HUBUNGAN
TANAH - AIR - TANAMAN
6
Lingkaran
Tanah-Air-Tanaman
LTAT mrpk sistem dinamik dan terpadu dimana air mengalir
dari tempat dengan tegangan rendah menuju tempat dengan
tegangan air tinggi.
Serapan bulu akar
Penguapan
Hilang melalui stomata daun (transpirasi)
Air kembali ke atmosfer (evapo-transpirasi)
Air dikembalikan ke tanah melalui hujan dan
8
Air dari tanah
CO2 dari Udara
Fotosintesis:
CO2 + H2O ---- Karbohidrat
(Glukosa)
Glukosa Pati
dan senyawa organik lain dalam buah
dan biji
10
Stomata:
Pintu lalu lintas CO2,
O2, dan H2O
Fotosintesis:
CO2 + H2O Karbohidrat
(Glukosa)
CO2 dari Udara
Glukosa Pati
dan senyawa organik lain dalam biji
11
Kekuatan ikatan antara molekul air dengan partikel tanah
dinyatakan dengan TEGANGAN AIR TANAH. Ini merupakan fungsi
dari gaya-gaya adesi dan kohesi di antara molekul - molekul air dan
partikel tanah
Partikel tanah
H2O
Adesi
Kohesi
12
Status Air
Tanah
Perubahan status air dalam tanah, mulai dari
kondisi jenuh hingga titik layu
Jenuh Kap. Lapang Titik layu
100g 8g udara Padatan Pori 100g 20g udara 100g 10 g udara
100g air 40g tanah jenuh air kapasitas lapang koefisien layu
14
16
Klasifikasi Air
Tanah
Klasifikasi Fisik:
1. Air Bebas (drainase) 2. Air Kapiler
3. Air Higroskopis Air Bebas (Drainase):
a. Air yang berada di atas kapasitas lapang
b. Air yang ditahan tanah dg tegangan kurang dari 0.1-0.5 atm c. Tidak diinginkan, hilang dengan drainase
d. Bergerak sebagai respon thd tegangan dan tarika gravitasi bumi e. Hara tercuci bersamanya
AIR KAPILER:
a. Air antara kapasitas lapang dan koefisien higroskopis b. Tegangan lapisan air berkisar 0.1 - 31 atm
c. Tidak semuanya tersedia bagi tanaman d. Bergerak dari lapisan tebal ke lapisan tipis e. Berfungsi sebagai larutan tanah
AIR HIGROSKOPIS :
a. Air diikat pd koefisien higroskopis
b. Tegangan berkisar antara 31 - 10.000 atm c. Diikat oleh koloid tanah
d. Sebagian besar bersifat non-cairan e. Bergerak sebagai uap air
17
Klasifikasi
Biologi
Air tanah
Klasifikasi berdasarkan ketersediaannya bagi tanaman:
1. AIR BERLEBIHAN: air bebas yg kurang tersedia bagi tanaman. Kalau jumlahnya banyak berdampak buruk bagi tanaman, aerasi buruk, akar kekurangan oksigen, anaerobik, pencucian air
2. AIR TERSEDIA: air yg terdapat antara kap. Lapang dan koef. Layu.
Air perlu ditambahkan untuk mencapai pertumbuhan tanaman yang
optimum apabila 50 - 85% air yg tersedia telah habis terpakai.
Kalau air tanah mendekati koefisien layu, penyerapan air oleh akar tanaman
tdk begitu cepat dan tidak mampu mengimbangi pertumbuhan tanaman
3. AIR TIDAK TERSEDIA: AIR yg diikat oleh tanah pd TITIK LAYU permanen, yaitu air higroskopis dan sebagian kecil air kapiler.
KH KL KP 100 % pori 31 atm 15 atm 1/3 atm
Air Air Ruang udara dan Higroskopis Kapiler air drainase
Tdk tersedia Tersedia Berlebihan Daerah Optimum
Kurva Penggunaan Air Musiman
oleh Tanaman
KEBUTUHAN AIR
TANAMAN
A plant has different
water needs at different
stages of growth. While
a plant is young it
requires less water than
when it is in the
reproductive stage.
When the plant
approaches maturity, its
water need drops.
Curves have been
developed that show the
daily water needs for
most types of crops.
