Acara 3 Berat Volume, Berat Jenis Dan Porositas Tanah : Bab 2 Tinjauan Pustaka

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Berat volume tanah

Tanah merupakan media pertumbuhan tanaman yang sangat kompleks. Agar tanaman dapat tumbuh dengan baik dan berproduksi tinggi maka tidak hanya membutuhkan unsur hara yang cukup dan seimbang, tetapi juga memerlukan lingkungan fisik, kimia dan biologi tanah yang sesuai sehingga akar tanaman dapat berkembang dengan bebas demikian juga proses fisiologinya. Sifat fisik tanah menyangkut: berat volume tanah, berat jenis tanah, porisitas tanah, penyebaran pori dalam tanah, kemantapan agregat tanah, kelembaban tanah dan sebagainya (Putinella, 2011).

Berat volume tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang paling sering ditentukan, karena keterkaitannya yang erat dengan kemudahan penetrasi akar di dalam tanah, drainase dan aerasi tanah, serta sifat  fisik  tanah lainnya. Seperti sifat  tanah  yang lainnya, berat volume mempunyai variabilitas spasial (ruang) dan temporal (waktu). Nilai berat volume, b, bervariasi antara satu titik dengan titik yang lain disebabkan oleh variasi kandungan bahan organik, tekstur tanah, kedalaman perakaran, struktur tanah, jenis fauna, dan lain-lain (Yustika, 2006).

Berat volume tanah dipegaruhi oleh bagian rongga pori tanah, struktur tanah, pertumbuhan akar, aktivitas mikroorganisme dan peningkatan bahan organik. Makin tinggi pemberian bahan organik ke dalam tanah maka berat volume akan semakin rendah, berkisar antara 1,0 sampai 1,3 g.cm-3. Menurut Hardjowigeno (2003), kandungan bahan organik yang tinggi menyebabkan tanah mempunyai berat jenis butiran yang rendah, besarnya berat jenis tanah pertanian berkisar antar 2,6 sampai 2,7 g.cm-3 . Bulk density di lapangan tersusun atas tanah-tanah mineral yang umumnya berkisar 1,0 – 1,6 gr/cm3 .

Tanah organik memiliki nilai bulk density yang lebih ringan, misalnya dapat mencapai 0,1 – 0,9gr/cm3 pada bahan organik. Bulk density atau kerapatan massa tanah banyak mempengaruhi sifat fisik tanah, seperti porositas, kekuatan, daya dukung, kemampuan tanah menyimpan air drainase dan lain-lain. Sifat fisik tanah ini banyak bersangkutan dengan penggunaan tanah dalam berbagai keadaan (Hardjowigeno, 2003).

Kerapatan massa tanah menunjukkan perbandingan berat tanah terhadap volume total (udara, air, dan padatan) yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

ρb =  ………………………………………………………………………….(1)

di mana : ρb = kerapatan massa tanah (gr/cm3 ) Ms = massa tanah (gr) Vt = volume total (cm3 ). Bulk density sangat berhubungan dengan particle density, jika particle density tanah sangat besar maka bulk density juga besar (Yustika, 2006).

Hal ini dikarenakan partikel density berbanding lurus dengan bulk density, namun apabila tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi maka partikel density dan bulk density akan rendah. Dapat dikatakan bahwa particle density berbanding terbalik dengan kadar air. Hal ini terjadi jika suatu tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi dalam menyerap air tanah, maka kepadatan tanah menjadi rendah karena pori-pori di dalam tanah besar sehingga tanah yang memiliki pori besar akan lebih mudah memasukkan air di dalam agregat tanah (Hanafiah, 2005).

Nilai b sangat dipengaruhi oleh pengelolaan yang dilakukan terhadap tanah. Nilai b terendah biasanya didapatkan di permukaan tanah sesudah pengolahan tanah. Bagian tanah yang berada di bawah lintasan traktor akan  jauh  lebih  tinggi  berat  volumenya  dibandingkan dengan  bagian tanah lainnya. Pada tanah yang mudah mengembang dan mengerut, b berubah-ubah seiring dengan berubahnya kadar air tanah. Oleh sebab itu, untuk tanah yang mengembang mengerut, nilaib perlu disertai dengan data kadar air. Tanah dengan bahan organik yang tinggi mempunyai berat volume relatif rendah. Tanah dengan ruang pori total tinggi, seperti tanah liat, cenderung mempunyai berat volume lebih rendah (Yustika, 2006).

