II. HUBUNGAN AIR, TANAH & TANAMAN

Air mutlak diperlukan untuk setiap sistem kehidupan, setiap reaksi fisis dan biokimia di dalam tubuh tergantung pada kehadiran air.

A. Sifat Air

Hara tanaman memerlukan air sebagai medium untuk pertumbuhan tanaman dan sumber Hidrogen dan oksigen.

Air sangat penting untuk kehidupan karena mempunyai sifat dipolar ( 2 kutub ) ikatan H dan panas laten, sifat lain sebagai pelarut, kohesi dan adesi.

Gambar 1. Molekul Air

H H

+

O

105º

--

Daftar 2. Tingkat Ikatan H dari air

Temp. C Bentuk Tingkat Ikatan H

0 Es 100%

0 Air 85%

40 Air >50%

100 Uap >10%

Air dapat berbentuk padat, cairan dan gas. Perubahan bentuk yang satu ke bentuk lain akan terikat perubahan energi.

Uap air Penguapan 580 cal/g

Pengembunan

Cairan air Pencairan 80 cal/g

Pembekuan

ES

Perubahan Energi Air :Proses EksotermisPanas Dilepas

Proses EndotermisPanas Diserap

B. Sifat Tanah

Tanah terdiri atas 3 bagian : 1. Padat (mineral + organik ), 2. Cairan ( lengas tanah ) dan3. Gas ( udara tanah ).

1. Tekstur

% berat pasir

Gb. 2. Segi Tekstur Tanah, USDA

Kelas Tekstur Ukuran

Gravel / Kerikil > 2 mm

Pasir Kasar Sangat Kasar 1 – 2

Pasir Kasar 0.5 -1

Pasir Sedang 0.25 – 0.5

Pasir Halus 0.1 – 0.25

Pasir Sangat Halus 0.05 – 0.1

Debu 0.002 – 0.05

Lempung < 0.002

Daftar 2. Ukuran masing-masing kelas tekstur

Tesktur Tanah Mendasari Tegangan Matrik.Tanah yang dirajai oleh ukuran partikel besar umumnya sebagai tekstur kasar atau tanah ringan, dan yang mempunyai persentase partikel halus tinggi disebut tekstur halus atau tanah berat.

Tekstur tanah kurang lebih tetap, dan tidak mengalami perubahan dengan pengolahan dan kegiatan lain.

2. Struktur Tanah

Ikatan partikel tanah membentuk struktur tanah. Umumnya di lapangan ada dalam bentuk agregat satu atau yang lain sebagai hasil dari stabilitas agregat.

Berbeda dengan tekstur struktur di alam sangat dinamis. Perubahan terjadi dengan praktek pengelolaan tanah.

Struktur tanah sangat penting mempengaruhi air, udara dan panas di lapangan dalam proses sifat mekanis.

Stabilitas struktur ditentukan oleh bahan pengikat seperti bo, lempung, besi, dan oksida al.

3. Hubungan volume & berat penyusun tanah

Vt

VfVa

VwUdara

Air

Tanah

(padat)

Ma

Mw

ms

mt

Vs

Va = Volume udara ma = berat udara

Vw

= Volume air mw = berat air

Vs = Volume tanah ms = berat tanah

Vf = Volume pori

Vt = Volume total mt = berat total

Porositas : imbangan volume pori terhadap

volume tanah

Porositas Udara

Vf

Vt=

Va + Vw

Vs + Va + Vwn =

na =Va

Vt=

Va

Vs + Va + Vw

Kadar Lengas

W =

mw

msө =

Vw

Vt

(Gravimetrik) (Volumetrik)

Derajat Kejenuhan :

өs =Vw

Vf=

Vw

Va + Vw

4. Kapilaritas Tegangan Permukaan Air Yang Naik Dalam Pori

Tanah Terbentuk Oleh Matrik Tanah. Ketinggian Kenaikan Air Tergantung Pada Diameter Pori, dan Parameter Fisis Lain Seperti Rumus :

h =2σ Cosө

ρ g r

σ = Tegangan Permukaan, dyne / cm

h = Ketinggian Kenaikan Air, cm

ρ = Kerapatan Air, gr / cm3

g = Percepatan Gaya Berat, cm / dt2

r = Radius Pori, cm

θ = Sudut Kontak Antara Partikel Tanah Dan Air,

Derajat

Gaya Adesi Air Tanah Yang Diketahui Sebagai Fenomena Kapilaritas, Dirumuskan :

W = σ ( 1 + cos θ )

σ = Tegangan Permukaan, dyne / cm

θ = Sudut Kontak cairan – padat, °

Tegangan Permukaan Air Pada T 25° C = 72 dyne / cm

5. Jenis Air Dalam Tanah

Jenuh

Kap. Lap

Lengas Tersedia

Titik Layu

Air Gravitasi

Drainase Cepat

Air Kapiler Drainasi Lambat

Air Higroskopis

Tidak TerdrainasiTidak Tersedia

Gb. 3. Lengas Tersedia Untuk Tanaman & Sifat Drainasi

Air Gravitasi : Air yang merembes ke bawah akibat gaya gravitasi, dapat diserap tanaman, tersedia dalam periode singkat.