24
TEGANGAN
vs
kadar air
Kurva tegangan - kadar air tanah bertekstur
lempung
Tegangan air, bar
31 Koefisien higroskopis Koefisien layu
Kapasitas lapang
0.1 Kap. Lapang maksimum persen air tanah
Air kapiler Air Air tersedia higros-
kopis Lambat tersedia Cepat tersedia Air gravitasi Zone optimum
Hubungan antara kadar air tanah dan tegangan air
tanah untuk tekstur lempung
26
STRUKTUR
&
CIRI
POLARITAS
Molekul air mempunyai dua ujung, yaitu ujung oksigen yg
elektronegatif dan ujung hidrogen yang elektro-positif.
Dalam kondisi cair, molekul-molekul air saling bergandengan
membentuk kelompok-kelompok kecil tdk teratur.
Ciri polaritas ini menyebabkan plekul air tertarik pada ion-ion
elektrostatis.
Kation-kation K+, Na+, Ca++ menjadi berhidrasi kalau ada
molekul air, membentuk selimut air, ujung negatif melekat
kation.
Permukaan liat yang bermuatan negatif, menarik ujung positif
molekul air.
Kation hidrasi Tebalnya selubung air tgt pd rapat muatan pd per- mukaan kation.
Rapat muatan =
27
STRUKTUR
&
CIRI
IKATAN HIDROGEN
Atom hidrogen berfungsi sebagai titik penyambung (jembatan)
antar molekul air.
Ikatan hidrogen inilah yg menyebabkan titik didih dan viskositas
air relatif tinggi
KOHESI vs. ADHESI
Kohesi: ikatan hidrogen antar molekul air
Adhesi: ikatan antara molekul air dengan permukaan padatan
lainnya
Melalui kedua gaya-gaya ini partikel tanah mampu menahan air dan
mengendalikan gerakannya dalam tanah
TEGANGAN PERMUKAAN
Terjadinya pada bidang persentuhan air dan udara, gaya kohesi antar
molekul air lebih besar daripada adhesi antara air dan udara.
Udara Permukaan air-udara
28
POTENSIAL
AIR TANAH
POTENSIAL TARIKAN BUMI = Potensial gravitasi Pg = G.h
dimana G = percepatan gravitasi, h = tinggi air tanah di atas posisi ketinggian referensi.
Potensial gravitasi berperanan penting dalam menghilangkan kelebihan air dari bagian atas zone perakaran setelah hujan lebat atau irigasi
Potensial matrik dan Osmotik
Potensial matrik merupakan hasil dari gaya-gaya jerapan dan kapilaritas.
Gaya jerapan ditentukan oleh tarikan air oleh padatan tanah dan kation jerapan Gaya kapilaritas disebabkan oleh adanya tegangan permukaan air.
Potensial matriks selalu negatif
Potensial osmotik terdapat pd larutan tanah, disebabkan oleh adanya bahan-bahan terlarut (ionik dan non-ionik).
Pengaruh utama potensial osmotik adalah pada serapan air oleh tanaman Hisapan dan Tegangan
Potensial matrik dan osmotik adalah negatif, keduanya bersifat menurunkan energi bebas air tanah. Oleh karena itu seringkali potensial negatif itu disebut HISAPAN atau TEGANGAN.
Hisapan atau Tegangan dapat dinyatakan dengan satuan-satuan positif.
30
RETENSI AIR
TANAH
KAPASITAS RETENSI MAKSIMUM adalah:
Kondisi tanah pada saat semua pori terisi penuh air, tanah jenuh
air, dan tegangan matrik adalah nol.
KAPASITAS LAPANG: air telah meninggalkan pori makro, pori
makro berisi udara, pori mikro masih berisi air; tegangan matrik
0.1 - 0.2 bar; pergerakan air terjadi pd pori mikro/ kapiler
KOEFISIEN LAYU: siang hari tanaman layu dan malam hari segar kembali,
lama-lama tanaman layu siang dan malam; tegangan matrik 15 bar.
Air tanah hanya mengisi pori mikro yang terkecil saja, sebagian besar air
tidak tersedia bagi tanaman.
Titik layu permanen, bila tanaman tidak dapat segar kembali
KOEFISIEN HIGROSKOPIS
Molekul air terikat pada permukaan partikel koloid tanah, terikat kuat
sehingga tidak berupa cairan, dan hanya dapat bergerak dlm bentuk uap air,
tegangan matrik-nya sekitar 31 bar.
