Fisika Tanah

Ciri Fisika Tanah

Agroteknologi, Fakultas pertanian, UPN "Veteran" Jawa Timur

Oleh: Siswanto 1002

​Sifat Fisik Tanah

1. ​Tekstur  / Texture

2. Struktur / Structure

3. Ruang pori / Pore space (porosity)

4. Kerapatan / Density

   (bulk density  & particle density )

5. Air / water

6. Kemantapan agregat / Aggregate stability

7. Warna / Color

​Physical properties are important :

Sifat fisik tanah menentukan pertumbuhantanaman melalui pengaruhnya terhadap: ​

• ​Kelembaban Tanah

• Aerasi Tanah

• Temperatur tanah

• Drainase

• Kepadatan

• Konsistensi

• Kekuatan Tanah

• Kemudahan untuk diolah

​Tekstur Tanah

Perbandingan relatif  partikel pasir, debu dan liat,  yang dinyatakan  dalam %.

Terdapat 12 klas tekstur.

1. Klas utama tekstur tanah :

2. Sand/Pasir 

3. Clay/Liat

4. Loam/Lempung (a mixture of all three sizes, is best suited for plant life)

Perbandingan ukuran fraksi tanah

Partikel Tanah :

•  Sand/Pasir

0.05-2 mm, => Kasar

•  Silt/Debu

0.002-0.05 mm, => halus

•  Clay/Liat

<0.002 mm, => lengket​

Surface area/unit vol :

• 1 g sand  ~ 0.1 m²

• 1 g silt ~ 1 m²

• 1 g clay ~ 10 – 1.000 m²

Multiple Select

Pilih jawaban lebih dari 1. Sifat-sifat fisik tanah yang berpengaruh pada pertumbuhan tanaman adalah:

• Kemudahan untuk diolah

• Drainase

• Aerasi Tanah

• Kelembaban Tanah

Fill in the Blank

Sebutkan 1 kata yang menunjuk pada kelas tekstur tanah yang paling sesuai untuk pertumbuhan tanaman karena kemampuannya menyediakan air, udara, nutrisi dan lingkungan tanah yang baik

Multiple Select

Perbandingan relatif  partikel pasir, debu dan liat,  yang dinyatakan  dalam % yang dikelompokkan menjadi 12 kelas tekstur, berikut ini yang termasuk kedalam tiga kelompok utama tekstur tanah (jawaban lebih dari satu)

• Pasir/sand

• Debu/silt

• Liat/clay

• Lempung/loam

Batas Ukuran Partikel Tanah

​Mengapa tekstur tanah penting?

​Important because it affects and is related to several soil properties such as : 

1. ​soil structure,

2. aeration,

3. water holding capacity,

4. nutrient storage,

5. water movement,

6. bearing strength.

​Luas permukaan

​Large surface area means more charge so greater ability to hold water and nutrients ???

​Dasar : Hukum Stokes

1. Kualitatif (Lapangan)

2. Kuantitatif (Laboratorium)

• Metode Hidrometer

• Metode Pipet

​Metode Analisa :

​Segitiga tekstur

​Terbagi menjadi 12 kelas, yaitu :​

1. ​Pasir

2. Pasir berlempung

3. Lempung berpasir

4. Lempung liat berpasir

5. Liat berpasir

6. Liat

7. Liat berdebu

8. Lempung berliat

9. Lempung

10. Lempung liat berdebu

11. Lempung berdebu

12. Debu

Multiple Select

Pilih lebih dari 1 jawaban. Tekstur tanah merupakan salah satu sifat tanah yang sangat penting, karena berpengaruh pada sifat-sifat tanah yang lain. Sifat tanah yang dipengaruhi oleh tekstur adalah

• Struktur tanah dan aerasi

• Kapasitas memegang air dan nutrisi atau hara

• Pergerakan air dan kekuatan menahan beban

• Temperatur tanah dan gradasi butir

Fill in the Blank

Salah satu sifat tanah yang sangat berhubungan erat dengan ukuran butir penyusun tanah adalah luas permukaan, yang dinyatakan dalam m² setiap 1 gram. Partikel penyusun tanah yang memiliku luas permukaan terbesar adalah

