49

Buletin Teknologi MARDI Bil. 19 (2020) : 49 – 64

Penggunaan teknologi lisimeter dalam kajian mobiliti cecair larut lesap dalam profil tanah di MARDI(Use of lysimeter technology in leachate mobility studies in soil profile at MARDI)

Wan Abdullah Wan Yusoff, Noor Haslizawati Abu Bakar dan Muhammad Syahren Adzahar

PengenalanPenggunaan tanah yang intensif dengan pelbagai input bahan kimia memberi kesan kepada kemerosotan tanah dan sumber air. Kesan penggunaan bahan kimia ini boleh diuji di makmal, kajian lapangan dan juga dapat dikenal pasti dari sumber air seperti di sungai dan tasik. Sifat fizikal tanah seperti tekstur, kandungan bahan organik tanah, jumlah hujan dan pengairan mempengaruhi mobiliti cecair larut lesap di dalam profil tanah. Mobiliti cecair larut lesap dalam profil tanah boleh dikaji dengan pelbagai cara seperti kaedah kolum larut lesap (Gambar rajah 1), teknologi lisimeter dan menggunakan cecair pewarna. Lisimeter pada asalnya digunakan dalam kajian hubung kait antara tanah, tanaman dan atmosfera di mana proses larut lesap merupakan salah satu daripada komponen kajian. MARDI telah banyak menjalankan kajian berhubung mobiliti cecair larut lesap dalam profil tanah menggunakan teknologi lisimeter yang boleh dijadikan sebagai panduan asas dalam kajian mobiliti cecair larut lesap di dalam tanah. Selain penggunaan teknologi lisimeter, mobiliti cecair larut lesap dalam profil tanah dapat diramal dengan menggunakan perisian komputer, contohnya Chemical Movement in Layered Soils (CMLS) dan juga menggunakan teknik pengesan cecair pewarna Brilliant Blue FCF iaitu sejenis pewarna makanan. Kaedah pengesan cecair pewarna ini ringkas dan murah. Contoh penggunaan kaedah ini adalah dalam kajian mobiliti cecair larut lesap dalam profil tanah tanpa bajakan dan tanah dengan bajakan pada kedalaman 15 cm dan 60 cm..Secara ringkasnya, 160 g pewarna dilarutkan dalam 60 L air, diikuti dengan penyiraman larutan di dalam petak berukuran satu meter persegi secara berkala selama satu jam sebanyak 40 mm/jam dan kemudiannya dibiarkan selama 24 jam. Mobiliti cecair larut lesap dapat dilihat selepas kawasan tersebut digali dalam grid berukuran 10 cm x 10 cm. Peratusan sebaran resapan diukur daripada gambar yang diambil (Gambar 1).

50

Gambar rajah 1. Kolum larut lesap atau lisimeter bersaiz kecil di makmal yang diperbuat daripada paip PVC berukuran 90 cm (tinggi) dan diisi dengan sampel tanah. Air dibekalkan melalui jarum simulasi hujan di mana cecair larut lesap mengalir secara graviti. Bebola kaca di lapisan atas berfungsi untuk mendapatkan aliran air yang sekata manakala bebola kaca di lapisan bawah bertujuan untuk mencegah larut lesap daripada tersumbat. Sampel gas diambil di pertengahan dan permukaan lisimeter. Sumber: Tang dll. (2015)

Tiub pensampelan gas

Paip PVC

Tiub pensampelan gas

Bekas perangkap larut lesap secara graviti

Sumber air

Jarum simulasi hujan

3 cm lapisan bebola kaca (10 mm diameter)

Sensor suhu

Sampel tanah

5 cm lapisan bebola kaca (5 mm diameter)

10 cm lapisan bebola kaca (10 mm diameter)

Gambar 1. Penggunaan pewarna makanan Brilliant Blue FCF dalam kajian mobiliti larutan tanah lom liat berpasir. Campuran pewarna 160 g/60 L air digunakan di dalam petak satu meter persegi (gambar atas kiri), mobiliti pewarna mengikut kedalaman akar iaitu <10 cm di petak kawalan tanpa pembajakan (gambar atas kanan), 60% pewarna meresap sehingga kedalaman 20 cm bagi pembajakan 15 cm (gambar bawah kiri) dan 20% pewarna meresap sehingga 50 cm bagi pembajakan 60 cm (gambar bawah kanan)

