KAJIAN PERMEABILITAS BEBERAPA JENIS TANAH DI
LAHAN PERCOBAAN KWALA BEKALA USU MELALUI UJI
LABORATORIUM DAN LAPANGAN
SKRIPSI
OLEH :
NANDA AKBAR SIREGAR 090308024
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
KAJIAN PERMEABILITAS BEBERAPA JENIS TANAH DI
LAHAN PERCOBAAN KWALA BEKALA USU MELALUI UJI
LABORATORIUM DAN LAPANGAN
SKRIPSI
OLEH :
NANDA AKBAR SIREGAR 090308024/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing
(Prof.Dr.Ir. Sumono, MS) (Achwil Putra Munir STP, MSi
Ketua Anggota
)
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
ABSTRAK
NANDA AKBAR SIREGAR: Kajian Permeabilitas Beberapa Jenis Tanah di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU Melalui Uji Laboratorium dan Lapangan, dibimbing oleh SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Permeabilitas adalah kemampuan tanah meloloskan air pada kondisi jenuh.Beberapa jenis tanah di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU memiliki laju permeabilitas yang berbeda.Hal tersebut disebabkan oleh beberapa faktor di antaranya tekstur, kandungan bahan organik, porositas, dan kedalaman efektif tanah.Pengukuran permeabilitas tanah sangat penting untuk beberapa kepentingan di bidang pertanian, misalnya masuknya air ke dalam tanah, gerak air ke akar tanaman, dan aliran air drainase.Dengan demikian perlu dilakukan kajian lebih lanjut mengenai permeabilitas tersebut.Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai laju permeabilitas beberapa jenis tanah melalui uji laboratorium dan lapangan.
Dari hasil penelitian di laboratorium diperoleh nilai laju permeabilitas sebesar 1,34 cm/jam pada tanah Andepts, 3,20 cm/jam pada tanah Inceptisol, dan 1,06 pada tanah Ultisol. Dari hasil penelitian di lapangan diperoleh nilai laju permeabilitas sebesar 1,26 cm/jam pada tanah Andepts, 2,23 cm/jam pada tanah Inceptisol, dan 0,98 cm/jam pada tanah Ultisol.
Kata Kunci: Permeabilitas, Tekstur, Bahan Organik, Kedalaman Efektif, Drainase.
ABSTRACT
NANDA AKBAR SIREGAR: Study The Permeability of Some Soil Types in Field Trials USU Kwala Bekala Through Laboratory Tests and Field, under supervision of SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Soil permeability is the ability to pass water in saturated conditions. Some types of soil in field trials USU Kwala Bekala have different permeability rate. It is caused by several factors including texture, organic matter content, porosity and effective depth of soil. Measurement of soil permeability is very important to some interest in agriculture, such as the entry of water into the soil, water movement to plant roots, and the flow of drainage water. Thus necessary to study more about the permeability. This study aimed to determine the value of some types of soil permeability rate through laboratory and field testing.
Of the results of research in the laboratory permeability values obtained rate of 1,34 cm/hr at ground Andepts, 3,20 cm/hr at ground Inceptisol, and 1,06 cm/hr at ground Ultisol. Of the results of research in the field permeability values obtained rate of 1,26 cm/hr at ground Andepts, 2,23 cm/hr at ground Inceptisol, and 0,98 cm/hr at ground Ultisol.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 28 April 1991 dari Ayah Rajin Sahat Siregar dan Ibu Nurminah Sitompul.Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara.
Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 2 Binjai dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur Ujian Masuk Bersama (UMB). Penulis memilih Program Studi Keteknikan Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA) dan Badan Kenaziran Musholla (BKM) Al Mukhlisin FP USU. Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Hidrologi Teknik.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan limpahan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul “Kajian Permeabilitas Beberapa Jenis Tanah di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU Melalui Uji Laboratorium dan Lapangan” yang merupakan salah satu syarat untuk mendapat gelar sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkanterima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Sumono, MS selaku ketua pembimbing skripsi ini dan Bapak Achwil Putra Munir STP, MSi selaku anggota pembimbing yang telah membimbing dan memberi masukan, kritik, dan saran kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.Tak lupa pula ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada kedua orang tua yang telah mendukung penulis baik secara moril dan materil.
Disamping itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian, serta semua rekan mahasiswa yang telah membantu penulis dalam menyusun skripsi ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga dengan adanya penelitian ini nantinya dapat memberikan informasi bagi pihak-pihak yang membutuhkan.
Medan, Mei 2013
DAFTAR ISI
Hal.
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
RIWAYAT HIDUP ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 4
Kegunaan Penelitian ... 4
TINJAUAN PUSTAKA Permeabilitas Tanah ... 5
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Permeabilitas ... 9
Tekstur Tanah ... 9
Bahan Organik Tanah ... 11
Kerapatan Massa Tanah ... 13
Kerapatan Partikel Tanah ... 15
Porositas Tanah ... 17
Kedalaman Efektif Tanah ... 19
Tanah ... 21
Klasifikasi Tanah ... 22
Tanah Andepts ... 23
Tanah Inceptisol ... 24
Tanah Ultisol ... 25
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ... 28
Alat dan Bahan ... 28
Metode Penelitian ... 28
Prosedur Penelitian ... 28
Parameter Penelitian ... 30
HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Daerah Penelitian... 31
Jenis Tanah ... 32
Tekstur Tanah ... 32
Bahan Organik ... 34
Kerapatan Massa Tanah ... 35
Kerapatan Partikel Tanah ... 35
Porositas Tanah ... 36
Kedalaman Efektif Tanah ... 38
Kesimpulan ... 43
Saran ... 44
DAFTAR PUSTAKA ... 45
DAFTAR TABEL
No. Hal.
1. Klasifikasi permeabilitas tanah ... 9
2. Kelas porositas tanah ... 19
3. Hasil analisa tekstur tanah ... 32
4. Hasil analisis kandungan bahan organik tanah ... 34
5. Hasil analisa kerapatan massa tanah (Bulk density) ... 35
6. Hasil analisa kerapatan partikel tanah (Particle density) ... 35
7. Hasil analisa porositas tanah ... 36
8. Hasil pengukuran kedalaman efektif tanah . ... 38
DAFTAR GAMBAR
No. Hal.
1. Pengambilan sampel tanah dengan ring sampel 1 ... 57
2. Pengambilan sampel tanah dengan ring sampel 2 ...57
3. Pengukuran kedalaman efektif tanah ... 58
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal.
1. Flowchartpenelitian ... 47
2. Perhitungan bulk density, particle density, dan porositas ... 48
3. Perhitungan laju permeabilitas di lapangan ... 52
ABSTRAK
NANDA AKBAR SIREGAR: Kajian Permeabilitas Beberapa Jenis Tanah di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU Melalui Uji Laboratorium dan Lapangan, dibimbing oleh SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Permeabilitas adalah kemampuan tanah meloloskan air pada kondisi jenuh.Beberapa jenis tanah di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU memiliki laju permeabilitas yang berbeda.Hal tersebut disebabkan oleh beberapa faktor di antaranya tekstur, kandungan bahan organik, porositas, dan kedalaman efektif tanah.Pengukuran permeabilitas tanah sangat penting untuk beberapa kepentingan di bidang pertanian, misalnya masuknya air ke dalam tanah, gerak air ke akar tanaman, dan aliran air drainase.Dengan demikian perlu dilakukan kajian lebih lanjut mengenai permeabilitas tersebut.Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai laju permeabilitas beberapa jenis tanah melalui uji laboratorium dan lapangan.
Dari hasil penelitian di laboratorium diperoleh nilai laju permeabilitas sebesar 1,34 cm/jam pada tanah Andepts, 3,20 cm/jam pada tanah Inceptisol, dan 1,06 pada tanah Ultisol. Dari hasil penelitian di lapangan diperoleh nilai laju permeabilitas sebesar 1,26 cm/jam pada tanah Andepts, 2,23 cm/jam pada tanah Inceptisol, dan 0,98 cm/jam pada tanah Ultisol.
