hal ini dilakukan untuk menghindari proses pengeringan tanah dan aktivitas mikrobia tanah lebih lanjut, yang akan mempengaruhi kemantapan agregat tanah dari contoh yang telah di ambil.
4. METODE
4.1. Metode pengayakan ganda 4.1.1. Bahan dan alat
1. Contoh tanah agregat utuh 2. Air suling/air bersih
3. Satu set ayakan kering 4. Satu set ayakan basah 5. Timbangan 6. Alu kecil 7. Cawan nikel 8. Buret 9. Oven 10. Desikator
4.1.2. Cara kerja A. Pengayakan kering
1. Timbang contoh tanah kering undara sebanyak 500 g
2. Letakan pada ayakan paling atas (8 mm), di bawah ayakan ini berturut-turut terdapat ayakan 4,76 mm; 2,83 mm; 2 mm; dan penampung
3. Gunakan tangan untuk mengayak tanah yang ada di dalam ayakan 8 mm sampai semua tanah turun melalui ayakan ini. Jika penggunaan tangan belum dapat melewatkan semua tanah, maka dapat digunakan alu kecil (anak lumpang). Tumbuk tanah perlahan-lahan menggunakan alu kecil sampai semua tanah turun. 4. Goncang ayakan dengan tangan sebanyak lima kali
5. Masing-masing fraksi agregat pada setiap ayakan ditimbang, kemudian nyatakan dalam persen. Persentase = 100% dikurangi % agregat lebih kecil dari 2 mm.
6. Lakukan pekerjaan ini sebanyak empat kali ulangan. B. Pengayakan basah.
1. Agregat-agregat yang diperoleh dari pengayakan kering (pekerjaan A5) kecuali agregat < 2 mm ditimbang, dan masing-masing dimasukkan ke cawan nikel (diameter 7,5 cm, tinggi 2,5 cm) banyaknya disesuaikan dengan perbandingan ketiga agregat tersebut dan totalnya harus 100 g.
Misalnya : Pengayakan 500 g tanah di peroleh
a. Agregat antara 8 dan 4,76 mm = 200 g b. Agregat antara 4,76 dan 2,83 mm = 100 g c. Agregat antara 2,83 dan 2 mm = 75 g
maka perbandingannya adalah 8 : 4 : 3, Jadi:
a. Agregat antara 8 dan 4,76 mm = 53 g b. Agregat antara 4,76 dan 2,83 mm = 27 g c. Agregat antara 2,83 dan 2 mm = 20 g Total = 100 g Pekerjaan ini dilakukan sebanyak empat ulangan
2. Teteskan air sampai kapasitas lapangan dari buret setinggi 30 cm dari cawan, sampai air menyentuh ujung penetes buret.
3. Simpan dalam inkubator pada suhu 20°C dengan kelembapan relatif 98-100% selama 24 jam.
4. Pindahkan setiap agregat dari cawan ke ayakan sebagai berikut: a. Agregat antara 8 dan 4,76 mm di atas ayakan 4,76 mm b. Agregat antara 4,76 dan 2,83 mm di atas ayakan 2,83 mm c. Agregat antara 2,83 dan 2 mm di atas ayakan 2 mm
Ayakan-ayakan yang digunakan dalam pengayakan basah selain dari yang tersebut di atas masih terdapat dibawahnya berturut-turut ayakan 1 mm, 0,5 mm, dan 0,279 mm.
5. Pasang susunan ayakan-ayakan tersebut pada alat pengayak basah (Gambar 1), dimana bejana yang disediakan telah diisi air suling/air bersih terlebih dahulu setinggi 25 cm dari dasar bejana.
6. Pengayakan dilaksanakan selama 3 menit (35 ayunan per menit dengan amplitudo 3,75).
7. Setelah selesai pengayakan, pindahkan agregat dari setiap ayakan ke cawan nikel (diameter 9 cm, tinggi 5 cm) yang beratnya telah diketahui. Pemindahan dibantu dengan corong (Gambar 2). Untuk memindahkan agregat-agregat lepas dari dasar ayakan, harus dibantu dengan semprotan air yang dilakukan pada selang berdiameter kecil supaya alirannya deras.
