Pratikum Fisika Tanah

7/27/2019 Pratikum Fisika Tanah

1/17

PENUNTUN PRAKTIKUMFISIKA TANAH

Oleh

Ir. I Nyoman Puja, M.S.

JURUSAN TANAH FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2008


2/17

KATA PENGANTAR

Usaha untuk memantapkan dan memahami teori yang diperoleh dalam

perkuliahan khususnya mata kuliah Fisika Tanah, maka mahasiswa perlu

diberikan pratikum secara langsung. Praktikum Fisika Tanah pada dasarnya

dapat dilaksanakan di laboratorium maupun di lapangan.

Untuk keperluan tersebut sangat perlu dibuat satu penuntun atau panduan

pelaksana praktikum yang disusun secara sistematis, sehingga mahasiswa lebih

mudah untuk melaksanakan. Penuntun praktikum Fisika Tanah dibuat

berdasarkan beberapa acuan dari literature Institut Pertanian Bogor (IPB),

Universitas Brawijaya Malang dan disesuaikan dengan kondisi Laboratorium

Fisika Tanah Fakultas Pertanian Universitas Udayana.

Penuntun Fisika Tanah ini dibuat dan akan terus direvisi kembali sesuai

dengan kemajuan teknologi dalam waktu yang tidak pasti.

Denpasar, Maret 2008

Penyusun

i


3/17

DAFTAR ISI

No. Teks halaman

KATA PENGANTAR i

DAFTAR ISI ii

I. PENETAPAN BERAT JENIS PARTIKEL, BERAT VOLUME DANBERAT POROSITAS TANAH

1

II. PENETAPAN PERMEABILITAS TANAH DALAM KEADAAN JENUH 7

III. PENETAPAN POTENSIAL FREE ENERGY (pF) .. 9

IV. PENETAPAN TEKSTURE TANAH .. 12

ii


4/17

I. PENETAPAN BERAT VOLUME TANAH (b)

Berat volume tanah (Bulk density) merupakan perbandingan berat tanah dengan

volume total tanah. Berat volume tanah salah satu sifat tanah yang

mempengaruhi porositas tanah, pergerakan air, peredaran udara danpergerakan akar tanaman. Besar kecilnya nilai berat volume tanah dipengaruhi

oleh berat jenis partikel, susunan partikel dan bahan organik. Pada umumnya

berat volume tanah untuk tanah pertanian berkisar antara 1,1 1,6 g/cm3.

1.1. Bahan dan Alat

Bahan dan alat yang diperlukan pada penetapan berat volume tanah meliputi

ring sampel, pisau lapang, karet gelang, kertas label.

1.2. Cara Kerja

1. Timbang tabung kosong, umpamanya beratnya Y gram.

2. Taruh tabung tersebut dengan posisi tegak berdiri pada permukaan tanah

yang akan diukur berat volume tanahnya.

3. Tekan tabung tadi secara perlahan-lahan sehingga semua tabung masuk

kedalam tanah

4. Angkat tabung beserta tanahnya, kemudian bersihkan kotoran yang

menempel pada sisi tabung bagian luar, ratakan permukaan tanah dengan

permukaan kedua ujung ring sampel lalu tutup kedua ujung ring dengan

penutupnya

5. Ring tersebut dibawa ke laboratorium, kemudian keringkan dalam oven

dengan temperatur 1050C, sampai beratnya konstan.

6. Timbang tabung beserta isinya, misalnya berat X gram.

7. Keluarkan tanah dalam ring dan hitung berat kering tanah dengan jalan

mengurangi X dengan Y, misalnya beratnya Z gram.

8. Hitung volume tanah atau sama dengan volume tanah, misalnya volumenya

A cm3

7. Hitung berat volume tanah dengan rumus :

Berat volume tanah (b)=3/ cmg

A

Z


5/17

II. PENETAPAN BERAT JENIS PARTIKEL (p)

Berat jenis partikel adalah perbandingan antara berat kering tanah dengan

volume tanah (tidak termasuk pori yang terdapat di antara partikel), yangdinyatakan dalam gram persentimeter kubik. Berat jenis partikel tanah-tanah

mineral umumnya berkisar antara 2,60 sampai dengan 2,70 g/cm3, sedangkan

berat jenis partikel bahan organik tanah, berkisar antara 1,30 sampai dengan

1,50g/cm3. Penetapan berat jenis partikel dipergunakan dalam pergerakan

partikel tanah dalam air, laju pengendapan dan perhitungan porositas tanah.

