INSTRUKSI KERJA LABORATORIUM LABORATORIUM FISIKA TANAH
UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2011
Instruksi Kerja Laboratorium Fisika Tanah Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Kode Dokumen Revisi Tanggal Diajukan oleh
0040207100 2 08 Juni 2011 Tim Unit Jaminan Mutu Ketua,
: : : :
(ttd)
Dikendalikan oleh
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU Sekretaris Jurusan
:
(ttd)
Disetujui oleh
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU Ketua Jurusan
:
Ttd
Prof.Dr.Ir. Zaenal Kusuma, SU ii
Instruksi Kerja Laboratorium Fisika Tanah Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Kode Dokumen Revisi Tanggal Diajukan oleh
0040207100 2 08 Juni 2011 Tim Unit Jaminan Mutu Ketua,
: : : :
(ttd)
Dikendalikan oleh
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU Sekretaris Jurusan
:
(ttd)
Disetujui oleh
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU Ketua Jurusan
:
Ttd
Prof.Dr.Ir. Zaenal Kusuma, SU ii
DAFTAR ISI Halaman Daftar Isi iii 1. Pengambilan Contoh Tanah Utuh 1 2. Pengambilan Contoh Agregat Utuh 4 3. Pengambilan Contoh Tanah dari Profil Tanah 5 4. Analisa Berat Isi Metode Silinder 7 5. Analisa Berat Isi Metode Clod 9 6. Analisa Berat Jenis Tanah Metode Piknometer 12 7. Analisa Mekanik Tanah Penetapan Tekstur Metode 14 Pipet 8. Analisa Karakteristik Lengas Tanah (Kurva pF) 17 9. Analisa Kemantapan Agregat Ayakan Basah 20 10. Analisa Infiltrasi Lapangan Metode Double Ring 22 11. Evaporasi Tanah Terbuka 24 12. Analisa Konduktivitas Hidraulik Jenuh 27
iii
PENGAMBILAN CONTOH TANAH UTUH 0040207101
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengambil contoh tanah utuh dengan metode ring sample. 2. ALAT dan BAHAN a. Tabung contoh (Ring sampel) b. Ring master c. Sekop d. Pisau tajam dan tipis e. Kantong plastik f. Karet tali g. Spidol permanen 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan Analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI Tabung contoh (Ring sampel), yaitu suatu alat yang dibuat dari logam anti karat berbentuk tabung silinder. Tabung contoh tanah di jurusan tanah mempunyai ukuran sebagai berikut : Tinggi 4 cm, diameter luar 7.93 cm dan diameter dalam 7.63 cm. Tebal tabung harus memenuhi syarat nisbah luas kurang dari 0.1 untuk mencegah terjadinya tekanan mendatar. Nisbah Luas ialah: (D12 – Dd2)/Dd2 dimana D1 adalah diameter luar dan Dd adalah diameter dalam. Tabung dilengkapi dengan tutup plastik. Tempat menyimpan tabung berupa peti khusus dengan ukuran disesuaikan dengan ukuran dan banyaknya tabung. 5. URAIAN KERJA a. Ratakan dan bersihkan lapisan permukaan tanah yang akan diambil contohnya, kemudian letakkan ring master tegak lurus pada lapisan tersebut. b. Gali tanah di sekeliling tabung dengan sekop (Gambar 1). 1
c.
d.
-
-
Buang sisa lapisan pertama sampai batas lapis kedua. Ratakan kemudian ambil contoh seperti cara diatas, dan seterusnya sehingga semua contoh setiap lapisan dapat diambil. Disamping mengambil contoh tanah utuh, lakukan juga pengambilan contoh tanah agregat utuh. Catatan : Jumlah contoh tanah utuh pada setiap lokasi atau horison dalam profil tanah biasanya sekitar 8 tabung untuk keperluan penetapan permeabilitas, pF, berat jenis, berat isi dan ruang pori tanah. Jika pembuatan profil tanah tidak memungkinkan, maka sebagai penggantinya dapat dilakukan pengamatan dan pengambilan contoh tanah dari profil tanah mini (mini pit).
Kerat tanah di sekeliling dengan pisau sampai mendekati permukaan tanah (Gambar 1). f. Masukkan tabung sampel ke dalam ring master. g. Tekan tabung dengan hati-hati sampai masuk ke dalam tanah. h. Letakkan tabung lain tepat diatas tabung pertama, kemudian tekan lagi sampai rata (Gambar 1). i. Tabung beserta tanah didalamnya digali dengan sekop (Gambar 1). j. Pisahkan tabung pertama dan kedua dengan hati-hati (Gambar 1), kemudian potonglah kelebihan tanah yang terdapat pada bagian atas dan bagian bawah tabung sampai rata (Gambar 1). k. Tutuplah tabung beserta tanahnya dengan plastik untuk mencegah penguapan dan gangguan selama dalam perjalanan. l. Pada bagian luar tabung ditulisi keterangan yang bersisi nomor contoh tanah dan kedalaman tanah. m. Masukkan tabung tersebut dalam kotak yang telah tersedia (Gambar 1). Catatan : Pengambilan contoh tanah utuh yang baik adalah waktu tanah dalam kondisi kapasitas lapangan. Kalau tanah terlalu kering dianjurkan agar disiram terlebih dahulu sehari sebelum pengambilan contoh. e.
