LAPORAN PRAKTIKUMTEKNIK IRIGASI DAN DRAINASE

PEMBUATAN DAN KALIBRASI GYPSUM BLOCK (PENGUKURAN KADAR LENGAS TANAH)

Oleh:

Helmi Purwo AsmoroNIM A1H011046

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2013

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tanah adalah komponen alam yang berfungsi sebagai media bagi tumbuhnya

tanaman. Peran tanah didalam aktivitas pertanian sangatlah penting, mengingat tanah

merupakan penopang bagi tumbuhnya tanaman untuk memperoleh air maupun

nutrisi. Tanah yang baik adalah tanah yang ideal, yang artinya bahwa tanah tersebut

mampu memberikan secara optimal kebutuhan yang dibutuhkan oleh tanaman

sebenarnya. Cara untuk membuat tanah optimal pun dapat dilakukan dengan berbagai

cara, dan itu semua dapat dipelajari didalam kajian ilmu tanah. Terkadang kebutuhan

tanaman yang paling banyak adalah air, yang mana iar tersebut merupakan komponen

besar yang menyusun tanah. Adanya air tidak hanya berguna sebagai pembantu untuk

kebutuhan pokok saja, melainkan dengan adanya air memudahkan tanaman untuk

mengangkut unsure hara yang diperlukan tanaman melalui perantara air untuk

melarutkannya.

Kandungan air didalam tanah perlu diketahui oleh setiap aktivitas yang

bersudut pada kegiatan pertanian, baik kegiatan pra panen maupun kegiatan pasca

panen. Mengetahui kandungan air atau kadar air didalam tanah akan memudahkan

kita untuk menilai seberapa besar kebutuhan air yang diperlukan oleh tanaman. Cara

untuk mengetahuinya pun dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, baik secara

metode gravimetric maupun secara sifat dielektrik. Namun pada bahasan kali ini akan

menggunakan metode yang menggunakan gypsum block, yang mana melalui gypsum

blok diharapkan dapat membantu untuk mengetahui resistansi tanah yang sebenarnya.

Dengan mengetahui resistansi tanah tersebut, maka dapat hubungkan dengan kadar

air didalam tanah yangmana antara kadar air dengan resistansi tanah memiliki

hubungan yang saling berpengaruh. Selain itu, dengan menggunakan metode ini lebih

praktis dan effisien dalam penentuan kadar iar didalam tanah.

B. Tujuan

1. Mahasiswa dapat mengetahui cara pembuatan gypsum block.

2. Mahasiswa dapat mengetahui cara kalibrasi gypsum block.

3. Mahasiswa dapat mengetahui cara kalibrasi multimeter.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Menurut Islami dan Utomo (1995), status air tanah dalam hubungannya

dengan tanah secara keseluruhan dapat dinyatakan dalam kandungan air massa (W)

atau kandungan air volume (θ). Cara yang paling sederhana untuk menentukan

kandungan air tanah adalah dengan menimbang sejumlah sampel tanah (biasanya

sekitar 10-20 gram) dalam keadaan lembab atau basah (Tb), kemudian contoh tanah

tersebut dikeringkan dalam oven pada suhu 105 °C selama 4-24 jam. Selanjutnya

tanah kering ditimbang (Tk), dan kandungan air massa (W), diperoleh dengan:

W=

Tb − TkTk x 100 %

Cara penentuan kandungan air semacam ini disebut “cara gravimetri”, dan

merupakan cara penentuan kadar air secara langsung dan digunakan sebagai kalibrasi.

Dengan cara gravimetri, walaupun sangat sederhana, asal dikerjakan secara benar dan

teliti, hasil yang diperoleh dapat dipertanggung jawabkan. Selain cara tersebut diatas,

yang merupakan cara penentuan kadar air tanah tidak langsung antara lain neutron

probe dan cara tensiometer.

.Air merupakan unsur tanah yang dinamis. Dikenal dua macam pergerakan air

dalam tanah, yaitu (1) pergerakan tidak jenuh, dan (2) pergerakan jenuh.

1. Pergerakan air tidak jenuh

Pada tanah-tanah yang mempunyai muka air tanah dekat dengan permukaan

tanah, pergerakan air kapiler ke atas mempunyai arti penting untuk mempertahankan

atau menjamin kelembaban tanah di daerah perakaran. Bila air bergerak dari muka air

tanah ke atas melalui pori mikro, maka pergerakan tidak jenuh ini merupakan gejala

kapilaritas yang prinsipnya serupa dengan kenaikan air kapiler dalam tabung. Adhesi

dan kohesi secara aktif berlangsung. Pergerakan tidak jenuh dalam tanah

berlangsung tidak teratur, dan permukaan air yang menaik berbentuk tak menentu.

