MEMPELAJARI KEMAMPUAN PROFIL TANAH MENAHAN KEI,EMBAPANDENGAN TEHNIK NUKLIR

M.M.W.H.

Mitrosu~ardjo*,Sisworo

II. N.~ *~umarna •

ABSTRAK

11f.I1PKI.A.TAHI K.f.l1Atfl'IJAN PROFn. TANAR Hf.NAJlAN Kf.J.Y.HBAI'AN Df.NGAN TKKNIK NtJKLIH.

SUAtU penelitian telah dilakukan unt.uk mengetahlli jUh,]ah air yeng daput tertflhan

pad a lapisan tanah per milka an , di tanah latosol Pasar ,Jumat, ,Iakarta, pad a musim ke­

marau panjang tahlln 1987. SIIntll petnk tonah digennngi s<!tRra dengan cllrah huja.n 600

mm, kemudian setelah nit' !labi" meresap ke delam fanah dilal\1Ik.nn pemantauan kandlmgan

air dalam profil tanah dengan n!nrtr.QJLl~9j~J_\!.r!L,J!I('J:~.r. Adany.) fln.h r<'mba,qan a i I' <li­

pantall dengan tensiometer. KerRpatan tnnah <lillkllr <ieng'HI &<t.l1!l1\a,clen§i..tY__I1!~JeJ;, lIasil

percobuan menyatakan hahwa ail' secara cepat melintasi profil lanah ~'ampai <Ii bawah

kedalaman 150 cm, dan k"mllCHan kelemhapan tanah yong te'.'lalmn profi.l ta.nah sampai

kedalaman 80 cm konstan setara dengan curah hu,jan 41.1,6 mm, dnn pada prof i I tanah

sampai kedalaman 150 cm sehesar sekitar 794,8 mm. Kerapan tan,~h yarll~ longgar

dijumpai pada kedalaman 120 -150 cm.

ABSTRACT

STUDY OF Tllf. POTENCY OF SOl I. PROFILES IN HOI.OHm SOIl. tffHS'1'URR ny NUCI.KAR

TF.CRNIQUK. A field exp('riment has been carried out to stndy Ihe potency of soil

prof i les in holdinj;( soil moisture at latosol soil of Pasar .Jumflt, Jakarta, in the

dry season in 1987. A plot of soil sur-fase free from vegelaion, ".,as f.lood€'d with

water equivalent to 600 mm rainfall. After all water exa(~tly finish seeping the soil

profiles, the soil moistul'e content pl'ofil.es wan monitored hy rlf·'.ltrrm moisture

meter.The flow of water per('olation was monit.<~red hy tensiometers. The dem;ity of

soil was measured by gamma density meter. Result of this experiment showed that

water passed through the soi I profiles (Iown to the depth of more than 150 em. Thevalue of soil moistllre content in the soi I profiles r"mained constant. The amount of

soil moisture in the soil profiles until a dppth of SO ern was still around 413.6

mm, and until 150 cm of soil depth, was around 794.8 nlm. The spAcious soil bulk

density was found in 120 - 150 cm 0(' soil r1epth.

* Pllsat Aplikasi 1501,01' dan RadiAsi BATAN

131

PENDAHULUAN

Kelembapan profil Lanah suatu lahan kering dapaL menJadi sumber

pemasok kebuluhan air utama bagi tanaman paJawija. Hal ini dapat

disebahkan oJeh adanya kesulilan untuk mendapatkan air pengairan dan

oleh karena adanya cur-ah hujan yang tidak teraLur. Ail' hujan akan

segera memasuki tanah, mengisi pori dan rongga-rongga yang ada

di dalam tanah, memasllki lapisan-lapislln tanah y:mg lebih dalam, dan

sisanya hilang sebaglli aliran air permukaan dan menguap kembali ke

almosfir be bas (1,2). Air yang terdapaL di dalam pori dan ,'ongga­

rongga tanah daral meresap ke hawah karena pengaruh gaya gravitasi

dan dapat juga bergerak ke atas karena gaya kapiler (3).