Kata Kunci: Permeabilitas, Tekstur, Bahan Organik, Kedalaman Efektif, Drainase.
ABSTRACT
NANDA AKBAR SIREGAR: Study The Permeability of Some Soil Types in Field Trials USU Kwala Bekala Through Laboratory Tests and Field, under supervision of SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Soil permeability is the ability to pass water in saturated conditions. Some types of soil in field trials USU Kwala Bekala have different permeability rate. It is caused by several factors including texture, organic matter content, porosity and effective depth of soil. Measurement of soil permeability is very important to some interest in agriculture, such as the entry of water into the soil, water movement to plant roots, and the flow of drainage water. Thus necessary to study more about the permeability. This study aimed to determine the value of some types of soil permeability rate through laboratory and field testing.
Of the results of research in the laboratory permeability values obtained rate of 1,34 cm/hr at ground Andepts, 3,20 cm/hr at ground Inceptisol, and 1,06 cm/hr at ground Ultisol. Of the results of research in the field permeability values obtained rate of 1,26 cm/hr at ground Andepts, 2,23 cm/hr at ground Inceptisol, and 0,98 cm/hr at ground Ultisol.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah bersama air dan udara merupakan sumber daya alam utama yang sangat penting dalam kehidupan terutama di bidang pertanian. Tanah yang ditempati ataupun digunakan untuk berbagai usaha guna memenuhi kebutuhan hidup manusia, terwujudnya adalah melalui berbagai proses dan tahapan-tahapan yang panjang dan dalam jangka waktu yang sangat lama. Oleh karena itu, keadaan tanah harus selalu dijaga dan dilestarikan agar dapat selalu dimanfaatkan sesuai dengan fungsinya, begitu juga dengan air dan udara yang berpengaruh dalam pembentukan maupun aktivitas tanah.
Pada mulanya, tanah dipandang sebagai lapisan permukaan bumi yang telah mengalami serangkaian pelapukan oleh gaya – gaya alam, sehingga membentuk regolith (lapisan berpartikel halus). Konsep ini dikembangkan oleh Dokuchaev di Rusia pada sekitar tahun 1870. Tanah sebagai benda alam mempunyai sifat – sifat yang bervariasi. Sifat tanah yang berbeda – beda pada berbagai tempat mencerminkan pengaruh dari berbagai faktor pembentuknya di alam. Tanah dipandang sebagai alat produksi pertanian, karena tanah berfungsi sebagai media tumbuhnya tanaman. Produktivitas tanaman pertanian yang diusahakan banyak ditentukan oleh sifat – sifat tanah yang bersangkutan, baik sifat fisika tanah, kimiawi tanah, maupun biologi tanah yang bersangkutan (Hanafiah, 2005).
faktor-faktor genetis dan lingkungan, yakni: bahan induk, iklim, organisme hidup (makro dan mikro), topografi, dan waktu yang berjalan selama kurun waktu yang sangat panjang, yang dapat dibedakan dari ciri – ciri bahan induk asalnya baik secara fisik, kimia, biologi, maupun morfologinya (Hillel, 1981).
Tanah adalah kumpulan partikel padat dengan rongga yang saling berhubungan.Rongga ini memungkinkan air dapat mengalir di dalam partikel melalui rongga dari satu titik yang lebih tinggi ke titik yang lebih rendah.Sifat tanah yang memungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebut permeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granular tanah, meskipun dapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di tanah liat). Jadi, tanah yang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda (Das, 1995).
Komposisi tersebut yang akan memungkinkan adanya aliran air di dalam tanah ataupun kemampuan tanah dalam melewatkan air. Salah satu sifat fisik tanah yang penting adalah kemampuan untuk meloloskan aliran air melalui ruang pori yang disebut dengan permeabilitas tanah. Permeabilitas adalah kualitas tanah untuk meloloskan air atau udara yang diukurberdasarkan besarnya aliran melalui satuan tanah yang telah dijenuhiterlebih dahulu persatuan waktu tertentu (Susanto, 1994).
tanah. Perubahan pada suhu air sedikit mempengaruhi permeabilitas. Dalam tanah yang jenuh air permeabilitas bervariasi di antara limit yang luas, mulai kurang dari 25 cm tiap tahun pada tanah liat yang padat sampai dengan beberapa ribu meter per tahun dalam formasi kerikil. Untuk tanah yang tak jenuh air kadar kelembaban (moisture content) adalah salah satu dari faktor dominan yang mempengaruhi permeabilitas. Permeabilitas adalah suatu kecepatan yang mempunyai dimensi fisik panjang dibagi waktu (Israelsen and Hansen, 1962).
Pengukuran permeabilitas tanah sangat penting untuk beberapa kepentingan di bidang pertanian, misalnya masuknya air ke dalam tanah, gerak air ke akar tanaman,aliran air drainase, evaporasi air pada permukaan tanah, kesemuanya itu dapat dipengaruhi oleh permeabilitas tanah yang mana berkaitan pula dengan peranan konduktivitas hidroliknya. Permeabilitas juga berguna untuk mengetahui besarnya infiltrasi, aliran drainase, evaporasi, perkolasi, rembesan, dan laju erosi (Soepardi, 1975).
Permeabilitas dapat mempengaruhi kesuburan tanah.Permeabilitas berbeda dengan drainase yang lebih mengacu pada proses pengaliran air saja, permeabilitas dapat mencakup bagaimana air, bahan organik, bahan mineral, udara dan partikel – partikel lainnya yang terbawa bersama air yang akan diserap masuk kedalam tanah (Rohmat, 2009).
Pengukuran permeabilitas melalui uji laboratorium dan di lapangan tentunya memiliki kelebihan dan kekurangan masing – masing yang dapat dilihat
dari kemudahan dalam penggunaan alat dan keakuratan hasil berdasarkan faktor-faktor yang ada. Secara ideal pengukuran melalui kedua pengujian tersebut
pada lahan yang sama harus memberikan nilai yang tidak terlalu berbeda.
Dari uraian tersebut dapat diketahui pentingnya sifat permeabilitas pada tanah sehingga diperlukan pengkajian tentang permeabilitas beberapa jenis tanah melalui uji laboratorium dan uji lapangan.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan nilai laju permeabilitas beberapa jenis tanah melalui uji laboratorium dan uji lapangan.
Kegunaan Penelitian
1. Sebagai bahan bagi penulis untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat dalam menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai sifat permeabilitas pada tanah.
TINJAUAN PUSTAKA
Permeabilitas Tanah
Permeabilitas tanah adalahkemampuan tanah untuk meloloskan atau melewatkan air.Permeabilitas tanah juga merupakan suatu kesatuan yang meliputi infiltrasi tanah dan bermanfaat sebagai permudahan dalam pengolahan tanah.Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikkan laju infiltrasi sehingga menurunkan laju air larian(Rohmat, 2009).
Permeabilitas tanah adalah kemampuan tanah untuk meneruskan air atau udara.Permeabilitas tanah biasanya diukur dengan istilah kecepatan air yang mengalir dalam waktu tertentu yang ditetapkan dalam satuan cm/jam (Hakim, dkk, 1986).
Selain itu permeabilitas juga merupakan pengukuran hantaran hidraulik tanah. Hantaran hidraulik tanah timbul adanya pori kapiler yang saling bersambungan dengan satu dengan yang lain. Secara kuantitatif hantaran hidraulik jenuh dapat diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori dalam keadaan jenuh. Dalam hal ini sebagai cairan adalah air dan sebagai media pori adalah tanah. Penetapan hantaran hidraulik didasarkan pada hukum Darcy.Dalam hukum ini tanah dianggap sebagai kelompok tabung kapiler halus dan lurus dengan jari – jariyang seragam. Sehingga gerakan air dalam tabung tersebut dianggap mempunyai kecepatan yang sama (Rohmat, 2009).
memiliki permeabilitas yang berbeda.Pengetahuanpermeabilitastanahsangat penting untuk kemajuandalam studiketersediaanair danefisiensiaplikasiair, dandalam desainsistem drainaseuntukreklamasitanah salindan alkali.Untuk aplikasiirigasibiasa,tidak praktisuntuk mengukursemua faktoryang mempengaruhipermeabilitas, tetapipraktisdan sangatpentinguntuk mengukurpermeabilitastanahdi laboratoriumdandi lapangan (Israelsen and
Hansen, 1962).
