TEKNIK PENETAPAN BERAT ISI TANAH DI LABORATORIUM FISIKA TANAH BALAI PENELITIAN TANAH M. Sodik Djunaedi1
B
erat isi tanah merupakan salah satu sifat fisik tanah yang sering ditetapkan karena berkaitan erat dengan perhitungan penetapan sifat-sifat fisik tanah lainnya, seperti retensi air (pF), ruang pori total (RPT), coefficient of linier extensibility (COLE), dan kadar air tanah. Data sifat-sifat fisik tanah tersebut diperlukan dalam perhitungan penambahan kebutuhan air, pupuk, kapur, dan pembenah tanah pada satuan luas tanah sampai kedalaman tertentu. Berat isi tanah juga erat kaitannya dengan tingkat kepadatan tanah dan kemampuan akar tanaman menembus tanah.
Contoh tanah yang digunakan dalam kegiatan ini adalah tanah Ultisol atau Podsolik yang berasal dari Kebun Percobaan Tamanbogo, Lampung Timur. Contoh tanah tersebut ditetapkan berat isi tanahnya dengan menggunakan metode ring dan metode bongkahan.
Menurut Lembaga Penelitian Tanah (1979), definisi berat isi tanah adalah berat tanah utuh (undisturbed) dalam keadaan kering dibagi dengan volume tanah, dinyatakan dalam g/cm 3 (g/cc). Nilai berat isi tanah sangat bervariasi antara satu titik dengan titik lainnya karena perbedaan kandungan bahan organik, tekstur tanah, kedalaman tanah, jenis fauna tanah, dan kadar air tanah (Agus et al. 2006). Metode untuk menetapkan berat isi tanah yang digunakan di laboratorium fisika tanah Balai Penelitian Tanah (Balittanah), Bogor adalah metode gravimetri melalui pengambilan contoh tanah utuh menggunakan ring sample (tabung kuningan) dan bongkahan tanah utuh (clod) dengan berat kurang lebih 100 g. Tujuan penulisan ini adalah untuk menginformasikan teknik penetapan berat isi tanah yang dilaksanakan di laboratorium fisika tanah Balittanah.
Bahan yang digunakan pada metode ring sample adalah contoh tanah utuh, yang pengambilannya menggunakan ring sample. Alat yang digunakan adalah ring sample berbentuk silinder (tabung kuningan) dengan diameter luar 7,93 cm, diameter dalam 7,63 cm, dan tinggi ring 4 cm, serta timbangan halus dan oven.
BAHAN DAN METODE
• Contoh tanah yang diambil dari lapangan menggunakan
Kegiatan ini dilaksanakan di laboratorium fisika tanah Balittanah pada bulan Juni 2008. Penetapan berat isi tanah dilakukan dengan menggunakan tanah utuh yang berasal dari ring sample dan agregat tanah utuh berupa bongkahan. Bila menggunakan tanah dari ring sample maka metodenya disebut dengan metode ring, sedangkan bila tanah berasal dari bongkahan tanah utuh disebut metode bongkahan tanah (Agus et al. 2006). Kedua metode penetapan berat isi tanah tersebut menggunakan bahan dan alat yang sedikit berbeda.
