Foto : Kurniatun Hairiah

BabBab 6. AIR TANAH6. AIR TANAH

• Kapilaritas dan Air Tanah

• Konsep Enerji Air Tanah

• Kadar Air dan Potensial

Air

• Mengukur Kadar dan

Potensial Air

Apa yang dipelajari ?Apa yang dipelajari ?

22

Potensial Air

• Macam-macam aliran air

di dalam tanah

• Retensi Air di Lapangan

• Klasifikasi Air

• Ketersediaan air bagi

Tanaman

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

Partikel Tanah

Ruangan Pori

Air Tanah

Berapa banyaknya air dalam tanah ?Berapa banyaknya air dalam tanah ?

Kadar Air

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

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

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 Bagaimana air bisa tinggal dalam ruangan pori ?ruangan pori ?

• Diikat oleh partikel (padatan)

• Diikat oleh gaya adhesi dan kohesi

KAPILARITASKAPILARITAS

Air mengalir ……

Aliran permukaan

terjadi karena gaya

gravitasi

Apakah air selalu

mengalir ke bawah ?

gravitasi

Foto: M van Noordwijk

Menyiram tanaman melalui selokan ///..

Air diberikan

lewat

selokan

Air

Air juga bisa mengalir ke atas . . . . .

Air

membasahi

permukaan

KapilaritasKapilaritas

Air bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara

kapiler, disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi

Potensial Air Potensial Air

AIR AKAR

LARUTAN TANAH

osmotik

absorpsiAIR

gravitasi

AKAR

PARTIKEL TANAH

matriks

PUSAT BUMI

Potensial Air Potensial Air -- ΨΨΨΨΨΨΨΨ

• Potensial gravitasi

• Potensial matriks Potensial Total

ΨΨΨΨt = ΨΨΨΨg + Ψ+ Ψ+ Ψ+ Ψm + Ψ+ Ψ+ Ψ+ Ψo

• Potensial osmotik

Gaya Kapiler (matriks) Gaya Kapiler (matriks)

h = 0.15/rh = 0.15/r

2γγγγ cos αααα

r ρρρρ gh =

Pori yang halus menahan air ditahan Pori yang halus menahan air ditahan

dengan energi yang lebih besardengan energi yang lebih besar

γγγγ = tegangan permukaan

αααα = sudut kontak

r = jari-jari pipa (pori)

ρρρρ = berat jenis air

g = gravitasi

r ρρρρ gh =

Gaya OsmotikAir mengalir melewati selaput semi-

permeabel

O

H

O

H�a+HO

H

O

H

H

O

H

H O

H

H

O

H

H

O

H

O

H

H

O

H

H

K+

Cl-O

H

H

Cl-

O

H

H

O

H

H

O

H

H

Konsep EnergiKonsep Energi

Air mengalir dari energi tinggi ke enerji rendah

tanah basah tanah kering

pori kasar pori halus

perbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan Hperbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan H22O O

pori kasar pori halus

enerji H2O

lebih tinggi

enerji H2O

lebih rendah

(lebih negatif)

Aliran H2O

Satuan Pengukuran Air TanahSatuan 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 m

Konversi SatuanKonversi Satuan

cm H2O bars kPa pF

300 -0.3 -30 2,5

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

1.000 -1 -100 3,0

10.000 -10 -1000 4,0

15.000 -15 -1500 4.2

pF = logaritma tekanan air dalam satuan cm H2O

Kadar Air dan Potensial AirKadar Air dan Potensial AirTanah jenuh = jumlah air banyak

• Potensial rendah

• Air mudah dilepaskan

Tanah kering = jumlah air sedikit

• Potensial kuat (nilai makin negatif)

• Air sulit dilepaskan

Kadar Air dan Potensial AirKadar Air dan Potensial Air

Semakin kering tanah semakin kuat potensial

air tanah :

• Ada hubungan antara Kadar Air vs

PotensialPotensial

• Hubungan berbentuk semi-logaritmik

• Disebut :

o Kurva Karakteristik Air Tanah

o Kurva pF

tanah berliat

Te

ka

na

n A

ir (

ba

rs)

-20

Kurva pF : Pengaruh Tekstur Tanah

tanah berpasir

Kadar Air (%)

Te

ka

na

n A

ir (

ba

rs)

0

Te

ka

na

n A

ir (b

ars

)-100

tanah mampat

Kurva pF : Pengaruh Struktur Tanah

Tanah beragregat

Kadar Air (%)

Te

ka

na

n A

ir (b

ars

)

0

tanah mampat

Histeresis

pengeringan

θθθθ

2r

2R

pengeringan

pembasahan

0.5

pembasahan

θθθθ

Tekanan Air (bars)0 -100

Alat ukur pFAlat ukur pF

Air Tanah : Klasifikasi & KetersediaanAir Tanah : Klasifikasi & Ketersediaan

FISIK BIOLOGI0.0

- 0.3

gravitasi tdk tersedia

(drainase)

tersedia

- 30

-15 kapiler

uap

tersedia

tdk tersedia

ψψψψ (bars)

Klasifikasi Air didalam PoriKlasifikasi Air didalam Pori

Kapasitas Menahan AirKapasitas Menahan Air

Prosentase Air (Kadar air volume, θ)TEKSTUR Kapasitas Koefisien AirTANAH Lapangan Higroskopis Kapiler

Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air

TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler

Lempung berpasir 12 3 9Lempung berdebu 30 10 20Liat 35 18 17

Tekanan (atm = bar) - 0,3 - 31 (-0,3)–(-31)

Bandingkan istilah2 ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi !

Air Tanah dan Tanaman 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

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

tanah yang diairi (Russel, 1994)

Apa Komentar Anda ?Apa Komentar Anda ?

Ketersediaan Air bagi TanamanKetersediaan Air bagi Tanaman

Kapasitas Lapangan :

Air Drainasi :

Setelah hujan atau penggenangan, air

masih mengalir ke bawah (drainasi)

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

Mengukur Kadar Air TanahMengukur 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)

AlatAlat--alat untuk Mengukur Air Tanahalat untuk Mengukur Air Tanah

Gypsum Block

Elektroda (Resistensi)

Sinar GammaSinar Gamma

Sinar Neutron

Tensiometer

TDR (Time Domain Reflectometer)

Neutron Probe

Aliran Air dalam TanahAliran 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 dΨ

Aliran Tidak Jenuh :Pengaruh Tekstur Tanah

AIR adalah sahabat kita,

AIR selalu dibutuhkan

dalam kehidupan

kita8TETAPI88

AIR bisa juga tidak

bersahabat dengan kita!

3636

bersahabat dengan kita!

8888.Kapan?