AIR TANAH & TANAMAN

1. AIR TANAH & TANAMAN

3. Proses fotosintesis memerlukan air

4. CO2 dari Udara Fotosintesis: CO2 + H2O ---- Karbohidrat (Glukosa) Glukosa Pati dan senyawa organik lain dalam buah dan biji Air dari tanah

5. CO2 dari Udara Fotosintesis: CO2 + H2O Karbohidrat (Glukosa) Glukosa Pati dan senyawa organik lain dalam biji Stomata: Pintu lalulintas CO2, O2, dan H2O Air dari tanah

6. Budidaya tanaman padi sawah memerlukan banyak air

7. KEBUTUHAN AIR TANAMAN A plant has different water needs at different stages of growth. While a plant is young it requires less water than when it is in the reproductive stage. When the plant approaches maturity, its water need drops. Curves have been developed that show the daily water needs for most types of crops. Kurva Penggunaan Air Musiman oleh Tanaman

8. KEDALAMAN PERAKARAN TANAMAN A plant’s root depth determines the depth to which soil water can be extracted. A young plant has only shallow roots and soil water deeper than rooting depth is of no use to the plant. Plants typically extract about 40 percent of their water needs from the top quarter of their root zone, then 30 percent from the next quarter, 20 percent from the third quarter, taking only 10 percent from the deepest quarter. Therefore, plants will extract about 70 percent of their water from the top half of their total root penetration. Deeper portions of the root zone can supply a higher percentage of the crop’s water needs if the upper portion is depleted. However, reliance on utilization of deeper water will reduce optimum plant growth.

9. KUALITAS AIR & TANAH For good plant growth, a soil must have adequate room for water and air movement, and for root growth. A soil’s structure can be altered by certain soil management practices. For example, excessive tillage can break apart aggregated soil and excessive traffic can cause compaction. Both of these practices reduce the amount of pore space in the soil, and thus reduce the availability of water and air, and reduce the room for root development. Irrigation water with a high content of soluble salt is not as available to the plant, so a higher soil water content must be maintained in order to have water available to the plant. Increasing salt content of the water reduces the potential to move water from the soil to the roots. Some additional water would also be needed to leach the salt below the crop root zone to revent build-up in the soil. Poor quality water can affect soil structure.

10. Kebutuhan air BAWANG PUTIH (Allium cepa) Untuk mencapai hasuil optimum tanaman onion memerlukan 350-550 mm air. Tanaman sangat peka terhadap kondisi defisit air tanah. Untuk mencapai hasil yang tinggi, penurunan kandungan air tanah tidak boleh melebihi 25% air tanah tersedia. Tanaman paling peka terhadap defisit air selama periode pembentukan umbi, terutama selama periode pertumbuhan umbi yang cepat yang terjadi sekitar 60 hari setelah transplanting. Tanaman juga sangat peka kekeringan selama masa transplantasi. Selama periode pertumbuhan vegetatif tanaman agak kurang peka terhadap defisit air tanah. Untuk mendapatkan hasil yang banyak dan kualitas yang baik, tanaman memerlukan suplai air yang terkendali dan sering selama musim pertumbuhannya; akan tetapi irigasi yang berlebihan mengakibatkan pertumbuhan terhambat. Untuk mendapatkan ukuran umbi yang besar dan bobot yang tinggi, defisit air tanah terutama selama periode pembentukan hasil (Periode pembesaran umbi) tidak boleh terjadi. Kalau supali air terbatas, maka penghematan air dapat dilakukan selama periode pertumbuhan vegetatif dan periode pemasakan.

12. Tanah subur yg ideal: Mineral 45% Organic matter 5% Water 25% Air 25% Komposisi tana menurut volume

13. Tiga komponen tanah The soil system is composed of three major components: solid particles (minerals and organic matter), water with various dissolved chemicals, and air. The percentage of these components varies greatly with soil texture and structure. An active root system requires a delicate balance between the three soil components; but the balance between the liquid and gas phases is most critical, since it regulates root activity and plant growth process.