1
Teknisi Litkayasa Penyelia pada Balai Penelitian Tanah, Jalan Ir. H. Juanda No. 98, Bogor 16123, Telp. (0251) 8336757, Faks. (0251) 8321608
Buletin Teknik Pertanian Vol. 13 No. 2, 2008
Metode Ring Bahan dan Alat
Prinsip Metode Contoh tanah dalam ring sample yang telah diketahui volumenya (volume tanah sama dengan volume ring) ditimbang, kemudian ditetapkan kadar airnya. Untuk selanjutnya, dihitung berat kering tanahnya. Prosedur Kerja
• •
• • •
ring sample ditimbang, misal X gram (berat tanah + berat ring). Tanah dikeluarkan dari ring sample kemudian ring ditimbang, misal Y gram (berat ring sample). Ditentukan volume ring yang merupakan volume tanah dengan persamaan Π R2x T. Π = 22/7 nilai konstanta R = jari-jari T = tinggi/tebal ring Tanah dari ring sample diambil 10 g untuk penetapan kadar air tanah, misalnya U% (kadar air tanah berdasarkan berat kering). Berat kering tanah dihitung dengan persamaan = (X - Y)/ (100 + U) gram. Berat isi = {(X - Y)/(100 + U)}/volume tanah. 65
Contoh hasil analisis berat isi tanah dengan metode ring yang dilaksanakan tanggal 20-27 Juni 2008 adalah sebagai berikut:
• • • • • •
Berat tanah berikut ring = 385,7 g. Berat ring = 108,4 g. Kadar air tanah (U%) = 35,14%. Berdasarkan data tersebut di atas, maka berat tanah kering = (385,7 - 108,4)/(100 + 35,14) x 100 = 205,20 g. Volume tanah sama dihitung dengan persamaan (3,14)R2 = 3,14 cm x (3,815) cm x 4 cm = 182,80 cm3. Berat isi tanah = 205,2 g/182,80 cm3 = 1,12 g/cm3.
Metode Bongkahan Bahan dan Alat Bahan yang digunakan adalah tanah agregat utuh, parafin, dan benang. Alat yang digunakan adalah timbangan, oven, dan beker glass. Prinsip Metode Tanah agregat utuh berbentuk bongkahan ditimbang lalu ditetapkan kadar airnya. Selanjutnya, tanah dibungkus parafin untuk ditetapkan volumenya. Prosedur Kerja
• Contoh tanah dari lapang berbentuk bongkahan diambil secukupnya, lalu ditimbang, misal A gram.
• Dari tanah yang sama ditetapkan kadar airnya berdasarkan • • • • •
berat kering (U%). Bongkahan tanah kemudian diikat dengan benang dan dicelupkan dalam parafin panas (cair) hingga semua tanah terbungkus parafin. Parafin yang membungkus tanah dibiarkan membeku, lalu tanah yang terbungkus parafin ditimbang (B). Tanah yang dibungkus parafin ditimbang dalam air dalam keadaan menggantung (C). Dihitung volume parafin (Vp) dengan persamaan Vp = (B A)/0,8 (berat isi parafin). Dihitung berat isi tanah dengan persamaan: Berat isi tanah =
A/(100 + U %) g/cc B - C - Vp
Contoh hasil analisis berat isi tanah dengan metode bongkahan dengan contoh tanah yang sama dengan metode ring yang dilaksanakan tanggal 20-27 Juni 2008 adalah sebagai berikut: 66
• Hasil penimbangan tanah utuh bongkahan dari lapang = • • • • • • •
12,3 g. Hasil penetapan kadar air berdasarkan berat kering (U%) = 35,14%. Berat tanah kering = (12,3)/(100 + 35,14) x 100 = 9,10 g. Berat tanah yang sudah dibungkus parafin di udara = 13,4 g. Volume parafin = (13,4 - 12,3)/0,8 = 2,1/0,8 = 1,38 cm3. Berat tanah yang dibungkus parafin dalam air = 4 g. Volume tanah = 13,4 cm - 4 cm - 1,38 cm = 8,02 cm3. Berat isi tanah = 9,10 g/8,02 cm = 1,13 g/cm3.