Foto : Kurniatun Hairiah

Bab 6. AIR TANAH

PTT 101. Dasar-dasar Ilmu Tanah

2

Kapilaritas dan Air Tanah

Konsep Enerji Air Tanah

Kadar Air dan Potensial

Air

Mengukur Kadar dan

Potensial Air

Macam-macam aliran air

di dalam tanah

Retensi Air di Lapangan

Klasifikasi Air

Ketersediaan air bagi

Tanaman

Apa yang dipelajari ?

AIR berada di ………………… dalam ruangan PORI (diantara MATRIKS tanah)

Partikel Tanah

Ruangan Pori

Air Tanah

Berapa banyaknya air dalam tanah ?

Kadar Air

w (massa) = Ma/Mp kg kg-1

q (volume) = Va/Vt m3 m-3

t (tebal) = Ta/Tt mm m-1

Ma=massa air Mp = massa padatan

Va =volume air Vt = volume tanah

Ta =tebal air Tt = tebal tanah

Bagaimana air bisa tinggal dalam ruangan pori ?

• Diikat oleh partikel (padatan)

• Diikat oleh gaya adhesi dan kohesi

Air mengalir ……

Apakah air selalu

mengalir ke bawah ?

Aliran permukaan

terjadi karena gaya

gravitasi

gravitasi

Foto: M van Noordwijk

Menyiram tanaman melalui parit ………..

Air diberikan

lewat parit

Air

membasahi

permukaan

Air juga bisa mengalir ke atas . . . . .

Kapilaritas

Air bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara

kapiler, disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi

Potensial Air

AIR

gravitasi

AKAR

LARUTAN TANAH

PARTIKEL TANAH

osmotik

matriks

absorpsi

PUSAT BUMI

Potensial Air - Y

Yt = Yg + Ym + Yo

• Potensial gravitasi

• Potensial matriks Potensial Total

• Potensial osmotik

Gaya Kapiler (matriks)

Pori yang halus menahan air ditahan

dengan energi yang lebih besar

h = 0.15/r

g = tegangan permukaan

a = sudut kontak

r = jari-jari pipa (pori)

r = berat jenis air

g = gravitasi

2g cos a

r r g h =

Gaya Osmotik Air mengalir melewati selaput semi-

permeabel

O

H

H

O

H

H

O

H

H O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H

K+

Cl- O

H

H

Na+

Cl-

O

H

H

O

H

H

O

H

H

Konsep Energi

perbedaan energi bebas menyebabkan pergerakan H2O

Air mengalir dari energi tinggi ke energi rendah

tanah basah tanah kering

pori kasar pori kasar

enerji H2O

lebih tinggi

enerji H2O

lebih rendah

Aliran H2O

Potensial Gravitasi

Ketinggian air dari rujukan

Potensial Matriks

Adesi & kohesi padatan

Rujukan

Air murni

pada posisi

tetap

Potensial Osmotik

Konsentrasi larutan tanah

+

0

-

Satuan Pengukuran Air Tanah

Kadar Air Tanah :

Kadar Air massa kg kg-1

Kadar Air Volume m3 m-3

Tebal Air mm

Potensial Air Tanah

Potensial per massa J kg-1

Potensial per volume N m-2 = Pa

Potensial per berat cm atau m

Konversi Satuan

cm H2O bars kPa pF

300 -0.3 -30 2,5

1.000 -1 -100 3,0

10.000 -10 -1000 4,0

15.000 -15 -1500 4.2

1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H2O = 1 bar = 100 KPa

pF = logaritma tekanan air dalam satuan cm H2O

Kadar Air dan Potensial Air

Tanah kering = jumlah air sedikit

• Potensial kuat (nilai makin negatif)

• Air sulit dilepaskan

Tanah jenuh = jumlah air banyak

• Potensial rendah

• Air mudah dilepaskan

Kadar Air dan Potensial Air

Semakin kering tanah semakin kuat potensial

air tanah :

• Ada hubungan antara Kadar Air vs

Potensial

• Hubungan berbentuk semi-logaritmik

• Disebut :

o Kurva Karakteristik Air Tanah

o Kurva pF

tanah berpasir

tanah berliat

Kadar Air (%)

Tek

an

an

Air

(b

ars

)

0

-20

Kurva pF : Pengaruh Tekstur Tanah

Histeresis

pengeringan

pembasahan

q

Tekanan Air (bars)

2r

2R

pengeringan

pembasahan

0 -100

0.5

Find the answer why?

