TEGANGAN AIR TANAH

Kekuatan ikatan antara molekul air dengan partikel tanah dinyatakan dengan TEGANGAN AIR TANAH. Ini merupakan fungsi dari gaya-gaya adesi dan kohesi di antara molekul - molekul air dan partikel tanah

Partikel tanah

H2O

Adesi Kohesi

Air terikat Air bebas

3

Partikel tanah bersingguingan satu sama

lain dan ada rongga di antaranya (pori tanah).

Kalau tanah kering, porinya terisi udara.

Setelah hujan , pori tanah terisi dengan air.

Akar tanaman dapat membantu aerasi tanah.

4

5

STRUKTUR & CIRI

POLARITASMolekul air mempunyai dua ujung, yaitu ujung oksigen yg elektronegatif dan ujung hidrogen yang elektro-positif.Dalam kondisi cair, molekul-molekul air saling bergandengan membentuk kelompok-kelompok kecil tdk teratur.Ciri polaritas ini menyebabkan plekul air tertarik pada ion-ion elektrostatis. Kation-kation K+, Na+, Ca++ menjadi berhidrasi kalau ada molekul air, membentuk selimut air, ujung negatif melekat kation.Permukaan liat yang bermuatan negatif, menarik ujung positif molekul air.

Kation hidrasi Tebalnya selubung air tgtpd rapat muatan pd per-mukaan kation.

Rapat muatan = Selubung air muatan kation / luas permukaan

STRUKTUR & CIRI

IKATAN HIDROGEN Atom hidrogen berfungsi sebagai titik penyambung (jembatan) antar molekul air.Ikatan hidrogen inilah yg menyebabkan titik didih dan viskositas air relatif tinggi

KOHESI vs. ADHESIKohesi: ikatan hidrogen antar molekul airAdhesi: ikatan antara molekul air dengan permukaan padatan lainnyaMelalui kedua gaya-gaya ini partikel tanah mampu menahan air dan mengendalikan gerakannya dalam tanah

TEGANGAN PERMUKAAN Terjadinya pada bidang persentuhan air dan udara, gaya kohesi antar molekul air lebih besra daripada adhesi antara air dan udara.

UdaraPermukaan air-udara

air

ENERGI AIR TANAH

Retensi dan pergerakan air tanah melibatkan energi, yaitu: Energi Potensial, Energi Kinetik dan Energi Elektrik.Selanjutnya status energi dari air disebut ENERGI BEBAS, yang merupakan PENJUMLAHAN dari SEMUA BENTUK ENERGI yang ada.Air bergerak dari zone air berenergi bebas tinggi (tanah basah) menuju zone air berenergi bebas rendah (tanah kering).

Gaya-gaya yg berpengaruhGaya matrik: tarikan padatan tanah (matrik) thd molekul air; Gaya osmotik: tarikan kation-kation terlarut thd molekul airGaya gravitasi: tarikan bumi terhadap molekul air tanah.

Potensial air tanahKetiga gaya tersebut di atas bekerja bersama mempengaruhi energi bebas air tanah, dan selanjutnya menentukan perilaku air tanah, ….. POTENSIAL TOTAL AIR TANAH (PTAT)PTAT adalah jumlah kerja yg harus dilakukan untuk memindahkan secara berlawanan arah sejumlah air murni bebas dari ketinggian tertentu secara isotermik ke posisi tertentu air tanah.PTAT = Pt = perbedaan antara status energi air tanah dan air murni bebas

Pt = Pg + Pm + Po + …………………………

( t = total; g = gravitasi; m = matrik; o = osmotik)

9

10

11

12

Bentuk-bentuk Potensial air –Ψ

13

14

15

16

Hubungan potensial air tanah dengan energi bebas

Energi bebas naik bila air tanah berada pada letak ketinggian yg lebih tinggi dari titik baku pengenal (referensi)

