Kekuatan Struktur Lapisan Keras (
Hardpan
) dan Ciri Fizik Tanah Jerlus
di Kawasan Penanaman Padi MADA Alor Senibong, Kedah, Malaysia
MUHAMMAD RENDANA1*, WAN MOHD RAZI IDRIS1, ZULFAHMI ALI RAHMAN1, TUKIMAT LIHAN1, HABIBAH JAMIL1 & SAHIBIN ABDUL RAHIM1
ABSTRAK
Tanah jerlus adalah suatu masalah yang telah lama dihadapi oleh pesawah-pesawah di kawasan Kedah dan Perlis. Tanah jerlus dicirikan oleh nilai kekuatan struktur lapisan tanah keras (hardpan) yang rendah. Sebanyak lima plot telah disediakan untuk ujikaji yang terletak di dalam wilayah Lembaga Kemajuan Pertanian Muda (MADA), Alor Senibong, Langgar, Kedah. Kelima plot ini dibahagikan kepada empat plot yang terdapat masalah tanah jerlus (Plot A, Plot B, Plot C dan Plot D) dan satu plot tanah normal/tidak jerlus (Plot E) sebagai kawalan. Objektif kajian adalah untuk mencirikan nilai kekerasan struktur lapisan keras dan ciri fizik tanah jerlus di kawasan kajian. Nilai kekerasan tanah diukur pada kedalaman 0-100 cm dan sampel profil tanih jerlus diambil daripada setiap titik jerlus bagi penentuan ciri fizik tanih. Hasil kajian menunjukkan bahawanilai kekerasan tanah didapati paling rendah pada kedalaman 0-30 cm iaitu Plot C (0.26 MPa), Plot A (0.28 MPa),Plot B (0.31 MPa)danPlot D (0.34 MPa), manakala Plot E tertinggi dengan nilai 0.84 MPa. Peratus kandungan air tanih adalah lebih tinggi pada Plot C (47.22 %) diikuti oleh Plot A (44.16 %), Plot B (42.60 %), Plot D (41.78 %) dan Plot E (28.88 %). Ketumpatan pukal tanih mengikut susunan menurun adalah Plot E (1.036 gcm-3) > Plot D (1.008 gcm-3) > Plot B (1.006gcm-3) > Plot A (1.003gcm-3) > Plot C (1.002gcm-3). Nilai kekerasan tanah dapat dikaitkan dengan peratus kandungan air dan ketumpatan pukal tanih yang merupakan elemen penting dalam proses pemadatan tanah. Nilai purata kekerasan tanah di kawasan kajian berkorelasi positif dengan ketumpatan pukal tanih (n=15, r=0.78) dan berkorelasi negatif dengan kandungan air tanih (n=15, r=-0.77). Tanah jerlus di kawasan kajian dikelaskan dalam kelas sederhana lembut (0.20-0.40 MPa).
Kata kunci: Kekuatan Struktur Lapisan Keras (Hardpan), Ciri Fizik Tanah Jerlus
PENGENALAN
diperlukan bagi mengenalpasti tanah jerlus. Kaedah yang paling ramai digunakan bagi menentukan kekerasan tanah ialah melalui Penetrometer, yang cara kerjanya dengan memberi tekanan kepada instrumen tersebut untuk menembusi lapisan tanah (Whalley et al. 2007). Oleh itu, para ahli agronomi telah bersetuju bahawa penggunaan Penetrometer adalah kaedah terbaik bagi menilai kekerasan tanah secara in-situ. Menurut Hayashi et al. (2009) penurunan pemadatan tanah ialah selari dengan penurunan ketumpatannya. Beberapa ciri fizik tanih yang berkaitan dengan nilai kekerasan tanah seperti, ketumpatan pukal, jenis tanih dan kandungan air dalam tanih (Quang et al. 2012). Penetrometer telah digunakan secara meluas dalam bidang pertanian dan hortikultur bagi kajian pemadatan tanah (Baumhardt et al. 2004; Jung et al. 2010). Kajian oleh Costantini (1997), mendapati bahawa terdapat nilai korelasi yang kuat antara nilai kekerasan tanah dari bacaan penetrometer dengan kandungan air dan ketumpatan pukal tanih. Untuk masa pengambilan bacaan pula, nilai kekerasan tanah meningkat pada keadaan masa tanah kering dan menurun pada masa tanah basah. Ketumpatan