Water Management Dwi Priyo Ariyanto Sumani Soil Science

Water Management Dwi Priyo Ariyanto Sumani Soil Science Department Faculty of Agriculture Sebelas Maret University

HUBUNGAN SIFAT FISIKA TANAH DENGAN AIR

Ruang Pori Mikro (Micropores) + Flokulasi Agregasi Porositas Internal

Pori-pori Air 25 % Water 25 % Minera l 45% organic 5% Padatan

5 3 4 1 2 6 1. Macro pore air 2. Micro pore water (moist) 3. Soil particle 4. Clod/Ped/bongkah struktur 5. Infiltration water from rain or irrigation 6. Perkolasi

AIR berada di ………………… dalam ruangan PORI (diantara MATRIKS tanah) Partikel Tanah Ruangan Pori Air Tanah

Bagaimana air bisa tinggal dalam ruangan pori ? • Diikat oleh partikel (padatan) • Diikat oleh gaya adhesi dan kohesi KAPILARITAS

Air mengalir …… Aliran permukaan terjadi karena gaya gravitasi Apakah air selalu mengalir ke bawah ? Foto: M van Noordwijk

Air juga bisa mengalir ke atas. . . Menyiram tanaman melalui selokan ………. . Air diberikan lewat selokan Air membasahi permukaan

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

Ukuran-ukuran Pori Tanah dan Fungsinya Garis tengah pori, mm 0. 00003 0. 0002 0. 0003 0. 001 0. 003 0. 009 0. 02 0. 03 0. 06 0. 1 0. 3 1. 0 Tegangan matrik yang sesuai, p. F 5 4. 18 4 3 2. 53 2 1. 7 1 0. 47 Klasifikasi fungsi pori Permukaan higroskopis Tandon air tersediakan Hantaran Kapiler Porositas Aerasi Drainase cepat Batas-batas biotik

Potensial Air LARUTAN TANAH osmotik AIR matriks absorpsi gravitasi PARTIKEL TANAH PUSAT BUMI AKAR

Potensial Air - Y • Potensial gravitasi • Potensial matriks Potensial Total • Potensial osmotik Yt = Yg + Y m + Y o

Gaya Kapiler (matriks) h = 0. 15/r 2 g cos a h = rrg g = tegangan permukaan a = sudut kontak r = jari-jari pipa (pori) r = berat jenis air g = gravitasi Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi yang lebih besar

Gaya Osmotik Air mengalir melewati selaput semipermeabel Na+ H H K+ H O H O H H H H O O H H H O Cl- H O O

Konsep Energi Air mengalir dari energi tinggi ke energi rendah tanah basah pori kasar energi H 2 O lebih tinggi tanah kering Aliran H 2 O pori kasar energi H 2 O lebih tinggi perbedaan energi bebas menyebabkan pergerakan H 2 O

Level Energi + 0 - Potensial Gravitasi Ketinggian air dari rujukan Potensial Osmotik Konsentrasi larutan tanah Potensial Matriks Adesi & kohesi padatan Rujukan Air murni pada posisi tetap

Konversi Satuan 1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H 2 O = 1 bar = 100 KPa cm H 2 O 300 1. 000 10. 000 15. 000 bars -0. 3 -1 -10 -15 k. Pa -30 -1000 -1500 p. F 2, 5 3, 0 4. 2 p. F = logaritma tekanan air dalam satuan cm H 2 O

Kadar Air dan Potensial Air Tanah jenuh = jumlah air banyak • Potensial rendah • Air mudah dilepaskan Tanah kering = jumlah air sedikit • Potensial kuat (nilai makin negatif) • Air sulit dilepaskan

Klasifikasi lengas tanah berdasar tegangan lengas tanah Kapasitas menahan air maksimum • Jumlah air yang dikandung tanah dalam keadaan jenuh, semua pori terisis penuh air. Tegangan lengas tanah = 0 cm H 2 O, 0 bar atau p. F 0 Kapasitas lapang (field capacity) • Jumlah air yang terkandung tanah setelah air grafitasi hilang. Tegangan lengas = 346 cm H 2 O ; 0, 3 bar atau p. F 2, 54 • Dipengaruhi oleh : distribusi ukuran partikel/tekstur; struktur; kandungan bo; tipe koloid tanah(humat>humin>fulfat; montmorilonit>vermikulit>mineral transsisi; illit>klorit>kaolinit); jenis kation yang diserap (Na+>K+>Mg++>Ca++)