Permeabilitas sangat mempengaruhi irigasi, permeabilitas merupakan kemampuan tanah untuk menahan air, jika kemampuan tanah dalam menahan air lemah maka akan mempengaruhi air yang ada dalam saluran irigasi, dengan demikian tanah pada saluran irigasi yang mempunyai permeabilitas lemah akan menyebabkan tinggi air yang akan hilang (merembes) (Sunardi, 2006).
Penentuan besarnya nilai permeabilitas tanah dapat dihitungmelalui uji laboratorium dan uji lapangan seperti pada (Gambar 1) dengan menggunakan permeameter permukaan konstan.
Gambar 1. Permeameter permukaan konstan (Constant – head permeameter) Sumber :Israelsen and Hansen, 1962.
Dalam menghitung pemindahan air melalui tanah pada kondisi jenuh dikenal hukum Darcy yang biasa digunakan dalam menghitung permeabilitas. Hukum Darcy merupakan satu ukuran pengaliran air pada tanah jenuh dan dirumuskan sebagai berikut:
k= QL
di mana:
k = koefisien permeabilitas (cm/jam) Q = debit air (cm3/jam)
A = luas permukaan tanah (cm2)
hL = tinggi muka air dan tebal tanah (cm)
L = tebal/kedalaman tanah (cm)
(Israelsen and Hansen, 1962).
Dengan permukaan yang dijaga konstan, di mana aliran air yang masuk terus menerus ataupun penambahan air secara kontinu sehingga aliran air yang stabil melalui tanah diperoleh. Gambar 1 menggambarkan dua permeameter permukaan konstan yang digunakan untuk tes di laboratorium (a) dan studi lapangan (b). Dalam studilapangandi tanahterganggu, kehilanganpermukaan danpanjangalirankadang – kadangtidakdapat diukur secara akuratdengan biayayang wajar. Jikapermukaan tanahterdiri darilapisan tipisrendah – permeabilitastanahatasnyalapisan tanahsangat permeabel, makahilangnyapermukaan hidrolikdapat dianggapsebagai jarakdari permukaanairtanahsangat permeabeldan panjangaliran (Israelsen and Hansen, 1962).
Permeabilitas tanah dapat dikelompokkan berdasarkan kelas kecepatannya. Uhland and O’neal (1951) mengelompokkan kelas permeabilitas tanah seperti yang terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah
Kelas Permeabilitas (cm/jam) Sangat lambat Sangat cepat >25,00 Sumber : Uhland and O’neal, 1951.
Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Permeabilitas
Permeabilitas timbul karena adanya pori kapiler yang saling bersambungan satu dengan yang lainnya. Secara kuantitatif permeabilitas dapat dinyatakan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori dalam keadaan jenuh.Permeabilitas ini merupakan suatu ukuran kemudahan aliran melalui suatu media porous.Secara kuantitatif permeabilitas diberi batasan dengan koefisien permeabilitas (Hanafiah, 2005).
Beberapa faktor yang mempengaruhi permeabilitas di antaranya tekstur tanah, bahan organik tanah, kerapatan massa tanah (bulk density), kerapatan partikel tanah (particle density), porositas tanah, dan kedalaman efektif tanah.
Tekstur Tanah
ruang pori diantara partikel tanahsemakin dapat memperlancar gerakan udara dan air. Luas permukaan debu jauh lebih besardari permukaan pasir, dimana tingkat pelapukan dan pembebasan unsur hara untuk diserapakar lebih besar dari pasir. Tanah yang memiliki kemampuan besar dalam memegang air adalah Fraksi Liat (Hanafiah, 2005).
Menurut Hardjowigeno (2007), kelas tekstur tanah menunjukkan perbandingan butir-butir pasir (0,005 mm - 2 mm), debu (0,002 mm - 0,005 mm), dan liat (< 0,002 mm) di dalam fraksi tanah halus. Tekstur menentukan tata air, tata udara, kemudahan pengelolaan, dan struktur tanah.Penyusun tekstur tanah berkaitan erat dengan kemampuan memberikan zat hara untuk tanaman, kelengasan tanah, perkembangan akar tanaman, dan pengelolaan tanah.Berdasarkan persentase perbandingan fraksi – fraksi tanah, maka tekstur tanah dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu halus, sedang, dan kasar.Makin halus tekstur tanah mengakibatkan kualitas tanah semakin menurun karena berkurangnya kemampuan tanah dalam menghisap air.
energi yang tinggi,sehingga liat sulit dilepaskan terutama bila kering sehingga kurang tersedia untuk tanaman.Tanah liat juga disebut tanah berat karena sulit diolah, tanah berlempung, merupakan tanahdengan proporsi pasir, debu, dan liat sedemikian rupa sehingga sifatnya berada diantaratanah berpasir dan berliat. Jadi aerasi dan tata udara serta udara cukup baik, kemampuanmenyimpan dan menyediakan air untuk tanaman tinggi. Mineral liat merupakan kristal yangterdiri dari susunan silika tetrahedral dan alumia oktahedral. Didalam tanah selain darimineral liat, muatan negatif juga berasal dari bahan organik. Muatan negatif ini berasal dari ionisasi hidrogen pada gugusan karboksil atau penolik (Islami dan Utomo, 1995).
Tekstur sangat mempengaruhi permeabilitas tanah.Hal ini dikarenakan permeabilitas itu adalah melewati tekstur tanah. Misalnya tanah yang bertekstur pasir akan mudah melewatkan air dalam tanah. Hal ini terkait dengan pengaruh tekstur terhadap proporsi bahan koloidal, ruang pori dan luas permukaan adsorbsi, yang semakin halus teksturnya akan makin banyak, sehingga makin besar kapasitas simpan airnya, hasilnya berupa peningkatan kadar dan ketersediaan air tanah (Hanafiah, 2005).
Bahan Organik Tanah
dan banyak proses ekosistem. Sifat–sifat tanah yang dipengaruhinya meliputi sifat biologi, kimia, dan fisika tanah (Mukhlis, dkk, 2011).
Berdasarkan kandungan bahan organiknya tanah dapat dikelompokkan menjadi kelompok tanah mineral dan tanah organik. Tanah mineral meliputi tanah – tanah yang kandungan bahan organiknya kurang dari 20 % atau tanah yang mempunyai lapisan organik dengan ketebalan kurang dari 30 cm (diukur dari permukaan tanah) dan tanah organik adalah tanah yang kandungan bahan organiknya lebih dari 65 % (hingga kedalaman 1 meter apabila tanah belum diolah) (Kartasapoetra dan Sutedjo, 2005).
Komponen organik tanah adalah residu tumbuhan dan hewan di dalam tanah pada berbagai tingkat dekomposisi. Kadarnya ± 5 % dari total volume tanah. Konsentrasi C organik berkisar dari < 5 g C/kg tanah (0,5 % C) hingga > 130 g C/kg tanah (13 % C) di tanah humus alpin (Histosol dan Mollisol) pada lapisan 0 – 10 cm, pada lahan lempung padang pasir (Aridisol). Bahan organik terdiri atas organisme hidup (10 %), akar tanaman (10 %), dan humus (80 %).
Unsur penyusun utama dari bahan organik tanah adalah C (52 – 58 %), O (34 – 39 %), H (3,3 – 4,8 %), dan N (3,7 – 4,1 %) (Mukhlis, dkk, 2011).
mikroorganisme tanah dan menambah kemampuan tanah menahan air (Hardjowigeno, 1995).
Kerapatan Massa Tanah
Kerapatan Massa Tanah (Bulk density) menyatakan berat volume tanah, dimana seluruh ruang tanah diduduki butir padat dan pori yang masuk dalam perhitungan. Berat volume dinyatakan dalam massa suatu kesatuan volume tanah kering. Volume yang dimaksudkan adalah menyangkut benda padat dan pori yang terkandung di dalam tanah. Bulk density dipengaruhi oleh padatan tanah, pori-pori tanah, struktur, tekstur, ketersediaan bahan organik, serta pengolahan tanah sehingga dapat dengan cepat berubah akibat pengolahan tanah dan praktek budidaya (Hardjowigeno, 2003).