Fill in the Blank

Tuliskan dua kata yang dijadikan dasar dalam menetapkan tekstur tanah dilaboratorium secara kuantitatif, baik metode Hidrometer atau pipet, dengan mengukur jumlah partikel tanah yang belum mengendap pada waktu tertentu

​Segitiga tekstur tanah

​Struktur Tanah

​Penyatuan butiran tunggal menjadi butiran majemuk yg dibatasi oleh bidang belah alami

Komponen struktur tanah:

1. ​Partikel Tanah (butiran primer & butiran sekunder)

2. Ruang Pori

3. Bahan Pengikat/Semen​

​Karakteristik struktur tanah:

Bentuk :  Granular, Platy, Blocky, Prismatic

Ukuran :  Halus, Sedang, Kasar

Kemantapan  :  Lemah, Sedang Kuat

Mengapa agregat penting? ​

1. ​Menentukan porositas tanah

2. Menentukan infiltrasi, drainase, dan mengurangi run-off (limpasan permukaan)

3. Menentukan kapasitas tanah menahan air (WHC)​

​Bentuk struktur tanah

​Butiran (Spheroidal)

​Platey (Lempeng)

​Kubus (Blocky)

​Prisma (Prism-like)

​Relationship between soil structure and pore size

​Ukuran struktur tanah

​Pembentukan Agregat

​Sistematis susunan kuarsa, liat dan bahan organik

​A : Kuarsa-BO-Kuarsa

B : ​ Kuarsa-BO-Liat

C : ​ Liat-BO-Liat

C1 ​: Muka-muka, C2 : Tepi-muka, C3 : Tepi-tepi

D : ​ Tepi liat-Muka Liat

Multiple Select

Berikut ini adalah 3 parameter yang digunakan untuk mengukur karakteristik struktur tanah

• Lemah, sedang dan kuat

• Lemah, teguh dan kuat

• Granular, platy, blocky dan prismatik

• Halus, sedang dan kasar

Fill in the Blank

Penyatuan butiran primer (pasir, debu dan liat) dan butiran skunder (agregat) yang dibatasi oleh bidang belah alami dengan berbagai bahan pengikat (bahan semen) dikenal sebagai

Multiple Choice

Berikut ini yang bukan komponen utama penyusun struktur tanah

• Bahan semen/pengikat

• Kemantapan

• Partikel Tanah (butiran primer dan sekunder)

• Ruang pori

​Pembentukan Agregat (agregasi)

​Faktor yg mempengaruhi pembentukan & pemantapan struktur

1. ​Bahan penyusun tanah

• ​Bahan organik

• Jenis & jumlah liat

• Jumlah bahan pemantap/flocculating minerals (calcium carbonate, gypsum, Oksida besi dan alumina/mangan)

2. Jasad mikro tanah

3. Tanaman

4.  Hewan Tanah

5.  Iklim

​Efek Bahan Organik Terhadap Stabilitas Agregat

​Efek akar terhadap stabilitas agregat

​Struktur tanah yang baik ??

​Apabila di dalam struktur tersebut terdapat ruang pori yang baik, yaitu terdapat ruang pori di dalam dan di antara agregat yang dapat diisi air dan udara dan sekaligus mantap keadaannya

​Faktor yang Dipengaruhi Struktur Tanah

​1. Porositas

• ​Pori besar menyediakan aerasi, infiltrasi dan drainasi,

• Pori sedang memberikan kemudahan bagi penghantaran air

• Pori kecil sebagai tandon air yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman.

​2. Daya menahan air

​Bila tanah memiliki jumlah pori sedikit, maka tanah memiliki daya menahan air yang lebih sedikit pula.