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penetapan berat isi tanah di laboratorium Balittanah disajikan pada Tabel 1 dan 2. Teknik penetapan berat isi tanah dengan metode ring yang dilakukan di laboratorium fisika tanah Balittanah agak sedikit berbeda dalam penentuan berat kering tanah. Teknik penetapan berat isi tanah dilakukan dengan cara menetapkan kadar air tanah, kemudian dengan data kadar air tanah tersebut, berat kering tanah dihitung seperti pada contoh hasil penetapan berat volume. Teknik yang umum dilakukan untuk mendapatkan berat kering tanah adalah seluruh tanah dalam ring dipanaskan pada suhu 105°C hingga beratnya konstan. Keuntungan menentukan berat kering tanah dengan menggunakan kadar air tanah adalah penetapan memerlukan waktu lebih singkat, lebih kurang 3 jam, sehingga menghemat waktu dan biaya. Bila dilakukan dengan cara memanaskan seluruh tanah maka waktu yang diperlukan lebih lama, bisa sampai 24 jam lebih, dan pada tanah gambut dapat memakan waktu 3 x 24 jam. Keuntungan lainnya adalah bila pengambilan contoh tanah untuk kadar air dilakukan hati-hati, tanah dalam ring sample tidak rusak dan dapat digunakan untuk penetapan analisis fisika tanah lainnya seperti permeabilitas, retensi air, dan stabilitas agregat. Bila semua tanah pada ring sample dipanaskan, tanah dalam ring akan mengerut dan rusak sehingga tidak dapat digunakan untuk analisis tanah lainnya. Karena dapat dilakukan dengan cepat, penetapan berat isi tanah dengan teknik tersebut di atas dapat dilakukan di lapangan asalkan tersedia peralatan yang diperlukan, yaitu: • Timbangan Ohaus. • Oven kue, cawan aluminium (aluminum foil), dan kompor untuk penetapan kadar air tanah di lapangan. • Ring sample atau tabung untuk pengambilan contoh tanah pada penetapan dengan metode ring. • Parafin dan benang untuk metode bongkahan. Buletin Teknik Pertanian Vol. 13 No. 2, 2008
Tabel 1. Data hasil penetapan berat isi tanah dengan metode bongkahan, laboratorium fisika tanah Balai Penelitian Tanah, Bogor, 2008 Nomor
Nomor
Kedalaman
urut
contoh
(cm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IIT0 IIT1 IIT2 IIT3 IIT4 IIIT0 IIIT1 IIIT2 IIIT3 IIIT4 IVT0 IVT1 IVT2 IVT3 IVT4
0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20
Berat tanah basah (g)
Berat tanah + parafin (g)
Berat parafin (g)
10,3 10,9 6,0 14,1 9,7 15,9 12,4 5,3 8,8 14,8 9,0 20,9 26,8 25,8 28,6 25,6 25,5 27,6 24,6 24,5
12,4 14,0 8,0 16,5 12,7 18,5 14,7 6,1 9,9 16,4 10,1 25,7 30,6 27,4 31,3 29,8 29,0 32,3 28,8 27,8
2,1 3,1 2,0 2,4 3,0 2,6 2,3 0,8 1,1 1,6 1,1 4,8 3,8 1,6 2,7 4,2 3,5 4,7 4,2 3,3
MC (%)
Berat tanah kering (g)
Berat tanah + parafin dalam air (g)
8,16 8,59 4,39 11,28 6,96 12,05 9,52 3,73 6,92 10,45 6,57 17,87 20,72 19,37 21,90 20,67 19,25 20,86 19,16 18,25
4,00 4,40 2,40 6,00 3,90 6,10 5,62 2,40 3,60 7,60 4,32 7,60 11,72 11,32 12,32 10,32 10,32 12,32 10,32 10,32
20,80 21,20 26,80 20,00 28,20 24,20 23,20 29,60 21,40 29,40 27,00 14,48 22,71 24,91 23,42 19,25 24,50 24,42 22,12 25,50
Berat isi (g/cc) 1,41 1,50 1,42 1,50 1,38 1,32 1,53 1,38 1,40 1,54 1,49 1,48 1,47 1,38 1,40 1,45 1,35 1,48 1,45 1,37
Tabel 2. Data hasil penetapan berat isi tanah dengan metode ring, laboratorium fisika tanah Balai Penelitian Tanah, Bogor, 2008 Nomor
Nomor
Kedalaman
urut
contoh