Tanah lebih padat mempunyai bulk density yang lebih besar dari pada tanah mineral yang bagian atasnya mempunyai kandungan bulk density yang lebih rendah dibandingkan tanah dibawahnya.Bulk densitydi lapangan tersusun atas tanah-tanahmineral yang umumnya berkisar 1,0 - 1,6 gr/cm3. Tanah organik memiliki nilai bulk density yang lebih mudah, misalnya dapat mencapai 0,1 gr/cm3 – 0,9gr/cm3 pada bahan organik. Bulk density atau kerapatan massa tanah banyak mempengaruhi sifat fisik tanah, seperti porositas, kekuatan, daya dukung, kemampuan tanah menyimpan air drainase dan lain-lain. Sifat fisik tanah ini banyak bersangkutan dengan penggunaan tanah dalam berbagai keadaan (Hardjowigeno, 2003).
organik penyusun tanah tinggi karena bahan organik dapat memperkecil berat (S) tanah dan dapat memperbesar porositas tanah serta memiliki berat yang kecil dibanding dengan bahan mineral. Tanah dengan nilai bulk density yang kecil baik untuk lahan pertanian sebab bulk density yang kecil bahan organik yang dikandungnya akan semakin besar sehingga akan menyebabkan aerasi dalam tanah tersebut menjadi lebih baik. Tanah yang memiliki bulk density tinggi atau besar mempunyai kandungan bahan mineral yang banyak, namun porositasnya rendah karena semakin tinggi nilai bulk densitynya maka porositasnya akan berkurang (Pairunan, 1985).
Menurut Hakim dkk(1986), bulk density pada pertumbuhan sedang dan pertumbuhan kecil (1,05 - 1,32) relatif tinggi dibandingkan pertumbuhan baik (1,04 - 1,18). Hal ini menunjukkan semakin tinggi bulk density menyebabkan kepadatan tanah meningkat, aerasi dan drainase terganggu, sehingga perkembangan akar menjadi tidak normal. Nilai bulk density dapat menggambarkan adanya lapisan tanah, pengolahan tanah, kandungan bahan organik dan mineral, porositas, daya memegang air, sifat drainase, dan kemudahan tanah ditembus akar.
Bulk density sangat berhubungan dengan particle density, jika particle density tanah sangat besar maka bulk density juga besar. Hal ini dikarenakan
dalam tanah besar sehingga tanah yang memiliki pori besar akan lebih mudah memasukkan air di dalam agregat tanah (Hanafiah 2005).
Kerapatan massa tanah menunjukkan perbandingan berat tanah terhadap volume total (udara, air, dan padatan) yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
ρ
b=
Ms
Vt
...
(2)di mana :
ρ
b=
kerapatan massa tanah (gr/cm3)Ms = massa tanah (gr) Vt = volume total (cm3)
(Hillel, 1981).
Kerapatan Partikel Tanah
Faktor-faktor yang mempengaruhi particle density yaitu kadar air, tekstur tanah, struktur tanah, bahan organik, dan topografi. Kadar air mempengaruhi volume kepadatan tanah, dimana untuk mengetahui volume kepadatan tanah dipengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah, sebab tanpa adanya pengaruh kadar air maka proses particle density tidak berlangsung, karena air sangat mempengaruhi volume kepadatan tanah. Selanjutnya volume padatan tanah tersusun oleh fraksi pasir, liar, dan debu sehingga untuk mengetahui volume padatan tanah tertentu dipengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah.Kandungan bahan organik di dalam tanah sangat mempengaruhi kerapatan butir tanah.Semakin banyak kandungan bahan organik yang terkandung dalam tanah, maka makin kecil nilai particle densitynya. Selain itu, dalam volume yang sama, bahan organik memiliki berat yang lebih kecil daripada benda padat tanah mineral yang lain. Sehingga jumlah bahan organik dalam tanah mempengaruhi kerapatan butir. Akibatnya tanah permukaan kerapatan butirnya lebih kecil daripada sub soil. Top soil banyak mengandung bahan organik dan kerapatan butirnya sampai 2,4 gr/cc atau bahkan lebih rendah dari nilai itu. Dengan adanya bahan organik, menyebabkan nilai particle densitynya semakin kecil (Hanafiah 2005).
Kerapatan partikel tanah menunjukkan perbandingan antara massa tanah kering terhadap volume tanah kering dengan persamaan:
ρ
s= MsVs
...
(3)di mana :
ρ
s = kerapatan partikel (gr/cm3)Vs = volume tanah (cm3)
(Hillel, 1981).
Porositas Tanah
persentase volume yang terisi pori-porikecil pada tanah pasir menyebabkan kapasitas menahan airnya rendah. Maka tanah–tanahyang memiliki tekstur halus, memiliki ruang pori lebih banyak dan disusun oleh pori–porikecil karena proporsinya relatif besar (Susanto, 1994).
Porositas menunjukkan indeks dari volume pori relatif dalam tanah. Nilai porositas umumnya berkisar antara 0,3 – 0,6 (30 – 60 %). Porositas juga berhubungan dengan kerapatan massa tanah (bulk density) sesuai dengan persamaan sebagai berikut:
f =�1−ρρb
s� 100 %...(4)
di mana : f
=
porositas (%)ρ
b = kerapatan massa tanah (g/cm3)ρ
s = kerapatan partikel tanah (g/cm3)(Hillel, 1981).
Porositas atau ruang pori adalah rongga antar tanah yang biasanya diisi air atau udara. Pori sangat menentukan sekali dalam permeabilitas tanah, semakin besar pori dalam tanah tersebut, maka semakin cepat pula permeabilitas tanah tersebut (Hanafiah, 2005).
Tabel 2. Kelas Porositas Tanah
Porositas (%) Kelas
100 Sangat porous
80-60 Porous
60-50 Baik
50-40 Kurang baik
40-30 Buruk
< 30 Sangat buruk
Sumber : Arsyad, 1989.
Kedalaman Efektif Tanah
Kedalaman tanah dalam pengertian pertanian dibatasi bagian atas kulit bumi yang telah mengalami pelapukan atau adanya aktivitas biologi. Jika bagian yang telah mengalami pelapukan adalah dangkal, maka bagian tersebutlah yang dipakai sebagai batas kedalaman tanah. Sebaliknya, jika bagian yang telah mengalami pelapukan sangat dalam, maka tidak semua bahan lapuk tersebut disebut tanah, melainkan sampai kedalaman tempat terdapat aktivitas biologi. Pada umumnya pembahasan tanah dalam bidang pertanian dibatasi pada kedalaman sekitar 2 m. Kedalaman ini jauh berbeda dengan kedalaman tanah di
bidang keteknikan, yang dapat mencapai puluhan meter (Islami dan Utomo, 1995).
yang datar dengan permeabilitas rendah akan mungkin tergenang secara musiman (Hardjowigeno, 2003).
Kedalaman efektif adalah kedalaman tanah yang masih dapat ditembus oleh akar tanaman. Pengamatan kedalaman efektif dilakukan dengan mengamati penyebaran akar tanaman. Banyaknya perakaran, baik akar halus maupun akar kasar, serta dalamnya akar–akar tersebut dapat menembus tanah dan bila tidak dijumpai akar tanaman, maka kedalaman efektif ditentukan berdasarkan kedalaman solum tanah (Hardjowigeno, 1995).
Cara praktis penetapan bawah (kedalaman efektif) suatu solum tanah adalah melalui penyidikan pada kedalaman penetrasi perakaran tanaman yang tidak mempunyai lapisan padat yang dapat menghambat penetrasi akar, maka perakaran tanaman akan berpeluang menembus sampai perbatasan mineral tanah dan bahan geologis atau bukan tanah. Kedalaman efektif tanah dapat diklasifikasikan sebagai berikut : dalam (> 90 cm), sedang (50 – 90 cm), dangkal (25 – 50 cm), dan sangat dangkal (< 25 cm) (Foth, 1994).
permeabilitas adalah gaya yang masuk ke tanah menurut gaya gravitasi (Hanafiah, 2005).