pukal tanih ditemui tidak banyak berubah pada julat masa yang pendek, oleh itu kekerasan tanah lebih berkait dengan perubahan kandungan air dalam tanih (Quang et al. 2012). Kajian lain oleh Mohd Nazim et al. (2014) yang mengkaji kekerasan hardpan bagi tanah jerlus di kawasan sawah padi, mendapati bahawa nilai kekerasan tanah ialah kurang daripada 0.30 MPa dan ianya dapat ditingkatkan dengan teknik penggantian lapisan hardpan yang telah terjejas dengan lapisan yang baharu. Tetapi, teknik ini dianggap kurang berkesan kerana melibatkan penggunaan kos yang tinggi dan hasilnya pun tidak berkesan lama. Pada masa sekarang, penggunaan bahan pembaik pulih tanah telah mula diperkenalkan bagi mengatasi masalah tanah jerlus. Pada kajian ini, bacaan penetrometer digunakan untuk memperoleh gambaran umum mengenai kekerasan tanah di plot kajian. Objektif kajian ialah untuk mencirikan nilai kekerasan struktur lapisan keras (hardpan) dan ciri fizik tanah jerlus di kawasan penanaman padi MADA.
KAEDAH KAJIAN
Kajian ini telah dijalankan di Wilayah III MADA yang terletak di Kampung Alor Senibong, Langgar, Kedah. Kawasan kajian yang berkeluasan ±2.81 ekar ditunjukkan seperti gambar rajah di bawah (Rajah 1). Plot kajian dibahagaikan kepada lima plot iaitu Plot A, B,C dan D adalah plot-plot yang ditemui masalah tanah jerlus, manakala Plot E merupakan tanah normal/tidak jerlus sebagai kawalan. Untuk menilai kekuatan lapisan hardpan, data kekerasan tanah telah diambil dengan menggunakan instrumenHand Penetrometer Eijelkamp. Indeks kon bersaiz 5 cm3 telah digunakan semasa pengambilan data. Bacaan kekerasan tanah dari tiga titik jerlus dalam setiap plot telah diambil mengikut keadaan semasa tanah iaitu tanah semasa padi tumbuh atau fasa sebelum tuai. Pengambilan data pada fasa tersebut ialah bagi menilai kekerasan tanah adakah dapat menampung berat jentera yang akan dipakai untuk aktiviti penuaian. Nilai kekerasan tanah yang rendah akan menyebabkan aktiviti penuaian tidak boleh dijalankan dan pesawah akan mengalami kerugian. Data kekerasan tanah diambil pada kedalaman 0-100 cm daripada permukaan dan direkodkan. Sampel profil (core) tanih jerlus turut diambil dari setiap titik jerlus yang telah dikenal pasti melalui aktiviti survei. Sampel dibawa ke makmal untuk pengeringan, penghancuran dan analisis. Seterusnya, pengeringan sampel tanih dilakukan secara terus pada suhu bilik selama beberapa hari. Tanih yang telah kering dihancurkan menggunakan lesung kayu dan diayak menggunakan pengayak bersaiz liang 2 mm. Serbuk tanih kemudiannya dimasukkan ke dalam beg plastik, dilabel dan sedia untuk dianalisis.
menggunakan piknometer mengikut kaedah dari Blarke dan Hartge (1986). Kandungan bahan organik ditentukan secara gravimetri berdasarkan kehilangan berat menerusi pembakaran (Avery dan Bascomb 1982). Taburan saiz partikel tanih ditentukan menggunakan Kaedah Pipet (Deshpande dan Telang 1950). Ujian kestabilan agregat, slaking dan dispersion juga turut dijalankan bagi mengkaji kestabilan struktur tanih pada plot kajian. Ujian kestabilan agreagat tanih ditentukan melalui ayakan basah (Angers and Mehuys 1993). Ujian slaking dan
dispersion ditentukan dari Ujian Agregat Emerson (Emerson 1967). Perisian statistik SPSS
IBM Ver. 20 digunakan bagi analisis ANOVA dan Korelasi Pearson.