+

0

-

Poten-sial

positif

Poten-sial

negatif

Energi bebas dari air murni Potensial tarikan bumi

Menurun karena pengaruh osmotik

Menurun karena pengaruh matrik

Energi bebas dari air tanah

Potensial osmotik (hisapan)

Potensial matrik (hisapan)

POTENSIAL AIR TANAH

POTENSIAL TARIKAN BUMI = Potensial gravitasi

Pg = G.hdimana G = percepatan gravitasi, h = tinggi air tanah di atas posisi ketinggian referensi.Potensial gravitasi berperanan penting dalam menghilangkan kelebihan air dari bagian atas zone perakaran setelah hujan lebat atau irigasi

Potensial matrik dan OsmotikPotensial matrik merupakan hasil dari gaya-gaya jerapan dan kapilaritas.Gaya jerapan ditentukan oleh tarikan air oleh padatan tanah dan kation jerapanGaya kapilaritas disebabkan oleh adanya tegangan permukaan air.Potensial matriks selalu negatifPotensial osmotik terdapat pd larutan tanah, disebabkan oleh adanya bahan-bahan terlarut (ionik dan non-ionik).Pengaruh utama potensial osmotik adalah pada serapan air oleh tanaman

Hisapan dan Tegangan Potensial matrik dan osmotik adalah negatif, keduanya bersifat menurunkan energi bebas air tanah. Oleh karena itu seringkali potensial negatif itu disebut HISAPAN atau TEGANGAN.Hisapan atau Tegangan dapat dinyatakan dengan satuan-satuan positif.Jadi padatan-tanah bertanggung jawab atas munculnya HISAPAN atau TEGANGAN.

19

Cara Menyatakan Tegangan Energi

Tegangan: dinyatakan dengan “tinggi (cm) dari satuan kolom air yang bobotnya sama dengan tegangan tsb”.

Tinggi kolom air (cm) tersebut lazimnya dikonversi menjadi logaritma dari sentimeter tinggi kolom air,

selanjutnya disebut pF.

Tinggi unit Logaritma Bar Atmosferkolom air (cm) tinggi kolom air (pF)

10 1 0.01 0.0097 100 2 0.1 0.0967 346 2.53 0.346 1.3 1000 3 110000 4 10 9.674915849 4.18 15.8 1531623 4.5 31.6 31100.000 5 100 96.7492

KANDUNGAN AIR DAN TEGANGAN

KURVA ENERGI - LENGAS TANAH Tegangan air menurun secara gradual dengan meningkatnya kadar air tanah.Tanah liat menahan air lebih banyak dibanding tanah pasir pada nilai tegangan air yang samaTanah yang Strukturnya baik mempunyai total pori lebih banyak, shg mampu menahan air lebih banyakPori medium dan mikro lebih kuat menahan air dp pori makro

Tegangan air tanah, Bar 10.000

Liat

Lempung

Pasir

0.0110 Kadar air tanah, % 70

22

Potensial air tanah

Kdr a i r t nh

Strukturnya baikStrukturnya jelek

Liat

Lempung

Pasir

Kd r

A i r

t nh

Gerakan Air Tanah Tidak

Jenuh

Gerakan tidak jenuh = gejala kapilaritas = air bergerak dari muka air tanah ke atas melalui pori mikro.Gaya adhesi dan kohesi bekerja aktif pada kolom air (dalam pri mikro), ujung kolom air berbentuk cekung.Perbedaan tegangan air tanah akan menentukan arah gerakan air tanah secara tidak jenuh.

Air bergerak dari daerah dengan tegangan rendah (kadar air tinggi) ke daerah yang tegangannya tinggi (kadar air rendah, kering).

Gerakan air ini dapat terjadi ke segala arah dan berlangsung secara terus-menerus.

Pelapisan tanah berpengaruh terhadap gerakan air tanah.Lapisan keras atau lapisan kedap air memperlambat gerakan air Lapisan berpasir menjadi penghalang bagi gerakan air dari lapisan yg bertekstur halus.Gerakan air dlm lapisan berpasir sgt lambat pd tegangan

24