Dasar Ilmu Tanah semester ganjil 2011/2012 (EHN & SIN) Materi 07: Sifat Fisika (3)-AIR TANAH

Dasar Ilmu Tanah

semester ganjil 2011/2012 (EHN & SIN)

AIR berada di ……… dalam ruangan PORI (diantara MATRIKS tanah)

Partikel Tanah

Ruangan Pori

Berapa banyaknya air dalam tanah ?

Kadar Air

w (massa) = M_a/M_p kg/kg1

q

(volume) = V_a/V_t m3/_m3

t (tebal) = T_a/T_t mm/m1

M_a=massa air M_p = massa padatan V_a =volume air V_t = volume tanah T_a =tebal air T_t = tebal tanah

Molekul Air dan Kapilaritas



Air tanah sangat penting karena sebagian

besar aktivitas biologi dan reaksi kimia

memerlukan air, dan juga karena sebagian

besar erosi tanah disebabkan oleh air

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 hidrohen. Keadaan ini menyebabkan terjadinya distribusi

muatan yang tidak simetris pada air charge.

Molekul Air dan Kapilaritas

 Molekum yang memilki ujung akir dengan muatan positif dan negatif disebut molekul polar

 Sifat polar tersebut memungkinan air untuk memisahkan molekul larutan polar , oleh karena itu air dapat

melarutkan banyak sekali senyawa kimia

 Jadi, satu molekul air bukan molekul netral

Bagaimana air bisa tinggal dalam

ruangan pori ?

Air diikat oleh partikel (padatan) dan air

oleh gaya adhesi dan kohesi

Kapilaritas

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

Kohesi & Adesi

 Penarikan 1 molekul air ke molekul air lainnya disebut kohesi

 Adesi terjadi jika molekul-molekul air ditarik

oleh jenis melokul lainnya, seperti gelas, tanah, logam, atau daun tanaman karena permukan molekul lain tersebut juga mempunyai muatan

 Gaya Adesi lebih kuat dibandingkan dengan gaya kohesi

Kohesi & Adesi

 Air yang jatuh dari daun karena adanya lapisan lilin pada daun yang melemahkan gaya adesi

antara molekul air dan permukaan daun

 Air yang akan jatuh dapat

bergantungan karena adanya gaya kohesif antar molekul air.

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

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

Air Gravitasi



Dijumpai dalam pori-pori makro



Mempunyai energi terbesar

Potensial Air

 Air yang diikat tanah dinyatakan dalam potensial air (bars); bernilai negatif

 Nilai positif untuk potensian air disebut tegangan

 Air yang diikat dalam tanah oleh adesion dan kohesi disebut

potensial matrik

 Jika air terus ditambahkan, akan mencapai suatu titik dimana

gaya kohesif tidak cukup kuat untuk menahan air, maka air tetap bebas bergerak ke wabah karena gaya gravitasi. Ini disebut

Potensial Air



Air mempunyai energi – cenderung

berubah dari status energi tinggi ke

energi rendah (air mengalir ke bawah)



Potensial air tanah – air ditanah oleh

tanah karena tegangan atau penarikan

molekul air oleh permukaan padatan dan

ke molekuk air lainnya

Potensial Air



Tegangan (Tension) = - tekanan

(pressure)



Potensial air tanah = jumlah gaya yang

harus dilakukan per satuan jumlah air

untuk memindahkan sejumlah air dari

satu pool air murni ke air tanah

Potensial Air

 Potensial air tanah total = Potensial Matrik + potensial

gravitasi + Osmotik (garam)

 Jika tanah mengering, maka potensial matrik

berkurang atau jumlah negatif lebih besar

 00 -5 -8 -10 -15 -55 -100

Potensial Air -

•

Potensial gravitasi

• Potensial matriks

Potensial Total

• Potensial osmotik

Tegangan Air (+) atau Potensial (-)

0 bar

-0.33 bar

-1 bar

Klasifikasi Air Tanah



Air bebas atau air gravitasi akan mengalir

dari tanah sampai potensial air tanah

mencapai -1/3 bar  kapasitas lapangan

Air gravitasi tidak tersedia bagi tanaman

karena di dalam tanah hanya sebentar dan

menurunkan level oksigen sampai titik dimana tanaman tidak akan menyerap air

Klasifikasi Air Tanah

 Jika tanah menjadi kering– atau air digunakan

oleh tanaman-semakin banyak energi yang

diperlukan oleh tanaman untuk mengambil air. Pada akhirnya akan dicapai suatu titik dimana tanaman tidak dapat lagi mengambil air

 Hal di atas disebut Titik Layu dan terjadi pada potensial air -15 bars. Dari-1/3 sampai -15 bars adalah zona air tersedia

Klasifikasi Air Tanah

 0 sampai -0.3 bar = Gravitasi (tidak tersedia)  -0.3 = 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

Air bergerak dari area dengan potensial tinggi (tanah basah : -2 atau -4) ke area dengan

Pergerakan Air



Air tidak akan

bergerak ke pasir

sampai lempung

menjadi jenuh

t 1 t 2 t3 t4

Pergerakan Air

 Air bergerak ke liat

setelah kontak dengan liat, tetapi karena liat menggerakan air

lambat yang

terbentuk di atas lapisan liat

Siklus Hidrologi di tentukan oleh

energi dari matahari - Evaporasi

Air di panasi oleh matahari Molekul permukaan menjadi

cukup berenergi untuk

memecahkan gaya tarik yang mengikatnya

Molekul air mengalami

evaporasi dan meningkat

menjadi uap tidak kasat mata ke atmosfer

Siklus Hidrologi-Transpirasi

 Air di uapkan dari daun

tanaman

 Tanaman yang aktif tumbuh

mentraspirasi 5 - 10 kali lebih besar dari jumlah air yang

dapat diikatnya

 Partikel air tersebut kemudian

mengumpul dan membentuk awan

Siklus Hidrologi

 Evaporasi  Transpirasi

 Cadangan air tanah

menentukan

kandungan air bawah tanah

Neraca Air

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 memilik AWC terbesar, kemudian

Satuan Pengukuran Air Tanah

Kadar Air Tanah :

Kadar Air massa kg/kg Kadar Air Volume m3 _/m3

Tebal Air mm

Potensial Air Tanah

Potensial per massa J/kg

Potensial per volume N/m2 _{= Pa}

Konversi Satuan

cm H₂O bars kPa pF 300 -0.3 -30 2,5 1.000 -1 -100 3,0 10.000 -10 -1000 4,0 15.000 -15 -1500 4.2

1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H₂O = 1 bar = 100 KPa

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 :

•Kurva Karakteristik Air Tanah •Kurva pF

tanah berpasir tanah berliat Kadar Air (%) T eka nan Air (bars) 0 -20

Tanah beragregat Kadar Air (%) T eka nan Air (ba rs) 0 -100 tanah mampat

Kapasitas Menahan Air

Prosentase Air (Kadar air volume,

q

)

TEKSTUR Kapasitas Koefisien Air

TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler

Lempung berpasir 12 3 9

Lempung berdebu 30 10 20

Liat 35 18 17

Tekanan (atm = bar) - 0,3 - 31 (-0,3)–(-31)

Bandingkan istilah2 _{ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi !}

Mengukur Kadar Air Tanah

Gravimetrik :

•• Timbang Tanah (Padatan + Air) = G1

•• Keringkan dan Timbang (Padatan) = G2 •• Hitung kadar air (w)

w = G1 – G2

G2

Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah

Gypsum Block Elektroda (Resistensi) Sinar Gamma Sinar Neutron Tensiometer

TDR (Time Domain Reflectometer)