LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK IRIGASI DAN DRAINASE PEMBUATAN DAN KALIBRASI GYPSUM BLOCK (PENGUKURAN KADAR LENGAS TANAH)
Oleh: Indah Nursilowati NIM A1H010071
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2012 I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pengukuran kadar air tanah penting untuk dapat mengetahui jumlah air yang tersedia di dalam tanah serta kemampuan penyimpanan air oleh tanah. Kedua hal tersebut penting dalam pelaksanaan pemberian air irigasi yang berlebih, melebihi kemampuan tanah dalam menyimpan air akan memperbesar jumlah air yang terbuang, mengganggu keseimbangan aerasi tanah dan pada daerah air tanah dangkal dapat menyebabkan kenaikan air tanah sehingga mengurangi daerah perakaran efektif dan keadaan ini akan merugikan pertumbuhan tanaman. Penetapan atau pengukuan kadar air tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu: melihat rupa dan rasa tanah, cara gravimetris, dengan menggunakan blok porous ( gypsum block ), dengan menggunakan sifat listrik blok porous, dengan menggunakan tensiometer , menggunakan neutron (neutron probe), dan juga dengan menggunakan sifat panas Sensor ( gypsum block ) mengukur kadar air tanah dengan menentukan resistansi atau tahanan pada dua elektroda yang ada dalam gypsum block . Bahan dari sensor ini dapat dibuat dengan dari nylon, fiberglass, atau kombinasi fiberglass dengan gypsum.
B. Tujuan 1. Mengetahui cara pembuatan gypsum block. 2. Mengetahui cara kalibrasi gypsum block. 3. Mengetahui cara kalibrasi tensionmeter.
II. TINJAUAN PUSTAKA Kadar lengas tanah sering disebut sebagai kandungan air(moisture) yang terdapat dalam pori tanah. Satuan untuk menyatakan kadar lengas tanah dapat
berupa persen berat atau persen volume. Berkaitan dengan istilah air dalam tanah, secara umum dikenal 3 jenis, yaitu (a) lengas tanah (soil moisture) adalah air dalam bentuk campuran gas (uap air) dan cairan; (b) air tanah(soil water) yaitu air dalam bentuk cair dalam tanah, sampai lapisan kedap air, (c) air tanah dalam (ground water) yaitu lapisan air tanah kontinu yang berada ditanah bagian dalam. Lengas tanah atau kelembaban tanah merupakan air yang terikat secara adsorbtif pada permukaan butir-butir tanah. Menurut Daniel et al. (1979) penyerapan air oleh perakaran tergantung pada persediaan kelembaban air dalam tanah. Kapasitas simpanan tanah tergantung pada tekstur, kedalaman dan struktur tanah. Ketersediaan lengas tanah tergantung pada potensial air, distribusi akar dan suhu. Lengas tanah tersedia bagi akar dalam dua cara, yaitu : akar tumbuh ke dalam tanah atau lengas bergerak ke akar. Aktivitas akar tidak diketahui dengan baik karena seluruh informasi terbenam dalam tanah dan sangat sedikit usaha untuk menggalinya kecuali untuk mengukur panjang, kedalaman dan volume tanah yang ditempati. Menurut Hansen (1979), sifat-sifat listrik dari tahanan (penghantar), penguat (capacitance), dan kekuatan listrik dapat digunakan untuk menunjukan kadar kelembaban. Perubahan kelembaban mempengaruhi semua sifat listrik tersebut. Blok yang porus yang berisi elemen listrik dimasukan kedalam tanah. Multimeter merupakan alat pengukur serbaguna antara lain dapat digunakan untuk mengukur tahanan, tegangan dan arus listrik. Karena, multimeter tidak dapat menunjukan 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. Block 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 didalam 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
2. Air sebagai pelarut 3. Tanah 4. Multimeter 5. Timbangan 6. Kabel 7. Kawat kasa 8. Oven 9. Tensiometer 10. Ember 11. Pencetak gypsum
B. Prosedur Kerja 1. Tanah ditempatkan dalam pot 2. Gypsum Block ditanam sebanyak enam buah dengan kedalaman 15 cm. 3. Tanah disiram sampai keadaan jenuh. 4. Setelah 24 jam mengukur gypsum blok dengan menggunakan multimeter dan ambil sampel tanah kemudian dimasukan kedalam cawan, sampel tanah dan cawan ditimbang, kemudian dioven selama 24 jam. 5. Setelah dioven, sampel tanah dan cawan ditimbang. Kemudian sampel tanah dibuang dan cawan ditimbang 6. Hal yang sama seperti ditulis diatas dilakukan dengan rentang waktu 24 jam sekali sampai konstan atau mendekati titik layu permanen. 7. Hasilnya dicatat kemudian dihitung kadar airnya dengan rumus : W=
M a M b
− M b x100% − M c
Dimana : Ma = Berat cawan dan tanah basah Mb = Berat cawan dan tanah kering Mc = Berat cawan
8. Membuat grafik hubungan antara kadar air tanah dengan hambatan gypsum