Sebaliknya, tanah dengan tekstur kasar, walaupun ukuran porinya lebih besar, namun total ruang porinya lebih kecil, mempunyai berat volume yang lebih tinggi. Komposisi mineral tanah, seperti dominannya mineral dengan berat jenis partikel tinggi di dalam tanah, menyebabkan berat volume tanah menjadi lebih tinggi pula. Berat volume tanah mineral berkisar antara 0,6 –  1,4 g  cm-3. Tanah Andisols mempunyai berat volume yang rendah (0,6 – 0,9 g cm-3), sedangkan tanah mineral lainnya mempunyai berat volume antara 0,8 – 1,4 g cm-3. Tanah gambut mempunyai berat volume yang rendah (0,4 -0,6 g cm-3). Nilai b yang umum untuk tanah pasir adalah sekitar 1,4 – 1,7 g cm-3 sedangkan untuk tanah liat adalah antara 0,95 – 1,2 g cm-3 (Grossman dan Reinsch, 2002).

Berbagai metode dapat digunakan dalam penentuan b    antara lain: (1) metode ring contoh (core); (2) metode penggalian tanah; (3) metode bongkahan; dan (4) metode radiasi (gamma ray).Metode radiasi adalah metode penentuan berat volume tanah di lapangan atau di dalam pot (in situ). Metode ini relatif mahal dan berpotensi mendatangkan bahaya radioaktif. Metode ring  dan metode bongkahan sudah lama dan umum digunakan, sedangkan metode galian relatif baru dan banyak digunakan di bidang teknik sipil, terutama untuk tanah berbatu-batu dan tanah yang sangat lengket (Kurnia dkk., 2006).

Apabila tanahnya sangat  gembur, sehingga  sulit  diambil dengan ring  atau  sulit  diambil bongkahannya, maka metode penggalian merupakan alternatif. Metode penetapan berat volume tanah yang akan diterangkan dalam tulisan ini adalah metode ring, metode bongkahan tanah, dan metode galian (excavation method).

2.1.1. Metode ring

Suatu ring berbentuk silinder dimasukkan ke dalam tanah dengan cara ditekan sampai kedalaman tertentu, kemudian dibongkar dengan hati-hati supaya volume tanah tidak berubah. Contoh tanah dikeringkan selama 24 jam pada suhu 105 oC, kemudian ditimbang. Metode ring tidak cocok untuk tanah yang berbatu-batu, karena sulit memasukkan ring ke dalam tanah (Kurnia dkk., 2006).

Ring dirancang sedemikian rupa, sehingga bukan hanya dapat mengambil contoh tanah, tetapi juga dapat meminimumkan kerusakan tanah serta dapat menahan tanah selama dalam pengangkutan dari lokasi pengambilan ke laboratorium. Untuk itu, biasanya ring dibuat tajam ke arah bagian dalam dan diberi tutup pada kedua ujungnya seperti terlihat di Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Model ring untuk pengambilan contoh tanah utuh

Contoh   tanah   yang   sama   masih   dapat   digunakan   untuk penentuan konduktivitas hidrolik tanah dan distribusi ukuran pori tanah. Untuk kedua pengukuran terakhir ini dibutuhkan ring yang diameternya tidak kurang dari 7,5 cm guna mengurangi kerusakan tanah dan mengurangi proporsi bidang kontak antara ring dan tanah. Selain itu, untuk menghindari pemadatan, sebaiknya tinggi ring tidak melebihi diameternya (Kurnia dkk., 2006).

Prosedur penetapan berat volume tanah sebagai berikut:

1.        Buka tutup ring dan letakkan contoh tanah dengan ringnya ke dalam suatu cawan aluminium.

2.        Keringkan di dalam oven pada suhu 105 oC selama 24 jam sampai dicapai  berat  yang  konstan.  Untuk  pengukuran  yang  lebih  teliti, contoh tanah kering dimasukkan ke dalam desikator selama kurang lebih 10 menit sebelum ditimbang.

3.        Timbang berat kering tanah (Ms) + berat ring (Mr) + berat cawan (Mc).

4.        Tentukan volume bagian dalam ring (Vt) dan hitung Db:

                  (2)        Vs adalah volume padatan tanah, Vw, volume zat cair dan Va, volume udara  tanah.  Karena menggunakan ring,  Vt   lebih  mudah dihitung dengan r2t, dimana r adalah radius bagian dalam dari ring dan t adalah tinggi ring.

5.        Apabila satuan untuk berat adalah gram (g) dan satuan untuk volume adalah cm3 maka satuan untuk Db adalah g cm-3.