Rajah 1.Kawasan kajian
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN
Nilai Kekerasan Lapisan (Hardpan) Tanah
selepas kedalaman ≥ 40 cm. Nilai kekerasan tanah normal (Plot E) adalah lebih tinggi berbanding tanah jerlus (Plot A-D).
Rajah 2.Graf nilai kekerasan tanah melawan kedalaman tanih (0-100 cm)pada tanah jerlus (Plot A-D) dan normal (Plot E)
Peratus Kandungan Air Tanih
Data kandungan air, bahan organik, ketumpatan pukal,ketumpatan kumin, peratus pasir, kelodak dan lempung ditunjukkan dalam Jadual 1. Sela purata peratus kandungan air tanih adalah dari 28.88±0.40 pada Plot E hingga 47.40±0.05 pada Plot C. Terdapat perbezaan signifikan pada aras keertian 5% bagi purata nilai kandungan air tanih antara kelima-lima plot kajian dengan nilai p=0.000 (p<0.05). Pada kandungan air tanih yang rendah, kekerasan tanah meningkat kerana molekul air yang dipegang oleh partikel tanih bertindak sebagai agen pengikat. Analisis korelasi menunjukkan hubungan signifikan negatif pada aras 5% antara kandungan air dan kekerasan tanah (n=15; r= -0.77). Kajian lepas oleh Quang et al. (2012) juga mencatatkan hasil yang sama, nilai kekerasan tanah akan menurun dengan meningkatnya
Plot D Plot E
Plot A
Ta na h Jer lus
Ta na h Jer lus
Ta na h Jer lus Plot A
Ta na h Jer lus
Plot B Plot C
peratus kandungan air dalam tanih. Jenis dan keadaan tanih merupakan faktor penting yang mempengaruhi potensi pemadatan tanih (Brogowski et al. 2015). Rajah 3 menunjukkan graf nilai kekerasan tanah melawan kandungan air pada kedalaman tanih 0-100 cm. Nilai kekerasan tanah didapati menurun dengan meningkatnya kandungan air tanih. Plot tanah jerlus (A-D) menunjukkan peratus kandungan air yang lebih tinggi pada lapisan atas tanih dan menurun di lapisan bawah. Takungan air pada lapisan atas ini yang menjadi punca keadaan sawah bertanah lembut dan tidak dapat menahan tekanan jentera. Untuk Plot E pula, peratus kandungan air rendah pada lapisan atas tanih dan meningkat di lapisan bawah. Peratus kandungan air yang tinggi pada plot tanah jerlus (A-D) menyebabkan banyak partikel tanih yang dilincirkan sehingga membuat tanih menjadi lembut dan jerlus.
Rajah 3.Graf nilai kekerasan tanah melawan kandungan air pada tanah jerlus (Plot A-D) dan normal (Plot E)
Jadual 1. Purata nilai ciri fizik tanih di kawasan kajian
Plot Kandungan pada aras keertian 5% bagi purata ketumpatan pukal tanih antara plot kajian (p=0.007 p<0.05). Pada plot tanah jerlus (Plot A-D) dan normal (Plot E), nilai kekerasan tanah didapati meningkat dengan meningkatnya nilai ketumpatan pukal tanih (Rajah 4). Plot tanah jerlus (A-D) dicirikan dengan nilai ketumpatan pukal yang rendah pada lapisan atas tanih kemudian meningkat hingga lapisan bawah. Tanah normal (Plot E) pula, nilai ketumpatan pukal tanih ditemukan sedikit berkurang dengan bertambahnya kedalaman tanih. Tanah jerlus (Plot A-D) mempunyai nilai ketumpatan pukal yang rendah pada lapisan atas disebabkan oleh nilai kekerasan tanah yang
Plot D
Plot A Plot B
Plot E
juga rendah pada lapisan tersebut. Analisis korelasi menunjukkan hubungan signifikan positif pada aras 5% antara ketumpatan pukal tanih dan nilai kekerasan tanah (n=15; r= 0.78).