51

Prinsip asas teknologi lisimeter Lisimeter boleh dikelaskan kepada tiga jenis berdasarkan kepada keadaan tanah yang digunakan iaitu lisimeter monolit (blok tanah tidak terganggu), lisimeter Ebermeyer dan lisimeter dengan tanah yang diisi semula (repacked soil). Lisimeter monolit dibuat di lapangan secara in situ dengan mengasingkan blok tanah menggunakan dinding (konkrit, logam, gentian atau PVC) di mana cecair larut lesap diambil daripada saluran keluar secara graviti atau disedut daripada bahagian bawah lisimeter. Blok tanah monolit ini juga boleh dialih ke tempat persekitaran yang terkawal. Bagi lisimeter Ebermeyer, ia juga dibuat secara in situ di lapangan, namun tidak mempunyai dinding di mana cecair larut lesap ditadah pada bahagian bawah lisimeter. Manakala bagi lisimeter dengan tanah yang diisi semula, ia terdiri daripada bekas berdinding dan mempunyai lantai yang disambungkan ke saluran keluar. Tanah yang diisi semula biasanya disusun mengikut profil asal tanah. Lisimeter jenis ini banyak digunakan sama ada di bawah permukaan atau di atas permukaan tanah dan di persekitaran terkawal. Kelebihan dan kekangan ketiga-tiga jenis lisimeter ini adalah seperti dalam Jadual 1. Sebuah lisimeter yang ringkas biasanya terdiri daripada bekas yang diisi dengan tanah (Gambar rajah 2), manakala lisimeter yang kompleks dilengkapi dengan alat penimbang untuk mengukur perubahan berat dan alat penderia untuk mengukur perubahan kelembapan dan kandungan bahan kimia.

Langkah-langkah asas pembinaan lisimeterAntara langkah-langkah asas pembinaan lisimeter yang perlu diambil perhatian adalah (a) reka bentuk lisimeter, (b) kaedah pengisian tanah dalam lisimeter, (c) pemadatan tanah, (d) aliran cecair larut lesap melalui sisi dinding dalam lisimeter dan (e) tanaman ujian.

Jadual 1. Jenis-jenis lisimeter mengikut keadaan tanah, kelebihan dan kekangan

Jenis lisimeter Kelebihan KekanganLisimeter monolit: blok tanah tidak terganggu

• Ruang rongga tanah tidak terganggu

• Aliran cecair larut lesap mewakili keadaan asal

• Kejadian mobiliti cecair larut lesap melalui tepi dinding lisimeter sering berlaku

• Pengambilan blok tanah memerlukan kaedah dan peralatan khas

Lisimeter Ebermeyer:tanah tidak terganggu

•Tidak mempunyai masalah aliran tepi dinding lisimeter

• Masalah untuk menentukan jumlah sebenar air yang terperangkap dalam lisimeter

Lisimeter dengan tanah yang diisi semula (repacked soil)

• Sering digunakan kerana kosnya yang murah dan mudah direka bentuk

• Berlaku perubahan sifat tanah secara fizikal dan berbeza daripada keadaan asal tanah

• Mengambil masa lama untuk menyamai keadaan asal tanah

52

Reka bentuk lisimeterLisimeter boleh diperbuat dalam pelbagai bentuk atau menggunakan bekas yang telah siap seperti tangki polietilena (PE). Ketinggian, lebar dan isi padu lisimeter boleh mempengaruhi mobiliti larut lesap. Kajian terdahulu mendapati julat isi padu lisimeter adalah daripada beberapa liter sehingga 200 L dengan nisbah tinggi dan lebar (H:W) ialah 0.5 – 10. Kajian juga mendapati lisimeter yang mempunyai nisbah H:W yang rendah lebih sesuai digunakan dalam kajian larut lesap. Ini kerana reka bentuk tersebut boleh mengurangkan kesan aliran cecair larut lesap pada sisi dinding. Lisimeter dengan ketinggian berbeza, tetapi mempunyai isi padu yang sama (0.02 m3) ditunjukkan seperti dalam Gambar rajah 3.

Kaedah pengisian tanah dalam lisimeterLubang digali lebih besar sedikit daripada saiz lisimeter diikuti dengan memasukkan lisimeter ke dalam lubang tersebut. Semasa menggali, tanah yang dikeluarkan hendaklah diasingkan mengikut profil tanah. Tanah ini kemudiannya diisi semula ke dalam lisimeter mengikut susunan profil tanah asal. Tanah seterusnya dipadatkan untuk mendapatkan semula ketumpatan pukal tanah yang asal. Secara amnya, ketumpatan pukal tanah mineral ialah 1.3 – 1.5 g/cm3 (Jadual 2).