Membengkaknya tanah dan adanya udara yang terjebak antara butir-butir tanah

menghalangi kecepatan gerakan dan pori-pori yang besar sama sekali tidak

dijembatani.

2. Pergerakan Air Jenuh Dalam Tanah

Air hujan atau air irigasi yang memasuki tanah, mula-mula menggantikan

udara yang terdapat dalam pori makro. Air tambahan berikutnya akan bergerak ke

bawah melalui proses pergerakan air jenuh. Gerakan ini berlangsung terus selama

cukup air ditambahkan dan tidak ada penghalang. Pergerakan air jenuh ditentukan

oleh dua faktor, yaitu (1) daya air yang bergerak (driving force), dan (2) kemampuan

pori melakukan air (hydraulic conductivity = hantaran hidraulik).

Menurut Hansen (1979), sifat-sifat listrik dari tahanan (penghantar), penguat

tcapacitance), dan kekuatan listrik dapat digunakan untuk menunjukkan kadar

kelembaban. Perubahan kelembaban mempengaruhi semua sifat listrik tersebut. Blok

yang porus yang berisi elemen listrik dimasukkan ke dalam tanah. Multimeter

merupakan alat pengukur serba guna antara lain dapat digunakan untuk mengukur :

tahanan, tegangan dan arus listrik. Karena multimeter tidak dapat menunjukkan

lengas tanah secara langsung, maka perlu dilakukan kalibrasi terhadap gypsum blok

terlebih dahulu sehingga diperoleh persamaan kalibrasi dari hasil regresi linear dari

masing-masing gypsum tersebut. Karena kadar kelembaban blok berubah, sifat-sifat

listrik juga berubah.

Menurut Hansen (1979), sifat-sifat listrik dari tahanan (penghantar), penguat

(capacitance), dan kekuatan listrik dapat digunakan untuk menunjukkan kadar

kelembaban. Perubahan kelembaban mempengaruhi semua sifat listrik tersebut. Blok

yang porus yang berisi elemen listrik dimasukkan ke dalam tanah. Multimeter

merupakan alat pengukur serba guna antara lain dapat digunakan untuk mengukur :

tahanan, tegangan dan arus listrik. Karena multimeter tidak dapat menunjukkan

lengas tanah secara langsung, maka perlu dilakukan kalibrasi terhadap gypsum block

terlebih dahulu sehingga diperoleh persamaan kalibrasi dari hasil regresi linear dari

masing-masing gypsum tersebut. Karena kadar kelembaban blok berubah, sifat-sifat

listrik juga berubah.

Blok gypsum bekerja paling baik pada tegangan antara 1-15 atm. Blok gypsum

dapat larut dan rusak dalam satu sampai tiga kali pemakaian. Namun demikian,

gypsum kurang peka terhadap garam tanah, hal tersebut dikarenakan konsentrasi

gypsum yang dapat larut di dalam air dalam suatu blok gypsum. Biasanya ada, variasi

yang besar diantara blok dan perubahan yang besar terjadi dalam kalibrasi selama

pemakaian.

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. Bubuk gypsum block 6. Kabel

1. Air sebagai pelarut 7. Plat logam

2. Tanah 8. Oven

3. Timbangan 9. Pencetak gypsum

4. Plastik 10. Multimeter

B. Prosedur Kerja

1. Membuat gypsum block, dengan cara sebagai berikut:

a. Membagi kabel menjadi dua, lalu mengupas sedikit pada kedua ujungnya

b. Salah satu ujung kabel di ikatkan dengan plat logam

c. Membuat adonan gypsum block dengan penambahan air sedikit-sedikit agar

tidak terlalu encer.

d. Mencetak adonan gypsum block kedalam pipa pralon yang dibelah menjadi

dua yang sudah diberi karet sampai setengah tinggi pralon dengan lapisan

plastik untuk alasnya. Mengkondisikan agar adonan yang akan dicetak tidak

terdapat gelembung udara.

e. Menempatkan dua kabel yang sudah diberi plat logam tadi dengan posisi plat

logam berada dibawah menempel pada gypsum block dan kedua plat logam

tidak boleh bersentuhan atau terlalu dekat dengan pralon.

f. Menambahkan adonan gypsum block sampai penuh.

g. Mengangin-anginkan gypsum block sampai kering lalu membuka cetakan

dengan hati-hati.

h. Membuat satu lagi gypsum block dengan cara yang sama.