Rajah 4.Graf nilai kekerasan tanah melawan ketumpatan pukal pada tanah jerlus (Plot A-D) dan normal (Plot E)
Kandungan Bahan Organik Tanih, Ketumpatan Kumin, Peratus Pasir, Kelodak dan Lempung
Purata bahan organik tanih paling tertinggi adalah pada Plot C, iaitu 8.80±0.19 %, manakala paling rendah pada Plot E, iaitu 2.16±0.32 %. Terdapat perbezaan signifikan pada aras keertian 5% bagi purata bahan organik tanih antara plot kajian (p=0.000 p<0.05). Rendahnya kandungan bahan organik akan membuat tanih mudah menjadi padat. Oleh itu, tanih yang padat pada Plot E didapati mempunyai peratus kandungan bahan organik lebih rendah daripada tanah jerlus. Menurut Plaster (2009) kandungan bahan organik dapat menyebabkan menurunnya nilai ketumpatan pukal tanih. Hal ini disebabkan meningkatnya bahan organik dalam tanih selari dengan meningkatnya peratus ruang rongga tanih. Analisis korelasi menunjukkan hubungan korelasi negatif antara kandungan bahan organik dan ketumpatan pukal tanih (n=15, r=-0.69). Purata nilai ketumpatan kumin tanih pada semua plot kajian adalah didapati hampir sama iaitu ±2.660 g cm-3. Nilai ketumpatan kumin biasanya akan didapati lebih tinggi pada tanih tekstur halus (lempung), manakala rendah pada tekstur kasar (pasir) (Keller dan Hakansson 2010). Beutler et al. (2017) menambahkan nilai ketumpatan kumin tanih akan menurun jika kandungan bahan organik meningkat, manakala tingginya kandungan mineral berat dalam tanih seperti magnetit, limonit dan hematit dapat menyebabkan nilai ketumpatan kumin menjadi lebih tinggi.Bagi peratus pasir, sela purata kandungannya adalah dari 8±0.09 % (Plot E) hingga 12±0.05 % (Plot C). Sela purata bagi peratus kelodak adalah dari 37±0.03 % (Plot E) hingga 50±0.05 % (Plot C), manakala sela purata bagi peratus lempung adalah dari 38±0.03 % (Plot C) hingga 55±0.05 % (Plot E). Jenis tekstur tanih di plot kajian adalah bertekstur halus iaitu lempung berkelodakdan lempung. Tanih lempung pada keadaan basah sangat mudah untuk dipadatkan kerana mineral lempung mempunyai keupayaan untuk mengikat molekul air. Tekstur tanih lempung biasanya mempunyai nilai peratus ruang rongga lebih besar daripada 50 %, yang mana 25% diisi oleh air, 25% oleh udara, manakala 50% lagi ialah partikel tanih dan bahan organik.Menurut Mckenzie et al. (2004) tanah yang lembut mempunyai peratus ruang rongga tanih yang lebih tinggi sehingga nilai ketumpatan pukal tanih menjadi rendah. Analisis korelasi menunjukkan hubungan korelasi negatif antara ruang rongga dan ketumpatan pukal tanih (n=15, r=-0.70). Pada kajian ini plot tanah jerlus mendapati peratus ruang rongga tanih ialah 64.75 % lebih tinggi berbanding tanah normal. Pembentukan agregat tanih merupakan
Plot A Plot B
Plot C
Plot D
Plot E
salah satu faktor mempengaruhi dalam penurunan peratus ruang rongga tanih (Cresswell dan Hamilton 2002).