2.1. Bahan dan Alat

Bahan dan alat yang diperlukan untuk menetapan berat jenis partikel

adalah piknometer/erlemeyer, air bebas ion, neraca, kompor, botol semprot.

2.2. Cara Kerja

1. Tentukan kadar air tanah kering udara yang akan dipergunakan atau gunakan

tanah kering mutlak.

2. Timbang piknometer/labu erlemeyer

2. Timbang 50 gram tanah kering mutlak, kemudian dimasukkan kedalam

piknometer/labu erlemeyer 100 ml.

3. Isikan piknometer dengan air bebas ion atau aquadest sambil membilas tanah

yang menempel dileher labu sampai terisi setengah labu.

4. Didihkan piknometer secara perlahan-lahan beberapa menit, sesekali labu

digoyangkan hati-hati untuk mencegah hilangnya tanah bersama buih.

5. Dinginkan labu beserta isinya sampai mencapai suhu ruangan, kemudian

tambahkan aquadest dingin yang telah dididihkan sebelumnya sampai batas

volume, tutup dan bersihkan bagian luar labu dengan lap yang kering.

6. Piknometer seserta isinya ditimbang, misalnya beratnya Z gram.

Z = Berat tanah + Berat labu + Berat air

Berat air = Z Berat labu Berat tanah (X),

Berat jenis air = 1, maka berat air sama dengan volume air.


6/17

7. Hitung volume tanah dengan jalan mengurangi volume labu dengan volume

air (A).

8. Hitung berat jenis partikel dengan rumus :

Berat jenis partikel (p)= Y/A g/cm3


7/17

III. PENETAPAN POROSITAS TANAH

Porositas atau ruang pori tanah adalah volume seluruh pori-pori dalam

suatu volume tanah utuh, yang dinyatakan dalam persen. Porositas terdiri dari

ruang diantara partikel pasir, debu dan liat serta ruang diantara agregat-agregat

tanah. Menurut ukuranya porositas tanah dikelompokkan ke dalam : ruang pori

kapiler yang dapat menghambat pergerakan air menjadi pergerakan kapiler, dan

ruang pori nonkapiler yang dapat memberi kesempatan pergerakan udara dan

perkolasi secara cepat sehingga sering disebut pori drainase.

Porositas total tanah dapat dihitung dari data berat volume tanah dan berat jenis

partikel dengan rumus :

Porositas total tanah = %100)1( xPartikelBeratJeniseTanahBeratVolum


8/17

IV. PENETAPAN PERMEABILITAS TANAH

Permeabilitas diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada

suatu media berpori dalam keadaan jenuh. Dalam hal ini sebagai cairan adalah

air dan sebagai media berpori adalah tanah.

Penetapan permeabilitas tanah dalam keadaan jenuh dilakukan mengikuti

cara yang ditemukan oleh De Boodt (1967) berdasarkan Hukum Darcy.

4.1. Bahan dan alat

Bahan dan alat yang diperlukan dalam penetapan permeabilitas tanah

adalah tanah dalam ring sampel, air bebas ion,

Cara Kerja

1. Contoh tanah diambil dari lapang dengan tabung silinder.

2. Contoh tanah dengan tabungnya direndam dalam bak air sampai setinggi 3

cm dari dasar bak selama 24 jam. Maksud perendaman adalah untuk

mengeluarkan udara yang ada dalam pori-pori tanah sehingga tanah menjadi

jenuh.

3. Setelah perendaman selesai, contoh tanah disambung dengan satu tabung

silinder lagi.

4. Tabung kemudian dipindah kealat penetapan permeabilitas

4. Tambahkan air secara hati-hati setinggi tabung dan dipertahankan tinggi air

tersebut.

5. Lakukan pengukuran volume air yang mengalir melalui alat penetapan

permeabilitas tanah tersebut dalam waktu tertentu misalnya 3, menit, 5 menit,

atau 10 menit

6. Lakukan pengukuran volume air tersebut sebanyak 5 kali, kemudian hasilnya

dirata-ratakan.