2
Gambar 1. Langkah–langkah pengambilan contoh tanah utuh.
6. LAMPIRAN Formulir pengambilan contoh tanah dan hasil analisa Fisika Tanah.
3
PENGAMBILAN CONTOH AGREGAT UTUH 0040207102
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengambil contoh tanah dengan metode agregat utuh. 2. ALAT dan BAHAN a. cangkul b. kotak dengan kapasitas 2 kg c. label 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI 5. URAIAN KERJA a. Gali tanah sampai kedalaman yang diinginkan b. Ambil gumpalan tanah yang dibatasi oleh bidang belahan bumi (agregat utuh), masukkan ke dalam kotak (apabila tidak tersedia kotak, bisa dipakai tempat lain asal agregat tanah tersebut tidak mengalami kerusakan selama dalam pengangkutan). 6. LAMPIRAN Formulir pengambilan contoh tanah.
4
PENGAMBILAN CONTAH TANAH DARI PROFIL TANAH 0040207103
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan melakukan pengambilan contoh tanah dari profil tanah. 2. ALAT dan BAHAN a. Pisau b. Tabung Kuningan c. Kantong Plastik d. Karet Tali e. Palu f. Meteran 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI 5. URAIAN KERJA a. Buat profil tanah. b. Bersihkan dengan pisau permukaan profil yang akan diamati. c. Lakukan pengamatan profil untuk menentukan horison tanah yang terdapat dalam profil tersebut. d. Lakukan pengambilan contoh tanah bisa dimulai dari lapisan atau horison yang paling bawah untuk menghindari kontaminasi tanah yang jatuh dari horison diatasnya. e. Lakukan pengambilan contoh tanah utuh mulai dari lapisan paling atas dengan cara sebagai berikut : 1. Bersihkan dan ratakan permukaan lapisan pertama pada profil yang telah diamati dan diambil contoh tanah biasa. 2. Ambil contoh tanah utuh seperti cara yang telah didiskusikan sebelumnya.
5
3. Buang sisa lapisan pertama sampai batas lapis kedua. Ratakan kemudian ambil contoh seperti cara diatas, dan seterusnya sehingga semua contoh setiap lapisan dapat diambil. 4. Disamping mengambil contoh tanah utuh, lakukan juga pengambilan contoh tanah agregat utuh.
-
-
Catatan : Jumlah contoh tanah utuh pada setiap lokasi atau horison dalam profil tanah biasanya sekitar 8 tabung untuk keperluan penetapan permeabilitas, pF, berat jenis, berat isi dan ruang pori tanah. Jika pembuatan profil tanah tidak memungkinkan, maka sebagai penggantinya dapat dilakukan pengamatan dan pengambilan contoh tanah dari profil tanah mini (mini pit).
6. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Fisika Tanah.
6
ANALISA BERAT ISI METODE SILINDER 0040207104
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur Berat Isi metode silinder. 2. ALAT dan BAHAN a. Timbangan Mettler b. Oven c. Labu ukur 100 ml d. Beaker glass e. Timbangan OHAUS f. Parafin g. Air aquadest h. Silinder stainless i. Hot plate j. Botol semprot k. Gelas ukur l. Sand box m. Benang 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI Bobot isi tanah (Bulk density ) adalah perbandingan antara massa tanah dengan volume partikel ditambah dengan ruang pori diantaranya. Massa tanah ditentukan setelah kering oven 105 0C dan volumenya merupakan volume dari contoh tanah yang di ambil di lapangan, sehingga dinyatakan dalam g.cm-3 5. URAIAN KERJA a. Timbangan contoh tanah dengan silindernya (x gram) b. Timbang silinder kosong (y gram) c. Tetapkan kadar lengas contoh tanah (z gram)
7
d. Hitung bobot isi dengan rumus : Kadar air (w)
Vol tanah Ring blok
Vol. tanah silinder
Massa padatan
Berat isi
Mp g g -1 k
cm3 l
cm3 m
b
g n
g cm -3 o
Rumus: BI = (100(X-Y) / (100+Z)) / (Volume tanah)
7. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Bobot Isi Tanah Ring blok
Pjg (p) cm a
Tgi
Silinder
Lbr (L)
(t) cm b
Massa total tanah basah
cm c
Dmr ( )
cm d
Tgi Mt
Kadar air sub sampel (W) Tnh basah + kaleng
Tnh oven + kaleng
(p)
Kaleng
(K)
cm e
g g
Keterangan : h-i k= i-j , l= axbxc m = 0,25 π d 2 e g n= 1+ k n o= m
8
(Tb + K) g h
(To + K) g i
g j
ANALISA BERAT ISI METODE CLOD 0040207105
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur Berat Isi metode clod. 2. ALAT dan BAHAN a. Timbangan Mettler b. Oven c. Labu ukur 100 ml d. Beaker glass e. Timbangan OHAUS f. Parafin g. Air aquadest h. Silinder stainless i. Hot plate j. Botol semprot k. Gelas ukur l. Sand box m. Benang 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI Bobot isi tanah (Bulk density ) adalah perbandingan antara massa tanah dengan volume partikel ditambah dengan ruang pori diantaranya. Massa tanah ditentukan setelah kering oven 105 0C dan volumenya merupakan volume dari contoh tanah yang di ambil di lapangan, sehingga dinyatakan dalam g.cm-3 5. URAIAN KERJA A. Bobot isi (metode clod) a. Ambil clod tanah dan letakan pada suatu wadah. b. Ikat clod tersebut dengan benang dan timbang (a). c. Lapisi clod dengan parafin panas, setelah kering timbang (b).