6.        Jika diperlukan data kadar air tanah, timbang berat tanah basah {(Ms +  Mw)  +  berat  ring  (Mr)  +  berat  cawan  (Mc)}  sebelum  tanah dimasukkan ke dalam oven (sesudah prosedur pertama).

7.        Cuci, lalu keringkan ring dan cawan di dalam oven (105oC) selama 2 – 3 jam. Timbang berat ring, Mr, dan berat cawan, Mc. Kadar air tanah (berdasarkan volume), θ, dapat dihitung dengan rumus:

      (3)

Sewaktu memasukkan ring ke dalam tanah, hindari terjadinya pemadatan tanah, yang ditandai dengan lebih rendahnya permukaan tanah di dalam dan di luar lingkaran ring. Jika pengambilan contoh dilakukan pada saat tanah terlalu kering atau dengan cara dipukul menggunakan palu dilakukan terlalu keras, diperkirakan tanah akan pecah dan berserakan. Pengambil contoh tanah harus dapat menilai apakah terjadi pemadatan yang mengakibatkan volume tanah yang diambil tidak lagi sama dengan volume sebenarnya (Kurnia dkk., 2006).

2.2. Berat Jenis Tanah

Berat jenis tanah (bulk density) adalah massa tanah kering yang mengisi ruangan di dalam lapisan tanah. Berat jenis tanah dengan demikian merupakan massa per satuan tanah kering. Volume tersebut dalam hal ini mewakili ruangan dalam tanah yang terisi butir-butir tanah. Dalam sistem matrik, massa dan berat tanah di permukaan bumi secara numerik dapat dianggap sebanding. Dalam hal ini, massa dari berat tanah ditunjukkan dalam unit satuan gram, sementara volume air yang terkandung dalam tanah ditunjukkan dalam unit satuan cm3 (Asdak, 2007).

Besarnya angka berat jenis tanah bervariasi dari 0,5 pada lapisan tanah remah sampai 1,8 pada tanah pasir padat. Tanah dibawah tegakan hutan umumnya mempunyai nilai berat jenis tanah antara 0,9 dan 1,3 (Asdak, 2007). Kerapatan massa tanah (bulk density) menyatakan berat volume tanah, dimana seluruh ruang tanah diduduki butir padat dan pori yang masuk dalam perhitungan. Berat volume dinyatakan dalam massa suatu kesatuan volume tanah kering. Volume yang dimaksudkan adalah menyangkut benda padat dan pori yang terkandung di dalam tanah. Kerapatan partikel tanah menunjukkan perbandingan antara massa tanah kering terhadap volume tanah kering dengan persamaan:

ρs=  …………………………………………………………………………..(4)

di mana : ρs= kerapatan partikel (gr/cm3 ) Vs= volume tanah (cm3 ).

Berat jenis partikel, ρs, adalah perbandingan antara massa total fase padat tanah Ms dan volume fase padat Vs. Massa bahan organik dan anorganik   diperhitungkan   sebagai   massa   padatan   tanah   dalam penentuan berat jenis partikel tanah. Berat jenis partikel mempunyai satuan Mg m-3 atau g cm-3. Penentuan   berat   jenis   partikel   penting   apabila   diperlukan ketelitian pendugaan ruang pori total. Berat jenis partikel berhubungan langsung dengan berat volume tanah, volume udara tanah, serta kecepatan sedimentasi partikel di dalam zat cair. Penentuan tekstur tanah dengan metode sedimentasi, perhitungan-perhitungan perpindahan partikel oleh angin dan air memerlukan data berat jenis partikel (Fahmuddin dan Setiari, 2006).

Tabel 2.1. Berat jenis dari berbagai mineral dalam tanah

Berat jenis partikel dihitung berdasarkan pengukuran massa dan volume partikel tanah.  Massa  padatan tanah  ditentukan dengan cara menimbang contoh tanah kering oven (105oC, selama 24 jam). Volume partikel dihitung dari massa dan berat jenis zat cair yang dipisahkan oleh partikel tanah (metode piknometer) atau dari volume zat cair yang dipisahkan partikel (metode perendaman atau submersion). Kedua metode, yaitu metode piknometer dan metode perendaman mempunyai prinsip serupa. Metode ini mudah dilakukan dan memberikan hasil yang akurat bila dilakukan dengan teliti (Fahmuddin dan Setiari, 2006).