Tanaman

Permukaan tanah

Profil tanah

Dinding lisimeter

Lapisan kerikil

Takung pengumpul larut lesap secara graviti

Gambar rajah 2. Reka bentuk lisimeter yang ringkas di lapangan

53

Pemadatan tanah Tanah boleh dipadatkan melalui kaedah pembasahan dan pengeringan bagi setiap lapisan tanah dengan ketebalan 0.5 cm sehingga ke aras ketinggian yang dikehendaki. Kaedah ini membolehkan kepadatan tanah yang lebih sekata dapat dicapai berbanding dengan kaedah pemadatan tanah secara mekanikal. Namun begitu, proses pengeringan dan pembasahan ini mengambil masa yang agak lama (beberapa bulan). Dalam satu kajian di MARDI Cameron Highlands, sifat fizikal tanah yang diukur pada tanah atas lisimeter (yang dipadatkan secara mekanikal) mendapati ketumpatan pukal tanah masih berbeza berbanding dengan ketumpatan tanah asal selepas tujuh bulan kajian dijalankan (Jadual 3).

Jadual 2. Ketumpatan pukal bagi beberapa jenis tanah di Malaysia

Jenis tanah Ketumpatan pukal (g/cm3)Tanah mineral di ladang lapisan <20 cm, tanah liat(1)

0.8 – 1.4

Tanah mineral di ladang lapisan <20 cm, tanah berpasir(1)

1.4 – 1.7

Tanah lapisan bawah (subsoil) dan bahan induk(1)

1.5 – 1.8

Tanah hutan, lapisan A(1) 0.8 – 1.2Tanah BRIS 1.33 – 1.47(3)

Tanah gambut 0.1 – 0.3(1), 0.07 – 0.35(2)

Pasir lombong 1.46 – 1.53(4)

Lom liat 1.14 – 1.66(5)

Liat 1.28 – 1.36(5)

Liat berkelodak 1.41 – 1.50(5)

Lom liat berpasir 1.45 – 1.6(5)

Sumber: (1)Rowell (1994), (2)Shamsudin (1990), (3)Anon (2017), (4)Wan Abdullah (1992) dan (5)Wong (1985)

0.2 m

0.7 m

H/W = 3.5

V = 0.02 m3

W= 0.3 m

H = 0.35 m

H/W = 1.2

V = 0.02 m3

0.4 m

0.2 m

H/W = 0.5

V = 0.02 m3

Gambar rajah 3. Nilai nisbah tinggi dan lebar (H:W) memberi kesan terhadap aliran cecair larut lesap pada dinding lisimeter. Sumber: Tang dll. (2015)

54

Aliran cecair larut lesap melalui sisi dinding dalam lisimeterAliran cecair larut lesap melalui sisi dinding di bahagian dalam lisimeter sering menjadi masalah dalam kajian lisimeter. Walau bagaimanapun, masalah ini dapat dikurangi melalui penggunaan gegelang bersenggat (annular ring) (Gambar rajah 4).

Jadual 3. Konduktiviti hidraulik dan ketumpatan pukal tanah di lapisan atas lisimeter berbanding dengan ketumpatan pukal tanah asal (jarak 1.5 m daripada lisimeter yang ditanam 45 cm dari permukaan tanah)

Parameter tanah Lapisan tanah atas lisimeter Permukaan tanah asal (1.5 m daripada lisimeter)

L1 L2 L3 L115 L215 L315Hidraulik konduktiviti, K (m/hari)

2.53 2.62 0.30 0.58 0.19 0.0

Ketumpatan pukal (g/cm3) 1.39 1.43Nota: L1, L2 dan L3 adalah titik pensampelan tanah di permukaan tanah atas lisimeter manakala L115, L215 dan L315 adalah titik pensampelan di permukaan tanah dengan jarak sejauh 1.5 m dari lokasi lisimeter

Ruang udara

Gegelang bersenggat

Gegelang bersenggat

Ruang udara

Corak aliran air

Tanah

Dinding lisimeter

Gambar rajah 4. Penggunaan gegelang bersenggat dalam mengatasi masalah aliran cecair larut lesap melalui sisi dinding di bahagian dalam lisimeter. Sumber: Corwin, (2000)

55

Tanaman ujianSekiranya kajian melibatkan tanaman ujian, permukaan saiz lisimeter mestilah cukup luas sesuai dengan saiz tanaman. Selain itu, faktor ketinggian lisimeter dan kedalaman tanah perlulah diambil kira bagi memastikan lisimeter yang dibina dapat menampung panjang akar tanaman. Secara amnya, kedalaman akar sayuran adalah sekitar 20 cm, tetapi ia juga bergantung kepada jenis dan ketumpatan pukal tanah.