9
d. Masukan clod yang dilapisi parafin didalam gelas ukur berisi air, hitung volumenya. e. Keringkan clod dalam oven 105 0C, dan tentukan bobot tanah kering oven (d). f. Hitung bobot isi tanah dengan rumus : Rumus : BI = ((w * a)) / (b - ( (c - a)/ p )) W p a b c
= = = =
kerapatan jenis air (1) kerapan jenis parafin (0.8) berat tanah clod volume tanah + parafin dalam gelas ukur berisi air = berat tanah + parafin
B. Untuk tanah mengembang - mengerut (metode clod) Dalam penetapan bobot isi tanah diperhitungkan atas dasar : 1. Dp m = bobot isi contoh tanah lembab 2. Dp 1/3 = bobot isi pada isapan 1/3 bar 3. Dp od = bobot isi pada kering oven (105 0C) Langkah – langkah : a. Ambil 2 bongkah contoh yang berdiameter antara 5 - 8 cm dan utuh b. Masing-masing contoh diikat dengan benang c. Letakan dalam bak perendam untuk dijenuhkan d. Masukan kedalam sand box dan beri isapan 1/3 atm sampai kondisi setimbang (= 5 hari) e. Keluarkan contoh - contoh tanah tersebut dan masing- masing timbang f. Ambil satu contoh tanah dan masukan oven 105 0C g. Contoh tanah yang satunya lagi celupkan kedalam cairan parafin sampai rata seluruh permukaannya. Dinginkan dan timbang dari sini didapatkan berat parafin. h. Ukur volume clod + parafin (no g) dengan jalan mencelupkan ke dalam beaker glass / gelas ukur yang berisi air. Kenaikan volume air sama dengan volume clod + parafin i. Cari berat padat. Dari (no g) dapat dihitung volume parafin. Kemudian dihitung pula volume contoh 10
j. k.
tanah 1/3 atm, yaitu kenaikan volume air (no h) dikurangi volume parafin, BJ parafin 0,8 Timbang contoh tanah yang dikeringkan dalam oven (no f) kemudian tentukan kadar lengasnya. Kadar lengas ini dapat digunakan untuk menghitung berat contoh tanah (no g) pada suhu 105 0C. Dan dapat dihitung bobot isi kondisi hisapan 1/3 atm.
(berat contoh pada 105 0C) Db = ----------------------------------(volime contoh pada 1/3 atm) Contoh tanah (no j) setelah ditimbang kemudian dilapisi pula dengan parafin cair sampai merata. Timbang lagi contoh tanah oven 105 0C + parafain. Dari sini didapatkan pula berat parafin untuk melapisi. Ukur contoh tanah seperti prosedur (no h & i) Hitung bobot isi dalam kondisi kering oven. (berat contoh pada 105 0C) Db od = --------------------------------------(volume contoh pada 105 0C) Jika di lapangan tidak dijumpai pembengkakan, cara dengan silinder bisa dilakukan dengan syarat di dalam silinder mengandung < 5% fragmen kasar berdiameter > 2 mm.
Bobot isi =
(berat tanah kering oven dalam silinder) ----------------------------------------------(volume silinder)
8. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Bobot isi Tanah.
11
ANALISA BERAT JENIS TANAH METODE PIKNOMETER 0040207106
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur Berat jenis tanah dengan metode volumetrik. 2. ALAT dan BAHAN a. Timbangan Mettler b. Oven c. Labu ukur 100 ml d. Beaker glass e. Timbangan OHAUS f. Parafin g. Air aquadest h. Silinder stainless i. Hot plate j. Botol semprot k. Gelas ukur l. Sand box m. Benang 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI 5. URAIAN PROSEDUR a. Tentukan kadar lengas contoh tanah yang dianalisa b. Timbang labu ukur kosong (x gram) c. Isikan tanah kering udara sekitar 50 gram ke dalam labu ukur. Kemudian timbang beserta labunya dan koreksi dengan kadar lengas tanahnya (Y = bobot labu kosong + tanah kering oven) d. Tambahkan air kurang lebih setengahnya sambil membilas tanah yang menempel di leher labu.