14. A soil profile is the sequence of natural layers, or horizons, in a soil. Each soil series consists of soils having major horizons that are similar in color, texture, structure, reaction, consistency, mineral and chemical composition, and arrangement in the soil profile. The soil profile extends from the surface downward to unconsolidated material. Most soils have three major horizons called the surface horizon, the subsoil, and the substratum.

15. STRUKTUR & CIRI H2O Molekul air terdiri atas atom oksigen dan dua atom hidrogen, yang berikatan secara kovalen Atom-atom tidak terikat secara linear (H-O-H), tetapi atom hidrogen melekat pada atom oksigen seperti huruf V dengan sudut 105o. Molekul air bersifat dipolar: Zone elektro positif + H H 105o Zone elektro negatif -

16. Plants develop the tension, or potential, to move soil water from the soil into the roots and distribute the water through the plant by adjusting the water potential, or tension, within their plant cells. The essence of the process is that water always moves from higher to lower water potential. For water to move from the soil, to roots, to stems, to leaves, to air the water potential must always be decreasing. Ilustrasi tentang penurunan potensial air untuk suatu tanaman

17. Lingkaran Tanah-Air-Tanaman LTAT mrpk sistem dinamik dan terpadu dimana air mengalir dari tempat dengan tegangan rendah menuju tempat dengan tegangan air tinggi. Air kembali ke atmosfer (evapo-transpirasi) Hilang melalui stomata daun (transpirasi) Air dikembalikan ke tanah melalui hujan dan irigasi Penguapan Serapan bulu akar

18. SISTEM TANAH-TANAMAN Structure of water transport model for the soil-leaf continuum, with the inputs outlined in boxes. Root and shoot components are represented by a resistance network, each component of which varies according to the inputted K(y) function from vulnerability curves of xylem. Layers of roots reach to different soil depths according to an inputted root area profile. Canopy layers reflect an inputted leaf area and Y profile. Soil is modeled as a rhizosphere resistance connecting roots to bulk soil of an inputted y and K(y). The model predicts transpiration (E) as a function of the inputs.

19. Model struktur sistem tanaman dalam konteks hubungan Air-Tanah-Tanaman

20. AIR TANAH Kekuatan ikatan antara molekul air dengan partikel tanah dinyatakan dengan TEGANGAN AIR TANAH. Ini merupakan fungsi dari gaya-gaya adesi dan kohesi di antara molekul - molekul air dan partikel tanah Kohesi Adesi H2O Partikel tanah Air terikat Air bebas

21. Air Tersedia untuk pertumbuhan tanaman

22. ). Fine textured soils with small pores can hold the greatest amounts of PAW. Coarse textured sandy soils with large pores can hold the least amounts of PAW.

23. Status Air Tanah Perubahan status air dalam tanah, mulai dari kondisi jenuh hingga titik layu Jenuh Kap. Lapang Titik layu Padatan Pori 100g air 40g tanah jenuh air 100g 20g udara kapasitas lapang 100g 10 g udara koefisien layu 100g 8g udara koefisien higroskopis

24. TEGANGAN & KADAR AIR PERHATIKANLAH proses yang terjadi kalau tanah basah dibiarkan mengering. Bagan berikut melukiskan hubungan antara tebal lapisan air di sekeliling partikel tanah dengan tegangan air Bidang singgung tanah dan air Koef. Koef. Kapasitas padatan tanah higroskopis layu lapang 10.000 atm 31 atm 15 atm 1/3 atm 10.000 atm Mengalir krn gravitasi Tegangan air 1/3 atm tebal lapisan air

25. Representasi bola air yang menyelubungi partikel padatan tanah

26. JUMLAH AIR DALAM TANAH The amount of soil water is usually measured in terms of water content as percentage by volume or mass, or as soil water potential. Water content does not necessarily describe the availability of the water to the plants, nor indicates, how the water moves within the soil profile. The only information provided by water content is the relative amount of water in the soil. Soil water potential, which is defined as the energy required to remove water from the soil, does not directly give the amount of water present in the root zone either. Therefore, soil water content and soil water potential should both be considered when dealing with plant growth and irrigation. The soil water content and soil water potential are related to each other, and the soil water characteristic curve provides a graphical representation of this relationship.