Pengumpulan data dalam kajian lisimeter Antara data-data yang diperlukan dalam kajian lisimeter adalah: (a) data cuaca dan pesekitaran(b) maklumat input pertanian(c) data tanaman

Data cuaca dan persekitaranStesen kaji cuaca mudah alih biasanya digunakan untuk merekod data cuaca di kawasan kajian. Alat ini dapat mengukur taburan hujan, suhu, kelembapan udara dan tanah, radiasi solar, kelajuan angin dan parameter lain berdasarkan jenis penderia yang dipasang. Manakala data persekitaran bagi geografi kawasan kajian yang biasa direkodkan adalah sifat fizikal tanah seperti tekstur tanah, ketumpatan pukal dan kadar infiltrasi. Data cuaca dan persekitaran adalah penting kerana data-data ini membantu menentukan keperluan, jenis dan penyelenggaraan lisimeter. Sebagai contoh, taburan hujan dan kadar infiltrasi tanah membolehkan jangkaan kuantiti isi padu cecair larut lesap yang akan dihasilkan.

Maklumat input pertanian Input pertanian yang biasanya dikaji terdiri daripada pestisid, nutrien, baja dan bahan kimia. Maklumat yang diperlukan daripada input ini termasuklah sifat fizikal, kimia dan biologi bahan yang digunakan, kandungan bahan aktif dalam pestisid dan kadar kelarutan dalam air. Di lapangan, sistem pengairan biasanya digunakan untuk membekalkan air kepada tanaman khususnya semasa musim kering. Keperluan air bagi tanaman sayuran biasanya sekitar 30 cm/musim. Pengairan yang dibekalkan boleh diukur dari sumber input pengairan melalui penggunaan meter air domestik atau ditadah menggunakan bekas yang sesuai untuk mengukur hujan. Isi padu yang didapati dalam bekas untuk unit luas permukaan bekas memberikan jumlah hujan atau pengairan yang diterima.

56

Data tanamanBagi kajian lisimeter yang melibatkan tanaman, data yang biasanya diambil adalah tumbesaran, hasil tanaman dan kandungan nutrien tanaman. Selain itu, maklumat amalan agronomi seperti kadar pengairan, pembajaan dan penggunaan bahan kimia juga perlu direkodkan.

Kaedah pensampelan cecair larut lesap dalam kajian lisimeterTerdapat pelbagai kaedah yang boleh digunakan untuk mengekstrak dan menentukan kandungan sampel cecair larut lesap dalam lisimeter. Sampel cecair larut lesap boleh disedut menggunakan pam vakum (Gambar 2 dan Gambar rajah 5) atau sampel boleh ditadah di bahagian bawah lisimeter. Alat pam vakum bukan sahaja mengambil sampel cecair larut lesap daripada profil tanah secara graviti, tetapi mungkin turut mengambil sampel cecair pada tahap ladang (air yang digunakan

Gambar 2. Kegunaan pam vakum untuk menyedut cecair larut lesap daripada lisimeter

Pengepam dan pelaras omboh

Tiub teflon

Botol sampel

Tiub ke lisimeter

Injap kawalan

Paip PVC (15 mm diameter)

Tiub teflon (6 mm diameter) untuk pengambilan sampel

Permukaan tanah

Ruang kosong Lisimeter

450 mm600 mm

Gambar rajah 5. Lisimeter bawah tanah diperbuat daripada keluli tahan karat. Ruang kosong di bahagian bawah dilapisi rak keluli dan fabrik, lantai lisimeter berbentuk condong untuk senang memerangkap cecair larut lesap dan diekstrak menggunakan pam vakum

57

oleh tanaman). Sampel cecair larut lesap yang diambil melalui kaedah graviti (tadahan) merupakan cecair larut lesap yang bergerak dalam profil tanah pada keadaaan biasa. Kuantiti cecair larut lesap daripada lisimeter perlu dijumlahkan untuk mendapatkan jumlah isi padu cecair. Sebahagian daripada cecair tersebut akan digunakan juga untuk analisis kandungan bahan kimia yang diuji. Perubahan berat air dalam lisimeter boleh diukur menggunakan alat penimbang beresolusi tinggi (<100 g) atau dikira berdasarkan persamaan berikut:

Perubahan berat air dalam lisimeter = (Air masuk) – (Air keluar) iaituΔW = [P + I] – [ET + Q]

Di mana:ΔW = Perubahan berat lisimeterP = Jumlah hujanI = Jumlah pengairanET = Jumlah evapotranspirasiQ = Jumlah air keluar