12
e. Untuk mengusir udara yang terjerat dalam tanah, labu didihkan berlahan-lahan beberapa menit. f. Dinginkan labu beserta isinya sampai mencapai suhu ruangan, kemudian tambahkan air dingin yang telah didihkan sampai batas volume, lalu timbang (Z gram). g. Keluarkan isi labu ukur, cuci, kemudian isi dengan air dingin yang telah dididihkan sampai batas volume. Timbang (A gram) atau (no 7) tidak usah dilakukan bila labu ukurnya telah diketahui ukuran volumenya, misal 100 ml dengan merubah rumus berat jenis. i. Hitung bobot jenis partikel dengan rumus : BJ = ((Y - X) x d) / ((Y - X) - (Z - A) ) g.cm -3 Y X Z A d
= = = = =
berat labu kosong + tanah kering oven berat labu kosong (Vol. labu 100 ml) berat labu berisi ( tanah + air) sampai garis batas berat labu dan air dingin, sampai garis batas kerapatan air pada saat pengamatan = 1
6. LAMPIRAN Lampiran Formulir Pengamatan Berat Jenis Tanah Metode Volumetrik.
13
ANALISA MEKANIK TANAH PENETAPAN TEKSTUR METODE PIPET 0040207107
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur daya mekanik tanah dengan metode tekstur tanah. 2. ALAT dan BAHAN Alat : a. Labu Erlenmeyer 500 ml, Gelas Piala b. Gelas Ukur 10 ml, 50 ml dan 1000 ml c. Pengaduk listrik dan pengaduk kayu d. Ayakan 0,05 mm dan pengocoknya e. Pipet f. Timbangan (dengan ketelitian sampai 0.1 g) g. Hot Plate, oven dan kaleng timbang, thermometer Bahan Reagant : a. Hidrogen peroksida, 30 % (H 2O2) b. Kalgon 5% Larutkan 40 g NaPO 3 (natrium metafosfat ) dalam kira kira 750 ml aquadest ke dalam labu ukur 1000 ml dengan cara menaburkan bubuk tersebut secara perlahan-lahan sambil dikocok. Kemudian tambahkan 10 g Na2CO3 (natrium karbonat) dan isi aquadest sampai tanda batas. c. Asam khlorida, HCl, 2M : Masukan 90 ml HCl pekat ke dalam labu ukur 1000 ml dan dengan perlahan-lahan masukkan air suling (aquadest) sampai tanda batas.
3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI Tekstur adalah perbandingan antara persentase partikel pasir, debu, dan liat. 5. URAIAN KERJA 14
a.
b.
c.
d. e.
f.
g.
h.
i. j.
k.
l.
Timbang contoh tanah kering udara 20 g masukkan ke dalam labu erlenmeyer 500 ml dan tambahkan 50 ml air suling atau aquadest (untuk tanah-tanah kalkareous tambahkan sedikit HCl 2M agar larutan tersebut sedikit asam) Tambahkan 10 ml hidrogen peroksida, tunggu agar bereaksi, tambahkan sekali lagi 10 ml bila reaksi sudah berkurang. Jika sudah tidak terjadi reaksi yang kuat lagi, letakkan labu diatas pemanas hot plate dan naikkan suhunya perlahan-lahan sambil menambah hidrogen peroksida setiap 10 menit. Teruskan sampai mendidih dan tidak ada reaksi yang kuat lagi (peroksida aktif dibawah suhu 100 0 C). Tambah 50 ml HCl 2M dan air sehingga volumenya 250 ml, dan cuci dengan air suling (untuk tanah kalkareous 4 - 5 kali). Sesudah bersih, tambahkan 20 ml kalgon 5 % dan biarkan semalam. Tuangkan ke dalam tabung dispersi seluruhnya dan tambahkan air suling sampai volume tertentu dan kocok dengan pengocok listrik selama 5 menit. Tempatkan ayakan 0.05 mm dan corong di atas labu ukur 1000 ml dan pindahkan semua tanah diatas ayakan dan cuci dengan cara disemprot air suling sampai bersih. Pindahkan pasir bersih yang tidak lolos ayakan ke dalam kaleng timbang dengan air dan keringkan diatas hot plate. Tambahkan air suling ke dalam larutan tanah yang ditampung dalam gelas ukur 1000 ml, sampai tanda batas 1000 ml. Letakkan gelas ukur ini dibawah alat pemipet. Buatlah larutan blanko dengan melakukan prosedur 1 s/d 8 tetapi tanpa contoh tanah. Aduklah larutan dengan pengaduk kayu (arah keatas dan ke bawah) dan segera ambil sampel larutan dengan cara dipipet sebanyak 20 ml pada kedalaman 10 cm dari permukaan air (Gambar 2.2). Masukkan sampel ini ke dalam kaleng timbang. Keringkan sampel larutan tanah dengan meletakkan kaleng diatas hot plate atau di dalam oven dan timbanglah. Pengambilan contoh yang kedua dilakukan setelah jangka waktu tertentu, pada kedalaman tertentu yang 15
tergantung dari ukuran (diameter) partikel yang akan diambil serta suhu dari larutan. Untuk keperluan ini dapat dilihat pada formulir hasil pengamatan. m. Untuk menentukan sebaran ukuran pasir, ayaklah pasir hasil saringan yang sudah dikeringkan diatas satu set ayakan yang terdiri dari beberapa ukuran lubang dengan bantuan mesin pengocok ayakan. Kemudian timbang masing-masing kelas ukuran partikel.