2.2.1. Metode botol Piknometer

Botol piknometer (pycnometer bottle atau density bottle) adalah sejenis botol yang mempunyai volume tertentu (Gambar 1). Penutup piknometer terbuat dari kaca yang ditengahnya mempunyai pipa kapiler. Biasanya pada botol piknometer dicantumkan volume (volume botol ditambah dengan volume pipa kapiler penutup piknometer). Bila volume piknometer tidak diketahui, volume dapat ditentukan dengan menimbang berat piknometer yang diisi penuh dengan zat cair. Volume piknometer dihitung dengan:

                                                                                           (5)

Vp = volume piknometer, (Mp+Mf) = massa piknometer + zat cair, Mp = massa piknometer, ρf  = berat jenis zat cair.

Gambar 2.2. Botol Piknometer

Berat jenis zat cair berubah-ubah karena pengaruh suhu. Karena itu suhu zat cair pada saat pengukuran perlu ditentukan dan ρf pada suhu tertentu dapat dilihat pada buku Handbook of Chemistry and Physics. Zat cair yang biasa digunakan adalah air murni atau ethyl alcohol 95% (Fahmuddin dan Setiari, 2006).

2.3. Porositas Tanah

Pori tanah jika dalam keadaan basah seluruhnya akan terisi oleh air, baik pori mikro, pori meso ataupun pori makro.  Sebaliknya pada keadaan kering, pori makro dan sebagian pori meso terisi udara. Tanah yang strukturnya gembur atau remah dengan tindakan pengolahan tanah yang intensif dan bertekstur lempung, umumnya mempunyai porositas yang besar. Porositas perlu diketahui karena merupakan gambaran aerasi dan drainase tanah (Aak, 1983).

Pori tanah adalah ruang antara butiran padat tanah yang pada umumnya pori kasar ditempati udara dan pori kecil ditempati air, kecuali bila tanah kurang.  Porositas tanah adalah persentase volume tanah yang ditempati butiran padat.  Faktor porositas tanah dikendalikan oleh tekstur tanah, struktur, dan kandungan bahan organik. Pada tanah berpasir, porositas tanah didominasi oleh pori makro yang berfungsi sebagai lalu lintas air sehingga infiltrasi meningkat. Sedangkan pada tanah berlempung, pori mikro lebih berperan dan daya hantar air-nya rendah sehingga infiltrasi menurun (Aak, 1983).

Bahan organik dan liat bagi agregat ta-nah berfungsi sebagai pengikat untuk ke-mantapan agregat tanah. Aktivitas akar tanaman menambah jumlah pori-pori ta-nah sehingga perkolasi semakin memba-ik.  Selain itu, melalui retakan-retakan yang terbentuk oleh aktivitas akar tanam-an secara tidak langsung melalui ikatan mekanis atau biologis dan kimia oleh hu-mus dapat memantapkan agregat tanah, akibatnya laju infiltrasi menjadi meningkat. Semakin tinggi kandungan bahan organik dalam tanah, kondisi fisik tanah menjadi lebih baik bagi laju penurunan air ke dalam tanah (Aak, 1983).

Kerapatan massa berbanding terbalik dengan porositas tanah, bila kerapatan massa tanah rendah maka porositas tinggi dan sebaliknya bila kerapatan massa tanah tinggi maka porositas rendah. Pengelolaan lahan juga turut mempengaruhi proses pemadatan tanah. Dimana partikel halus akan mengisi pori tanah sehingga kerapatan massa akan semakin besar Porositas tanah atau total ruang pori dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:

 f= {1 – ρb/ ρs } 100 %                                                                                   (6)

di mana : f = porositas (%) ρb = kerapatan massa tanah (g/cm3 ) ρs = kerapatan partikel tanah (g/cm3 ).

Tabel 2.2. Kelas Porous Tanah

(Arsyad, 1989).

Porositas adalah porositas ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat dalam satuan volume tanah yanag dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah. Tanah yang porous artinya tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk pergerakan air tanah dan udar bebas bergerak secara leluasa didalam tanah. Porositas tanah dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah, dan tekstur tanah. Pori-pori tanah dapat dibedakan menjadi pori-pori  tanah dibedakan menjadi pori-pori  kasar dan pori-pori halus, pori-pori kasar berisi udara dan air gravitasi sedangkan pori-pori  halus berisi udara atau sedangkan pori-pori halus berisi udara dan air kapiler.

Ruang pori-pori total pada tanah berpasir semakin rendah, tetapi sebagian besar dari pori-pori itu terdiri dari pori-pori yang besar dan sangat efisiensi dalam lalu lintas air maupun udara. Tanah-tanah  pasir sulit menahan air sehingga tanaman cepat sekali kering, ini disebabkan  karena tanah-tanah pasir mempunyai pori-pori  kasar lebih banyak. Persentase volume yang ditempati oleh pori-pori  kecil, dalam tanah berpasir adalah rendah, yang menunjukkan kapasitas memegang air yang rendah (Arsyad, 1989).