Penggunaan teknologi lisimeter di MARDIPenggunaan teknologi lisimeter di MARDI bermula seawal tahun 1974 dan masih digunakan sehingga kini dalam pelbagai aspek penyelidikan, contohnya kesan kawalan air bawah tanah terhadap tanaman dijalankan oleh Tay (1974), Tan dan Ambak (1989) dan Mohammud dan Harrison (2005). Kesan penggunaan pelbagai bahan kimia pertanian turut dikaji menggunakan kaedah lisimeter yang ditanam di bawah aras permukaan tanah (Salama, R.S dan Kookana, R.S, 2000). Selain itu, lisimeter juga digunakan untuk mengkaji perebutan nutrien antara tanaman kubis dengan lumut hati (sungkupan semula jadi yang digunakan di ladang kubis di Cameron Highlands). Teknologi lisimeter juga digunakan dalam kajian penggunaan baja untuk kajian corak pelepasan nutrien dalam baja campuran bersalut bahan polisakarida untuk formulasi kadar keperluan nutrien untuk tanaman betik dan mangga. Ringkasan beberapa kajian menggunakan teknologi lisimeter di MARDI adalah seperti dalam Jadual 4. Kajian oleh Tay (1974) menggunakan lisimeter konkrit bersaiz besar membolehkan dua pokok nanas ditanam dalam setiap lisimeter. Kesan aras air bawah tanah terhadap tumbesaran, hasil tanaman dan pengambilan nutrien ditentukan dengan membuat saliran paip keluar yang ditetapkan pada kedalaman 0, 18, 33, 48 dan 76 cm. Reka bentuk, susun atur dan lokasi lisimeter dalam kajian ini mampu menentukan aras air bawah tanah yang optimum, jumlah dan kekerapan pengairan

58

Jadual 4. Ringkasan kajian di MARDI yang menggunakan teknologi lisimeter

Kajian Ringkasan Kesan penggunaan air ke atas tumbesaran dan pengambilan nutrien oleh nanas

Empat lisimeter jenis konkrit (berukuran 4 m panjang x 2.4 m lebar x 1.25 m tinggi) dibina di atas permukaan tanah dan dibahagikan kepada lima bahagian (berukuran 48 cm x 80 cm x 125 cm). Kajian mempunyai empat replikasi bagi mengkaji kesan aras air bawah tanah, jumlah dan kekerapan pengairan terhadap pertumbuhan tanaman nanas. Aras air bawah tanah pada 30 – 50 cm didapati sesuai untuk pertumbuhan nanas.

Kesan aras air bawah tanah terhadap tumbesaran ubi kayu di tanah gambut

Kesan lima aras air bawah tanah (15, 30, 45, 60 dan 75 cm) terhadap pembesaran ubi kayu di tanah gambut dikaji menggunakan lisimeter jenis kaca gentian (berukuran 90 cm panjang x 55 cm lebar x 140 cm tinggi) dan lisimeter diletakkan di atas permukaan tanah. Tanaman ubi kayu didapati dapat menyesuaikan penghasilan ubi mengikut aras air. Pada aras air bawah tanah tinggi (aras air dekat permukaan tanah), kebanyakan ubi kayu bertumpu pada aras atas, manakala pada aras air bawah tanah rendah (aras air jauh di dalam tanah), ubi kayu membesar dengan lebih mendalam (Gambar 3).

Kesan pengurusan aras air bawah tanah dan rejim pengairan terhadap gerak balas fisiologi tanaman ubi kentang yang ditanam di tanah berpasir

Lisimeter plastik (berukuran 0.56 m diameter dan 1 m tinggi) digunakan untuk mengkaji pertumbuhan ubi kentang dalam pelbagai sistem pengairan (pengairan permukaan, subpermukaan dan pengairan statik). Pertumbuhan tanaman kentang didapati lebih baik menggunakan sistem pengairan permukaan.

Pencemaran bahan kimia pertanian di kawasan sumber tadahan air Cameron Highlands

Projek ini mengkaji kandungan bahan kimia dan mikrob dalam permukaan air dan air larut lesap di kawasan tadahan air, subtadahan, kajian petak (sayuran, bunga, teh dan hutan) dan kajian lisimeter. Sebanyak empat unit lisimeter (berukuran 52 cm lebar x 102 cm panjang x 45 cm tinggi) dibina daripada keluli tahan karat. Lisimeter dimasukkan pada kedalaman 45 cm bawah permukaan tanah dalam petak di ladang kubis bersaiz 15 m x 10 m. Cecair larut lesap disedut dari dalam lisimeter menggunakan pam vakum tanpa elektrik. Kajian mendapati bahan kimia lebih banyak didapati dalam aliran air permukaan berbanding dalam cecair larut lesap dalam tanah.

Corak pelepasan nutrien dalam baja campuran bersalut polisakarida

Sebanyak 24 unit lisimeter polietilena (PE) (berukuran 1 m panjang x 1 m lebar x 0.7 m tinggi) digunakan dan dilengkapi dengan paip air di bahagian bawah lisimeter. Bahagian dasar lisimeter diisi dengan lapisan pasir kasar bersih setebal 2 cm, diikuti dengan lapisan tanah sehingga ke permukaan lisimeter. Tanaman rumput digunakan untuk mengkaji kandungan nutrien dalam daun dan cecair larut lesap serta residu baja dalam tanah. Pengairan yang digunakan adalah sistem pengairan renjis (Gambar 4).