Perhitungan Partikel Liat Massa Liat = 50 x (massa pipet ke-2–massa blanko pipet ke-2) Partikel Debu Massa Debu = 50 x (Massa pipet ke-1 – massa pipet ke-2) Partikel Pasir Langsung diketahui bobot masing-masing dari hasil ayakan. Prosentase masing-masing bagian dihitung berdasarkan massa tanah (massa liat + massa debu + massa pasir).
Penentuan Kelas Tekstur Tanah Setelah masing-masing fraksi partikel diketahui prosentasenya maka kelas tekstur tanah yang bersangkutan dapat diketahui dengan menggunakan bantuan gambar segitiga tekstur .
Gambar. Segitiga Tekstur (USDA) untuk penetapan kelas tekstur
6. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Fisika Tanah.
16
ANALISA KURVA KARAKTERISTIK TANAH (KURVA pF) 0040207108
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur Kurva karakteristik Tanah (Kurva pF). 2. ALAT dan BAHAN 1. Bak Perendam contoh tanah 2. Kotak Pasir (Sand Box) 3. Kotak Kaolin (Kaolin Box) 4. Peralatan piring tekan (Pressure Plate Apparattus) 5. Timbangan (dengan ketelitian sampai 0.1 g) 6. Oven dan kaleng timbang 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika Tanah. 4. DEFINISI Ada hubungan antara jumlah air yang ada dalam ruangan pori (dinyatakan dalam kadar air tanah) dengan kekuatan ikatan antara air dengan padatan atau matriks tanah (dinyatakan dengan isapan matriks atau potensial matriks). Semakin banyak air dalam tanah (kadar air tinggi) maka kekuatan ikatan itu semakin lemah (potensial semakin rendah) dan sebaliknya. Hubungan ini dapat digambarkan dalam sebuah kurva, antara potensial matriks yang digambar dalam skala logaritmik (sumbu y) dengan kadar air tanah volume sebagai sumbu x. Kurva ini dinamakan kurva karakteristik air tanah atau kurva pF. Prinsip penetapannya adalah menyetimbangkan contoh tanah jenuh pada tekanan atau isapan tertentu dan setelah setimbang diukur kadar airnya, sehingga diperoleh hubungan antara besarnya tekanan atau isapan (dinyatakan dengan pF) dan besarnya kadar air volume dari contoh tanah setelah setimbang (θ ). 5. URAIAN KERJA a. Persiapkan dua macam contoh tanah yang diambil dari lapangan yaitu contoh tanah biasa dan contoh tanah utuh atau contoh tanah dengan agregat utuh. Contoh 17
b.
c.
d.
e.
f.
g. h.
i.
j.
k.
l.
tanah utuh diambil dengan silinderatau berupa agregat utuh. Masukkan contoh tanah dalam silinder ke dalam air sehingga permukaan air berada 2-4 cm di bawah permukaan silinder, dan biarkan beberapa jam sampai beberapa hari, untuk membawa tanah kepada keadaan jenuh tergantung dari jenis tanahnya. Jika contoh tanah berupa agregat utuh, masukkan agregat ke dalam genangan air yang tingginya sekitar 0,5 – 1 cm dan biarkan beberapa lama sampai jenuh. Hati-hati karena ada agregat yang mudah pecah bila dimasukkan air. Alat yang dipakai adalah “ kotak pasir atau liat” yang diatur sehingga permukaan air berada pada level tertentu sesuai dengan tekanan matriks yang dikehendaki. Letakkan contoh tanah utuh atau agregat utuh pada permukaan pasir atau liat yang sudah disiapkan tekanannya. Yakinkan kalau sudah terjadi kontak yang baik antara contoh tanah dengan permukaan pasir atau liat. Untuk setiap contoh tanah pada setiap tekanan ulangi minimal dua kali (duplo). Biarkan contoh tanah itu menyatu dengan sistem yang ada sehingga kesetimbangannya tercapai. Biasanya setelah 4 – 10 hari tergantung dari tekstur tanah. Setelah kesetimbangan tercapai. Tentukanlah kadar air setiap contoh tanah. Pada kesetimbangan di bawah -0.3 bar dipergunakan piring yang diberi tekanan ( pressure plate apparatus ) dan diperlukan contoh tanah biasa. Siapkan alat yang dipergunakan, khususnya piring keramik harus direndam dalam air sehari sebelumnya sehingga yakin tidak terdapat udara dalam pori-porinya. Contoh tanah biasa diberi air sambil diaduk sampai jenuh, kemudian letakkan pada piring keramik yang sudah dipasang dalam tabungnya. Tutuplah tabung dan periksalah semua bagian alat ini dengan teliti sebelum mengalirkan gas yang bertekanan tinggi. Aturlah tekanan udara dalam tabung pada tekanan 10 bar, kemudian tentukan pula pengukuran pada tekanan 15 bar, biarkan sampai sistem ini mencapai kesetimbangan antara 3-5 hari. 18
m. Sesudah terjadi kesetimbangan keluarkan contoh tanah dan tentukan kadar airnya (kadar air volume).
9. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Kurva Karakteristik Tanah.
19
ANALISA KEMANTAPAN AGREGAT METODE AYAKAN BASAH 0040207109
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur kemantapan agregat dengan metode ayakan basah. 2. ALAT dan BAHAN 1. Satu set ayakan dan alat penggerak ayakan 2. Spatula, sendok, kuas 3. Timbangan (ketelitian samapai 0,1 g) 4. Kaleng Timbang 5. Oven atau hotplate 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI Struktur tanah menggambarkan bagaimana partikel-partikel tersusun menjadi gumpalan yang dinamakan agregat. Karakterisasi dan evaluasi terhadap struktur tanah biasanya didasarkan pada sifat agregatnya, yaitu bentuk agregat, ukuran agregat dan kemantapan agregat. Bentuk agregat dievaluasi berdasarkan kenampakan dan ukurannya dapat diukur langsung dengan meteran. Kemantapan agregat ditentukan melalui beberapa cara : pembasahan, pemberian bahan kimia, perlakuan pemberian tekanan, dengan benturan antar agregat (dikocok), atau kombinasi diantaranya. 5. URAIAN KERJA a. Persiapan contoh tanah Ambil contoh tanah agregat utuh dari lapangan, segera dikeringudarakan. Hilangkan batu dan kerikil. Pilihlah agregat yang berdiameter antara 4,75 mm sampai 8 mm melalui pengayakan jika perlu agregat yang terlalu besar dipecahkan terlebih dahulu. b. Sebelum analisis, tentukan lebih dulu kandungan air dari contoh tanah. 20
c. Siapkan satu set ayakan yang disusun mulai dari yang memiliki lubang terbesar paling atas berurutan sampai yang lubangnya paling kecil terbawah. d. Masukkan sekitar 50 g contoh tanah dan sebar dengan hati-hati pada ayakan yang paling atas kemudian masukkan ke dalam tabung silinder yang telah diisi air serta kaitkan dengan mesin penggerak. Hubungkan dengan aliran listrik sekitar 5 menit dengan kecepatan 70 rpm. e. Matikan aliran listrik setelah 5 menit dan turunkan susunan ayakan. f. Pindahkan tanah yang tertinggal di masing-masing ayakan ke kaleng timbang yang sudah diketahui beratnya dan keringkan dalam oven pada suhu 105o C selama 24 jam atau diatas hotplate sampai kering. g. Catatan : memindahkan tanah dari ayakan ke kaleng timbang harus dilakukan secara cermat, karena tanah mudah tertinggal di sela-sela lubang ayakan. h. Setelah kering timbanglah setiap contoh tanah yang diperoleh dari masing-masing diameter. Perhitungan : DMR = Σ [(Øi * Mpi)/ (ΣMp)] Øi = diameter rata-rata; Mpi = massa tanah pada ayakan, ΣMp = toatl massa tanah
10. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Kemantapan agregat tanah.
21
ANALISA INFILTRASI LAPANGAN METODE DOUBLE RING 0040207110
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur infiltrasi tanah di lapangan dengan metode double ring. 2. ALAT dan BAHAN 1. Silinder ganda (double rings) dan perlengkapannya 2. Tandon air 3. Stopwatch 4. Kaleng timba 5. Penggaris 6. Air 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa fisika tanah. 4. DEFINISI Infiltrasi adalah proses masuknya air ke dalam tanah melalui seluruh atau sebagian permukaan tanah. Laju infiltrasi didefinisikan sebagai volume aliran ( flux ) air yang mengalir ke dalam profil per unit luas permukaan tanah. Bila kita lihat profil tanah selama infiltrasi, maka lapisan permukaan pada kedalaman beberapa mm atau cm di permukaan kondisinya jenuh (saturation zone), kemudian lapisan yang lebih dalam kadar lengasnya agak seragam atau uniform disebut sebagai transmission zone. Di bawah lapisan ini terdapat lapisan yang kadar airnya menurun sangat tajam disebut wetting zone dan ujung dari aliran air ke bawah disebut sebagai wetting front yang merupakan garis batas antara lapisan tanah kering dengan aliran infiltrasi. 5. URAIAN KERJA 1. Pasanglah silinder ganda untuk pengukuran infiltrasi. 2. Agar pengisian air tidak merusak struktur permukaan tanah, tutuplah permukaan tanah yang berada di dalam silinder kecil dengan lembaran plastik. 22
3. Isilah ruangan antara silinder besar dan kecil dengan air sehingga permukaan air 1 cm di bawah tepi atas silinder 4. Isilah silinder kecil dengan air secara hati-hati sehingga tinggi permukaan air sama dengan pada silinder luar. 5. Mulai pengukuran infiltrasi dengan menarik keluar lembaran plastik dari dalam silinder kecil dan jalankan stopwatch serta amati dan catat tinggi permukaan air dalam silinder setiap 1 menit (tergantung dari cepat atau lambatnya penurunan muka air ini). 6. Permukaan air dalam silinder ini dapat dipertahankan dengan dua cara: a. Mempertahankan permukaan air selalu tetap, misalnya ada tendon air yang dihubungkan dengan slang plastic yang ujungnya diatur pada kedalaman tertentu dari permukaan air. Cara ini dinamakan metode constant head. b. Menambahkan air dengan cepat apabila permukaan air sudah menurun pada tinggi tertentu untuk mengembalikan ke ketinggian semula.
11. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Infiltrasi Tanah.
23
EVAPORASI TANAH TERBUKA 0040207111
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur Evaporasi Tanah terbuka. 2. ALAT dan BAHAN 1. Silinder dari PVC ( diameter 8-10 cm, tinggi 5 cm ) 2. Pisau atau alat pemotong tanah 3. Palu atau alat pemukul 4. Lembaran plastic 5. Karet tali 6. Timbangan 7. Kuas atau sikat 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa fisika tanah. 4. DEFINISI Air yang masuk ke dalam tanah tidak pernah tinggal diam. Salah satu penyebab pergerakan air adalah proses penguapan dari permukaan tanah ke atmosfer yang terjadi secara terus menerus. Penguapan terjadi karena tekanan uap air di atmosfer lebih rendah dari tekanan uap air di permukaan tanah. Pada tanah lembab, tekanan uap air sangat besar mendekati tekanan jenuh. Tekanan uap air di atmosfer dipengaruhi oleh factor-faktor iklim atau cuaca. Perbedaan tekanan ini menyebabkan aliran uap air dari permukaan tanah ke atmosfer. Hal ini sering dikatakan sebagai kehausan atmosfer (evaporative demand) yang ditentukan oleh factor-faktor iklim. 3 hal yang mempengaruhi penguapan air dari permukaan tanah yang terbuka yaitu : a. kebutuhan atmosfer ( atmospheric demand) yang ditentukan oleh factor iklim seperti suhu udara, radiasi matahari, tekanan uap air dan angina. b. Ketersediaan air di permukaan tanah. Tanah basah berarti persediaan banayak maka potensi penguapan juga besar. 24
c. laju penggantian air dari lapisan di bawahnya. Jika laju aliran air cepat maka evaporasi besar, tetapi jika laju aliran lambat atau bahkan terputus maka penguapan sangat rendah.
5. URAIAN KERJA 1. Siapkan silinder yang akan dipergunakan untuk lisimeter. 2. Siapakan pipa PVC yang diameternya sekitar 3 ½ inci atau sekitar 7,5 cm. 3. Potonglah pipa PVC tersebut sehingga masingmasing panjangnya 10 cm. 4. Gosoklah salah satu ujungnya sehingga meruncing untuk mempermudah masuknya lisimeter ke dalam tanah. 5. Proses pengukuran evaporasi dilakukan pada siang hari (antara pkl 07.00 – 16.00). Jadi usahakan semua proses awal berikut dapat diselesaikan sebelum pkl 07.00. 6. Bersihkan dan ratakan permukaan tanah yang akan diukur. 7. Letakkan lisimeter di atas permukaan tanah yang sudah diratakan, dengan sisi runcing berada di bagian bawah. 8. Tekanlah lisimeter dengan kuat ke dalam tanah secara hati-hati, sehingga ujung atas lisimeter rata dengan permukaan tanah. Jika diperlukan dapat dibantu dengan memukul secara perlahan-lahan dan hati-hati. 9. Keluarkan lisimeter yang telah berisi tanah secara ekstra hati-hati agar tanah yang ada di dalamnya tidak tumpah. Agar lebih mudah mengeluarkan lisimeter, dapat dibantu dengan menggali tanah di sekitar tabung. 10. Ratakan tanah di bagian bawah dan tutuplah dengan lembaran plastic dan ikatlah dengan tali karet. Catatan : yang tertutup adalah bagian dasar lisimeter dan yang terbuka adalah bagian atas. 11. Timbanglah lisimeter berisi tanah yang sudah ditutup plastic (berat = x gram). 12. Kembalikan lisimeter ini ke dalam lubang tempat semula, dan usahakan agar posisinya tepat dalam 25
13.
14. 15.