Tanah yg kaya bahan koloid akan mampu menahan air higroskopis lebih
banyak dp tanah yg miskin bahan koloidal.
32
Faktor yg
mempengaruhi
Air Tersedia
Faktor yg berpengaruh:
1. Hubungan tegangan dengan kelengasan 2. Kedalaman tanah
3. Pelapisan Tanah
TEGANGAN MATRIK : tekstur, struktur dan kandungan bahan organik mempengaruhi jumlah air yg dapat disediakan tanah bagi tanaman
TEGANGAN OSMOTIK: adanya garam dalam tanah meningkatkan tegangan osmotik dan menurunkan jumlah air tersedia, yaitu menaikkan koefisien layu.
Persen air Sentimeter air setiap 30 cm tanah 10
18 Kap. Lapang
Air tersedia
Koef. Layu 5
6 Air tidak tersedia
Pasir Sandy loam Loam Silty-loam Clay-loam Liat
33
SUPLAI AIR
ke TANAMAN
Dua proses yg memungkinkan akar tanaman mampu menyerap air dlm jumlah banyak, yaitu:
1. Gerakan kapiler air tanah mendekati permukaan akar penyerap 2. Pertumbuhan akar ke arah zone tanah yang mengandung air LAJU GERAKAN KAPILER
LAJU PERPANJANGAN AKAR
Selama masa pertumbuhan tanaman, akar tanaman tumbuh memanjang dengan cepat, sehingga luas permukaan akar juga tumbuh terus.
Jumlah luas permukaan akar penyerap yang bersentuhan langsung dengan sebagian kecil air tanah (yaitu sekitar 1-2%)
Bulu akar menyerap air Jumlah air tanah berkurang Tegangan air tanah meningkat Terjadi perbedaan Tegangan dg air tanah di sekitarnya Terjadi gerakan kapiler air menuju bulu akar Laju gerakan tgt perbedaan tegangan dan daya
hantar pori tanah Gerakan
kapiler 2.5 cm sagt penting
34
KEHILANGAN
UAP AIR
DARI TANAH
HADANGAN HUJAN OLEH TUMBUHAN
Tajuk tumbuhan mampu menangkap sejumlah air hujan, sebagian air ini diuapkan kembali ke atmosfer.
Vegetasi hutan di daerah iklim basah mampu menguapkan kembali air hujan yg ditangkapnya hingga 25%, dan hanya 5% yg mencapai tanah melalui cabang dan batangnya.
Awan hujan Pembentukan Awan Tanah permukaan Groundwater Batuan Sungai - laut presipitasi infiltrasi perkolasi Run off transpirasi evaporasi
Hadangan hujan
oleh tanaman
semusim
Sekitar 5 - 25% dari curah hujan dihadang tanaman dan dikembalikan ke atmosfer.
Besarnya tergantung pada kesuburan tanaman dan stadia pertumbuhan tanaman .
Dari curah hujan 375 mm, hanya sekitar 300-350 mm yang mencapai tanah.
Hadangan curah hujan oleh jagung dan kedelai
Keadaan hujan Persen dari curah hujan total untuk:
Jagung Kedelai Langsung ke tanah 70.3 65.0 Melalui batang 22.8 20.4 Jumlah di tanah 93.1 85.4 Yang tinggal di atmosfer 6.9 14.6 Sumber: J.L.Haynes, 1940.
36
EVAPO-TRANSPIRASI
Kehilangan uap air dari tanah:
1. EVAPORASI: penguapan air dari permukaan tanah
2. TRANSPIRASI: Penguapan air dari permukaan tanaman 3. EVAPOTRANSPIRASI = Evaporasi + Transpirasi
Laju penguapan air tgt pd perbedaan potensial air = selisih tekanan uap air = perbedaan antara tekanan uap air pd permukaan daun (atau permukaan tanah) dengan atmosfer
Faktor Iklim dan Tanah: 1. Energi Penyinaran
2. Tekanan uap air di atmosfer 3. Suhu
4. Angin
5. Persediaan air tanah
Air tanah Evapotranspirasi (cm:
Jagung Medicago sativa
Tinggi 17.7 24.4 Sedang 12.7 20.5 Sumber: Kelly, 1957.
PEMAKAIAN
KONSUMTIF
(PK)
Pemakaian Konsumtif merupakan jumlah kehilangan air melalui evaporasi dan transpirasi.