​3. Perakaran dan Pertumbuhan tanaman

​Struktur tanahnya massive maka akar akan sulit menembus, maka pertumbuhan tanaman akan sulit dan membutuhkan pengolahan tanah yang keras

​4. Kemampuan tanah bertahan (dari daya rusak dari luar)​

​Relationship between soil texture and pore size

​Relationship between soil texture, bulk density, and pore space

​Berat Jenis Volume (dry bulk density)

​Massa tanah kering per satu unit volume tanah, termasuk ruang pori

Kondisi kering => Mc = 0, Mu = 0, maka:​

Multiple Select

Berikut ini yang bukan merupakan faktor yang mempengaruhi pembentukan dan kemantapan agregat/struktur tanah

• Bahan penyusun tanah

• Jasad mikro, tanaman dan hewan tanah

• iklim

• Pengolahan Tanah

Fill in the Blank

Tukiskan 2 kata yang mempengaruhi porositas tanah, daya menahan air, perakaran dan pertumbuhan tanaman serta kemampuan tanah untuk bertahan dari pengaruh negatif tenaga eksogen

Multiple Choice

Parameter fisika tanah yang dinyatakan sebagai massa padatan tanah kering dibagi dengan volume totalnya dengan mempertimbangkan volume ruang yang ada didalamnya adalah

• Particle Density/Berat jenis partikel

• Bulk density/berat isi

• Specific Gravity

• Porosity/total ruang pori

1. Bahan organik menurunkan berat isi tanah

2. Pemadatan meningkatkan berat isi tanah

3. Peningkatan berat isi tanah akan menurunkan infiltrasi air dan membatasi pertumbuhan akar tanaman

​Particle Density (Berat Jenis Partikel)

​Berat Jenis Volume (dry bulk density)

​Massa tanah (kering) per satuan unit volume, tidak termasuk ruang pori

​Pada tanah yang mengalami pemadatan, apakah berat jenis partikel berubah?

​Porositas (Porosity)=% permukaan pori

​Porositas (h) = 100 x [1-ρ_b/ρ_p ] %

​V_r/V_t =(V_c+V_u)/(V_p+V_c+V_u )

1. ​Pemadatan tanah dapat menurunkan ruang pori tanah

2. Pori  : jumlah, ukuran pori

3. Pori makro (pori aerasi) berfungsi menyediakan udara dalam tanah, menentukan infiltrasi dan permeabilitas

4. Pori meso (pori air tersedia)

5. Pori mikro (pori air tidak tersedia)

6. Tanah berliat mempunyai ruang pori total lebih banyak dibanding tanah berpasir

​Pore Space (= porosity)

​Kisaran Porositas dan Bulk Density Pada tanah pertanian tanpa pemadatan

​Which has greater porosity, Sand or Clay?

Clay at about 50%; Sand is lower at about 30%, Why?​

​Soil Porosity

Sandy Soils (coarse textured)

Loamy/Silty Soils (medium textured)

Clayey Soils (fine textured)

​Rasio Ruang

​e = V_r/V_p

e = h/((1-h))

Pori = e/((1-e))

​Bagian Cairan

​(gravimetrik)

w = M_c/M_t => Kering M_u = 0

w = M_c/M_p

​

(volumetrik)

θ = V_c/V_{t =>} θ = w x (ρ_b/ρ_c ) ​​

​Contoh:

Tanah diambil dari lapangan seberat 508 g. Setelah dioven maka beratnya menjadi 423 g.

Jika tinggi kolom tanah = 10 cm, diameter kolom tanah = 7 cm, Berat jenis partikel = 2.65 g/cm³​

​Hitung:

1. Berat jenis volume

2. Ruang pori

3. Kandungan air massa(gravimetrik)

4. kandungan air volume

5. rasio ruang

Fill in the Blank

Tuliskan 1 kata yang menunjukkan hubungan semakin meningkatnya nilai berat isi tanah akan menyebabkan nilai porositas tanah (ruang pori) menjadi

Multiple Choice

Kisaran nilai berat isi (g/cm³) dan porositas (cm³/cm³) pada tanah pertanian bertektur lempung yang tidak mengalami pemadatan

• 1.5 – 1.8 & 0.4 – 0.3

• 1.5 – 1.8 & 0.5 – 0.4

• 1.3 – 1.6 & 0.5 – 0.4

• 1.1 – 1.4 & 0.6 – 0.5

Multiple Select

Pilih lebih dari 1. Parameter fisika kandungan air tanah dapat diukur secara gravimetrik dan volumetrik. Kandungan air volumetrik dihitung dengan rumusan

• $$w\ =\frac{M_c}{M_t}$$  

• $$w\ =\frac{M_c}{M_p}$$

• $$\theta\ =\frac{V_c}{V_t}$$

• $$\theta\ =w\ x\ \frac{\rho_b}{\rho_c}$$

​Konsistensi Tanah

​Ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk (derajad kohesi dan adhesi antara partikel-partikel tanah) oleh tekanan (dan berbagai gaya/kekuatan) yang mempengaruhi bentuk tanah (pada kandungan air tertentu).