Tanah
Tanah tersusun atas 4 bahan utama, yaitu: bahan mineral, bahan organik, air, dan udara. Bahan mineral berasal dari hasil pelapukan batuan.Susunan mineral dalam tanah berbeda–beda sesuai susunan mineral batuan induknya (beku, malihan, dan endapan).Mineral dapat dibagi menjadi mineral primer dan mineral sekunder, mineral primer adalah mineral yang berasal langsung dari batuan yang dilapuk, umumnya dalam fraksi–fraksi pasir dan debu, mineral sekunder baru yang terbentuk selama proses pembentukan tanah berlangsung, umumnya dalam fraksi liat.Bahan organik berupa hasil penimbunan sisa–sisa tumbuhan dan binatang, sebagian telah mengalami pelapukan dan pembentukan kembali menjadi mangsa jasad mikro, sehingga sifatnya selalu berubah atau tidak mantap.Airterdapat dalam ruang pori tanah.Kuat atau tidaknya air ditahan oleh tanah yang mempengaruhi tingkat ketersediaan air tanah bagi tanaman karena segera hilang merembes ke bawah.Udara menempati ruang pori tanah (terutama sedang dan besar).Jumlahnya berubah–ubah tergantung kondisi air
tanah.Susunannya tergantung dari reaksi yang terjadi di dalam tanah (Buckman dan Brandy, 1982).
maupun oksigen juga sebagai pembatas gerakan akar tanaman (Hakim, dkk, 1986).
Klasifikasi Tanah
Untuk memahami hubungan antara jenis tanah, diperlukan pengetahuan yang mampu mengelompokkan tanah secara secara sistematik sehingga dikenal banyak sekali sistem klasifikasi yang berkembang. Untuk mempelajari hubungan antar jenis tanah maka sistem klasifikasi tanah dibagi menjadi sistem klasifikasi alami dan sistem klasifikasi teknis (Sutanto, 2005).
Menurut Sutanto (2005) klasifikasi alami yakni klasifikasi tanah yang didasarkan atas sifat tanah yang dimiliki tanpa menghubungkan sama sekali dengan tujuan penggunaannya. Klasifikasi ini memberikan gambaran dasar terhadap sifat fisik, kimia, dan mineralogi tanah yang dimiliki masing–masing kelas dan selanjutnya dapat digunakan sebagai dasar pengelolaan bagi berbagai penggunaan tanah. Klasifikasi teknis yakni klasifikasi tanah yang didasarkan atas sifat–sifat tanah yang mempengaruhi kemampuan untuk penggunaan tertentu. Misalnya, untuk menanam tanaman semusim, tanah diklasifikasikan atas dasar sifat – sifat tanah yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman semusim seperti kelerengan, tekstur, pH, dan lain–lain. Dalam prakteknya untuk mempelajari jenis tanah maka sistem klasifikasi yang digunakan adalah sistem klasifikasi alami.
Pada awalnya jenis tanah diklasifikasikan berdasarkan prinsip zonalitas, yaitu:
b. Tanah intrazonal, yakni tanah dengan faktor pembentuk tanah berupa faktor lokal terutama bahan induk dan relief;
c. Tanah azonal, yakni tanah yang belum menunjukkan perkembangan profil dan dianggap sebagai awal proses pembentukan tanah.
Kemudian dalam perkembangannya jenis tanah diklasifikasikan berdasarkan sifat tanah (taksonomi tanah). Sistem ini pertama kali dikembangkan oleh USDA (United State Department of Agriculture) pada tahun 1960 yang dikenal dengan tujuh pendekatan dan sejak tahun 1975 dikenal dengan nama taksonomi tanah. Sistem ini bersifat alami berdasarkan karakteristik tanah yang teramati dan terukur yang dipengaruhi oleh proses genesis (Sutanto, 2005).
Berdasarkan ada tidaknya horizon penciri dan sifat penciri lainnya maka dalam taksonomi tanah dibedakan atas enam kategori, yakni ordo, sub ordo, great group, sub group, family, dan seri. Pada edisi taksonomi tanah tahun 1998 terdapat 12 ordo jenis tanah, yakni Alfisol, Andisol, Aridisol, Entisol, Gelisol, Histosol, Inceptisol, Mollisol, Oxisol, Spodosol, Ultisol, dan Vertisol (Kartasapoetra dan Sutedjo, 2005).
Di Indonesia jenis tanah yang umumnya dijumpai adalah jenis tanah Mollisols, Vertisols, Andisols, Alfisols, Inceptisols, Ultisols, Oxisols, dan Spodosols. Jenis tanah yang paling banyak ditemui adalah jenis tanah Ultisols yang mencapai 16,74% dari luas lahan yang ada di Indonesia (Sutanto, 2005).
Tanah Andepts
nyata dan berombak. Tanah ini mempunyai nilai infiltrasi yang tinggi walaupun tanahnya dibasahi secara merata, drainase baik sampai cepat, dan mempunyai nilai pemindahan air yang tinggi (Hanafiah, 2005).
Andepts merupakan salah satu tanah yang dinilai cukup potensial dan tersebar pada beberapa tempat di daerah tropika. Tanah Andepts tanah yang berwarna hitam, mengandung bahan organik dan lempung amorf, serta sedikit silika, yang terbentuk dari abu vulkanik dan umumya ditemukan di daerah dataran tinggi.Kebanyakan Andepts baik untuk pertanian karena menyerap air banyak. Tanah yang cepat menyerap air hujan akan sangat baik untuk tanaman karena tanaman akan tumbuh dengan ketersediaan air yang tercukupi dan juga tidak dalam keadaan jenuh(Islami dan Utomo, 1995).
Tanah Inceptisol
Tanah Inceptisol merupakan jenis tanah di wilayah humida yang mempunyai horizon teralterasi, tetapi tidak menunjukkan adanya iluviasi, eluviasi dan pelapukan yang eksterm. Jenis tanah ekuivalen dengan jenis tanah ini adalah tanah brown forest, glei humik dan glei humik rendah (Hanafiah, 2005).
Inceptisol mempunyai karakteristik dari kombinasi sifat – sifat tersedianya air untuk tanaman lebih dari setengah tahun atau lebih dari 3 bulan berturut – turut dalam musim – musim kemarau, satu atau lebih horison pedogenik dengan sedikit akumulasi bahan selain karbonat atau silikat amorf, tekstur lebih halus dari pasir geluhan dengan beberapa mineral lapuk dan kemampuan manahan kation fraksi lempung ke dalam tanah tidak dapat di ukur. Kisaran kadar C organik dan Kapasitas pertukaran kation dalam tanah inceptisol sangat lebar dan demikian juga kejenuhan basa. Inceptisol dapat terbentuk hampir di semua tempat kecuali daerah kering mulai dari kutub sampai tropika (Soepardi, 1975).
Tanah Ultisol
Tanah Ultisol merupakan tanah yang memiliki horizon argilik dengan kejenuhan basa rendah (< 35%) yang menurun sesuai dengan kedalaman tanah. Tanah yang sudah berkembang lanjut di bentangan lahan yang tua. Jenis tanah yang ekuivalen dengan jenis tanah ini adalah tanah laterik coklat–kemerahan dan tanah podsolik merah–kuning (Hanafiah, 2005).
Tanah Ultisol sering diidentikkan dengan tanah yang tidak subur, tetapi sesungguhnya bisa dimanfaatkan untuk lahan pertanian potensial, asalkan dilakukan pengelolaan yang memperhatikan kendala (constrain) yang ada pada Ultisol ternyata dapat merupakan lahan potensial apabila iklimnya mendukung. Tanah Ultisol memiliki tingkat kemasaman sekitar 5,5 (Foth, 1984).