27. TEGANGAN vs kadar air Kurva tegangan - kadar air tanah bertekstur lempung Air kapiler Air Air tersedia higros- kopis Lambat tersedia Cepat tersedia Air gravitasi Zone optimum Tegangan air, bar 31 Koefisien higroskopis Koefisien layu Kapasitas lapang 0.1 Kap. Lapang maksimum persen air tanah

28. Hubungan antara kadar air tanah dan tegangan air tanah untuk tekstur lempung

29. STRUKTUR & CIRI POLARITAS Molekul air mempunyai dua ujung, yaitu ujung oksigen yg elektronegatif dan ujung hidrogen yang elektro-positif. Dalam kondisi cair, molekul-molekul air saling bergandengan membentuk kelompok-kelompok kecil tdk teratur. Ciri polaritas ini menyebabkan plekul air tertarik pada ion-ion elektrostatis. Kation-kation K+, Na+, Ca++ menjadi berhidrasi kalau ada molekul air, membentuk selimut air, ujung negatif melekat kation. Permukaan liat yang bermuatan negatif, menarik ujung positif molekul air. Kation hidrasi Tebalnya selubung air tgt pd rapat muatan pd per- mukaan kation. Rapat muatan = Selubung air muatan kation / luas permukaan

30. STRUKTUR & CIRI IKATAN HIDROGEN Atom hidrogen berfungsi sebagai titik penyambung (jembatan) antar molekul air. Ikatan hidrogen inilah yg menyebabkan titik didih dan viskositas air relatif tinggi KOHESI vs. ADHESI Kohesi: ikatan hidrogen antar molekul air Adhesi: ikatan antara molekul air dengan permukaan padatan lainnya Melalui kedua gaya-gaya ini partikel tanah mampu menahan air dan mengendalikan gerakannya dalam tanah TEGANGAN PERMUKAAN Terjadinya pada bidang persentuhan air dan udara, gaya kohesi antar molekul air lebih besra daripada adhesi antara air dan udara. Udara Permukaan air-udara air

31. ENERGI AIR TANAH Retensi dan pergerakan air tanah melibatkan energi, yaitu: Energi Potensial, Energi Kinetik dan Energi Elektrik. Selanjutnya status energi dari air disebut ENERGI BEBAS, yang merupakan PENJUMLAHAN dari SEMUA BENTUK ENERGI yang ada. Air bergerak dari zone air berenergi bebas tinggi (tanah basah) menuju zone air berenergi bebas rendah (tanah kering). Gaya-gaya yg berpengaruh Gaya matrik: tarikan padatan tanah (matrik) thd molekul air; Gaya osmotik: tarikan kation-kation terlarut thd molekul air Gaya gravitasi: tarikan bumi terhadap molekul air tanah. Potensial air tanah Ketiga gaya tersebut di atas bekerja bersama mempengaruhi energi bebas air tanah, dan selanjutnya menentukan perilaku air tanah, ….. POTENSIAL TOTAL AIR TANAH (PTAT) PTAT adalah jumlah kerja yg harus dilakukan untuk memindahkan secara berlawanan arah sejumlah air murni bebas dari ketinggian tertentu secara isotermik ke posisi tertentu air tanah. PTAT = Pt = perbedaan antara status energi air tanah dan air murni bebas Pt = Pg + Pm + Po + ………………………… ( t = total; g = gravitasi; m = matrik; o = osmotik)

32. Hubungan potensial air tanah dengan energi bebas Energi bebas naik bila air tanah berada pada letak ketinggian yg lebih tinggi dari titik baku pengenal (referensi) + Poten-sial positif Energi bebas dari air murni Potensial tarikan bumi 0 Potensial osmotik (hisapan) