ANALISA KARAKTERISTIK KELISTRIKAN TANAH GAMBUT DI DESA TELUK MERANTI KABUPATEN PELALAWAN
REPOSITORY
OLEH
RINA NOVIANA NIM: 1803124209
PROGRAM STUDI S-1 FISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS RIAU
2023
1 ANALISA KARAKTERISTIK KELISTRIKAN TANAH GAMBUT DI
DESA TELUK MERANTI KABUPATEN PELALAWAN Rina Noviana*, Rahmondia Nanda Setiadi
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Bina Widya Pekanbaru, 28293, Indonesia
*rina.noviana4209@student.unri.ac.id
ABSTRACT
Electrical and physical properties of soil can be used as indicators to measure soil conditions in agriculture because of their fast and efficient measurements. One method developing agricultural applications to understand on land conditions by measuring the value of electrical conductivity and water content. The land investigated is peatland in Teluk Meranti Village, Riau. Measurements are carried out using the conductivity module and soil moisture sensor on variations in peat soil maturity, namely Fibrik, Hemik and Saprik. Measurements aree varriedin depth and concentration of water in order to evaluate water content and the electrical conductivity. The results showed that the electrical conductivity values is 18.9 S/m and the grade values 33.2 %. peat has the highest Electrical Conductivity and water content , These prove that physical properties affect the conductivity of peat soil.
Keywords: Electrical Conductivity, Moisture Content, Peat Soil, Physical Properties
ABSTRAK
Sifat Kelistrikan dan sifat fisik tanah dapat digunakan sebagai indikator untuk mengukur kondisi tanah dalam pertanian karena pengukurannya yang cepat dan efisien. Salah satu metode yang berkembang dalam aplikasi pertanian untuk mendapatkan informasi kondisi lahan adalah melalui pengukuran nilai konduktivitas listrik dan kadar air. Lahan yang akan diukur nilai konduktivitas listrik dan kadar air nya pada penelitian kali ini yaitu lahan gambut yang berada di Desa Teluk Meranti, Riau. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan modul konduktivitas listrik dan sensor soil moisture pada variasi kedalaman dan kadar air yang diberikan air guna untuk melihat seberapa besar hubungan kadar air dan konduktivitas listrik Gambut ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai konduktivitas listrik adalah 18.9 S dan nilai kadar 33.2 %. Gambut memiliki Konduktivitas Listrik dan kadar air yang tinggi, Hal ini membuktikan bahwa sifat fisik berpengaruh pada konduktivitas tanah gambut.
Kata Kunci : Konduktivitas Listrik, Kadar Air, Tanah Gambut, Sifat Fisik.
3 PENDAHULUAN
Lahan gambut di Indonesia diperkirakan seluas 25,6 juta ha, tersebar di pulau Sumatera 8,9 juta ha (34,8%), pulau Kalimantan 5,8 juta ha (22,7%) dan pulau Irian 10,9 juta ha (42,6%), sehingga dalam pelaksanaan pekerjaan konstruksi pada tanah gambut selalu dicari jalan keluarnya karena sifat tanah gambut yang kurang menguntungkan. Luas penyebaran gambut di Provinsi Riau sekitar 4,04 juta ha atau 56,1 % dari total lahan gambut di pulau Sumatera.
(Wahyunto, dkk. 2018).
Lahan gambut salah satunya berada di di desa teluk meranti kabupaten pelalawan, di teluk meranti kegiatan membuka lahan gambut untuk pertanian diperkirakan akan terus meningkat karena relatif murahnya harga tanah di lahan gambut. Selain itu, areal tanah gambut terbentang luas di berbagai wilayah dan selama ini belum digarap optimal (Hoffmann et al., 2018).
Lahan gambut memiliki komposisi bahan organik yang dominan sehingga mempunyai kemampuan menyerap dan menyimpan air yang lebih tinggi dibanding tanah mineral atas dasar berat kering (simatupang dkk, 2018). Air yang terkandung dalam tanah gambut mencapai 300-3.000 % bobot keringnya berbeda dengan tanah mineral yang hanya mampu menyerap air sekitar 20-35% bobot keringnya (Elon et al,2018).