Gambar 1. Alat pengayak basah
8. Cawan yang telah berisi agregat dari air lalu dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan pada suhu 105°C selama 24 jam. 9. Setelah kering, tanah dimasukkan ke desikator, kemudian
ditimbang. 4.1.3. Perhitungan
Berat diameter rata-rata (mean weight diameter) dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
N __ ∑ Wi Xi i=1 X = n (1) ∑ Wi i =1
dimana: X = berat diameter rata-rata agregat (g, mm) i = 1,2,...n = jumlah kelas agregat
Xi = diameter rata-rata suatu kelas agregat (mm) Wi = berat agregat dengan diameter rata-rata xi (g) Contoh hasil perhitungan ditunjukkan pada Tabel 1 dan 2.
Tabel 1. Contoh hasil perhitungan pengayakan kering (langkah B.1)
Fraksi (i) Diameter agregat Diameter rata-rata Berat
mm g 1 2 3 8,00-4,76 4,76-2,83 2,83-2,00 6,4 3,8 2,4 53 27 20
Berat diameter rata-rata pengayakan kering (Xa): (53x6,4)+(27x3,8)+(20x2,4)
Xa = = 5,0
Tabel 2. Contoh hasil perhitungan pengayakan basah (langkah B.9)
Fraksi (i) Diameter agregat Diameter rata-rata Berat
mm g 1 2 3 4 5 6 7 8,00-4,76 4,76-2,83 2,83-2,00 1,00-2,00 1,00-0,50 0,50-0,297 >0,297 6,4 3,8 2,4 1,50 0,75 0,40 0,15 5 20 17 19 15 19 5
Berat diameter rata-rata pengayakan basah (Xb):
Xb= (5x6,4)+(20x3,8)+(17x2,4)+(19x1,5)+(15x0,75)+19x0,40)+(5x0,15) 100
Xb = 2,0
Indeks ketidakmantapan agregat = Xa – Xb = 5,0 – 2,0 = 3,0
Indeks kemantapan agregat = 1 x 100
Indeks ketidakmantapan
= 1
3 = 33 4.1.4. Interpretasi data
Indeks kemantapan agregat berdasarkan pengayakan berganda diklasifikasikan dari sangat mantap sekali sampai tidak mantap (Tabel 3). Tabel 3. Klasifikasi indeks kemantapan agregat tanah
Kelas Indeks kemantapan agregat
Sangat mantap sekali Sangat mantap Mantap Agak mantap Kurang mantap Tidak mantap >200 80-200 66-80 50-66 40-50 < 40
4.2. Metode pengayakan tunggal 4.2.1. Bahan dan alat
1. Contoh tanah 2. Air suling/air bersih
3. Larutan sodium hexametaphosphate atau NaOH (2 g l-1air suling) 4. Timbangan 5. Cawan petridis 6. Oven 7. Tangkai penjepit 8. Desikator 9. Saringan 10. Stopwatch 11. Nampan 4.2.2. Spesifikasi alat
Alat pengayak ditunjukkan pada Gambar 3(Five Star Cablegation and Scientific Supply, 303 Lake St. Kimberly. ID 83341).Alat terbuat dari stainless steel, 24 mata lubang/cm, lubang berukuran 0,26 mm, diameter kawat 0,165 mm. Mesin menggerakkan delapan ayakan turun naik secara bersamaan setinggi 1,3 cm dengan frequensi 35 putaran menit-1. Alat dirancang untuk menganalisis agregat berukuran antara 1-2 mm.
Gambar 3. Alat pengayak Five Star Cablegation and Scientific Supply, 303 Lake St. Kimberly ID 83341
4.2.3. Cara kerja/prosedur (1) Persiapan contoh tanah
1. Contoh tanah dari lapangan disebar setebal ± 1 cm di atas kertas, kemudian dikeringudarakan selama 24 jam. Pada proses ini batuan-batuan yang ada dapat dibuang, sedangkan akar-akar tanaman yang melekat pada agregat digunting, kemudian dibuang.
2. Contoh tanah yang telah kering, kemudian diayak menggunakan ayakan berukuran 2 mm dan 1 mm. Kedua ayakan disusun dengan ayakan 2 mm, ditempatkan di atas dan ayakan 1 mm di bagian bawah. 3. Contoh tanah dimasukkan ke dalam ayakan 2 mm, kemudian diayak.
Contoh tanah yang tersaring pada ayakan 1 mm (ukuran agregat 1-2 mm) kemudian dimasukkan ke dalam kantong plastik atau kertas berlabel untuk dianalisis. Ukuran agregat lainnya (>2 mm dan < 1 mm) dibuang.