Lazim digunakan sebagai ukuran dari seluruh air yg hilang dari tanaman melalui evapotranspirasi
Ini merupakan angka-praktis untuk keperluan pengairan Dua faktor penting yg menentukan PK adalah:
1. KEDALAMAN PERAKARAN TANAMAN 2. FASE PERTUMBUHAN TANAMAN
PK dapat berkisar 30 - 215 cm atau lebih:
1. Daerah basah - semi arid dg irigasi: 37.5 - 75 cm. 2. Daerah panas dan kering dg irigasi: 50 - 125 cm. EVAPORASI vs TRANSPIRASI
Faktor yg berpengaruh adalah:
1. Perbandingan luas tutupan tanaman thd luas tanah 2. Efisiensi pemakaian air berbagai tanaman
3. Perbandingan waktu tanaman berada di lapangan 4. Keadaan iklim
Di daerah basah : EVAPORASI TRANSPIRASI Di daerah kering:
1. EVAPORASI 70 - 75 % dari seluruh hujan yg jatuh 2. TRANSPIRASI 20 - 25%
38
WUE : Water Use
Efficiency
WUE Produksi tanaman yg dapat dicapai dari pemakaian sejumlah air tersedia
WUE dapat dinyatakan sbg:
1. Pemakaian konsumtif (dalam kg) setiap kg jaringan tanaman yg dihasilkan
2. Transpirasi (dalam kg) setiap kg jaringan tanaman yg dihasilkan ……… NISBAH TRANSPIRASI
Jumlah air yg diperlukan untuk menghasilkan 1 kg bahan kering tanaman
NISBAH TRANSPIRASI
Untuk tanaman di daerah humid: 200 - 500, di daerah arid duakalinya Tanaman Nisbah Transpirasi
Beans 209 - 282 - 736 Jagung 233 - 271 - 368 Peas 259 - 416 - 788 Kentang 385 - 636
39
FAKTOR
WUE
Faktor yang mempengaruhi WUE: Iklim, Tanah, dan Hara
WUE tertinggi lazimnya terjadi pd tanaman yg berproduksi
optimum;
Adanya faktor pembatas pertumbuhan akan menurunkan WUE
Nisbah evapo-transpirasi tanaman di lokasi yg mempunyai defisit kejenuhan dari atmosfer 800 Kentang Kacang polong 400 Jagung 0
0 Defisit kejenuhan dari atmosfer (mm Hg) 12 14 Jumlah air unt menghasilkan 1 ton bahan kering
30
Kadar air tanah rendah
15
Kadar air tanah tinggi
0
40
Pengendalian
Penguapan
MULSA & PENGELOLAAN
Mulsa adalah bahan yg dipakai pd permukaan tanah untuk mengurangi penguapan air atau untuk menekan pertumbuhan gulma.
Lazimnya mulsa spt itu digunakan untuk tanaman yang tidak memerlukan pengolahan tanah tambahan
MULSA KERTAS & PLASTIK
Bahan mulsa dihamparkan di permukaan tanah, diikat spy tdk terbang, dan tanaman tumbuh melalui lubang-lubang yg telah disiapkan
Selama tanah tertutup mulsa, air tanah dapat diawetkan dan pertumbuhan gulma dikendalikan
MULSA SISA TANAMAN
Bahan mulsa berasal dari sisa tanaman yg ditanam sebelumnya, misalnya jerami padi, jagung, dan lainnya
Bahan mulsa dipotong-potong dan disebarkan di permukaan tanah
Cara WALIK DAMI sebelum penanaman kedelai gadu setelah padi sawah MULSA TANAH Pengolahan tanah
Efektivitas mulsa tanah dalam konservasi air-tanah (mengendalikan evaporasi) masih diperdebatkan, hasil-hasil penelitian masih snagat beragam
The amount of soil water is
usually measured in terms of
water content as percentage
by volume or mass, or as soil
water potential.
Water content does not
necessarily describe the
availability of the water to
the plants, nor indicates, how
the water moves within the
soil profile.
The only information
provided by water content is
the relative amount of water
in the soil.
Jumlah air tersedia dipengaruhi
tekstur tanah
42
Field capacity
is a soil-based concept.
That is, it depends on the
texture and structure of the
soil as well as the physical
conditions in the field.
Coarse soils have lower field
capacities than fine soils.
If there is a high water table
or severe stratification that
would restrict drainage, the
field capacity would be higher
46
