DASAR ILMU TA�AH

Materi 06: Dinamika Air TanahMateri 06: Dinamika Air Tanah

• Kapilaritas dan Air Tanah

• Konsep Enerji Air Tanah

• Kadar Air dan Potensial

Air

• Mengukur Kadar dan

Potensial Air

Apa yang dipelajari ?Apa yang dipelajari ?

2

Potensial Air

• Macam-macam aliran air

di dalam tanah

• Retensi Air di Lapangan

• Klasifikasi Air

• Ketersediaan air bagi

Tanaman

AIR berada di !!!!!!! dalam ruangan PORI

(diantara MATRIKS tanah)

Partikel Tanah

Ruangan Pori

Air Tanah

Berapa banyaknya air dalam tanah ?

Kadar Air

w (massa) = Ma/Mp kg/kg1

q (volume) = Va/Vt m3/m3

t (tebal) = Ta/Tt mm/m1t (tebal) = Ta/Tt mm/m

Ma=massa air Mp = massa padatan

Va =volume air Vt = volume tanah

Ta =tebal air Tt = tebal tanah

Bagaimana air bisa tinggal dalam

ruangan pori ?Air diikat oleh partikel (padatan) dan air

oleh gaya adhesi dan kohesi

KAPILARITASKAPILARITAS

Air mengalir !!Aliran permukaan

terjadi karena

gaya gravitasi

Apakah air selalu

mengalir ke bawah ?

gravitasi

Menyiram tanaman melalui selokan )))..

Air diberikan

lewat

selokan

Air

membasahi

Air juga bisa mengalir ke atas . . . . .

membasahi

permukaan

KapilaritasAir bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara kapiler,

disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi

Potensial Air

AIR AKAR

LARUTAN TANAH

osmotik

absorpsiAIR

gravitasi

AKAR

PARTIKEL TANAH

matriks

PUSAT BUMI

Potensial Air -ψψψψ

• Potensial gravitasi

• Potensial matriks Potensial Total

• Potensial osmotik

ψψψψt = ψψψψg + ψψψψm + ψψψψo

Gaya Kapiler (matriks)

h = 0.15/r

2g cos ah =

Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi

yang lebih besaryang lebih besar

r r gh =

g = tegangan permukaan

a = sudut kontak

r = jari-jari pipa (pori)

r = berat jenis air

g = gravitasi

OH

H

OH

OH

H

OH K+

Gaya Osmotik

Air mengalir melewati selaput semi-permeabel

Na+

OH

HO

H

OH

H OH

H

OH

H

OH

H

OH

Cl-O

H

H

Cl-

OH

H

OH

H

Konsep Energi

Air mengalir dari energi tinggi ke enerji rendah

tanah basah tanah kering

pori kasar pori kasarAliran H2O

perbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan H2O

enerji H2O

lebih tinggi

enerji H2O

lebih rendah

Potensial Gravitasi

Ketinggian air dari rujukan

Rujukan

Air murni

pada posisi

Potensial Osmotik

Konsentrasi larutan tanah

+

0

Potensial Matriks

Adesi & kohesi padatan

pada posisi

tetap

Konsentrasi larutan tanah

-

Satuan Pengukuran Air Tanah

Kadar Air Tanah :

Kadar Air massa kg/kg

Kadar Air Volume m3 /m3

Tebal Air mmTebal Air mm

Potensial Air Tanah

Potensial per massa J/kg

Potensial per volume N/m2 = Pa

Potensial per berat m

Konversi Satuan

cm H2O bars kPa pF

300 -0.3 -30 2,5

1.000 -1 -100 3,0

1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H2O = 1 bar = 100 KPa

1.000 -1 -100 3,0

10.000 -10 -1000 4,0

15.000 -15 -1500 4.2

pF = logaritma tekanan air dalam satuan cm H2O

Kadar Air dan Potensial Air

Tanah jenuh = jumlah air banyak

•Potensial rendah

•Air mudah dilepaskan

Tanah kering = jumlah air sedikit

•Potensial kuat (nilai makin negatif)