2. Tanah ditempatkan dalam pot, dengan kondisi tanah tidak terlalu banyak air.

3. Gypsum Block ditanam sebanyak enam buah dengan kedalaman 15 cm.

4. Tanah disiram sampai keadaan jenuh.

5. Setelah 24 jam mengukur gypsum block dengan menggunakan multimeter dan

ambil sampel tanah kemudian dimasukan kedalam cawan, sampel tanah dan

cawan ditimbang, kemudian dioven selama 24 jam.

6. Setelah dioven, sampel tanah dan cawan ditimbang. Kemudian sampel tanah

dibuang dan cawan ditimbang

7. Hal yang sama seperti ditulis diatas dilakukan dengan rentang waktu 24 jam

sekali sampai konstan atau mendekati titik layu permanen.

8. Hasilnya dicatat kemudian dihitung kadar airnya dengan rumus :

W =

M a−M b

M b−M c

x 100 %

Dimana : Ma = Berat cawan dan tanah basah

Mb = Berat cawan dan tanah kering

Mc = Berat cawan

9. Membuat grafik hubungan antara kadar air tanah dengan hambatan gypsum block.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

1. Gypsum I

Hari ke - Berat Tanah

Basah + Cawan

Berat Tanah

Kering + Cawan

Ka kΩ

1 9,30 7,44 58,1 % -0,2

2 9,30 7,50 55,2 % 1,677

3 9,30 7,65 48,8 % 1,9

4 9,30 7,69 46,6 % 2,71

2. Gypsum II

Hari ke - Berat Tanah

Basah + Cawan

Berat Tanah

Kering + Cawan

Ka kΩ

1 9,26 7,38 59,8 % 0,38

2 9,26 7,45 56,4 % 1,532

3 9,26 7,53 52,6 % 1,98

4 9,26 7,60 49,4 % 2,76

Perhitungan Kadar Air Gypsum

Rumus : Ka= Ma−MbMb−Mc

x 100 %

Keterangan: Ma = Berat cawan + tanah basah Berat cawan = 4,8 gram

Mb = Berat cawan + tanah kering Berat cawan = 4,9 gram

Mc = Berat cawan

Kadar air

1. Gypsum I

1. 9,30−7,447,44−42,4

x 100 % = 58,1 %

2.9,30−7,507,50−4,24

x 100 % = 55,2 %

3.9,30−7,657,65−4,24

x 100 % = 48,8 %

4.9,30−7,697,69−4,24

x 100 % = 46,6 %

2. Gypsum II

1.9,26−7,387,38−4,24

x 100 % = 59,8 %

2.9,26−7,457,45−4,24

x 100 % = 56,4 %

3.9,26−7,537,53−4,24

x 100 % = 52,6 %

4.9,26−7,607,60−4,24

x 100 % = 49,4 %

B. Pembahasan

Gypsum merupakan mineral yang sangat lembut yang tersusun dari calcium

sulfate dehydrate dengan rumus kimia CaSO4 2H2O. Gypsum block digunakan untuk

mengukur kelembaban tanah dan membantu dalam membuat kekuatan irigasi atau

pengairan. Gypsum block berguna juga untuk penanaman dimana termasuk juga

penentuan jadwal periode irigasi pada kondisi kelembaban tanah kering secara relatif.

Pengukuran kelembaban tanah digunakan untuk memastikan tingkatan kelembaban

tanah yang cocok yang dapat digunakan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman.

Namun demikian, gypsum block kurang peka terhadap garam tanah, hal tersebut

dikarenakan konsentrasi gypsum yang dapat larut di dalam air dalam suatu gypsum

block. Gypsum blok adalah bahan bangunan ringan besar terdiri dari gipsum yang

solid, untuk membangun dan mendirikan dinding ringan tahan api non-load bearing

interior, dinding partisi, dinding rongga, dinding kulit dan pilar casing dalam

ruangan. Blok gipsum terdiri dari plester gipsum, air dan dalam beberapa kasus

terdapat zat aditif seperti sayuran atau serat kayu untuk kekuatan yang lebih besar.

Namun gypsum blok juga merupakan bahan yang memiliki resistansi jika

dihubungkan dengan tanah.

Penetapan kadar air tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

1. Gravimetris

Gravimetris merupakan cara yang paling umum dipakai. Prinsipnya adalah

mengambil sejumlah tanah basah kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu

100º-110º C untuk waktu tertentu. Air yang hilang merupakan jumlah air yang

terdapat dalam tanah basah.

Masalah utama yang perlu diperhatikan dalam pengukuran kandungan air

secara gravimetri adalah untuk mendapatkan sampel tanah yang representative.