(Samb.)

59

Kajian Ringkasan Pembebasan gas metana daripada tanaman nanas di tanah gambut tropika di Saratok, Malaysia

Sebanyak 12 unit lisimeter tangki polietilena (berukuran 1.43 m diameter dan 1.58 m tinggi) diisi dengan tanah gambut sedalam 1.2 m bagi mengkaji pembebasan gas metana. Aras air tanah dalam lisimeter dilaraskan pada kedalaman 50 cm dari permukaan tanah dan tiga pokok nanas ditanam di dalam setiap lisimeter. Lisimeter kemudian dibiarkan selama lima bulan di lapangan agar keseimbangan pemendapan tanah dapat dicapai. Pembebasan gas metana diukur menggunakan kaedah kebuk wasap tertutup (berukuran 20 cm x 20 cm x 20 cm) di mana kebuk dimasukkan sedalam 6 cm ke dalam tanah untuk memerangkap gas.

Kesan amalan pemuliharaan tanah menggunakan pelbagai jenis sungkupan di kawasan pertanian Cameron Highlands

Sebanyak 12 unit lisimeter plastik (berukuran 86 cm panjang x 56 cm lebar x 43 cm tinggi) diisi dengan lapisan tanah setebal 20 cm dari permukaan. Bahagian bawah lisimeter sedalam 20 cm dibiarkan kosong sebagai ruang untuk memerangkap cecair larut lesap (Gambar 5).

Kajian peningkatan hasil dan kualiti buah-buahan premium mangga untuk peningkatan daya saing.

Lisimeter daripada pasu plastik self watering container (SWC) (berukuran 53 cm diameter permukaan pasu x 53 cm tinggi) digunakan untuk mengkaji kesan penggunaan baja oleh pokok mangga di dalam rumah pelindung hujan kalis serangga. Ruang medium tanah adalah sebanyak 60 L merangkumi 25 L ruang kapilari dan 5 L ruang air. Baja ditabur di permukaan tanah dan cecair larut lesap disedut melalui corong masuk air (Gambar 6).

Gambar 3. Lisimeter kaca gentian yang dilengkapi dengan paip keluar dan paip masuk untuk mengkaji kesan aras air bawah tanah terhadap tumbesaran ubi kayu di tanah gambut di MARDI Pontian, tahun 1989 (kiri), lisimeter tersebut masih boleh digunakan hingga kini, tahun 2020 selepas 30 tahun (kanan)

Jadual 4. (Samb.)

60

Gambar 4. Lisimeter tangki polietilena yang dilengkapi dengan paip keluar untuk pengambilan sampel cecair larut lesap. Kajian dijalankan di bawah struktur pelindung hujan di mana sistem pengairan renjis digunakan dan tanaman ujian ialah rumput

Gambar 5. Lisimeter tangki plastik digunakan untuk mengkaji perebutan nutrien antara tanaman kubis dengan lumut hati (sungkupan semula jadi) dalam persekitaran terbuka

61

Gambar 6. Lisimeter pasu plastik self watering container (SWC) digunakan dalam kajian kesan penggunaan baja oleh pokok mangga di dalam rumah pelindung hujan kalis serangga (A = corong masuk/keluar air)

yang sesuai untuk tanaman nanas di tanah gambut. Kajian oleh Tan dan Ambak (1989) juga menggunakan kaedah yang sama seperti Tay (1974). Walau bagaimanapun, lisimeter yang digunakan oleh Tan dan Ambak (1989) diperbuat daripada kaca gentian. Ukuran saiz lisimeter kaca gentian yang lebih lebar dan dalam bersesuaian dengan saiz dan jenis tanaman ubi kayu yang dikaji. Kajian kesan aras air terhadap pertumbuhan dan hasil ubi kayu pada tanah gambut ini dilaksanakan di kawasan terbuka. Aras air di dalam lisimeter dikawal setiap 15 – 75 cm kedalaman menggunakan saluran paip keluar pada kedua-dua belah lisimeter. Tanah di dalam lisimeter dimasukkan mengikut profil tanah asal dan sumber air juga diambil dari kawasan gambut berkenaan. Mohammud dan Harrison (2005), menggunakan lisimeter berbentuk silinder yang diletakkan di dalam rumah kaca, antara kelebihan sistem tersebut adalah dilengkapi dengan tangki tambahan dan pelampung yang berfungsi untuk mengawal aras air. Kajian pencemaran sumber air juga dikaji menggunakan teknologi lisimeter yang ditanam di bawah permukaan tanah dalam petak pertanian terbuka (berukuran 10 m x 15 m). Petak tersebut dilengkapkan dengan piezometer untuk mengukur pergerakan air bawah tanah, dan sistem pengukuran larian air permukaan dan hakisan tanah. Kelebihan lisimeter ini adalah dari segi reka bentuknya, di mana lantai lisimeter adalah condong bagi memudahkan proses sedutan. Penggunaan lisimeter dan peralatan lain yang dipasang di petak pertanian terbuka ini dapat menilai kuantiti cecair larut lesap ke dalam