Ujian Kestabilan Agregat, Slaking dan Dispersion
Plot tanah jerlus didapati mempunyai peratus kestabilan agregat yang paling rendahiaitu di Plot C (17%), diikuti oleh Plot A (19%), Plot B (21%), Plot D (33%) dan tertinggi tanah normal Plot E (42%).Kestabilan agregat berkaitan dengan peratus bahan organik dalam tanah, pada Plot tanah jerlus (A-D) bahan organik ditemui lebih rendah berbanding tanah normal (Plot E), oleh itu tanah jerlus dianggap tidak stabil. Kajian oleh Kasper et al. (2009) mendapati bahawa tanih yang kerap dibajak mempunyai nilai ketabilan agregat yang lebih rendah (18.2%) berbanding tanah yang kurang dibajak (37.6%). Ini disebabkan tanah yang kerap dibajak dapat mempengaruhi ciri dan sifat tanah yang semula jadi. Slaking adalah pecahan ketul/agregat tanih ke dalam serpihan-serpihan kecil pada masa terendam air. Dispersion adalah dispersi/pengasingan tanih ke dalam partikel-partikel kecil pada masa terendam air. Hasil ujian
slaking mendapati bahawa Plot A dan C berada pada kelas 3, Plot B dan D pada kelas 2 dan Plot E pada kelas 0. Kelas 3 bermaksud semua ketul tanih pecah ke dalam butiran pasir. Kelas 2, ketul tanih pecah ke dalam serpihan kecil dan Kelas 0 ketul tanih masih dalam keadaan utuh atau baik (Rajah 5). Bagi ujian dispersion pula, Plot A-D berada pada Kelas 2 dan Plot E pada Kelas 0. Kelas 1 bermaksud sederhana dispersi dan Kelas 0 tiada dispersi. Daripada hasil ujian tersebut, tanih pada Plot A-D didapati tidak stabil pada keadaan basah, ini disebabkan oleh lempung yang mengembang dan udara yang terperangkap dalam tanih dilepaskan keluar. Jenis tanih yang tidak mempunyai struktur yang stabil ini juga boleh dicirikan dengan banyak retakan lempung terlihat pada lapisan atas yang kemudian menjadi sangat keras pada saat kering. Tanih yang baik dan stabil strukturnya akan mempunyai banyak komponen biologi di dalamnya sehingga boleh mengoptimumkan penyusupan air melalui ruang rongga dan daya tahan kepada tekanan air. Oleh itu, penambahan bahan organik dan gypsum diperlukan sebagai agen pengikat tanih untuk membentuk agregat yang stabil.
Rajah 5. Perbandingan prosesSlaking dan Dispersion pada tanah jerlus (Plot A-D) dan normal (Plot E).
Plot A Plot B Plot C
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil kajian, kekerasan struktur lapisan keras tanah jerlus sangat berkait kepada dua faktor utama iaitu peratus kandungan air dan nilai ketumpatan pukal tanih. Takungan dan lopak air pada lapisan atas tanah jerlus yang disebabkan kandungan air yang tinggi menyebabkannya tanah sukar dikeringkan sehingga lapisan keras (hardpan) tidak boleh dibentuk. Nilai ketumpatan pukal bagi tanah jerlus juga didapati rendah pada lapisan lembut dan meningkat pada lapisan yang lebih padat. Tanah jerlusmempunyai nilai kestabilan agregat yang rendah, terutama pada Plot A dan C iaitu kurang daripada 20%, oleh itu ia dianggap tanih yang tidak stabil. Hasil kajian mendapati nilai ketabilan agreagat sangat dipengaruhi oleh kandungan bahan organik dalam tanah, penambahan bahan organik dapat meningkatkan proses flokulasi atau pembentukan agregat yang stabil pada tanah di kawasan kajian.Berdasarkan pengkelasan hardpan tanah, tanah jerlus di kawasan kajian dikelaskan dalam kelas sederhana lembut yang dicirikan dengan nilai kekerasan tanah iaitu kurang daripada 0.40 MPa, Plot A dan Plot C menunjukkan nilai kekerasan tanah paling rendah iaitu 0.23 dan 0.24 MPa, diikuti oleh Plot B (0.31 MPa) dan D (0.34 MPa), pada keadaan ini penggunaan mekanisasi ladang di kawasan kajian tidak dapat dijalankan kerana struktur tanah tersebut tidak dapat menampung beban jentera yang berat.
PENGHARGAAN
Pengarang ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak UKM atas kurniaan geran penyelidikan ETP-2015-003 untuk menjalankan kajian ini. Terima kasih juga kepada Fakulti Sains dan Teknologi, UKM dan Pusat Pengajian Sains Sekitaran dan Sumber Alam, UKM di atas bantuan prasarana dan logistik untuk menjalankan penyelidikan ini.
RUJUKAN
Angers, D.A. & Mehuys, G. 1993. Aggregate stability to water. Dlm. Carter, M.R. (pnyt.). Soil sampling and methods of analysis, hlm. 651-657. Boca Raton: Canadian Society of Soil Science & Lewis Publisher.
Avery, B. W. & Bascomb, C. L. 1982. Soil Survey Laboratory Methods: Soil Survey Technical.