Air yang terdapat pada lapisan tanah di zone 'perakaran tanaman

jumlahnya dapat bervariasi. Stuklur dan kerapatan Lanah banyak

berpengaruh. Pada tHnah yang berstuktur longgar member! kemulIgkinan

tanah dapat diisi oleh air lebih banyak. Akan letapi air lel}ih mudah

meresap kelapisan tanah di bawahnya. Air yang berada pad a zone

perakaran tanaman diharapkan dapat memenuhi kebutuhan air bagi

tanaman dan air yang terdapat pada J apisan tanah d i bawahnya

diharapkan dapat menjadi cadHn~an pemasok kebutllhall air. Adanya

penelitian yang mempelajari masalah ini akan dapat memberikan

dukungan terhadap usaha pengelolalln air di laba.n kering, yang

bermanfaat bagi usaha pertanian.

Kemampuan tanah menahan air perlu dipelajari dalam kondisi

lapangan agar d idapaLkan hasi 1 penel i ti an yang mendekal.i keadaan

yang terdapat di lapangan. Oleh karena i tu, per Iu digunakan alat

pengukur yang dapaL memenuhi keperluan ini. ~_~.!lJ:,rQ-'_LJ!!Q1stu!:.-e_.J!!eter

dapat digunakan unLuk mengukur ke lembapan tanah pada kondisi

lapangan (4). Sedangkan g~J!I.!!IJL_gg_"-~_liY__!1l~t.~.r dapat digunakan unLuk

mengukur kerapatan tanah pada kondisi lapan~an (5). Kedua alat

tersebut menggunakan zat radio aktif sebagai sumber radiasi dan

menggllnakan detektor 8eoagai penangkap hamburan radiasi di dalam

media yang diukur. Pengllkuran kelembapan tanah di lapallgan dapaL

dilakukan juga menggllnakan lceIlSl9_!!!~tGl' (6). i\kan tetapi alat ini

biasanya lebih ban yak digullakan unt.lIk mengetllhui arah gerakan airdalam tanah.

132

BAHAN DAN METODE

Petak tanah tanpa vegetasi berukuran 4 m x 5 m yang dikelilingi

pematang di tengahnya dipasang 2 buah aeees tubes tegak lurus

menembus profil tanah sampai kedalaman 2 m. Ke dua ~eGes-1ube

tersebut bersumbat di ujung bawahnya dipasang berjarak 140 em • Dua

pasang tensiometer dipasang pada kedalaman tanah 100 dan 140 em,

berjarak 140 em, pada kedududkan sedemikian rupa sehingga lokasi

aeees tube dan tensiometer merupakan sudut - sudut bujur sangkar yang

berdiagonal 140 em, terlihat pada Gambar 1 (6). Di luar petak

'Pematang

lokasi petak genangan lokasi luar petakgenangan

~T

acce:~be I am! tube

: k. ~ t~;omete~ I 0 ~ 0o

~

~ 2 m_~~~-J..--- .....---------..1,.--~Gambar 1. Denah petak pereobaan yang menerima genangan dan

lokasi pengamatan di luar petak.

tersebut juga dipasang aeee~~1>~ pada jarak 2 m dan 4 m dad

pematang, dan dipasang sepasang tensiometer di tengah-tengah jarak

ke dua access tube tersebut dengan keda]aman 100 dan 140 em, GambaI'

1. Petak percobaan digenangi dengan air sebanyak 12 m3 setara dengan

curah hujan 600 mm. Setelah air menjelang habis meresap ke dalam

tanah permukaan tanah percobaan ditutup dengan plastik lembaran, dan

tensiometer disetel. Tepat pada saat air habis meresap ke dalam

133

tanah dilakukan pembaeaan tens iometer dan pengllkuran kandungan ai r

profil tanah yang dilakukan pada masing-mas ing .~.f.~f_!i..!i.._t.ubepada

interval ke dalaman 15 em sampai pada ke dalaman tarlah 150 em,

menggunakan neutron moisture m~t~!:. Pembaeaan tensiometer dilakukanpada 6, 18 jam berikutnya, dan diteruskan setiap hari sampai 2