7. Hitung permeabilitas tanah dengan rumus :

Ax

h

Lx

t

QK

1


9/17

Dimana :

K = Permeabilitas tanah (cm/jam)

Q = Banyak air yang mengalir setiap pengukuran (ml)

t = Waktu pengukuran (jam)

L = Tebal contoh tanah (cm)

h = Tinggi permukaan air dari permukaan contoh tanah (cm)

A = Luas permukaan contoh tanah (cm2).

Klasifikasi Permeabilitas tanah menurut Uhland dan Oneal (1951) adalah

sebagai berikut :

Kelas Permeabilitas (cm/jam)

Sangat lambat < 0,125

Lambat 0,125 0,50

Agak lambat 0,50 2,00

Sedang 2,00 6,25

Agak cepat 6,25 12,50

Cepat 12,50 25, 00

Sangat cepat > 25,00


10/17

V. PENETAPAN POTENSIAL FREE ENERGY (pF)

Potensial Free Energy (pF) adalah logaritma (log10) dari tegangan air

tanah yang dinyatakan dalam cm tinggi kolom air, misalnya untuk tekanan dan

isapan 1/3 atmosfir tinggi kolom air = 346 cm, maka pF log 346 = 2,54.Kurva pF adalah kurva yang menunjukkan hubungan antara logaritma

tegangan air dengan kandungan air tanah.

Penetapan sifat-sifat fisik tanah tersebut dilakukan mengikuti yang telah

dikemukakan oleh Richard dan Fireman (1943) dan Richard (1947).

Ada beberapa cara penetapan pF sesuai dengan alat yang digunakan

yaitu :

a. Dengan alat Pressure Plate Apparatus

b. Dengan alat sistim gantung (Hanging)

c. Dengan alat Tensiometer

A. Penetapan pF dengan Pressure Plate Apparatus

Cara kerja

1. Contoh tanah diambil dari lapang dengan tabung baja (core) setebal 1 mm.

2. Tanah dari tabung diambil dari 3 bagian, masing-masing untuk pF 1 (tekanan

10 cm air), pF 2 (tekanan 100cm air) dan pF 2,54 (tekanan 1/3 atmosfir),

untuk pF 4,2 (tekanan 15 atmosfir) digunakan contoh tanah kering udara < 2

mm.

3. Contoh tanah ditaruh diatas piringan (plate) dalam Pressure Plate Apparatus,

sesuai dengan no. plate dan dijenuhi dengan air sampai kelebihan dan

biarkan selama 24 jam.

4. Tutup alat tersebut rapat-rapat, kemudian biarkan tekanan sesuai dengan pF

yang dikehendaki.

5. Keseimbangan akan tercapai setelah kira-kira 48 jam tekanan tersebut

bekerja.

6. Setelah keseimbangan tersebut tercapai keluarkan contoh tanah itu, untuk

ditetapkan kandungan airnya.


11/17

7. Buat kurva pF diatas kertas grafik, sebagai absis setelah kandungan air dan

sebagai ordinat adalah pF.

B. Penetapan pF dengan Sistim Gantung

Cara Kerja

1. Siapkan corong khusus dan pipa plastik yang sesuai dengan corong tersebut

dan digantung pada tembok atau dinding.

2. Contoh tanah diambil dari lapang dengan tabung baja (core)setebal 1 mm.

3. Tanah dari tabung diambil dari 3 bagian, masing-masing untuk pF 1 (tekanan

10 cm air), pF 2 (tekanan 100 cm air) dan pF 2,3 (tekanan 200 cm air).

4. Biarkan air pada ujung pipa sampai rata dengan permukaan tanah dan

biarkan selama 48 jam.

5. Setelah 48 jam buatlah tekanan isapan dengan membuat perbedaan

ketinggian air sesuai dengan pF yang diinginkan.

6. Berikan tekanan selama 48 jam agar tercapai keseimbangan.

7. Tetapkan kadar airnya.

C. Penetapan pF dengan Alat Tensiometer

Cara Kerja

1. Isikan air hingga alat penuh (Tensiometer) secara perlahan-lahan agar tidak

terjadi udara yang terperangkap.

2. Keluarkan udara yang terperangkap dengan pompa vakum dan tutup rapat.

3. Masukan ujung keramik (yang porus) kedalam tanah dan dirapatkan pada

pinggir ujung porus tersebut agar semua permukaannya bersentuhan dengan

tanah.

4. Catat berapa tekanannya setelah posisi konstan.

5. Tetapkan kadar airnya, dengan rumus :

%100xgTanahBeratKerin

gMutlakBeratKerinPermulaanBeratTanahKadarAir


12/17

Pembuatan Kurva pF

Perhitungan kadar air pada masing-masing pF

%100xgTanahBeratKerin

gTanahBeratKerinBasahBeratTanahKadarAir

pF 1 kadarairnya =..%

pF 2 kadar airnya =..%

pF 2,3 kadar airnya =..%



100 20 30 40 50 60 70

1

2

3

4

5

6

7

Kadar air (%)

pF


13/17

IV. PENETAPAN TEKSTUR TANAH

Teksture tanah adalah susunan relative dari besar butir tanah terdiri

dari pasir berukuran 2mm 5 u, debu berukuran 50 u 2 u dan liat berukuran

kurang dari 2 u (menurut USDA).Ada 12 kelas tekstur tanah yaitu : pasir, debu, liat, pasir berlempung,

lempung pasir, lempung, lempung berdebu, lempung berliat, lempung liat

berpasir, lempung liat berdebu, liat berpasir, dan liat berdebu. Penetapan

teksture tanah di laboratorium ialah dengan cara pipet dan cara hydrometer.

Penetapan Tekstur Tanah Dengan Hydrometer

Cara Kerja

1. Timbang tanah yang telah diayak ( 2 mm) sebanyak 50 gram. Masukan

kedalam gelas piala 400 ml. tambahkan 50 ml H2O2 30% untuk

mengoksidir bahan organic supaya tidak mengandung fraksi-fraksi pasir

dan liat yang ada.

2. Tambahkan air destilasi sebanyak 200 ml.

3. Tambahkan 5 ml 1 N larutan calgon atau 30 ml 0,1 N Natrium Pirofosfat.

4. Kocok dan aduk sampai merata, tutup dan kemudian simpan selama 15

20 jam.

5. Tuangkan kedalam mankok dispersi dengan bantuan botol semprot.

6. Isi mankok dengan air distilasi samapai 7,5 cm dari permukaan.

7. Aduk dengan mixer selama 5 menit.

8. Tuangkan seluruh isi mangkok kedalam tabung sidimentasi, lalu bersihkan

mangkok dengan botol semprot.

9. Isi tabung dengan air distilasi sampai tepat 1000 ml.

10. Rendam tabung dalam bak air selama beberapa waktu dan catat

suhunya.

11. Angkat tabung sidimentasi, sumbat dengan sempurna lalu kocok dengan

membolak-balikkan tabung sebanyak 20 kali.

12. Kembalikan tabung kedalam bak air, dan catat waktunya.


14/17

13. Segera tuangkan 3 tetes amil-alkohol ke permukaan suspensi untuk

menghilangkan gangguan buih yang timbul.

14. Setelah 15 detik masukkan hydrometer kedalam suspensi secara hati-

hati.

15. Baca setelah 40 detik (atau 50 detik setelah Hydrometer dimasukkan) dan

catat.

16. Keluarkan hydrometer dan bilas dengan air hingga bersih.

17. Koreksi angka dengan pembacaan dengan cara : untuk tiap derajat

(derajat Fahrenheit/0F) di atas 680E(200C) angka pembacaan ini ditambah

0,2. bila kurang 680F, angka pembacaan dikurangi 0,2.

18. Setelah menjelang 2 jam, hydrometer dimasukkan lagi dan pembacaan

dilakukan tepat pada waktu 2 jam.

19. Ambil hydrometer dan bilas bersih.

20. Tentukan persentase pasir, debu dan liat.

Penetapan Tekstur Tanah Dengan Cara Pipet

Cara Kerja

1. Timbang tanah 20 gram kering udara dan dimasukan dalam erlemayer

500 ml.

2. Tambahakan 15 ml air dan 15 ml H2O2 30% dan kocok memutar dengan

tangan..

3. Biarkan semalam, Apabila buih banyak tempatkan dalam bak air dan

tambahkan alcohol.