Pengukuran konduktivitas listrik berfungsi untuk mengetahui tingkat kegaraman pada tanah yang terdiri dari
senyawa dan unsur yang mengandung ion (kation dan anion) yang bermuatan positif (+) dan negative (-). Saat padatan dan cairan tanah tersebut dialiri listrik maka daya hantar listriknya tergantung pada kandungan ion/koloid.
Semakin tinggi kegaraman dan unsur hara pada tanah akan semakin tinggi pula konduktivitas listriknya (Yuan F.
et al., 2018).
Mengukur sifat kelistrikan dan kadar air tanah gambut dengan berdasarkan grafik perbandingan I dan V menggunakan sensor conduktivity dan sensor soil moisture dengan Arduino. Sensor yang di rancang pada pengukuran ini berupa elektroda yang ujungnya berbentuk lancip sehingga memudahkan untuk di tancapkan ke sampel tanah. (A Aminuddin dkk, 2018).
Elektroda ang digunakan berupa Stainless Steel AS A5 4 bahan semi konduktor yang dilalui oleh arus listrik ke bahan non logam ataupun cairan.
Bentuk elektroda dapat disesuaikan dengan kebutuhan agar pemakaiannya lebih fleksibel dan kompatibel atau bisa juga disebut efisien. Elektroda memiliki banyak jenis salah satu nya yang digunakan pada penelitian ini adalah elektroda jenis Stainless Steel (Hashimoto T. et al., 2019).
Sensor soil moisture v2.0 adalah sensor kelembaban yang dapat mendekteksi kelembaban dan kadar air tanah. Sensor yang berfungsi untuk mendeteksi kelembaban tanah ini berbeda dengan sensor biasa, sensor ini bekerja dengan menggunakan prinsip capacitanci, sehingga membuat PCB
4 menjadi tahan karat karena dilapisi oleh
lapisan cat PCB. (Devy Rizanty, 2021).
Sensor ini terdiri dari probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban.
Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik(resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik ( Massi et al., 2018).
Sensor ini terdiri dari probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban.
Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik(resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik ( Massi et al., 2018).
METODE PENELITIAN
1. Pengukuran Nilai Konduktivitas Listrik
Pengukuran yang dilakukan adalah mengukur konduktivitas listrik dan kadar air tanah gambut berdasarkan variasi kadar air yang diberikan dan kedalaman pada saat pengukuran.
Pengukuran konduktivitas listrik tanah gambut dan kadar air ini dilakukan guna mengetahui sifat hantar listrik.
Dengan variasi kadar air yang diberikan sebanyak tujuh (7) variasi yang dimulai dari 0% hingga 35% dan lima (5) variasi kedalaman yaitu 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm dan 50 cm.
Pengukuran dilakukan di laboratorium menggunakan metode simulasi yaitu tanah dimasukkan kedalam pipa yang mempunyai kedalaman 60 cm.
Variasi kadar air yang diberikan berdasarkan perhitungan jumlah masa
air yang akan diberikan dibagi dengan massa tanah yang digunakan, misal nya pada tanah jenis saprik pada kadar air yang diberikan 5% dapat dilihat pada persamaan dibawah ini.
dihasilkan reflektor aluminium foil lebih rendah dibandingkan dengan reflektor cermin yaitu sebesar 89%. Hal ini menunjukkan bahwa reflektor berbahan cermin memiliki kemampuan merefleksikan cahaya lebih baik dibandingkan Massa tanah 1.900 gram, misal massa air = x
Jika kadar air yang diberikan 5%, maka berapa ml air yang akan digunakan dapat ditentukan dengan persamaan berikut
𝑥
1900 + 𝑥 = 0,05 𝑋 = 95 + 0,05 𝑋 95 = 0,095𝑋
𝑋 = 100 𝑚𝑙 = 100 𝑔𝑟 (J.