Tanah ini umumnya berkembang dari bahan induk tua. Di Indonesia banyak ditemukan di daerah dengan bahan induk batuan liat. Tanah ini merupakan bagian terluas dari lahan kering di Indonesia yang belum dipergunakan untuk pertanian. Problem tanah ini adalah reaksi masam, kadar Al tinggi sehingga menjadi racun tanaman dan menyebabkan fiksasi P, unsur hara rendah, diperlukan tindakan pengapuran dan pemupukan, keadaan tanah yang sangat masam sangat menyebabkan tanah kehilangan kapasitas tukar kation dan kemampuan menyimpan hara kation dalam bentuk dapat tukar, karena perkembangan muatan positif (Hardjowigeno, 2003).
Senyawa-senyawa Al monomerik dan Al–hidroksi merupakan sumber utama kemasaman dapat tukar dan kemasaman tertitrasi pada Ultisol. Sumber-sumber lain adalah kation-kation ampoter dapat tukar atau senyawa-senyawa hidroksinya, bahan organik dan hidrogen dapat tukar (Soepardi, 1975).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April - Juli 2013 di Laboratorium Sentraldan Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU.
Alat dan Bahan
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah ring sampel yang akan digunakan untuk media tanah, permeameter sebagai alat untuk mengukur laju permeabilitas, timbangan sebagai alat penimbang tanah, bor tanah sebagai alat ukur kedalaman efektif tanah di lapangan, tabung ukur untuk mengukur air yang ditambahkan secara kontinu di tabung permeameter, stopwatch sebagai alat untuk menghitung waktu penambahan air secara kontinu dalam tinggi muka air konstan, penggaris sebagai alat pengukur tinggi air, kalkulator sebagai alat hitung, dan alat tulis sebagai pencatat data.
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian antara lain air, kertas label, sampel tanah andepts, inceptisol, dan ultisol serta data jenis tanah.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium dan langsung di lapangan dengan menggunakan permeameter yang dibenamkan ke dalam tanah.
Prosedur Penelitian
1. Pengujian di laboratorium a. Laboratorium Sentral
- Ditentukan titik pengambilan sampel tanah, diambil sampel tanah. - Digunakan ring sampel sebagai media tanah.
- Diukur laju permeabilitas tanah.
- Dianalisis sifat fisika tanah (tekstur tanah). - Dianalisis kandungan C-organik tanah. b. Laboratorium Keteknikan Pertanian - Dihitung kerapatan massa tanah. - Dihitung kerapatan partikel tanah. - Dihitung porositas tanah.
2. Pengujian langsung di lapangan
a. Ditentukan lokasi tanah yang akan diuji.
b. Diukur kedalaman efektif tanah dengan menggunakan bor tanah.
c. Dibenamkan tabung permeameter ke dalam tanah yang telah dijenuhi dengan kedalaman tertentu (L) dan diisi air ke dalam tabung tersebut dengan tinggi muka air tertentu.
d. Diberikan air secara kontinu ke dalam tabung dandiukur waktu dan volume air selama waktu tertentu dengan tinggi muka air yang dijaga konstan.
e. Dihitung laju permeabilitas tanah dengan menggunakan persamaan (1) dan data – data yang telah ditentukan sebagai berikut :
- Tinggi muka air dan tebal tanah (hL) : 70 cm
Parameter Penelitian
1. Jenis Tanah
Adapunjenis tanah yang diamati pada Lahan Percobaan Kwala Bekala USU ini adalah Andepts, Inceptisol, dan Ultisol.
2. Tekstur Tanah
Tekstur dari tanahini dapat diketahui dari pengukuran di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian USU.
3. Bahan Organik Tanah
Besarnya kandungan bahan organik tanah dapat ditentukan dari pengukuran di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian USU.
4. Kerapatan Massa Tanah (Bulk Density)
Kerapatan massa tanah dihitung dengan persamaan (2).
5. Kerapatan Partikel Tanah (Particle Density)
Kerapatan partikel tanah dihitung dengan persamaan (3).
6. Porositas Tanah
Porositas tanah dihitung dengan persamaan (4). 7. Kedalaman Efektif Tanah
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Daerah Penelitian
Lahan percobaan Kwala Bekala USU secara administratif tepatnya berada di desa Kwala Bekala, Kecamatan Pancur Batu, Kabupaten Deli Serdang. Secara geografis lahan ini terletak pada 3° 29' 18,6" LU dan 98° 37' 26,3" BT. Iklim di lokasi ini berdasarkan klasifikasi Schmidt dan Ferguson termasuk iklim tipe A (14,3-33,3 %) dengan curah hujan rata-rata adalah 130 mm/hari dan hari hujan terbesar terjadi pada bulan Oktober sampai dengan April. Suhu udara minimum adalah 22 °C dan maksimum adalah 34 °C (USU, 2009a).
Tata guna lahan di kampus USU Kwala Bekala dalam kaitannya dengan kedudukan USU sebagai perguruan tinggi BHMN dengan visi “University for Industry” akan mengakomodasi baik fungsi akademik, maupun fungsi-fungsi yang dapat diakses oleh publik. Untuk itu tata guna lahan Kampus USU Kwala Bekala dibagi menjadi kawasan-kawasan: (a) akademik dan laboratorium terpadu (b) zona pendukung (c) hutan pendidikan (arboretum) (d) laboratorium kebun bunga dan hortikultura potong (e) laboratorium pembenihan kelapa sawit (f) laboratorium peternakan (USU, 2009b).
hijau sebagai daerah konservasi kawasan. Lahan ini juga diperuntukkan untuk mahasiswa untuk keperluan penelitian ataupun observasi (USU, 2009c).
Jenis Tanah
Jenis tanah merupakan salah satu faktor penting dalam pertumbuhan tanaman karena perbedaan jenis tanah mempengaruhi sifat–sifat dari tanah tersebut. Beberapa jenis tanah yang terdapat di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU di antaranya Andepts, Entisol, Inceptisol, dan Ultisol. Dari beberapa jenis tanah tersebut terdapat 3 lapisan tanah yakni, lapisan pertama adalah tanah pada lapisan ini mempunyai konsistensi rendah sampai medium berwarna coklat kekuningan sampai coklat gelap. Pada lapisan ini terkadang terdapat sedikit pasir halus yang merupakan tanda-tanda proses pelapukan dari batuan induknya. Lapisan kedua adalah pasir berlempung yang berwarna coklat sampai abu-abu dengan kadar air yang rendah sampai sedang/menengah. Pada lapisan ini terkadang terdapat hanya lapisan pasir murni dengan tingkat kepadatan yang rendah. Lapisan ketiga adalah batuan yang berwarna coklat gelap sampai abu-abu dan kadar air yang rendah dengan tingkat kepadatan yang rendah sampai sedang.
Tekstur Tanah
Pengukuran tekstur tanah di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian USU dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil analisa tekstur tanah
Jenis tanah Fraksi Tekstur tanah Pasir (%) Debu (%) Liat (%)
Andepts 71,12 9,72 19,16 Lempung berpasir Inceptisol 67,12 6,72 26,16 Lempung liat berpasir
Daritabel diatas dapat dilihat bahwa tanah Andepts memiliki tekstur lempung berpasir, tanah Inceptisol memiliki tekstur lempung liat berpasir, dan tanah Ultisol memiliki tekstur lempung liat berpasir yang dapat ditentukan dengan menggunakan segitiga USDA.
Hubungan tekstur tanah dengan daya menahan air dan ketersediaan hara tanah yaitu tanah dengan tekstur liat mempunyai luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi, sebaliknya tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara (Hadjowigeno 2007).
tanahnya. Banyak faktor lain yang berpengaruh seperti porositas, bahan organik, dan kontinuitas pori – pori tanah.