62

profil tanah dan seterusnya membandingkan dengan kuantiti larian air permukaan. Kelebihan lisimeter di bawah permukaan tanah ialah ia tidak mengganggu aktiviti ladang dan boleh mewakili keadaan sebenar di lapangan. Antara kelebihan lisimeter tangki PE adalah mempunyai pelbagai saiz, bentuk dan mudah didapati. Manakala tangki PE yang lebih besar dan lebih dalam digunakan dalam kajian pembebasan gas metana daripada tanah gambut. Kelebihan kajian ini adalah lisimeter dilengkapkan dengan alatan pengukuran pembebasan gas rumah kaca (Jadual 4). Walau bagaimanapun, saiz bekas plastik yang lebih kecil dengan nilai H:W yang lebih rendah digunakan dalam kajian perebutan nutrien antara sayuran dan tanaman penutup bumi. Selain itu, tanaman buahan-buahan seperti mangga kini dapat ditanam di dalam bekas bersaiz kecil seperti pasu self watering container (SWC) yang digunakan dalam kajian larut lesap baja pintar untuk tanaman mangga.

Kelebihan, kekurangan dan cadangan kegunaan teknologi lisimeter Kelebihan teknologi lisimeter adalah ia mampu mensimulasi keadaan sebenar kajian di lapangan dan lebih berkesan, jika menggunakan lisimeter bersaiz besar dan kajian dijalankan dalam jangka masa yang panjang. Penggunaan lisimeter di atas permukaan tanah memudahkan kajian yang memerlukan rawatan dan replikasi yang banyak. Penggunaan lisimeter yang kompleks seperti lisimeter di dalam tanah yang tidak terganggu adalah ideal untuk hampir semua jenis kajian, namun ia memerlukan kos yang tinggi dan ini menyukarkan untuk membuat rawatan dan replikasi yang banyak. Penggunaan lisimeter di lapangan juga mempunyai risiko khususnya faktor hujan yang tidak menentu. Kekerapan hujan yang tinggi boleh menyebabkan masalah air bertakung sehingga melebihi aras permukaan lisimeter. Oleh itu, kekerapan pengambilan sampel cecair larut lesap perlu diteliti sesuai dengan jumlah hujan. Air yang berlebihan dalam lisimeter boleh segera disedut menggunakan pam elektrik yang bersesuaian. Masalah ini juga boleh diatasi dengan pembinaan struktur pelindung hujan yang dilengkapi kemudahan bekalan pengairan bagi memastikan persekitaran kajian lisimeter yang lebih terkawal.

Kesimpulan Teknologi lisimeter digunakan dalam pelbagai kajian terutamanya kajian mobiliti cecair larut lesap dalam profil tanah, kesan aras air bawah tanah dan tumbesaran tanaman dalam pelbagai keadaan. Antara faktor penting yang perlu diambil kira dalam kajian lisimeter adalah untuk mengekalkan keadaan asal tanah dan persekitarannya. Sekiranya kajian melibatkan kaedah lisimeter dengan tanah terganggu, sifat tanah terutamanya

63

ketumpatan pukal dan tekstur tanah mengambil masa yang lama untuk dikembalikan kepada keadaaan asal. Teknologi lisimeter dapat membantu penyelidik mengetahui kesan pelbagai perlakuan di dalam tanah di mana hasil yang terbaik boleh diuji guna di lapangan.

BibliografiAnon, (2017). Evaluation of Condisoil as soil ameliorant for sandy, BRIS soil

and crop production. Final Report. R&D research contract. MARDI-LYNAS

Choo, L.N.L.K. dan Ahmed, O.H. (2017). Methane emission from pineapple cultivation on a tropical peatland at Saratok, Malaysia. Sustainable Agriculture Research 6(3): 64 – 74

Corwin, D.L. (2000). Evaluation of a simple lysimeter-design modification to minimize sidewall flow. Journal of Contaminant Hydrology 42: 35 – 49

Kohnke, H. dan Dreibelbis, F.R. (1940). A survey and discussion of lysimeters and a bibliography on their construction and performance. Miscellaneous Publication no. 372. United States Department of Agriculture