Monograph No. 6. Hertfordshire: Harpenden.
Azizul, G. 2008. Teknik Pembaikan Lapisan Keras Tanah Sawah Menggunakan Bajak Subtanah getar/saluran buangan alur untuk Penjenteraan Sawah Padi. Bulletin Teknologi Tanaman 5: 1-4. Baumhardt, R. L., Unger, P. W. & Dao, T. H. 2004. Soil and crop management - Seedbed Surface
Geometry Effects on Soil Crusting and Seedling Emergence. Agronomy Journal 96: 1112–1117. Blake, G.R. & Hartge, K. H. 1986. Methods of Soil Analysis: Part 1-Physical and Mineralogical
Methods. Madison: American Society of Agronomy.
Beutler, S. J., Pereira, M. G., Tassinari, W. S., Menezes, M. D., Valladares, G. S. & Anjos, L. H C. 2017. Bulk Density Prediction for Histosols and Soil Horizons with High Organic Matter Content. Revista Brasileira de Ciencia do Solo 41: 2-9.
Brogowski, Z., Kwasowski, W. & Renata, M. 2015. Calculating Particle Density, Bulk Density and Total Porosity of Soil Based on its Texture. Soil Science Annual 65 (4): 1-7.
Kasper, M., Buchan, G.D. Mentler, A. & Blum, W. E. H. 2009. Influence of soil tillage systems on aggregate stability and the distribution ofCand N in different aggregate fractions. Soil and Tillage Research 105 (22): 192-199.
Costantini, A. 1997. Relationships betweenCone Penetration Resistance, Bulk Density, and Moisture Content in Uncultivated, Repacked, and Cultivated Hardsetting and Non-Hardsetting Soils from The Coastal Lowlands of South-East Queensland. New Zealand Journal of Forestry Science 26 (3): 395-412.
Malaysian Journal of Environmental Management 16 (1) (2017): 3-11
Deshpande, V. V. & Telang, M. S. 1950. Pipet Method of Sedimentation Analysis. Rapid Determination of Distribution of particle Size. Anal. Chem. 22 (6): 840–841.
Emerson, W. W. 1967. A classification of soil aggregates based on their coherence in water. Aust. J. Soil Res. 5: 47-57
Hayashi, Y., Kosugi, K. & Mizuyama, T. 2009. Soil water retention curves characterization of a natural forested hillslope using a scaling technique based on alognormal pore-size distribution. Soil Science Society of America Journal 73:55-64.
Jung, K.Y., Kitchen, N. R., Sudduth, K. A., Lee, K. S. & Chung, S. O. 2010. Soil compaction varies by crop management system over a claypan soil landscape. Soil and Tillage Research 107:1-10. McKenzie, N. J., Jacquier, D. J., Isbell, R. F. & Brown, K. L. 2004. Australian Soils and Landscapes An
Illustrated Compendium. Collingwood, Victoria: CSIRO Publishing.
Mohd Nadzim, N., Ayob, A. H., Eddy, H. S., Ahmad, S. S. S. & Mohamed Fauzi, I. 2014. Kaedah Penggantian Tanah untuk Meningkatkan Kekuatan Struktur Tanah di Kawasan Tanah Jerlus. Jurnal Teknologi 70 (6): 45–47.
New Straits Times. 2013. 12 Jun.
Plaster, E. J. 2009. Soil Science and Management. Edisi ke-5. Australia: Delmar Cengage Learning. Quang, P.V., Per-Erik, J. & Le, V. K. 2012. Soil Penetration Resistance and Its Dependence on Soil
Moisture and Age of the Raised-Beds in the Mekong Delta, Vietnam. International Journal of Engineering Research and Development 4 (8): 84-93.
Whalley, W. R., To, J., Kay, B. D. & Whitmore, A. P. 2007. Prediction of The Penetrometer Resistance of Soils with Models with Few Parameters. Geoderma 137:370–377.
Yea, N. T. & Ahmad, B. 2008. Investigating Soil Trafficability in Kerian Paddy Areas. Seri Kembangan: NAHRIM.
1Pusat Pengajian Sains Sekitaran dan Sumber Alam (PPSSSA), Fakulti Sains dan Teknologi (FST),
Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), 43600 Bangi, Selangor,
MALAYSIA.