minggu untuk meyakinkan semua air graviLasi telah melintas profiltanah yang diamati. Keadaan ini dikenal dengan sebutan kapasi taslapang, biasanya tereapai sekitar 2 hari setelah hujan lebat untuktop soil. Pembaeaan tensiometer dan pengukuran kelembapan tanah jugadilakukan 1 hari sebelum dilakukan penggenangan yang di ikutipengukuran kerapatan tanahnya menggunakan ~~~m~__g~Q~i~X~~1~~.Dengan bantuaan kurve kalibrasi yang telah dibuat sebe]llmnyakandungan air dihitung dalam satuan volume tanah, dan keraptan tanah

dinyatakan dalam satuan berat per volume setelah dikoreksi dengan

kandungan air. Jumlah air yang terdapat dalam lapisan tanahmerupakan perkalian antara kandungan air dengan setiap kedalamantanah yang diukur. Arah aliran air diketahui dengan adanya perbedaanday a isap air pada lokasi dan kedalaman yang berdekatan. Sedangkankemampuan tanah menahan air tereapai setelah a.1 I t'an kelembapan tanahke atas dan kebawah pada lapisan tanah permukaan seimbang, denganeatatan bahwa evaporasi sama dengan nolo

HASIL DAN PEMBAHSAN

Kerapatan Tana.h. Besarnya nilai kerapatan tanah yang digunakandalam pereohaan ini tertera pada Gambar 2. dari Gamhar tersebutdapat dikemukakan bahwa kerapatan lapisan tanah Makin ke hawah Makinberkurang, bahkan lapisan tanah di bawah kedalaman 120 em sampaiseki tar kedalaman 150 em, kerapatannya kurang dari 1. Kerapatantanah pada lokasi 2 m di luar petak genangan, relatif lebih padat

dari pada kerapatan tanah di lokasi 4 m di J uar petak. Berdasarkanpada kerapatan pada lokasi pereobaan, dapat dikemukakan bahwa ai r

pada petak genangan eenderung melintasi profil tanah, mengalir kebawah meneapai kedalaman 120 em. Remhasan air ke arah lateral pad akedalaman di atas 120 em kemungkinannya keell karena kerapatan tanahpada lokasi di arah lateral yang berdekatan lebih padat.

134

Kelllampuan Lapisan Tanah Menahan Air. Jumlah air yang dapatditahan pada lapisan tanah permukaan, tertera pada Tahel 1. PadaTabel tersebuf. dapat dilihat bahwa jumlah ai r yang terdapat padalapi Ran tanah permukaan sampai kedalaman 80 em segera herkurangcepat setelah air genangan habis meresap ke dalam tanah. Sejak 6 jamsetelah air genangan habis masuk ke dalam tanah sa.mpai 2 minggu

berikutnya, jumlah air yang tertahan daJam lapisan tanah sampai

kedalaman 80 em praktis tidak berkurang, rata-rata setara denganeurah hujan 413,6 mm. Pada saat air genangan hahis meresap ke dalam

tanah, pada lapisan tanah terisi sampai 423,5 mm, kemudian berkurangsehingga tinggal 413,6 mm. Dibandingkan dengan sebelum penggenangandUakukan, jumlah ini masih jauh lebih tinggi. Bila dilihat jumlahair yang berarla di tanah lapisan permukaan sampai kedalaman 150 em,

Tabel 1, terlihat adanya gambaran yang serupa. Jumlah air yangterdapat dalam .lapisan tanah ini seger a. menurun dengan cepl\t sampai6 jam berikutnya, sesudah itu praktis konstan. Hal inj tP.rl ihat

jelas sesudah 1 hari sehabis penggenangan berJalu hJngga 2 mingguberikutnya jumlah air yang tertahan (Ia.la.m lapjRan tanah secara

statistik tidak berkurang lagi. Pada Baat air genangall tepat habismcmasuki'tanah, jumlah air yang tersimpB.n da.lam Japjsan tanah sampai