blok.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil GYPSUM 1
Hari ke-
Berat Tanah Basah + cawan (Ma) gram
Berat tanah kering+cawan (Mb) gram
Ka
Ω
1
15.4
10.5
75.4%
2.5
2
16.9
12.4
53.6%
2
3
16.5
12.7
43.7%
3.6
4
16
12.1
48.06%
4
GYPSUM 2
Hari ke-
Berat Tanah Basah + cawan (Ma) gram
Berat tanah kering+cawan (Mb)
Ka
Ω
1
16.8
12.2
55.4%
1.9
2
16.1
11.1
69.4%
10
3
16.2
12.1
50%
4
4
14.2
11.1
43.06%
9
Barat cawan 1 : 4
g
Berat cawan II : 4,39 g
Ka =
Menghitung Resistensi Gypsum 1
Hari ke 1
:
Hari ke 2
:
Hari ke 3
:
Hari ke 4
:
Menghitung Resistensi Gypsum 2
Hari ke 1
:
Hari ke 2
:
Hari ke 3
:
Hari ke 4
:
Kadar air Gypsum 1
Hari ke 1 :
Ka =
=
= 75.4 %
=
= 53.6 %
=
= 43.7 %
Hari ke 2 :
Ka =
Hari ke 3 :
Ka =
Hari ke 4 :
Ka =
=
= 48.15 %
Kadar air Gypsum II
Hari ke 1 :
Ka =
=
= 55.4 %
=
= 69.4 %
Hari ke 2 :
Ka =
Hari ke 3 :
Ka =
=
= 50 %
=
= 43.06 %
Hari ke 4 :
Ka =
B. Pembahasan Gypsum adalah mineral, lembut larut yang terutama terdiri dari kalsium sulfat, sumber alami nutrisi tanaman penting. Terkenal sebagai salah satu pupuk, dan digunakan oleh petani tanaman selama lebih dari 250 tahun. 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. Selain itu gypsum juga menyediakan manfaat lain di sektor pertanian. Sebagai modifikasi tanah, gipsum memiliki manfaat sebagai berikut: a. Memperbaiki kerusakan akibat tanah tingginya natrium (Na) b. Sumber nutrisi Ca bagi tanaman c. Sumber nutrisi tanaman sepert Si O 4-S d. Meningkatkan pH asam subsoils
e. Mengurangi toksisitas Al yang sangat asam pada lapisan tanah f. Mengurangi tingkat pengerasan kulit permukaan tanah
g. Gipsum dapat mengurangi penguapan amonia dari pupuk urea dan UAN h. Mencegah dispersi partikel tanah i. j.
Meningkatkan infiltrasi dan pergerakan air melalui tanah Mengurangi erosi dan kerugian hara tanah
k. Mengurangi konsentrasi fosfat larut dalam air permukaan run-off l.
Meningkatkan kualitas buah dengan menambahkan kalsium untuk tanah pH tinggi
m. Mencegah dan mengendalikan penyakit tanaman tertentu
Kadar air tanah adalah jumlah air tanah yang tekandung dalam pori-pori tanah dalam suatu massa tanah tertentu. Kadar air tanah dapat berubah-ubah pada tiap kedalaman karena merupakan bagian tanah yang tidak stabil. Perubahan kadar air tanah tersebut dapat menyebabkan perubahan nilai tahanan penetrasi dan densitas (bulk density) tanah. Menurut Hardjowigeno (1995), air di dalam tanah dibagi menjadi air gravitasi, kapiler dan higroskopis. Menurut Hakim et al (1986) cara yang biasa digunakan untuk menyatakan kadar air dalam tanah adalah dalam persen terhadap bobot tanah kering. Bobot tanah lembab tidak dipakai karena bergelonjak dengan kadar airnya. Kadar air juga dapat dinyatakan dalam persen volume, yaitu persentase volume air terhadap volume tanah. Cara penetapan kadar air tanah dapat digolongkan kedalam cara gravimetrik, tegangan dan hisapan, hambatan listrik (blok tahanan), serta pembauran neutron (neutron scattering). Cara gravimetrik merupakan cara yang paling umum dipakai. Pada cara penentuan kadar air ini, sejumlah tanah basah dikeringkan dalam oven pada suhu antara 100 ˚C sampai 110 ˚C untuk waktu tertentu. Air yang hilang karena pengeringan merupakan sejumlah air yang terkandung dalam tanah basah (Hakim et al 1986). Secara umum kadar air tanah dapat dihitung dengan persamaan:
Dimana : KA = Kadar air (%) mb = massa tanah awal (g) ma = massa tanah akhir (g)
Sedangkan pengukuran tekanan dilakukan dengan menggunakan alat tensiomter. Untuk menghitung resistansi digunakan multimeter. Data-data yang didapat kemudian diolah untuk mencari kalibrasi dari gypsum block . Setelah melakukan kalibrasi gypsum block yaitu dengan mengukur tahanan gypsum maka diperoleh persamaan dari hasil regresi linear dari masing gypsum block. Kadar lengas tanah pada praktikum ini dicari dengan menggunakan cara gypsum block . Cara ini dilakukan dengan terlebih dahulu membuat gypsum block dari bubuk CaSO4 yang dicampurkan dengan air pada takaran tertentu dan di cetak dengan menggunakan selongsong film dan dihubungkan dengan kabel. Kemudian gypsum tersebut ditanam di dalam tanah yang akan diukur kadar lengasnya pada kedalaman tertentu. Untuk mengetahui resistansi tanah, maka setiap 24 jam sekali tanah diukur resistansinya dengan menggunakan multimeter. Pada saat yang sama, tanah diambil sampelnya untuk kemudia dioven dan ditimbang Mb. Sebelum dioven, terlebih dahulu sampel tanah tersebut ditimbang untuk mengetahui nilai Ma dan Mc-nya. 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 .