Bahan Organik Tanah
Pengukuran kadar C-Organik tanah di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian USU dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil analisa kandungan bahan organiktanah
Jenis tanah Kadar C-organik (%) Kandungan bahan organik (%)
Andepts 1,35 2,33
Inceptisol 0,83 1,43
Ultisol 0,52 0,90
Kerapatan Massa Tanah
Pengukuran kerapatan massa tanah di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian USU dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil analisa kerapatan massa tanah (Bulk density)
Jenis tanah Bulk density (gr/cm3)
Andepts 1,1
Inceptisol 1,2
Ultisol 1,1
Dari tabel di atas dapat dilihat hasil pengukuran kerapatan massa yang berbeda di antara ketiga jenis tanah, dimana nilai kerapatan massa yang terbesar terdapat pada tanah Inceptisol sebesar 1,2 gr/cm3 dan nilai kerapatan massa yang terkecil terdapat pada tanah Andepts sebesar 1,1 gr/cm3. Hal ini menunjukkan tanah Inceptisol lebih padat dibandingkan dengan tanah Andepts dan Ultisol. Menurut Hardjowigeno (2003)bulk density dipengaruhi oleh padatan tanah, di manatanah yang lebih padat mempunyai bulk density yang lebih besar.
Kerapatan Partikel Tanah
Pengukuran kerapatan partikel tanah di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian USU dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil analisa kerapatan partikel tanah (Particledensity)
Jenis tanah Particle density (gr/cm3)
Andepts 2,35
Inceptisol 2,89
Ultisol 2,27
tanah Andepts sebesar 2,89 gr/cm3 dan nilai kerapatan partikel yang terkecil terdapat pada tanah Ultisol sebesar 2,27 gr/cm3. Menurut Hanafiah (2005) particle density sangat berhubungan dengan bulk density, jika bulk density tanah sangat besar maka particle density juga besar. Hal ini dikarenakan partikel density
berbanding lurus dengan bulk density, namun apabila tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi maka partikel density dan bulk density akan rendah.
Porositas Tanah
Pengukuran nilai porositas tanah di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian USU dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil analisa porositas tanah
Jenis tanah Porositas (%)
Andepts 53
Inceptisol 58
Ultisol 52
Berdasarkan persamaan (4) nilai porositas diperoleh dari besarnya kerapatan massa tanah dan kerapatan partikel tanah. Di mana berdasarkan persamaan tersebut dapat dijelaskan bahwa semakin besar kerapatan partikel maka semakin besar pula porositasnya. Faktor – faktor penting yang mempengaruhi besarnya kerapatan massa tanah dan kerapatan partikel tanah di antaranya tekstur tanah dan bahan organik, di mana tekstur tanah berpengaruh terhadap volume padatan tanah. Menurut Hanafiah (2005) volume padatan tanah tersusun atas fraksi pasir, debu, dan liat sehingga dipengaruhi oleh teksturnya. Tanah yang lebih padat tentunya memiliki kerapatan massa dan kerapatan partikel yang lebih besar. Bahan organik juga berpengaruh terhadap kerapatan massa tanah dan kerapatan partikel tanah, di mana keduanya memiliki hubungan yang berbanding terbalik dengan bahan organik. Hal ini sesuai dengan literatur Israelsen and Hansen (1962) yang menyatakan bahwa bahan organik sangat mempengaruhi nilai kerapatan massa dan kerapatan partikel tanah, semakin besar kandungan bahan organik maka kerapatan massa dan kerapatn partikel semakin kecil, begitu juga sebaliknya. Hal tersebut dikarenakan kandungan bahan organik yang besar meningkatkan volume tanah sehingga volume tanah menjadi lebih besar.
Kedalaman Efektif Tanah
Pengukuran kedalaman efektif tanah di Lahan Percobaan Kwala Bekala USU dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 8. Hasil pengukurankedalaman efektif tanah
Jenis tanah Kedalaman efektif (cm)
Andepts 103
Inceptisol 128
Ultisol 94
Dari tabel di atas dapat dilihat hasil pengukuran kedalaman efektif ketiga jenis tanah, dimana kedalaman efektif tanah Inceptisol lebih besar dibandingkan kedalaman efektif tanah Andepts dan Ultisol. Hal ini berarti ketersediaan air dan pertumbuhan akar pada tanah Inceptisol sangat terbatas sehingga mempengaruhi daya serap air oleh tanah yang menyebabkan tanah lebih muda tergenang oleh air. Hal ini sesuai dengan literatur Hardjowigeno (2003) yang menyatakan bahwa tanah dengan kedalaman dangkal akan membatasi ketersediaan air dan pertumbuhan akar. Demikian juga, tanah dangkal pada area yang datar dengan permeabilitas rendah akan mungkin tergenang secara musiman. Menurut Israelsen
Laju Permeabilitas Tanah
Pengukuran laju permeabilitas tanah di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian USU dan langsung di lapangan dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Hasil analisa laju permeabilitas tanah
Jenis tanah Laju permeabilitas tanah (cm/jam) Kategori1 Laboratorium Lapangan
Andepts 1,34 1,26 Agak lambat Inceptisol 3,20 2,23 Sedang
Ultisol 1,06 0,98 Agak lambat
1
= Kategori menurut Uhland and O’neal (1951)
Dari hasil pengukuran laju permeabilitas di laboratorium dan lapangan dapat dikategorikan bahwa laju permeabilitas pada tanah Andepts dan Ultisol tergolong agak lambat dan laju permeabilitas pada tanah Inceptisol tergolong sedang. Dengan demikian tanah Inceptisol memiliki laju permeabilitas lebih besar dibandingkan tanah Andepts dan Ultisol.Laju permeabilitas yang lebih besar pada tanah Inceptisol disebabkan oleh porositas tanah tersebut lebih besar dibandingkan porositas pada tanah Andepts dan Ultisol. Hal ini sesuai dengan literatur Hanafiah (2005) yang menyatakan bahwa porositas atau ruang pori adalah rongga antar tanah yang biasanya diisi air atau udara. Pori sangat menentukan sekali dalam permeabilitas tanah, semakin besar pori dalam tanah tersebut, maka semakin cepat pula permeabilitas tanah tersebut.
kedalaman efektif yang besar mengakibatkan ketersediaan air dan pertumbuhan akar yang cukup besar pula sehingga air semakin mudah diloloskan ke dalam tanah sehingga tanah tidak mudah tergenang.
Pengukuran laju permeabilitas di laboratorium dilakukan dengan cara mengambil sampel tanah dengan menggunakan ring sampel kemudian tanah di dalam ring direndam dalam bak air selama dua belas jam dengan maksud untuk mengeluarkan udara yang ada dalam pori – pori tanah sehingga tanah menjadi jenuh. Setelah perendaman selesai, sampel tanah di dalam ring disambung dengan lima ring sampel lain kemudian ring sampel yang berisi tanah tersebut dipindah ke alat penetapan permeabilitas dan ditambahkan air secara hati – hati setinggi ring sampel dan dipertahankan tinggi air tersebut. Setelah itu, dilakukan pengukuran volume air yang mengalir melalui alat penetapan permeabilitas tanah tersebut dalam kurun waktu satu jam, pengukuran volume air tersebut sebanyak lima kali pada masing – masing sampel tanah, kemudian hasilnya dirata – ratakan.
Dari hasil pengukuran laju permeabilitas di laboratorium dan di lapangan didapat hasil pengukuran di laboratorium selalu lebih besar dibandingkan di lapangan. Berdasarkan pengamatan di lapangan beberapa hal yang mempengaruhi hasil tersebut di antaranya adalah kedalaman tanahnya dan udara yang terjebak pada lapisan tanah pada saat masuknya aliran air ke dalam tanah. Hillel (1981) menyatakan bahwa kedalaman tanah dapat menentukan jumlah air tersedia yang dapat disimpan dalam sebuah profil tanah. Kedalaman tanah dapat diartikan sebagai keseluruhan volume tanah yang tersedia untuk menyimpan air. Dengan asumsi semua faktor lain konstan, tanah yang dalam lebih banyak mengikat air dari pada tanah yang dangkal. Aliran air yang masuk ke dalam tanah dapat terhambat oleh udara yang terdapat dalam pori – pori tanah disebabkan ukuran pori tersebut. Oleh sebab itu, dilakukan proses penjenuhan agar aliran air tidak terhambat oleh udara tersebut. Akan tetapi, dalam proses penjenuhan tidak semua udara dapat dikeluarkan dari pori – pori tersebut terutama pada pori – pori yang kecil sehingga masih terdapat udara yang dapat menghambat masuknya air ke dalam tanah.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Tekstur dari tanah Andepts adalah lempung berpasir, tekstur dari tanah Inceptisol adalah lempung liat berpasir, dan tekstur dari tanah Ultisol adalah lempung liat berpasir.