Mohammud, C.H. dan Leeds-Harrison, P.B. (2005). Effect of water table management and irrigation regimes on the physiological responses of potato crop grown on sandy soil. J. Trop. Agric. and Fd. Sc. 33(1)(2005): 141 – 153

Muhammed Syahren, A. (2019). Laporan pemantauan projek Program Teknologi Baja, Pusat Penyelidikan Sains Tanah, Air dan Baja. MARDI

Muhammed Syahren, A., Mohamed Hanafi, M. dan Roslan, I. (2016). Nutrient release pattern of formulated polysaccharides coated compound fertilizers. Technical Report. Pusat Penyelidikan Sains Tanah, Air dan Baja. MARDI

Nofziger, D.L. dan Hornsby, A.G. (1994). CMLS94. Chemical Movement in Layered Soils, Division of Agricultural Sciences and Natural Resources, Oklahama State University

Rowell, D.L. (1994). Soil Science: Methods & Applications. 350 hlm. Longman. Singapore

Salama, R.B. dan Kookana, R.S. (eds). (2000). Agrochemical pollution of water resources. ACIAR Proceedings no. 104. 158 hlm.

Shamshuddin, J. (1990). Sifat dan pengurusan tanah di Malaysia. 338 hlm. Dewan Bahasa dan Pustaka: Kuala Lumpur

Tan, S.L. dan Ambak, K. (1989). A lysimeter study on the effect of watertable on cassava grown on peat. MARDI Res. J. 17(1): 137 – 142

Tang, Q., Kim, H., Endo, K., Katsumi, T. dan Inui, T. (2015). Size effect on lysimeter test evaluating the properties of construction and demolition waste leachate. Soils and Foundations 55(4): 720 – 736

Tay, T.H. (1974). Effect of water on growth and nutrient uptake of pineapple. MARDI Res. Bull. 2, 2: 31 – 49

Wan Abdullah, W.Y., Aminuddin, B.Y. dan Zulkifli, M. (2005). Modelling pesticide and nutrient transport in the Cameron Highlands, Malaysia agro-systems. Water, Air and Soil Pollution: Focus. 5: 115 – 123

Wan Abdullah, W.Y., Ghulam, M.H. dan Othman, A.B. (1992). Physical and chemical properties of tin tailings in MARDI station, Kundang, Selangor. MARDI Report Vol. 155 MARDI

Wong, N.C. (1985). Soil survey report of MARDI research station at Kemaman, Terengganu. Unit Sains Tanah. Makmal Penyelidikan Pusat. MARDI

64

RingkasanTeknologi lisimeter di MARDI telah digunakan sejak 50 tahun dahulu sehingga kini dalam pelbagai kajian termasuk sains tanaman, mobiliti cecair larut lesap, pembebasan gas rumah kaca daripada tanah dan sistem pengairan. Lisimeter ringkas yang menggunakan tanah terganggu dan ditempatkan di atas permukaan tanah merupakan antara lisimeter yang paling banyak digunakan dalam penyelidikan di MARDI. Namun begitu, kaedah ini mengambil masa yang agak lama untuk tanah terganggu tersebut mencapai keseimbangan dan kembali kepada keadaan asal. Penggunaan lisimeter di bawah struktur pelindung hujan dapat menghasilkan persekitaran yang lebih terkawal untuk pertumbuhan tanaman dan pengukuran cecair larut lesap. Penggunaan lisimeter adalah penting kerana ia mewakili keadaan pertengahan antara kaedah kolum larut lesap di makmal dengan keadaan sebenar di lapangan.

SummaryThe lysimeter technology has been used in MARDI since 50 years ago in various studies including plant sciences, leachate mobility, soil greenhouse gas emission and irrigation. Simple lysimeters that are filled with re-packed soils and placed on soil surface is one of the most widely used lysimeters for research at MARDI. However, this technique requires prolong period of time to achieve soil equilibrium and its original physical properties. The use of lysimeters under rainshelters provides a controlled enviroment for crop growth and measurement of leachates. The use of lysimeters is important because it represents the intermediate state between the laboratory soil leaching column method and the actual field condition.

PengarangWan Abdullah Wan YusoffPusat Penyelidikan Sains Tanah, Air dan Baja, Ibu Pejabat MARDI, Persiaran MARDI-UPM, 43400 Serdang, SelangorE-mel: wawy@mardi.gov.my

Noor Haslizawati Abu BakarMARDI Cameron Highlands, Peti Surat No. 19, Pejabat Pos Tanah Rata, 39000 Cameron Highlands, Pahang

Muhammad Syahren AdzaharPusat Penyelidikan Sains Tanah, Air dan Baja, Ibu Pejabat MARDI, Persiaran MARDI-UPM, 43400 Serdang, Selangor