ked.'llaman 150 em meneapai 843,0 mm clan sehari berikutnya menurunmenjadi 796 mm dan bertahan konstan hingga 2 minggu dengan hargarata-rata sebesar 794,8 mm. Harga ini masih jauh lebih tinggi biladibandingkan sebelum saat penggenagan d.i.lakukan, yai tu 760,5 mm.Hal ini menyatakan bahwa sejak 1 had sesudah air genangBn habismeresap ke dalam tanah, sudah terdapat keseimbangan antara gerakan

air gravitasi dan gerakan air kapiler naik. Adanya tutup plastiklembaran di permukaan tanah menyebabkan air yang men~uap dapatmengembun kembali, kemudian meneteR ke Lanah dan turun pada Baat.Buhu menurun dan menguap lagi pada saat sullu nBik dan seter'usnya.

o leh karena i tu kemampuan tanah da) am menahan air be8arnya kuranglebih sarna dengan jumlah air yang tertahnn dalam tanah pada 1 hal'lsetelah air genangan habis mersesap ke dalam tanah. Hasil peneliti­an ini ternyata diperkuat oleh hasil peneH tian rembasan air dalam

prof il tanah podsolik merah kunlng di Nakau (7). Perbedaan yangmenonjol terdappat pada penyebaran ni lal kerapatan lBTlah dan kan­dungan air di dalam profil tanah.

135

GerMan Air di Dall1lll Tanah. Gerakan ai r di dalam prof il tanah

tereermin dari perbedaan matrik poLensial aLau tekanan isap tanah

terhadap air yang terbaca pada tensiometer yang dlpasarig berdekatan.

Perbedaan tekanan isap yang ada merupakan petunjuk adanya arahaliran air setelah dikoreksi dengan ketinggian letak alat pengukur

dan kedalaman. letak 1>0ro_~.r:.!!Q di dalam tanah. Hasil pemantauangerakan air disaj ikan dalam GambaI' 3. Dad GambaI' tersebut dapat

dikemukakan bahwa selama 2 minggu se,jak semua air genangan habismeresap ke dalam tanah tekanan isap tanah pada kedalaman 140 em

lebih besar daripada di kedalaman 100 em. Hal ini menyatakan bahwaselama kurun waktu tersebut air bergerak dari kedalaman 100 em ke

kedalaman 140 em. Dari GambaI' tersebut terlihat juga bahwa sejak 7hari sesudah penggenangan berakhir gerakan air ke bawah sangatlambat dan praktis konstan sampai 2 minggu sesudah genangan airberakhir. Besarnya perhedaan tekanan isap tanah terhadap air sejak

air genangan habis meresap ke dalam tanah sampai 2 minggu berikutnyadisa.jikan pada Tabel 2. Dari Tabel 2 terlihat adanya seUsih tekanan

isap tanah yang praktis konstan sejak 1 minggu sesudah penggenangan

berakhir, yang hesarnya rata-rata 4,4 cm "20. Hal i ni menyatakanbahwa adanya air gravitasi sangat lambat dan konstan, ini berartibahwa nilai kapasitas tanah menahan air tel·capai 1 minggu sesudahai I' genangan habis meresap ke dalam tanah untuk lapisan tanah d i

atas kedalaman 100 em. Untuk lokasi berjarak 3 m di luar petak yangmenerima genangan, arah gerakan ait'nya dapat dilihat pada gambaI' 3.

Dari GambaI' tersebut terlihat bahwa tekanan isap tanah padakedalaman 100 em lebih besar daripada di kedaJaman 140 em selama 2

minggu setelah semua air dalam petak yang menerima genangan, habis

meresap ke dalam tanah. Hal ini menyatakan bahwa air bergerak keat as menuju ke permukaan tanah terus menerus dalam kurun waktutersebut.

Bila dilihat pada Tabel 3, ternyata bahwa air dari petakgenangan praktis tidak mengisi profll tanah 10kasl 2 dan 4 m (Ii luar

petak yamg menerima genangan, sampai kedalaman 150 em. Hal in 1

menyatakan bahwa air genangan mer'esap (Ire'llgan cepat mel tntasi lapisan

tanah permukaan seLebal 150 em. Adanya kerapatan tanah yang sangatlonggar eli bawah kedalnmanl20 em, Tabei j memperkual. kesimpulanini.