2. Tanah Andepts memiliki kandungan bahan organik sebesar 2,33 %, tanah Inceptisol memiliki kandungan bahan organik sebesar 1,43 %, dan tanah Ultisol memiliki kandungan bahan organik sebesar 0,9 %.
3. Tanah Andepts memiliki bulk densitysebesar 1,1 gr/cm3, particle density
sebesar 2,35 gr/cm3, dan porositas sebesar 53 %, tanah Inceptisol memiliki bulk densitysebesar 1,2 gr/cm3, particle density sebesar 2,89 gr/cm3, dan porositas sebesar 58 %, dan tanah Ultisol memiliki bulk densitysebesar 1,1 gr/cm3,
particle density sebesar 2,27 gr/cm3, dan porositas sebesar 52 %.
4. Kedalaman efektif tanah Andepts adalah 103 cm, kedalaman efektif tanah Inceptisol adalah 128 cm, dan kedalaman efektif tanah Ultisol adalah 94 cm. 5. Nilai laju permeabilitas tanah dengan metode uji laboratorium adalah 1,34
Saran
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad, S., 1989. Konservasi Tanah dan Air. IPB Press, Bogor. Bachtiar, E. H., 2011. Ilmu Tanah. USU Press, Medan.
Baver, L. D., 1972. Soil Physics. Fourth Edition. John Wiley & Sons Inc, New York.
Bowles, J. E., 1991. Sifat-Sifat Fisis danGeoteknis Tanah. Erlangga, Jakarta
Buckman, H.O. dan Brandy N. C., 1982. Ilmu Tanah. Brata Karya Aksara, Jakarta.
Das, B. M., 1995. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik). Jilid 2. Erlangga, Jakarta.
Fiantis, D., 2007. Morfologi dan Klasifikasi Tanah. Jurusan Tanah Fakultas Pertanian UniversitasAndalas, Padang.
Foth, H.D., 1984. Dasar – Dasar Ilmu Tanah.. Edisi VI. Erlangga, Jakarta.
Hakim, N.M., dkk. 1986. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Universitas Lampung. Lampung
Hanafiah, A.K., 2005. Dasar – DasarIlmu Tanah. Raja Grafindo Persada, Jakarta. Hardiyatmo, H. C., 2002. Mekanika Tanah I. UGM Press, Yogyakarta.
Hardjowigeno, S., 1992. Ilmu Tanah. Akademika Pressindo, Jakarta.
Hardjowigeno, S., 2003. Klasifikasi Tanah dan Pedogenesis. Akademika Pressindo, Jakarta.
Head, K. H., 1981. Manual of Soil Laboratory Testing Volume 2. Pentech Press, New York
Hillel, D., 1981. Soil and Water. Academic Press, New York.
Islami dan Utomo, W. H., 1995. Hubungan Tanah, Air, dan Tanaman. IKIP. Semarang Press, Semarang.
Israelsen, O. W., and Hansen, V. E., 1962. Irrigation Principles and Practices. Willey, New York.
Kartasapoetra A. G., dan Sutedjo, M. M., 2005. Pengantar Ilmu Tanah. PT Rineka Cipta, Jakarta.
Liu, C., and Evett, J., 2008. Soils and Foundations. Pearson Education LTD, London.
Lubis, S., 2007.Keterhantaran Hidraulik dan Permeabilitas. USU Press, Medan. Mukhlis, Sarifuddin, dan H. Hanum, 2011. Kimia Tanah. USU Press, Medan. Pairunan A, Nenere JL, Arifin, Samosis S.S.R, Tangkai Sari R, Lalopus JR,
Ibrahim B, Asmadi H., 1985. Dasar-Dasar Ilmu Tanah.Badan kerjasama Perguruan Tinggi Negeri Indonesia Bagian Timur, Makassar.
Rohmat, A., 2009. Tipikal Kuantitas Infiltrasi Menurut Karakteristik Lahan. Erlangga, Jakarta.
Sarief, S., 1989. Fisika - Kimia Tanah Pertanian. Pustaka Buana, Bandung
Seta, A. K., 1994. Konservasi Sumber Daya Tanah dan Air, Penerbit Kalam Mulia, Bandung.
Smith, M. J., 1992. Mekanika Tanah. Erlangga, Jakarta.
Soepardi, G., 1975. Konduktivitas Hidrolik. Penerbit ANDI, Yogyakarta.
Suharta, M., dan Prasetyo E., 2008. Susunan Mineral dan Sifat Fisik – Kimia Tanah. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian, Bogor.
Sunardi, 2006. Studi Koefisien Permeabilitas (k)Pasir Gap Graded. Skripsi Jurusan TeknikSipil, Fakultas Teknik, Universitas SebelasMaret, Surakarta.
Susanto, 1994. Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. Penerbit Andi Offset. Yogyakarta.
Uhland R.E., and O’neal A.M. 1951. Soil Permeability Determinations For Use In Soil and Water Conservation. SCS-TP-101, 36 pp., Illus, New York. Vink, A. P. A., 1975. Land Use in Advancing Agriculture. Springer-Verlag, New
York.
Lampiran 2.Perhitungan bulk density, particle density dan porositas. Ditentukan lokasi penelitian
Ditentukan jenis tanah
Dihitung nilai permeabilitas tanah
Uji laboratorium
Selesai
Uji lapangan
Data
Tanah BTKO
BTKO = Berat tanah kering oven (massa tanah kering)
Volume total = volume ring sample = 1
4πd
Kerapatan massa (Bulk density) Ms = 211,89 gr
Kerapatan partikel (Particle density) Berat tanah = 211,89 gr Volume tanah = 172 ml Volume air = 350 ml Volume air tanah = 440 ml
Pd = berattanah
(volumetanah−volumeruangpori)
= 82 ml
Kerapatan massa (Bulk density) Ms = 231,15 gr
Bd = MsVt
= 231,15
192,325gr/cm
3 = 1,2 gr/cm3
Kerapatan partikel (Particle density) Berat tanah =231,15 gr Volume tanah = 200 ml Volume air = 350 ml Volume air tanah = 430 ml
Pd = berattanah
(volumetanah−volumeruangpori)
Volume ruang pori = (volume air + volume tanah) - volume air tanah Volume ruang pori = (350 ml + 200 ml) – 430 ml
Pd = 241,15gr
Kerapatan massa (Bulk density)
Ms = 215,56 gr
Kerapatan partikel (Particle density) Berat tanah = 215,56 gr Volume tanah = 190 ml Volume air = 350 ml Volume air tanah = 445 ml
Pd = berattanah
(volumetanah−volumeruangpori)
Volume ruang pori = (volume air + volume tanah) - volume air tanah Volume ruang pori = (350 ml + 190 ml) – 445 ml
Pd = 215,56gr (190−95)ml
= 2,27 gr/cm3 Porositas
f = (1- BdPd) x 100%
= (1- 21,1gr/cm³
,27gr/cm³) x 100%
Lampiran 3.Perhitungan laju permeabilitas di lapangan.
Luas permukaan tanah (A) = Luas permukaan tabung = 1
4πd Tebal/kedalaman tanah (L) = 30 cm
Ulangan 3 Debit (Q)
Q = Volumeair waktu
= 435
16 ml/menit = 27,19 ml/menit = 1631,4 ml/jam = 1631,4 cm
3
/jam
Laju permeabilitas (k)
k3 = AhQL
L
= 1631,4 . 30
706,5 . 70 cm/jam = 0,99 cm/jam
k = k1+k2+k3
3 cm/jam = 0,98+0,96+0,99
Lampiran 4. Dokumentasi penelitian
Pengambilan sampel tanah dengan ring sampel 1 ( diameter : 4 cm, tinggi : 5 cm)
Pengukuran kedalaman efektif tanah