4. Tempatkan diatas hot plate atau pemanas dengan suhu rendah dan

tambahkan dengan H2O2 30% sedikit demi sedikit sampai tidak timbul

buih.

5. Bila tanah mengandung CaCO3 bebas, tambahkan 45 ml HCL 0,4 Ndidihkan 60 menit, biarkan mengendap dan lakukan dekan tasi.

6. Tambahkan air sampai menjadi 300 ml, kemudian ditempatkan diatas

hot plate dengan menaikkan suhu perlahan-lahan dan didihkan selama

1jam (untuk menghilangkan sisa H2O2 30%) setelah itu didinginkan.


15/17

7. Setelah dingin tambahkan 25 ml larutan Na4P2O7 5% dan biarkan

semalam.

8. Hari beriku di kocok dengan pengocok (mixer) selama 5 menit, lalu

pasirnya dipisahkan dengan ayakan 0,053 mm. pasir dioven dengan suhu

1050C sampai konstan.

9. Filtratnya untuk penentuan debu dan liat.

Penentuan debu dan liat

1. Filtrat hasil saringan tadi dimasukkan ke dalam tabung 1000 ml dan

tempatkan di atas meja kocok sampai semua larutan mengendap, dan

langsung dipipet sebanyak 20 ml dan catat suhunya.

2. Hasil pemipetan dipindahkan ke tin timbangan (sebelumnya tin ditimbang

dulu). Keringkan dalam oven selama semalam dengan suhu 1050C. ini

menunjukkan fraksi 50 u = berat B.

3. Diamkan jangan sampai kena getaran (suhu no.1 menentukan waktu

pemipetan yang kedua).

4. Setelah waktu pemipetan kedua, pipet lagi sebanyak 20 ml, masukkan

kedalam tin. Keringkan dalam oven semalam lalu timbang. Berat ini

menunjukkan berat fraksi yang berukuran lebih kecil dari 50 u = berat C.

5. Suhu pemipetan kedua dicatat, untuk menentukan waktu pemipetan yang

ketiga.

6. Selama tepat waktunya, pipet lagi sebanyak 20 ml (seperti no.2)

masukkan dalam tin dan keringkan dalam oven selama semalam. Berat

fraksi ini menunjukkan fraksi yang lebih kecil 2 u = berat D.

Waktu Sidimentasi Untuk Partikel

Suhu0

C

Jumlah waktu yang menunjukkan diameter partikel

2 um 20 um10 cm 8 cm 10 cm 8 cm

Jam Menit Jam Menit Jam Menit Jam Menit

20 7 46 6 13 4 39 3 43

21 7 35 6 4 4 33 3 38

22 7 24 5 55 4 37 3 33


16/17

23 7 11 5 47 4 20 3 28

24 7 4 5 39 4 14 3 23

25 6 55 5 32 4 8 3 19

26 6 45 5 24 4 2 3 14

27 6 36 5 17 3 56 3 9

28 6 28 5 10 3 53 3 6

29 6 19 5 3 3 48 3 2

Perhitungan

Perhitungan berdasarkan pada berat kering sample. Berikut ini didapatkan

penyajian akhir dari masing-masing fraksi :

1. Liat (< 2 u) = (D x 50)0,75 gram = .g (Berat K)

2. Debu (2 20 u) = (C x 50) 0,57 gK = .g (Berat L)

3. Debu(20 50 u) = (B x 50) 0,75 - KL = .g (Berat M)

4. pasir (50 2000 u ) = Berat A

0,75 g = koreksi untuk agent dispersi

5. Berat sampel = K + L + M + A

6. Jumlah proporsi (%) dari fraksi, dihitung dengan :

% liat (< 2 u) = K/berat sampel x 100% = .%

%debu (220 u) = L/ berat sampel x 100% = ...%

%debu (2050 u) = M/ berat sampel x 100% = %

%pasir (50 2000 u) = A/ berat sampel x 100% = .%

7. Tentukan kelas tekstur dalam segitiga tekstur,

8. Tekstur tanah adalah

Gambar Segitiga Tekstur Menurut USDA


17/17

Pratikum Fisika Tanah

Documents

Transcript of Pratikum Fisika Tanah