Adalah sangat sulit dengan sampel tanah 10-20 gram dapat mewakili kondisi

lapangan yang sangat bervariasi. Untuk memperbanyak sampel tanah diperlukan

tenaga, biaya, dan waktu yang banyak. Di samping itu juga tidak dapat

mengadakan pengukuran sampel tanah berulang kali ditempat yang sama.

2. Tensiometer

Tensiometer dimungkinkan mengukur tegangan yang mengikat air, tetapi

tidak mengukur absolut air dalam tanah. Prinsipnya adalah air dalam tensiometer

akan berekuilbrium dengan air tanah melalui ujung yang poros, sehingga tegangan

air tanah sama dengan tegangan pada potensiometer (alat mengukur tegangan

pada tensiometer). Tensiometer biasanya digunakan pada tanah yang lembab.

3. Neutron (Neutron Probe)

Neutron merupakan cara penetuan kadar air paling mutakhir. Prinsipnya

adalah atom hidrogen yang terdapat dalam air tanah secaara efektif dapat

mengurangi kecepatan neutron dan membaurkannya. Karena pembauran dan

perubahan arah, sebagian dari neutron kembali ke asalnya, tetapi telah berubah

sebagai neutron yang mempunyai kecepatan yang diperlambat. Jumlah neutron

diperlambat kemudian dihubungkan dengan jumlah atom H (selanjutnya dengan

moleul H2O) yang terdapat dalam tanah. Keuntungan dengan cara ini adalah tanah

tidak terganggu dan dapat dipergunakan pada tanah yang mengandung garam.

4. Menggunakan sifat panas

Konduktivitas tanah dapat dapat dipergunakan sebagai suatu indeks

kelembaban tanah, karena besarnya konduktivitas tergantung kepada adanya

kelembaban pada tanah.

5. Blok porous (gypsum block)

Menurut Hansen (1979), sifat-sifat listrik dari tahanan (penghantar), penguat

(capacitance), dan kekuatan listrik dapat digunakan untuk menunjukkan kadar

kelembaban. Perubahan kelembaban mempengaruhi semua sifat listrik tersebut.

Multimeter merupakan alat pengukur serba guna antara lain dapat digunakan

untuk mengukur tahanan, tegangan dan arus listrik. Karena multimeter tidak dapat

menunjukkan lengas tanah secara langsung, maka perlu dilakukan kalibrasi

terhadap gypsum block terlebih dahulu sehingga diperoleh persamaan kalibrasi

dari hasil regresi linear dari masing-masing gypsum tersebut. Karena kadar

kelembaban blok berubah, sifat-sifat listrik juga berubah.

Prinsip kalibrasi dari gypsum blok itu sendiri adalah melakukan pembacaan

resistansi yang berada ditanah dengan menggunakan multimeter. Pengukuran secara

langsung ke tanah dengan menggunakan multimeter tidak bisa dilakukan sehingga

pada multimeter itu sendiri tidak menghasilkan keluaran berupa resistansi dari tanah

tersebut. Untuk itu, agar pembacaan dapat dilakukan maka digunakan gypsum blok

sebagai media untuk mengkalibrasi atau sensor untuk menghantarkan resistansi tanah

yang berdasarkan atas kandungan air ditanah tersebut.

Pada praktikum acara ini akan di bahas hasil yang di peroleh, dalam

perhitungan penentuan kadar lengas tanah kita menggunakan cara gypsum block.

Berikut merupakan hasil pengamatn dan grafik hubungan kadar air dan resitansi yang

diperoleh :

Gypsum I

Hari ke - Berat Tanah

Basah + Cawan

Berat Tanah

Kering + Cawan

Ka kΩ

1 9,30 7,44 58,1 % -0,2

2 9,30 7,50 55,2 % 1,677

3 9,30 7,65 48,8 % 1,9

4 9,30 7,69 46,6 % 2,71

Gypsum II

Hari ke - Berat Tanah

Basah + Cawan

Berat Tanah

Kering + Cawan

Ka kΩ

1 9,26 7,38 59,8 % 0,38

2 9,26 7,45 56,4 % 1,532

3 9,26 7,53 52,6 % 1,98

4 9,26 7,60 49,4 % 2,76

-0.2 1.677 1.9 2.710.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

58.10% 55.20%48.80% 46.60%

Grafik Hubungan Kadar Air Tanah dengan Resistansi pada Gypsum I

Kadar Air

Grafik Hubungan Kadar Air Tanah dengan Resistansi pada Gypsum I

0.38 1.532 1.98 2.760.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

59.80%56.40%

52.60%49.40%

Grafik Hubungan Kadar Air Tanah dengan Resistansi pada Gypsum II

Kadar Air

Grafik Hubungan Kadar Air Tanah dengan Resistansi pada Gypsum II

Dari grafik di atas dapat dijelaskan bahwa semakin tinggi kadar air suatu

tanah maka resistansinya pun semakin kecil. Hal tersebut telah dibuktikan dengan

percobaan selama empat hari, yang mana pada hari pertama ketika sampel tanah

dicampur tanah dengan air sampai becek yang menyebabkan resistansinya menjadi

kecil dan minus. Pada hari kedua didapatkan resistansi yang lebih besar dari resistansi