Tombokan, 2014)
Perhitungan massa kadar air yang digunakan ini dilakukan berturut – turut pada penambahan persen kadar air yang diberikan, sehingga akhirnya didapatkan nilai massa kadar air yang diberikan pada tanah gambut dengan persen 35% yaitu sebesar 1023 ml, jumlah massa kadar air ini dianggap sudah cukup diberikan karena sudah mencapai setengah dari massa tanah yang digunakan pada proses pengukuran ini.
2. Set-up Pengukuran
Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah tanah gambut yang berada di desa teluk meranti, design pengukuran nilai konduktivitas listrik
5 tanah gambut dan kadar air dibuat
sedemikian rupa secara menggunakan elektroda yang dirancang dengan tambahan besi sepanjang 50 cm untuk pengukuran tanah gambut dengan kedalaman yang telah ditentukan yang dihubungkan secara otomatis dan diberi sinyal. Saat sensor berada pada kedalaman yang di inginkan akan memberikan model respon dari arus yang berasal dari elektroda berupa grafik dan database. Set up pengukuran ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut.
Gambar 4 Set-Up Pengukuran Sumber tegangan yang berasal dari Laptop kemudian dialiri menuju arduino menghasilkan sinyal atau arus.
Kemudian sinyal ini di aliri ke elektroda . Elektroda yang menerima arus akan menghasilkan sebuah medan magnet dan kemudian memberikan respon berupa grafik nilai pengukuran.
Keluaran dari elektroda ini berupa tegangan terhadap arus konduktivitas listrik.
3. Grafik Arus dan Tegangan I(V) Pemodelan kurva I(V) dilakukan menggunakan software Igor dalam bentuk grafik. Berdasarkan arus (I) dan Tegangan (V) akan didapatkan parameter nilai konduktivitas listrik dan
kadar air didapatkan dari keluaran sensor soil moisture dengan waktu (s) dan moisture (%) sehingga kedua nilai ini akan di plot menjadi grafik.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran nilai konduktivitas Listrik dari tiap jenis tanah dilakukan menggunakan modul konduktivitas listrik sensor elektroda stainless steel dan software CMMeter v1.0 dengan keluaran I dan V dimana 1 kali pengambilan data interval kenaikannya 10 mV sehingga untuk 1 siklus pengambilan data didapat sebanyak 349 data pengukuran dibutuhkan waktu selama 349 S. Setiap kadar air yang diberikan diukur nilai Konduktivitas listrik nya perkedalaman, pengukuran 1 jenis tanah dilakukan pada satu waktu supaya tidak terjadi penguapan.
1. Hasil Pengukuran
Konduktivitas Listrik dan Kadar Air
Proses pengukuran pada tanah gambut fibrik ini dilakukan dengan variasi kedalaman (10, 20, 30, 40 dan 50 cm) dan variasi kadar air yang diberikan (0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 dan 35%). Hasil dari pengukuran konduktivitas listrik pada tanah fibrik dengan variasi kedalaman dan kadar air yang diberikan, didapatkan bahwa tanah fibrik dengan kedalaman 50 cm dan kadar air yang diberikan 35%
memiliki nilai konduktansi tertinggi yaitu 18.9 S semakin tinggi kadar air yang diberikanmaka nilai konduktivitas listrik semakin meningkat.
6 Gambar 5 Kedalaman 50 cm
Gambar 4.2 menunjukkan hasil dari pengukuran konduktivitas listrik pada tanah fibrik dengan variasi kedalaman dan kadar air yang diberikan, didapatkan bahwa tanah fibrik dengan kedalaman 50 cm dan kadar air yang diberikan 35% memiliki nilai konduktansi tertinggi yaitu 18.9 S.
Dapat dilihat pada Gambar 4.2 semakin tinggi kadar air yang diberikanmaka nilai konduktivitas listrik semakin meningkat. Hal ini juga dipengaruhi oleh faktor kedalaman yang menyebabkan listrik mudah disalurkan (Aminudin et al., 2018).