136

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Jumlah air yang dapat ditahan oleh lapisan tanah permllkaan

setebal 80 em pada tanah l~tosol Pasar Jumat, Jakarta, besarnyaI

kurang lebih setara dengan eurah hujan 413,6 mm. Sedangkan Ilntuk

lapisan tanah permukaan setebal 150 em, jumlah air yang dapat

ditahan setara dengan curahl hujan 794,8 em.2. Air eepat meresap ke dalam tanah. Dalam waktu 1 hari sesudah air

genangan itu habis memasuki tanah, perembasan a1r di dalam profi 1

tanah sangat lambat, dan prktis terhenti sejak 1 m inngu sesudah

air genangan habis memasukil tanah.

3. Kerapatan tanah yang longgar dijllmpai pada kedalaman lanah 120 ­

150 em.

UCAPAN TERIMA RASIH

Dengan terwujudnya karya !tulis ini, penulis mengllcapkan terima

kasih kepada Staf dan Teknisi Kelompok Tanah dan Nutrisi Tanaman,

Bidang Pertanian, PAIR, serta kepada siapa saja yang telah herperan

aktif dalam peIaksanaan peneliLan in1.I

DAFTAR PUSTAKA

1. BAVER, L.D., Soil Physics, John Weley & Sons. New York (1956).

2. HILLEL, D., Introduction to Soil Physics, Academic pt'(~ss,New

York, London (1982). I

3. BLACK, C.A., Soil-Plant Relationship, John & Wiley Sons. New York(1968).

4. TROXLER, Depth Moisture GaJge, Troxler Electr'onic Laborat.ories,

Inc., North Carolina (1977).

5. TROXLER, Depth Density Gacige, Troxler Electronic Laboratories,

Inc., North Carolina (197i).

6. IAEA, Manual on Crop and Soils (Technical Report Series, NO.

171), IAEA, Vienna (1976).1

137

7. MITROSUHARDJO, M.M., WIDJANG, H.S., RASYID, H., dan PRAWIRA

SUMANTRI, J., "Rembasan air dalam prof il tanah podsol ik merah

kun ~nJ Ji ~!hlU, LAMUtillf, DMnnn D~dinn i dnln~ I ndun t, 1,Sterilisasi Radiasi, dan Aplikasi Teknik Nuklir dalam Hidrologi(Pert. Ilmiah Jakarta, 1988), PAIR-BAlAN, Jakarta (1989) 149.

Tabel 1. Jumlah air dalam lapisan tanah permukaan sampai ke­

dalaman tanah 80 em dan 150 em, di petak genangan.

Jumlah air di lapisan tanah permukaanWaktu

pemantauan

hari

T - 1

a0,25

0,75123456789

101112

1314

KK, %BNT 0,05

0,01

138

80 em

376,0

423,5413,0

415,0

409,5

410,0413,0414 ,0

413,0

415,0

415,5

413,0414,0

414,5416,5

413,0415,5413,0

0,7

6,4

8,7

150 em

rom •••••••••••••••••

760,5843,0

943,0808,0804.5

796,0788,0

800,0791,0

789,5798,0799,5

794,0794,5

797,5

795,5795,5792,5

0,914 ,820,3

Tanel 2. Perbedaan tekanan isap tanah di kedalaman 100 em dan 140

em di dalam dan di luar petak genangan.

--------------------------------------------------------------------

Jumlah air di lapisan tanah permukaanWaktu

pemantauanDalam petak genangan Jarak 3 m di luar petak

----------------.----------------------------------------------------

hari ..... ••••••••••••• em H20 ...•.......•.

T - 00,25

0,751234567

89

101112

1314

37,2

32,122,7

25,3

26,5

21,5

20,8

16,515,35,2

4,64,53,3

5,65,853,9

2,7

-16,3

-35,0

-41,3-14,9- 9,9

- J 1,9- :~,6-13,7

-28,7

-16,1

-23,7-21,2

-22,5--24,9-28,7

-30,0

-32,4----------------------------------------------------------.----------

Tekanan isap kedalaman 100 em dikurangi kedalaman 140 em.