sebelumnya, dikarenakan kadar air yang berada pada sampel tanah yang diambil

sudah mulai berkurang. Untuk hari ketiga dan keempat pun sama yaitu semakin kadar

airnya berkurang maka resistansinya semakin besar. Namun setelah diamati dari

karakter hubungan kadar air dan resistansi dari kedua gypsum tersebut ditemukan

nilai yang tidak seragam. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu :

1. Gypsum yang kurang baik atau pembuatan gypsum yang tidak baik.

2. Pengambilan sampel tanah.

3. Tidak meratanya sebaran air sehingga antar gypsum yang satu dengan yang lain

mempunyai selisih nilai resistansi yang signifikan.

Pada pengukuran kadar lengas tanah praktikum acara ini, dibuat dua buah

gypsum block yaitu gypsum I dan gypsum II. Pada gypsum I diperoleh nilai hambatan

-0.2 kΩ dengan kadar air 58.1 %. Data yang kedua dengan nilai hambatan 1.677 kΩ

dan nilai kadar air 55.2 % pada hari kedua. Hari ketiga nilai hambatannya 1.9 kΩ dan

kadar air 48.8 %. Hari keempat nilai hambatannya 2.71 kΩ dan kadar air 46.6%.

Untuk gypsum II, pada hari pertama diperoleh kadar air 59.8% dan nilai

hambatannya 0.38 kΩ . Pada hari kedua diperoleh nilai hambatannya 1.532 kΩ dan

kadar air 56.4%, sedangkan hari ketiga kadar air 52.6% dan nilai hambatannya 1.98

kΩ. Dan pada hari keempat nilai hambatannya 2.76 kΩ dan kadar airnya 49.4 %.

Nilai hambatan dari kedua gypsum tersebut tidak stabil karena terjadi kenaikan dan

penurunan.

Kendala yang terjadi saat praktikum adalah kurangnya referensi yang

sebenarnya mengenai gypsum blok, sehingga pada saat praktikum kurang mengetahui

ketika terjadi kesalahan, terutama pada saat pengukuran resistansi dari tanah tersebut.

Ketika pengukuran resistansi didapatkan nilai yang melenceng dari percobaan yang

lain, sehingga praktikan tidak mengetahui solusi untuk mengetahui masalah tersebut.

Teknik pembuatan gypsum blok yang benar pun masih menjadi evaluasi, karena

keadaan gypsum blok yang kurang baik akan mempengaruhi uji coba, sehingga

pengetahuan tentang pembuatan gypsum blok perlu dibahas lebih luas lagi.

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

1. Cara pembuatan gypsum blok yaitu dengan cara membuat adonan bubuk gyps

yang sudah dikentalkan dan kemudian memasukannya kedalam sebuah

cetakan silinder berukuran 5 cm yang mana ditengahnya ditanamkan dua buah

kabel berwarna merah dan hitam.

2. Kalibrasi gypsum blok dan multimeter berguna untuk mengetahui kadar air

dengan melihat besaran keluaran berupa resistansi yang terbaca.

B. Saran

Sebaiknya untuk praktikum gypsum blok yang akan datang diharapkan agar

laboratorium dapat menyediakan alat yang banyak, terutama multimeter yang

berguna bagi praktikum acara ini sehingga dengan demikian akan membuat waktu

lebih efisien dan penggunaan multimeter dapat dilakukan tidak hanya bergiliran.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak, C. 1995. Hidrologi Dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta: Gadjah Mada Univercity Press.

Hakim, N.,et al. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Sumatera Selatan: Universitas Lampung.

Hansen, V.E., O.W. Israelsen, G.E. Stringham., E.P. Tachyan dan Soetjipto. 1979. Dasar-Dasar dan Praktek Irigasi. Jakarta: Erlangga.

Hardjowigeno, S. 1992. Ilmu Tanah. Edisi ketiga. PT. Mediyatama Sarana Perkasa, Jakarta

Islami, T., et al. 1995. Hubungan Tanah, Air dan Tanaman. Malang: IKIP Semarang Press.

Kartasapoetra, dkk. 1994. Teknologi Pengairan Pertanian (Irigasi). Bumi Aksara, Jakarta.