Grafik kadar air tanah 80 70 ) 60 % ( r 50 i a 40 r a d a 30 K 20 10 0
Gypsum1 Gypsum2
1
2
3
4
Hari ke-
Grafik resistansi 12 ) 10 m h o 8 ( i s 6 n a t s 4 i s e R 2
Gypsum A Gypsum B
0 1
2
3
Hari ke-
4
Dari hasil praktikum yang sudah dilakukan didapat bahwa kadar air gypsum A dari hari pertama sampai hari ke empat yaitu 75%, 53.6%, 43.7% dan 48.15% sedangkan untuk gypsum B kadar airnya yaitu 55.4%, 69.4%, 50% dan 43.06%. Dari kedua gypsum mengalami penurunan kadar air dari hari ke hari walaupun secara fluktuatif. Untuk resistansi sendiri dihitung menggunakan alat multimeter dan diperoleh hasil pada gypsum A resistansi dari hari pertama sampai hari ke empat adalah 2.5Ω, 2Ω, 3.6Ω, dan 4Ω, sedangkan untuk gypsum B diperoleh hasil 1.9Ω, 10Ω, 4Ω, dan 9Ω. Dari hasil yang didapat pada perhitungan dan pengukuran terdapat banyak ketidaksesuaian antara landasan teori dengan pengukuran di lapangan. Beberapa pengukuran resistansi yang semakin lama seharusnya nilainya akan bertambah, namun pada kenyataannya terkadang naik dan terkadang turun. Kadar air semakin lama seharusnya akan semakin menurun tetapi pada pengukuran ternyata tidak stabil. Hal ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor antara lain: 1. Kualitas atau mutu gypsum yang kurang baik, ini dapat terjadi karena adanya rongga dalam gypsum sehingga air dapat masuk dan akan berpengaruh terhadap besar resistansi terukurnya. 2. Kedalaman pengambilan sample tanah yang kurang tepat berada di sekitar gypsum, sehingga data yang diperoleh kemungkinan bukanlah nilai resistansi sekitar gypsum. 3. Tidak meratanya sebaran air sehingga antar gypsum yang satu dengan yang lain mempunyai selisih nilai resistansi yang signifikan.
Dalam melakukan suatu percobaan biasanya terdapat suatu kendala dalam proses pengerjaannya. Adapun kendala yang diperoleh saat praktikum adalah adanya kesulitan saat membuat gypsum, apabila gypsum tidak dibuat dengan benar dan teliti, maka dalam akan mempengaruhi kerjanya. Bila terlau banyak air pada saat membuat adonaan gypsum, maka gypsum tidak akan cepat kering. Selain itu
saat pembacaan nilai resistansi juga mengalami kesulitan karena adanya keterbatasan alat multimeter.
V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan 1.
Cara membuat gypsum block dari bubuk CaSO4 yang dicampurkan dengan air pada takaran tertentu dan di cetak dengan menggunakan selongsong film dan dihubungkan dengan kabel. Gypsum tersebut ditanam di dalam tanah yang akan diukur kadar lengasnya pada kedalaman tertentu.
2.
Penggunaan gypsum block ini tidak langsung memperoleh kelembaban tanah, namun harus dikalibrasi dulu, misalnya dengan metode oven.
3.
Cara kalibrasi tensiometer 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.
B. Saran Sebaiknya alat-alat yang digunakan untuk praktikum harap diperbaiki untuk menghasilkan suatu penelitian yang presisi.
DAFTAR PUSTAKA
Hansen, V.E., O.W. Israelsen, G.E. Stringham., E.P. Tachyan dan Soetjipto. 1979. Dasar-Dasar dan Praktek Irigasi. Jakarta: Erlangga. 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. Islami, T., et al. 1995. Hubungan Tanah, Air dan Tanaman. Malang: IKIP Semarang Press. Anonim. 2012. Modul Praktikum Teknik Irigasi dan Drainase. Universitas Jenderal Soedirman. Purwokerto