(cm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IIT0 IIT1 IIT2 IIT3 IIT4 IIIT0 IIIT1 IIIT2 IIIT3 IIIT4 IVT0 IVT1 IVT2 IVT3 IVT4
0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20
Berat tanah basah + ring (g)
Berat ring
442,80 441,90 439,50 418,90 415,10 438,50 427,30 445,30 410,80 418,90 448,10 385,10 430,30 433,60 390,90 382,10 432,90 381,40 408,36 411,40
131,2 124,6 123,8 105,3 125,2 132,0 122,8 127,5 107,0 122,8 182,9 101,8 129,7 123,5 133,1 106,1 102,4 120,2 130,4 131,6
Buletin Teknik Pertanian Vol. 13 No. 2, 2008
(g)
Berat tanah basah (g)
Volume tanah (cc)
311,60 317,30 315,70 313,60 389,90 306,50 304,50 317,80 303,80 296,10 265,20 283,30 300,60 310,10 257,80 276,00 330,50 261,20 277,96 279,80
182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96 182,96
Kadar air (%) 11,20 10,40 10,20 11,20 9,60 10,60 11,00 10,80 10,00 11,20 18,20 16,20 18,20 18,00 17,80 17,60 17,80 17,80 18,00 17,60
Berat tanah kering (g) 276,70 284,30 283,50 278,48 262,07 274,01 271,01 283,48 273,42 262,94 216,93 237,41 245,89 254,28 211,91 227,42 271,67 214,71 227,93 230,56
Berat isi (g/cc) 1,51 1,55 1,55 1,52 1,43 1,50 1,48 1,55 1,49 1,44 1,19 1,30 1,34 1,39 1,16 1,24 1,48 1,17 1,25 1,26
67
Teknik penetapan berat isi tanah dengan metode bongkahan dilakukan bila sampel tanah utuh dari ring tidak tersedia. Metode bongkahan perlu dilakukan bila pada penetapan COLE memerlukan data berat isi tanah kering mutlak dan berat isi tanah pada tekanan 1/3 atmosfir karena penentuan nilai COLE dilakukan menurut Brasher (1979) dalam Hariwidjaja (1980), yaitu: 3√ Berat isi tanah kering mutlak Nilai COLE = -1 3√ Berat isi tanah 1/3 Atm Berat isi tanah sangat diperlukan dalam analisis fisika tanah lainnya sepeti ruang pori total dan kadar air tanah dalam persen volume. Berat isi tanah juga diperlukan dalam perhitungan pemberian pupuk, penambahan kapur dan pembenah tanah untuk satu satuan luas lahan. Hal ini karena pada luas lahan dengan kedalaman tertentu menggunakan satuan volume (m3), sedangkan pupuk, kapur atau pembenah tanah dalam satuan berat, sehingga volume tanah harus diubah terlebih dahulu menjadi satuan berat (kg atau ton). Untuk mengubah menjadi satuan berat maka diperlukan data berat isi tanah.
KESIMPULAN DAN SARAN Teknik penetapan berat isi tanah pada prinsipnya adalah perbandingan berat tanah kering dan volume tanah. Nilai berat isi tanah yang diperoleh menggunakan metode ring dan metode bongkahan relatif sama. Data berat isi tanah sangat diperlukan untuk perhitungan analisis fisika tanah lainnya seperti seperti penetapan COLE, ruang pori total, dan retensi air. Teknik penetapan berat isi tanah dapat dilakukan di lapangan asalkan tersedia peralatan yang diperlukan, seperti timbangan, oven, dan kompor. Dalam menentukan kebutuhan pupuk di lapangan, disarankan agar air atau pembenah tanah di lapangan menggunakan data berat volume.
DATAR PUSTAKA Agus, F., R.D. Yustika, dan U. Haryati. 2006. Sifat Fisik Tanah dan Metode Analisisnya. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor. Hariwidjaja, O. 1980. Pengantar Fisika Tanah. Departemen Ilmu Tanah Institut Pertanian Bogor. hlm. 62. Lembaga Penelitian Tanah. 1979. Penuntun Analisa Fisika Tanah. Lembaga Penelitian Tanah, Bogor.
68
Buletin Teknik Pertanian Vol. 13 No. 2, 2008