Air Kapiler : Air yang tersimpan pada pori-pori oleh gaya kapiler, dapat diserap dan dimanfaatkan oleh tanaman.

Air Higroskopis : Air yang tidak dapat diserap tanaman, kecuali tanaman daerah kering.

C. HUBUNGAN ENERGI AIR – TANAH

Tegangan Air Tanah :

Air dalam tanah dipengaruhi oleh berbagai tegangan, yaitu matrik, osmose dan gravitasi.

Tegangan matrik sebagai hasil dari pengikatan fase padat. Tegangan osmose sebagai Hasil dari tegangan larutan.

Tegangan Air Tanah Total = Tegangan Matrik + Osmose + Gravitasi

Lengas dapat berada dalam tanah karena ada suatu bentuk tegangan pengikat

Gb. 4. Pengaruh Tegangan Lengas Tanah Terhadap

Pertumbuhan Tanaman

Kalau tegangan total ditentukan oleh tegangan matrik saja, maka makin kering

Tanah makin besar tegangan dan tanaman makin sulit mencari air.

Jika yang utama adalah tegangan osmose, maka pada tegangan yang setaraf

Dengan kejadian pertama kadar lengas tanah masih tinggi, di sini tanaman menderita kekurangan air.

Peningkatan tegangan osmose yang terlalu tinggi sangat menyulitkan akar menyerap lengas, bahkan dapat membalikkan aliran cairan keluar dari dalam sel-sel akar.

pF Tegangan Tetapan lengas Kenampakan

m bar atm

7 9.800.000 10.000 -Kering oven pF 7

6 980.000 1.000 Kering

5 98.00015.000

10014.8

-Koef. Higros. (4,5)-Titik layu (4,18)

4,5

4 9.800 10 Lembab

3 980235

10,3

-Kap. Lapangan 2,53

2 98 0,1 Basah

1 9,8 0,01

0 0,98 0,001 -Kap. LengasMaks.

0Jenuh

Daftar 3. Tegangan Air Tanah

pF

1

3

2

5

4

6

7

10 3020 40 50

SaSiL

Sic

Kadar Lengas, % Volume

Gb. 5. Kurve pF & Kadar Lengas 3 Jenis Tanah

2,53 Kap. Lap.

4,18 titik layu

Gb. 6. Lengas Tersedia – Kapan memberi Irigasi

titik irigasi

Kadar lengas, % volume

pF

SiC

Sa SiL

10 20 30 40 50

1

2

3

4

5

6

7

2,53 Kap. Lap.

4,18 titik layu

Daftar 4. Kapasitas Lengas Tersedia Pada Berbagai Tekstur

Tekstur %Lengas K.

Lap.

Pada T. Layu Lengas In / Ft Tersedia mm / 0.3m

Pasir Kasar 8 4 1.0 25

Geluh Pasiran Kasar

19 9 1.5 39

Lempung Pasiran

29 19 1.7 42

Pasir Lempung

14 4 1.8 45

Geluh 42 25 2.1 51

Geluh Lempung

30 13 2.1 51

Geluh Deduan 39 16 2.3 57

Pasir Halus Geluhan

25 7 2.6 66

Geluh pasiran sgt halus

28 9 2.6 66

Pasir Sangat Halus

20 4 2.7 69

( KL – TL ) X BV x Jeluk

100

KLT =

KL = Kapasitas Lapangan

TL = Titik Layu

BV = Buat Volume

Gb. 7. Modifikasi Diagram Segitiga Tekstur Oleh SALTER & WILLIAM Gb. 7. Modifikasi Diagram Segitiga Tekstur Oleh SALTER & WILLIAM yang menunjukkan batas teoritis Kap. Lengas tersedia yang diperkirakan yang menunjukkan batas teoritis Kap. Lengas tersedia yang diperkirakan dari tekstur.dari tekstur.

Kapasitas lengas tersedia tinggi dijumpai pada jenis tanah yang mempunyai Tekstur terletak di pojok kiri bawah dari segitiga.

D. HUBUNGAN AIR – TANAMAN

Jumlah air beragam untuk berbagai bagian tanaman. Akar dan batang mengandung 90 % atau lebih, daun dan buah muda juga kaya air, apabila menua kandungan lengas makin turun, kayu dari sebagian besar pepohonan 50 – 60 %.

Batang gandum mengandung 60 – 70 %, saat panen turun 5 – 10 %. Biji-bijian saat panen mengandung 10- 15 % air.