Faktor yang mempengaruhi porositas adalah iklim, kelembaban dan struktur tanah. Iklim, suhu,  kelembaban, sifat mengembang dan mengerut  sangat mempengaruhi porositas. Misalnya saja wilayah yang beriklim hujan tropis maka tingkat curah hujan pada tanah tersebut akan tinggi pada saat tanah tersebut basah maka tanah tersebut akan mengalami pengembangan dan pori tanah pada saat tersebut akan banyak terisi oleh air juga akan mempengaruhi kelembaban tanah tersebut yang nantinya akan berpengaruh pada porositasnya. Sebaliknya pada musim kemarau atau kering tanah akan mengerut dan pori tanah akan semakin besar tetapi kebanyakan akan diisi oleh udara, sehingga nantinya akan berpengaruh terhadap porositas tanah tersebut.

Porositas suatu lapisan tanah juga dipengaruhi oleh ada tidaknya  perkembangan struktur granular pada tiap lapisan horizon tanah yang akan memberikan hasil porositas total yang tinggi dan dapat meningkatkan jumlah pori mikro dan pori makro suatu lapisan tanah. Sehingga, pada suatu lapisan tanah dengan struktur remah atau kersai sangat berpengaruh dalam penentuan porositas karena dengan struktur tanah tersebut umumnya mempunyai porositas yang besar.

Porositas tanah adalah kemampuan tanah dalam menyerap air. Porositas tanah erat kaitanya dengan tingkat kepadatan tanah (Bulk Density). Semakin padat tanah berarti semakin sulit untuk menyerap air, maka porositas tanah semakin kecil.  Sebaliknya semakin mudah tanah menyerap air maka tanah tersebut memiliki porositas yang besar. Tinggi rendahnya porositas suatu tanah ini sangat berguna dalam menentukan tanaman yang cocok untuk tanah tersebut.

Bila suatu tanah dengan porositas rendah dalam artian sulit menyerap air, maka bila kita menanam tanaman yang tidak rakus air, akan sangat menghambat bahkan merusak. Dalam keadaan air yang lama terserap (hingga tergenang) sementara tanaman yang ditanam tidak membutuhkan banyak air justru akan menjadikan kondisi lingkungan mikro di sekitar tanaman menjadi lembab akibatnya akan mempengaruhi perkembangan penyakit tanaman. Selain itu, tanaman akan mudah rusak bila tergenang air terlalu lama, karena tanaman tersebut dalam kondisi tercekam kelebihan air yang dapat menyebabkan pembusukan akar tanaman (Arsyad, 1989).

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Aak. 1983. Dasar-dasar Bercocok Tanam. Yogyakarta : Kaninius. Halaman 54-      55.

Arsyad, S. 1989. Konservasi Tanah dan Air. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Asdak, C. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada   University Press. Yogyakarta.

Fahmuddin, A. dan Setiari M. 2006. Penetapan Berat Jenis Partikel Tanah .             http://balittanah.litbang.pertanian.go.id/ind/dokumentasi/buku/buku%20sif at%20fisik%20tanah/04penatap_partikel_tanah.pdf?secure=true . Diakses           pada tanggal 30 September 2018.

Grossman, R. dan Reinsch. 2002. The solid phase. P: 201. Dalam    Kurnia, U.,      Fahmuddin, A., Abdurachman, A., dan Ai, D., 2006. Sifat     Fisik Tanah      dan Analisisnya. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan                 Pertanian. Departemen Pertanian.

Hanafiah, K.A, 2005. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Jakarta : PT. Raja Grafindo            Persada.

Hardjowigeno, S. 2003. Ilmu Tanah. Jakarta : Akademika Pressindo.

Kurnia, U., Fahmuddin, A., Abdurachman, A., dan Ai, D., 2006. Sifat Fisik Tanah            dan Analisisnya. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian.             Departemen Pertanian.

Putinella, J.A. 2011. Perbaikan Sifat Fisik Tanah Regosol dan Pertumbuhan           Tanaman Sawi. Jurnal Budidaya Pertanian 7(1): 35.

Yustika, R.D., Fahmuddin, A., dan Haryati, U. 2006. Penetapan Berat Volume     Tanah http://balittanah.litbang.pertanian.go.id/ind/dokumentasi/buku/buku            %2 0sifat%20fisik%20tanah/03penetapan_berat_vol_tanah.pdf?secu       re=true . Diakses Pada Tanggal 29 September 2018.