16.
lubang dan permukaan tanah dalam tabung rata dengan permukaan tanah di sekitarnya. Pada sore hari (sesudah pk. 16.00 atau jika sudah tidak panas lagi), keluarkan lisimeter dan bersihkan dindingnya dengan kuas. Perhatikan agar tidak ada tanah yang menempel di dinding dan terutama yang melekat ke plastic atau karet. Timbangan sekali lagi (berat = y gram ) Lembalikan lisimeter ini ke lubang semula, mungkin besok paginya akan diulangi lagi pengukuran mulai no 8 sampai no 11, jika memenuhi syarat-syarat tertentu. Catatan yang perlu diperhatikan : a. Pengukuran yang dianggap sah (valid jika antara dua penimbangan itu tidak terjadi penambahan air (hujan atau irigasi ) dan gangguan gangguan lainnya. b. Lisimeter yang sama dapat diukur beberapa hari (maksimal 4 hari berturut-turut), selama tidak ada aliran air dari lapisan lebih dalam dari dasar lisimeter (10 cm).
Perhitungan Cara menghitung penguapan : Luas permukaan tanah dalam lisimeter = luas tabung Luas tabung = z cm2 Air yang diuapkan = bobot pagi hari – bobot sore hari Air yang diuapkan = (x-y)gram = (x-y)/ z р cm3 Penguapan = {(x-y)/р cm3}/{z cm2}= {(x-y)/z р} cm
6. LAMPIRAN Formulir hasil analisa Evaporasi Tanah.
26
ANALISA HANTARAN HIDRAULIK METODE JENUH 0040207112
1. RUANG LINGKUP Instruksi kerja ini berlaku bagi mahasiswa ataupun analis yang akan mengukur Hantaran Hidraulik dengan metode jenuh. 2. ALAT dan BAHAN 1. Alat penetapan hantaran hidraulik jenuh 2. Tabung silinder 3. Tempat penampung air 4. Gelas Ukur / Tabung ukur 100 ml 3. REFERENSI Prosedur layanan analisa laboratorium, Panduan analisa Fisika tanah. 4. DEFINISI Hantaran hidrolik tanah timbul karena adanya pori kapiler yang saling bersambungan satu dengan yang lainnya. Secara kuantitatif hantaran hidrolik jenuh dapat diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori dalam keadaan jenuh. Dalam hal ini sebagai cairan adalah air dan sebagai media pori adalah tanah. Penetapan hantaran hidrolik didasarkan pada hukum Darcy. Dalam hukum Darcy hantaran hidrolik dinyatakan sebagai faktor K dalam persamaan sebagai berikut : V = -K dH/dz Dimana : V = kecepatan aliran (LT-1) K = hantaran hidrolik (lT-1) DH/dz = gradien potensial hidrolik Dalam hukum ini tanah dianggap sebagi sekelompok tabung kapiler halus dan lurus denga jari-jari yang seragam. Sehingga gerakan air dalam tabung tersebut dianggap mempunyai kecepatan yang sama. Disamping dipengaruhi oleh porositas, hantaran hidrolik juga tergantung dari viskositas dan berat jenis air tanah. Hubungan ini dapat ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut :
27
K = (K” η ) / (g p ), dimana K = hantaran hidrolik jenuh (m s-1) K”= permeabilitas tergantung berat oleh jenis dan viskositas (m 2) p = berat jenis cairan (gas) (kg m -3) g = percepatan grafitasi (m s-2 ) n = viskositas cairan (gas) (kg m -1 s-1) Dalam persamaan diatas, berat jenis dan viskositas tergantung pada temperatur dan kandungan garam dalam air. Dari persamaan (2) dapat ditekankan bahwa hantaran hidrolik hanya berkaitan dengan air, sedang permeabiliats berkaitan dengan segala zat yang dapat bergerak melalui tanah. Berdasarkan kenyataan ini maka hantaran hidrolik dapat diukur di laboratorium dan dari hasil pengukuran ini dapat digunakan untuk menghitung permeabilitas. Pengukuran hidrolik amat penting untuk beberapa aspek pertanian. Masuknya air ke dalam tanah, aliran air drainase, evaporasi air dari permukaan tanah dan penentuan besarnya erosi tanah dengan faktor permeabilitas tanah, merupakan beberapa keadaan yang nyata dimana hantaran hidrolik memainkan peranannya. Pengukuran hantaran hidrolik jenuh ini digunakan metode “ constant head “ yang dikembangkan oleh De Boodt (1967). Prinsipnya : kecepatan pergerakan air melintasi tanah diduga dengan mengukur jumlah air yang melintasi kolom tanah dalan jangka waktu tertentu.
5. URAIAN KERJA CONTOH TANAH DENGAN SILINDER KECIL 1. Contoh tanah dengan tabungnya direndam dalam air pada bak perendam sampai setinggi 1 cm di bawah permukaan tabung bagaian atas selama 24 jam. Hal ini dilakukan supaya udara dalam pori tanah keluar semua. 2. Contoh tanah dengan tabungnya dipindahkan ke alat penetapan hantaran hidrolik jenuh, kemudian air dialirkan ke dalam alat tersebut. 3. Setelah tingginya air dalam alat pengukur konstan, ukurlah air yang menetes dalam interval waktu tertentu. Ulangi pengukuran sampai lima kali. 28