1. Serapan Air2. Pengangkutan Air 3. Kehilangan Air ( Transpirasi )

Daftar 5. Tegangan air dalam tanah, tanaman dan atmosfer

Komponen Tegangan Air, Bar

Tanah - 0.1 s/d - 20

Daun - 5.0 s/d – 50

Atmosfer - 100 s/d - 2000

HUBUNGAN AIR – TANAMAN dapat dibagi 3 fase :

Dari daftar tsb, jelas bahwa dengan adanya perbedaan tegangan antara tanah, tanaman dan atmosfer dapat menimbulkan gaya penggerak air dari tanah ke tanaman terus atmosfer.

Penyerapan air oleh tanaman tergantung pada sistem perakaran. Karena perakaran sangat beragam dalam jeluk. Panjang dan agihan mendatar, ini dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan sifat genetis.

Akar tanaman cerealia menjangkau lebih luas daripada tanaman lain. Karena mencapai 200 – 400 cm / cm2 luas tanah daripada tanaman lain 15 – 200 cm / cm2.

Jeluk mintakat perakaran beragam menurut jenisnya, misalnya :

Padi ( 60 – 90 )cm, Tembakau ( 30 – 60 )cm, Jagung ( 130 – 190 )cm, Tebu ( 130 - 160 )cm, Kacang Tanah 130 cm.

Faktor Lingkungan yang mempengaruhi jeluk perakaran :

Tekstur Tanah, Jeluk Air Tanah, Struktur Tanah dan Lengas Tersedia dll.

Faktor yang mempengaruhi penyerapan air meliputi

faktor Fisis dan Biologis. Tanah dan atmosfer adalah faktor fisis yang menentukan laju aliran air masuk tanaman.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa, laju penyerapan air dikendalikan oleh laju transpirasi, tetapi juga diatur oleh ukuran dan agihan akar serta beberapa faktor tanah seperti :

Temperatur tanah, Tegangan air tanah, Kandungan air tanah, dll.

Diantara faktor-faktor tanaman, ketahanan mengalirkan air dan uap pada berbagai bagian tanaman mengawali mekanisme yang lain untuk mengendalikan kehilangan air.

Misalnya temperatur tanah pada kebanyakan tanaman, mempunyai fungsi linier pada temperatur 10 – 40°C, di bawah 10°C pengurangan secara tajam, demikian pula di atas 40°C penyerapan kembali turun.

Gerakan air memasuki permukaan tanah terus ke dalam tanah disebut INFILTRASI

E. GERAKAN AIR KE DALAM TANAH

Ini dibedakan dengan PERKOLASI yaitu gerakan air di dalam tanah.

Dua kejadian ini sangat erat hubungannya, infiltrasi berkaitan dengan curah hujan,dan perkolasi dipakai untuk sistim sawah.

Kecepatan infiltrasi akan berubah sesuai dengan intensitas hujan, tetapi akan mencapai batas sesuai dengan kecepatan maks penyerapan setiap tanah bersangkutan, kecepatan yang berubah ini disebut laju infiltrasi. Laju infiltrasi maks.yang terjadi pada keadaan tertentu disebut kapasitas infiltrasi.

Kapasitas infiltrasi berbeda tergantung keadaan tanah, pada tanah yang sama kap. In. berbeda tergantung : keadaan permukaan tanah, struktur tanah, vegetasi, suhu, kelengasan tanah, udara tanah, dll.

Waktu, jam

Gb.8. Kurve Infiltrasi Pada Tekstur Geluh Debuan Didua Lokasi

Y = infiltrasi kumulatif, waktu t, cm

t = periode waktu

a, b, c = konstante, dicari di lapangan

Infiltrasi Kumulatif Dirumuskan :

y = at c + b

Laju infiltrasi dapat ditentukan dengan percobaan lab. memakai hujan tiruan, pengukuran lapangan dengan plot air limpasan pada DAS kecil, atau dengan silinder infiltrasi.

Gambar 9Kurve kap. Infiltrasi & intensitas curah hujan.

CH > kap. Infiltrasi run off

waktu

Intensitas

I

CH

10 20 30 40

Kadar lengas awal, %

Kap. infil cm/ jam

1

2

3

4

5

Gambar 10. Pengaruh kadar lengas awal pada laju

infiltrasiselama 10 menit hujan

c. Pemampatan oleh air hujan, gaya pukulan air hujan akan mengurangi kap. Infiltrasi

d. Penyumbatan oleh bahan-bahan halus

e. Pemampatan oleh orang dan hewan.

Keragaman infiltrasi :

Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi dapat diuraikan sbb :

a. Tebal genangan di atas permukaan, makin tebal, makin besar tekanannya.

b. Kelengasan tanah, kapasitas besar pada tanah yg semakin kering.

g. Lain-lain, kepekaan air dalam tanah akibat suhu tanah, efek pembekuan di daerah dingin dan pengurangan lengas oleh transpirasi tumbuhan.

f. Udara dalam tanah, infiltrasi akan diperlambat oleh udara yang tertekan, karena air yang masuk membentuk bidang datar yg menghalangi udara ke luar.

e. Vegetasi dapat mempercepat infiltrasi, karena melindungi tanah dari pemampatan air hujan maupun tambahan humus.

d. Struktur tanah.