Konduktivitas listrik pada tanah akan mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya kedalaman. Nilai konduktivitas listrik yang dihasilkan dari kedalaman 10 - 50 cm mengalami kenaikan seiring bertambahnya kadar air yang diberikan. Hal ini terjadi karena konduktivitas listrik memiliki korelasi yang kuat terhadap kadar air dan salinitas tanah, selain itu tanah gambut juga bersifat sarang artinya mampu mengikat air karena struktur morfologinya sehingga air tersebut dapat membantu menggerakkan partikel pada tanah, proses ini dapat membuat tanah mengalirkan listrik dengan baik. (Wahab et al., 2020).
Pengukuran konduktivitas listrik pada penelitian ini, tidak dapat menjadi
satu-satunya acuan yang digunakan untuk menduga kandungan unsur hara pada tanah secara spesifik untuk aplikasi pertanian karena adanya bias dari faktor kadar air yang diberikan dan pengaruh temperatur pengukuran. Hasil pengukuran kadar air pada tanah gambut fibrik ditunjukkan melalui Gambar 4.3 berikut.
Gambar 5 Kedalaman 50 cm Gambar 4.3 menunjukkan grafik hasil pengukuran kadar air pada tanah gambut fibrik, didapatkan hasil pengukuran kadar air kedalaman 10 – 50 cm mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kadar air yang diberikan. Gambut fibrik ini memiliki porositas yang tinggi yang dapat menampung kapasitas air yang tinggi (Khotimah et al., 2021).
Penambahan kadar air yang diberikan memberikan pengaruh yang besar terhadap proses pengukuran nilai kadar air gambut fibrik menjadikan gambut ini memiliki nilai kadar air yang tinggi hingga 33.2%.
Pada keseluruhan pengukuran dapat dilihat bahwa pengaruh kadar air yang diberikan sangat besar, tanah
7 dengan kedalaman 50 cm dan kadar air
yang diberikan 35% memiliki nilai tertinggi karena seiring dengan meningkatnya kedalaman dan kadar air.
Selain itu, terlihat pada kedalaman 10 cm hingga 50 cm setiap penambahan kadar air yang diberikan terjadi peningkatan nilai konduktivitas, terbukti pada pengukuran ini bahwa pengaruh kadar air yang diberikan sangat besar terhadap nilai konduktivitas.
Nilai konduktivitas listrik pada kadar air yang diberikan 15% dan 35%
terlihat perbedaan nilai pengukuran danpengukuran konduktivitas listrik konstan pada setiap kedalaman dengan kadar air yang diberikan. Sedangkan pada kadar air yang diberikan 35%
terlihat perbedaan nilai yang signifikan antara kedalaman 10 hingga kedalaman 50 cm. Pengukuran nilai konduktivitas listrik pada kadar air yang diberikan 15% dan 35% sebagai perbandingan dapat dilihat pada gambar 4.10 berikut.
Gambar 6 kadar air 35%
Hasil pengukuran pada gambar 4.10 terdapat perbedaan nilai yang sangat tinggi antara kedalaman 10 dan kedalaman 50 cm, hal ini terjadi karena tanah memiliki pori yang besar sehingga tidak dapat mengikat air dengan baik membuat air mengalami penurunan ke dasar kedalaman dengan bantuan
gravitasi dari luar sehingga nilai konduktivitas listrik tanah pada kedalaman 50 cm jauh lebih tinggi dibanding kan kedalaman 10 cm.
KESIMPULAN
Hasil pengukuran kurva I(V) menunjukkan Nilai konduktivitas yang paling tinggi adalah pada tanah fibrik dengan nilai 18.9 S/m dengan kadar air yang diberikan 35%. gambut memiliki sifat hantar listrik yang paling baik menunjukkan bahwa tanah ini memiliki bobot isi yang rendah sedangkan porositas tinggi sehingga dapat mengalirkan air dan membantu manghantarkan ion-ion untuk bergerak mengalirkan listrik.
kadar air nya adalah maksimum 33.2%, nilai kadar air gambut ini didapatkan bahwa gambut memiliki kadar air tinggi, sehingga sesuai dengan kondisi fisik nya gambut memiliki porositas yang kecil karena seringnya diolah menjadi lahan pertanian yang menyebabkan tanah ini terjadi pemadatan.