Air Tanah dan Tanaman

• Air tanah terikat dalam berbagai

tingkat kekuatan (potensial)

• Tanaman menyerap air melalui akar

dengan kekuatan isap maksimum

Fakta :

Air tanah dapat diserap akar, bila

kekuatan isap akar lebih besar dari

kekuatan ikatan matriks

Konsekuensinya :

AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN

Air Tanah : Klasifikasi & Ketersediaan

FISIK BIOLOGI 0.0

- 30

-15

- 0.3

gravitasi

kapiler

uap

tdk tersedia

(drainase)

tersedia

tdk tersedia

y (bars)

Ketersediaan Air bagi Tanaman

Titik Layu :

Air tinggal sedikit diikat sangat kuat

sehingga akar tidak bisa menyerapnya

(tanaman menunjukkan gejala layu)

Kapasitas Lapangan :

Air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi

tinggal/diikat dalam ruangan pori

Air Drainasi :

Setelah hujan atau penggenangan, air

masih mengalir ke bawah (drainasi)

Kapasitas Menahan Air

Prosentase Air (Kadar air volume, q) TEKSTUR Kapasitas Koefisien Air TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler Lempung berpasir 12 3 9 Lempung berdebu 30 10 20 Liat 35 18 17 Tekanan (atm = bar) - 0,3 - 31 (-0,3)–(-31)

Bandingkan istilah2 ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi !

Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air

28

Hubungan Air dan Akar

Kedalaman Panjang Akar (km m-3) (cm) Tidak Diairi Diberi Air 00-16 76 89 16-32 30 37 32-48 21 27 48-64 14 16

Brown et al., 1985

Perakaran tanaman KEDELE yang ditanam pada tanah lempung berdebu

Hubungan Air dan Akar

Kedalaman Prosen massa Akar (%)

(cm) 00-30 cm 30-180 cm

Kedele 71 29

Jagung 64 36

Sorghum 86 14

Mayaki et al., 1976

Distribusi akar 3 jenis tanaman yang ditemukan pada

dua lapisan tanah

31

Sebaran akar sorghum (a) di tanah kering dan (b)

tanah yang diairi (Russel, 1994)

Mengukur Kadar Air Tanah

Gravimetrik :

•• Timbang Tanah (Padatan + Air) = G1

•• Keringkan dan Timbang (Padatan) = G2

•• Hitung kadar air (w)

w = G1 – G2

G2 (g g-1)

Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah

Gypsum Block

Elektroda (Resistensi)

Sinar Gamma

Sinar Neutron

Tensiometer

TDR (Time Domain Reflectometer)

Neutron Probe

Aliran Air dalam Tanah

Ada 3 macam Aliran Air dalam Tanah:

1. Aliran jenuh (saturated flow)

2. Aliran tidak jenuh (unsaturated flow)

3. Aliran uap air (vapor flow)

Air mengalir karena ada perbedaan tekanan antara dua titik

(dY/ds)

Aliran air melalui pori-pori tanah, memiliki sifat daya hantar

berbeda-beda (k)

Prinsip Aliran (hukum Darcy) : q = - k ds dY

D H = Hinlet - Houtlet

= Hpi - Hpo

Saturated Flow - Horizontal Column

Hpi

Hgi

Hinlet= Hpi + Hgi

Reference level

soil

Hpo

Hgo

Ho = Hpo + Hgo DH

L

H1

L

inlet

Reference plain outlet

Hi = H1 + L

Ho = 0 + 0

Saturated Flow

- Vertical Column

D H = H1 + L

Aliran Tidak Jenuh : Pengaruh Tekstur Tanah

41

Terkstur halus

Terkstur kasar

Diskusikan !!!

Terkstur halus

Terkstur kasar

42

AIR adalah sahabat kita,

AIR selalu dibutuhkan

dalam kehidupan

kita…TETAPI……

AIR bisa juga tidak

bersahabat dengan kita!

………….Kapan?