Gaya yang akan mengubah bentuk tersebut misalnya pencangkulan, pembajakan, dan penggaruan.

Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa tanah-tanah yang mempunyai konsistensi baik umumnya mudah diolah dan tidak melekat pada alat pengolah tanah.

​Konsistensi Tanah

​Faktor yang mempengaruhi konsistensi tanah adalah:

​1. tekstur tanah,

2. sifat dan jumlah koloid organik dan anorganik tanah,

3. sruktur tanah, dan 

4. kadar  air tanah

​Penentuan di lapangan (kualitatif) :

​1. Kondisi kering    :  kekerasan (lepas, lunak, keras)

2. Kondisi lembab  :  keteguhan (lepas, gembur, teguh)

3. Kondisi basah     :  kelekatan dan plastisitas

​Penentuan di laboratorium  (kuantitatif) :

menentukan Batas Cair (BC), Batas Plastis (BP)​

​Konsistensi Tanah

​Hubungan antara gaya pengikat partikel tanah dengan kandungan air pada tanah lempung berliat

Fill in the Blank

Tuliskan 2 kata yang menyatakan bahwa ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk (derajad kohesi dan adhesi antara partikel-partikel tanah) oleh tekanan (dan berbagai gaya/kekuatan) yang mempengaruhi bentuk tanah (pada kandungan air tertentu).

​Udara Tanah

​Udara yg berada dlm ruang pori‐pori tanah (merupakan fraksi gas dlm sistem dispersi)

Fungsinya : sebagai sumber  O2 , CO2 , N2

O₂ : untuk pernafasan akar, mikroorganisme & jasad/hewan dalam tanah

CO₂ : untuk dekomposisi & pelarutan hara

N₂ : sebagai suplai N tanah

O₂ penting dalam tanah : kadarnya ≥ 10%

​Kepekaan tanaman terhadap O₂ tanah/aerasi

​Tanaman yg sangat peka thdp O2 tanah/kondisi aerasi : tomat, kentang, kapri, gula bit

Tanaman yg peka : jagung, gandum, kedelai

Tanaman yg resisten : rumput‐rumputan

Tanaman yg sangat resisten : padi‐padian

Multiple Select

Berikut ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi konsistensi tanah

• Kadar air tanah

• Sruktur tanah

• Sifat dan jumlah koloid organik dan anorganik tanah

• Tekstur tanah

Fill in the Blank

Ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk yang mempengaruhi bentuk tanah pada kandungan air tertentu dipengaruhi oleh dua gaya yaitu

​Faktor yang mempengaruhi komposisi udara tanah

​1. Iklim

2. Sifat tanah seperti tekstur, struktur, tinggi permukaan air tanah

3. Sifat tanaman

​Tanaman mengurangi kadar O₂ dan menambah CO2, Bahan organik

​4. Kegiatan jasad renik meningkatkan CO₂ (jika aerob) & meningkatkan CH₄ (jika anaerob).

5. Kecepatan pertukaran udara tanah dan atmosfer, tergantung :

• ​Tanah : tekstur, struktur, BO, air tanah, suhu

• Iklim : angin, tekanan udara, & suhu

• Kedalaman dari muka tanah

Fill in the Blank

Komponen gas dalam tanah (ruang pori) yang berperan dalam reaksi oksidasi, pernapasan akar dan sumber energi organisme tanah adalah 

Poll

Pembelajaran daring seperti saat ini, model pembelajaran mana anda sukai

• Diskusi dan paparan tugas kelompok

• Paparan tugas individu

• Tugas individu dalam bentuk makalah atau artikel

• Pembelajaran langsung (syncronous) materi ajar

Poll

Media pembelaan daring yang andai sukai

• Penjelasan materi dengan G-meet

• Penjelasan materi dengan Quizziz

• Penugasan dengan Quizziz

• Tugas terstuktur setiap minggu sesuai RPS