Klasifikasi lengas tanah. . . lanjutan Titik layu tetap (wilting point) • Tingkat kelengasan tanah yang menyebabkan tumbuhan mulai memperlihatkan gejala layu. Tegangan lengas tanah = 15849 cm H 2 O ; 15 bar ; p. F 4, 2 • Dipengaruhi oleh tekstur (kandungan lempung) • Cara pengukurannya : – Pengamatan rumah kaca dengan percobaan kelayuan bunga matahari (Helianthus amnus) – Pengamatan empiris dengan alat tekan (pressure membrane) pada tekanan 15 atm/ p. F 4, 2

Klasifikasi lengas tanah. . . lanjutan Koefisien higroskopik • Jumlah lengas tanah yang dijerap permukaan partikel tanah dari uap air dalam atmosfer yang berkelembaban kira-kira 100%. Tegangan lengas tanah = 31 bar ; atau p. F 4, 7 Kering angin • Kadar air tanah setelah diangin-anginkan di tempat teduh sampai mencapai keseimbangan dengan kelengasan atmosfer. Tegangan lengas = 106 cm H 2 O; 1000 bar ; p. F 6 Kering Oven • Kadar air tanah setelah dikeringkan dalam oven pada suhu 105 -110 0 C sampai tidak ada lagi air yang menguap (timbangan tetap). Tegangan lengas tanah = 107 cm H 2 O; 10. 000 bar; atau p. F 7, 0

LENGAS HIGROSKPIS Ø molekul-molekul air yang teradsorbsi dan terabsorbsi zarah tanah setebal satu atau dua molekul air, terikat oleh gaya adhesi Ø air di permukaan tanah yang dipegang antara p. F 4, 7 dan 7, 0 (antara koefisien higroskopis dan kering oven) Ø Tanah disebut Kering Angin/ Kering Udara Ø Tidak dapat dimanfaatkan tanaman Ø Volumenya tergantung pada : sifat koloid tanah (vermi>illit>kaolinit); jenis ion terjerap (Ca>Na); dan kelembaban relatif

LENGAS KAPILER air yang terdapat dalam pori mikro/ kapiler, terikat oleh gaya tegangan permukaan/ kapiler, merupakan selaput lengas yang tak putus-putus menyelimuti zarah-zarah tanah air dalam pori-pori tanah dengan tegangan antara p. F 2, 54 dan 4, 7 (kapasitas lapang dan koefisien higroskopis) Tanah disebut Tanah Lembab Gaya kapiler = gaya kohesi & adhesi

LENGAS GRAVITASI (Air Bebas) air yang diatus oleh gaya gravitasi air dalam kondisi jenuh dan berada diantara p. F 0 dan p. F 2, 54 (diantara jenuh air dan kapasitas lapang) molekul-molekul air tak terikat partikel tanah dan akan mengalir ke bawah karena gaya berat mengisi sebagian /seluruh pori makro Tanah disebut Tanah Basah

Air Tanah : Klasifikasi & Ketersediaan 0. 0 FISIK gravitasi - 0. 3 BIOLOGI tdk tersedia (drainase) tersedia y (bars) -15 kapiler tdk tersedia - 30 uap

Hubungan lengas pada tanah p. F Tanah Kering Mutlak 7 Tanah Kering Angin / Higroskopik 4, 7 Titik Layu 4, 2 Kapasitas Lapang 2, 7 Tanah Jenuh 0 10 20 30 40 50 60 70 Air Tersedia Lengas Higroskopis Lengas Kapiler Lengas Gravitasi Berat lengas tanah (%)

Aliran Tidak Jenuh : Pengaruh Tekstur Tanah

Ketersediaan lengas bagi tanaman • Pada Titik Layu s. d. Kapasitas Lapang • Ketersediaan Optimum ± pada Kapasitas Lapangan • bila : >> kap. lapangan ? < titik layu ? • kondisi tanah & lengas tanah • • Tanah kering mutlak tak ada lengas Tanah kering udara Lengas higroskopis Tanah lembab Lengas kapiler Tanah basah Lengas gravitasi

Hubungan Air Tersedia Dan Tekstur Tanah % KL (air) Lengas gravitasi / Lengas kapiler tertutup 40 Lengas tersedia berlebihan 30 Kadar lengas kapasitas lapang Lengas tersedia / Lengas kapiler 20 10 P Lengas tak tersedia / Lengas higroskopis PG Kasar G L Halus Tekstur

IP JO S PAM Kering Keadaan padat BBW Keadaan gembur (semi plastis) Keadaan plastis BG BL Basah Keadaan cair BC

Any Question? Pic. By: Cahyo Proyogo

Materi dapat diunduh di: www. ariyanto. staff. pertanian. uns. ac. id www. ilmutanahuns. wordpress. com

See You Next Class Insya Allah

AIR adalah sahabat kita, AIR selalu dibutuhkan dalam kehidupan kita…TETAPI…… AIR bisa juga tidak bersahabat dengan kita! …………. Kapan? 43