•Air sulit dilepaskan

Kadar Air dan Potensial Air

Semakin kering tanah semakin kuat potensial air

tanah :

•Ada hubungan antara Kadar Air vs Potensial

•Hubungan berbentuk semi-logaritmik

•Disebut :

•Kurva Karakteristik Air Tanah

•Kurva pF

tanah berliat

Tekan

an

Air

(b

ars

)-20

Kurva pF : Pengaruh Tekstur Tanah

tanah berpasir

Kadar Air (%)

Tekan

an

Air

(b

ars

)

0

Tekan

an

Air

(b

ars

)-100

tanah mampat

Kurva pF : Pengaruh Struktur Tanah

Tanah beragregat

Kadar Air (%)

Tekan

an

Air

(b

ars

)

0

Histeresis

pengeringan

q

2r

2R

pengeringan

pembasahan

0.5

pembasahan

q

Tekanan Air (bars)0 -100

Air Tanah : Klasifikasi dan Ketersediaan

FISIK BIOLOGI0.0

- 0.3

gravitasi tdk tersedia

(drainase)

tersediaΨ(bars)

- 30

-15 kapiler

uap

tersedia

tdk tersedia

Ψ(bars)

Kapasitas Menahan Air

Prosentase Air (Kadar air volume, q)

TEKSTUR Kapasitas Koefisien Air

TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler

Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air

TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler

Lempung berpasir 12 3 9

Lempung berdebu 30 10 20

Liat 35 18 17

Tekanan (atm = bar) - 0,3 - 31 (-0,3)–(-31)

Bandingkan istilah2 ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi !

Air Tanah dan Tanaman

• Air tanah terikat dalam berbagai tingkat

kekuatan (potensial)

• Tanaman menyerap air melalui akar

dengan kekuatan isap maksimum

Fakta :

Air tanah dapat diserap akar bila

kekuatan isap akar lebih besar dari

kekuatan ikatan matriks

Konsekuensinya:

AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN

Ketersediaan Air bagi Tanaman

Kapasitas Lapangan :air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi diam

Air Drainasi :Setelah hujan atau penggenangan, air masih mengalir

ke bawah (drainasi)

Titik Layu :

Air tinggal sedikit diikat sangat kuat sehingga akar

tidak bisa menyerapnya (tanaman menunjukkan

gejala layu)

air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi diam

dalam ruangan pori

Hubungan Air dan Akar

Kedalaman Panjang Akar (km/m3)

(cm) Tidak Diairi Diberi Air

Perakaran tanaman KEDELE yang ditanam pada tanah

lempung berdebu

(cm) Tidak Diairi Diberi Air

00-16 76 89

16-32 30 37

32-48 21 27

48-64 14 16

Hubungan Air dan Akar

Kedalaman Persen massa Akar (%)

(cm) 00-30 cm 30-180 cm

Distribusi akar 3 jenis tanaman yang ditemukan pada

dua lapisan tanah

(cm) 00-30 cm 30-180 cm

Kedele 71 29

Jagung 64 36

Sorghum 86 14

Mengukur Kadar Air Tanah

Gravimetrik :

•• Timbang Tanah (Padatan + Air) = G1

•• Keringkan dan Timbang (Padatan) = G2

•• Hitung kadar air (w)

w =G1 – G2

G2(g g-1)

Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah

Gypsum Block

Elektroda (Resistensi)

Sinar GammaSinar Gamma

Sinar Neutron

Tensiometer

TDR (Time Domain Reflectometer)

Neutron Probe

Aliran Air dalam Tanah

3 macam Aliran Air dalam Tanah

1. Aliran jenuh (saturated flow)

2. Aliran tidak jenuh (unsaturated flow)

3. Aliran uap air (vapour flow)

Prinsip Aliran (hukum Darcy) : q = - k

Air mengalir karena ada perbedaan tekanan

antara dua titik (dΨ/ds)

Aliran air melalui pori-pori tanah, memiliki sifat daya

hantar berbeda-beda (k)

ds

dΨ