DAFTAR PUSTAKA
Adem Adem, U. (2017). Preparation of BST Thin Film By Chemical Solution Deposition and Their Electrical Characterization.
Thesis. The Middle East Technical University.
Agus, S., Rifan, H., Ahmad, M. (2018).
Karakterisasi Material. Penerbit UPI Press: Bandung.
Basthoh, E. (2017). Karakterisasi ZnO Didoping TiO2 untuk Detektor LPG. Jurnal Ilmu Fisika. 5(1): 11- 15.
8 Bindu, P., dan Thomas, S.(2019).
Estimation of lattice strain in ZnO nanoparticles: X-ray peak profile analysis”. Journal of Theoretical and Applied Physics. 8(4): 123- 134. 13.
Brog, J. P., Chanez, C. L., Crochet, A.,
& Fromm, K. M. (2019).
Polymorphism, what it is and how to identify it: A systematic review.
RSC Advances, 3(38), 16905–
16931.
Delft, T., & Finlandia, G. (2011).
Pengaruh kadar air terhadap konduktivitas listrik pada pt. I, 14–21.
Hamid, D.Triyono.(2019). Studi Simulasi Kurva Histerisis Bahan Ferroelektrik Berbasis Teori Dinding Domain Menggunakan Model Langevin dan Ising Spin.
Ilmu Fisika, Pascasarjana Universitas Indonesia Salemba 4:
Jakarta.
Hortikultura, P. P., Pertanian, F., Laval, U., Xu, H., Gauthier, L., &
Gosselin, A. (1995). Transpirasi Stomata dan Kutikula Tanaman Tomat Rumah Kaca sebagai Respon terhadap Konduktivitas Listrik Larutan Tinggi dan Kadar Air Tanah Rendah. 120(3), 417–
422.
Hutauruk, F.J., Kusumandari., Iriani,Y.(2016). Pembuatan Barium Stronsium Titanat (Ba0,75Sr0,25TiO3) menggunakan Metode Ko-presipitas dengan Variasi Waktu Tahan Proses
Sintering. Jurnal Fisika dan Aplikasi.12(3): 48-49.
Lahure, P., Salunke, P., dan Soliwal, R.
(2019). “X-Ray Diffraction Study of ZnO Nanoparticles.
International Journal of Scientific Research in Physics and Applied Sciences. 3(1): 32-33. 14.
Lestari, D.N. (2018). Studi Preparasi dan Karakterisasi N-Doped TiO2
dengan Metode Sol- Gel Menggunakan Prekursor Titanium Isopropoksida (TTIP) dan Diethylamine ( DEA). Skripsi, Universitas Indonesia, Jakarta.
Lines, M. E. and Glass, A. M. (2019).
Principles and Applications of Ferroelectric and Related Materials. Clarendon Press. Great Britain.
Masruroh, Manggara, A., Papilaka, T.,
& T, R. T. (2013). Penentuan Ukuran Kristal melalui Pendekatan Persamaan Debye Scherrer. Jurusan Fisika Dan Kimia FMIPA Universitas Brawijaya, 1(2), 24–29.
Merry, Y.(2020). Pembuatan Lapisan Tipis Barium Zirkonium Titanat (BZT) Menggunakan Metode Sol- Gel Dengan Variasi Holding Time Pada Proses Annealing. Skripsi S-1 Jurusan Fisika USM.
Surakarta.
Naat, J.N., Tjahjanto, R.T., dan Masruroh. (2014). Pengaruh Kecepatan Putar Deposisi Terhadap Struktur Kristal, Ketebalan dan Morfologi Lapisan Tipis Timbal Zirkonat Titanat
9 (PZT) dengan Metode Spin
Coater. Chimica et Natura Acta.
2(2).
Suryani, E., Pratamaningsih, M. M., Muslim, R. Q., Erwinda, Hati, D. P., Kricella, P., Nugroho, E.
S., Subandiono, R. E., & Anda, M. (2022). Variations in peat soil properties at the west coast of Sumatra Island. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1025(1).