139

Tabel 3. Jumlah air yang terdapat dalam profil tanah di luar petakgenanagall

Jumlah air dalam 150 em tebal tallah permukaanWaktu

pemantauan.2 m di luar petak 4 m di luar petak

hari ..... • • • • • • • • • • , •• mm.................T - °

733780

0,50

723 770

0,75

73f> 7801

722 7722

722 764

3

728 Ti74

725 7715

725 770

6734 777

7

734 7778

739 7729

728 76610

726 76111

728 76012

730 76613

730 75914

730 758

140

7.------------->- Kerapatan f~on»h. 1~/cmJ

o 0 0,.5 1~0

1....

~~ 50P-'"f-''"

,I'"~

~ 100:::1

'":Y

0--0 diAt,- ---A d i,...__~ di

lokas i

lokasi

lokasi

petakgenangan

2 m luar petak

4 m luar petak

gennngfln

gennnr:fln

n3150

G<Jmbnr 2. Kerapatan tanah pada profil tnT1'1h

20

40

60

n3 -80::r:

No

4----A. di kedall1lnan 100 em dolam petfJk

0--0 di kedalaman 140 em dalam )'0tnl

~ di kedalaman 100 em. 3 m di 1",'I' pf",f;flk

\ •__ • di kec1uLuJ1lnn 140 em, 3 m di. 11lBI' r>rol rite

~.~~ .~ '------ ...-.-..•

.,..-\ ", '0__.••- -<>- - -<>- - -<>- ~~"'=t}.-.-_~_: f,-'~.~ . .,..,---....--.'""'--.....

0.'""--- "'- ..............•...• --.--.--.--- .•"~:./;-r /""--x __'6 \t' __ M )t

1: -.)t_ ,,--- •••

>-;J 0CD

,,-OJ-20:1(I)::!

-40•...CD

'"

:c' -60

6 8 10 12 14

-----------'. Hnri r;eD1I'luh gennTlr:on b'~rfJldli.ro 4

Gambar 3. Tekanan isap tanah parln kedfllamfln 100 dBn 140 ~m

141

fHSKOSi

NGADIMAN

Bagaimana cara mencntukan aLau mengl1Kllr ,iumlnh ni r ynng tert.nh:w

dlllam profil tanah dengan curah Itu,jlln ?

M. MARD.JO

Cara mpngukur ,iumlah ai r yang t.ertaltnn dalam 1ap isan Lannh ia fait

dengan mengalikan kandllngan ail' (dalam satuan volume) dengan kedu­Iaman tanah tel'ukur. Karena pengukl1ran dilnkl1knn daJunJ inLel'Val

kedalaman tel'tentu (dalam ,jangkal1nn I'ndius kahuL nCIlLI'on) rnaka

jumlah air yang tertahan merupa]uUI inl.cg!'al dal'i ,inmi:1h air padasetiap interval kedalaman Lel'uku!'. SaLlinn yang digl1ll11knn, yaitll

meuggunakan satuan curah hu,jan mm (mili meLe!').

PUDJO RAHAIm.JO

Dari penggenangan sampai dengnn hapasitas Japang

air gravitasi. Apakah pergerakan air gt'llViLasibenar ke hawah ?

M. MARn.JO

ter,jadi pergerakani tu S(~ 1alu benar-

Sesudnh penggenangan bernkhir, ail' gl'l1viLnsi akan hel'gel'llk kebawah

sampai tercapai kondisi kapasi tas lapang YlJ.ng mana Ler'dapat kese i m·­bangan antara ai r gr'av i Lasi yang mer'cmbns ke Inpi san tallnh yang

lebi h da1arn dapat mCl'embns kernl)!!l i, karcnll atla I)enll LIII) p I as Li k 1em­baran mllka air yang begerak ke aLas tel't.ahnl1 ojeil plnstik lemharan

tersehut, jadi terjadi keseimhangan gcrakan air Ice aLas dan kebal-Jail•

142