4. Jika contoh tanah tidak dapat dianalisis, maka contoh tanah agar disimpan di dalam lemari pendingin pada suhu 5°C.
(2) Prosedur analisis
1. Timbang agregat kering udara 1-2 m sebanyak 4 g, kemudian masukkan kemasing-masing ayakan bernomor 1 - 8 seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
2. Jika terdapat agregat/material yang lolos dari saringan pada waktu memasukkan contoh tanah ke dalam ayakan, kemudian dimasukkan kembali secara merata ke masing-masing ayakan.
3. Isi wadah (cans) bernomor yang telah diketahui masing-masing beratnya dengan air suling secukupnya, sehingga diperkirakan tanah di dalam ayakan terendam seluruhnya pada posisi putaran terendah. Tempatkan wadah tersebut pada alat sesuai posisinya masing-masing.
4. Tempatkan ayakan bernomor dan telah berisi contoh tanah pada pegangannya masing-masing, perhatikan angka pada ayakan dan pada pengangannya(holder)harus sama.
5. Hidupkan motor penggerak untuk menaik-turunkan ayakan setingi 1,3 cm sebanyak 35 kali menit-1selama 3 menit ± 5 detik.
6. Matikan motor penggerak, kemudian angkat ayakan keluar dari wadah dan pindahkan wadah yang telah berisi partikel/material dari agregat tanah tidak mantap (terdispersi) ke nampan.
7. Gantikan wadah tersebut dengan wadah baru yang berisi 100 cm³ larutan pendispersi(dirpersing solution). Untuk tanah dengan pH <7 digunakan larutan NaOH.
8. Hidupkan kembali motor penggerak agregat tersisa selama 5 menit, sehingga hanya partikel pasir yang tersisa diayakan. Jika setelah 5 menit pengayakan, masih terdapat agregat tanah belum terdispersi, maka hentikan pengayakan, kemudian gunakan jari tangan untuk menghancurkan agregat tersebut.
9. Lanjutkan kembali pengayakan sampai seluruh partikel lebih kecil dari lubang ayakan telah lolos semuanya dari ayakan.
10. Angkat ayakan, dan pindahkan wadah ke nampan baru. Wadah ini berisi partikel/material dari agregat mantap, kecuali partikel pasir yang karena ukurannya lebih besar, tidak bisa melalui lubang ayakan. 11. Kedua set wadah, kemudian dikeringovenkan pada suhu 65°C selama
24 jam.
12. Berat material pada masing-masing wadah diperoleh dengan menimbang wadah + isi, kemudian dikurangi dengan berat wadah (Wt1). Pada wadah yang berisi larutan pendispersi, harus dikurangi lagi 0,2 g untuk mengoreksi berat larutan pada material (Wt2).
4.2.4. Perhitungan
Kemantapan agregat dihitung menggunakan rumus : Wt2
AS = x 100 (2)
Wt1 + Wt2
dimana: AS = kemantapan agregat (%); Wt1 = berat material pada pengayakan pertama menggunakan air suling (q); Wt2 = berat material pada pengayakan kedua menggunakan larutan pendispersi (q).
5. DAFTAR PUSTAKA
De Leenheer, L., and M. De Boodt. 1959. Determination of aggregate satability by the change in mean weight diameter. Overdruk Uit Medelingen Van de Staat te Gent. International Symposium on Soil Structure, Ghent, 1958.
El-Swaify, S. A., and E. W. Dangler. 1976. Erodibilities of selected tropical soil in relation to structural and hydrological parameters. Hawai Agric. Exp. Sta. Bull, No. 2019.
Kemper, E. W., and R. C. Rosenau. 1986. Aggregate stability and size distrution. p. 425-461. In A. Klute (Ed.) Method of Soil Analyisis Part 1. 2nded. ASA. Madison. Wisconsin.
Kemper, W. D. and E. J. Koch. 1966. Aggregate Stability of soils from western United states and Canada, USDA Tech. Bull. 1355. Washington, DC:
Martin, J. P., W. P. Martin, J. B. Page, W. A. Raney, and J. D. De Ment. 1955. Soil Aggregation. Adv. Agron. 7: 1-38.
Russel, E. W. 1971. Soil Conditions and Plant Growth. 10thEd.Longmans, London. p. 479-513.
Wischmeier, W. H., C.B. Johnson, and B. V. Cross. 1971. A soil erodility nomograph for farmland and construction site. J. Soil and Water Cons. 26: 189-193.
Yoder, R. E. 1936. Direct method aggregate analysis of soils and a study of the physical nature of erosion losses. Jour. Amer. Soc.Agron. 28: 337-351.
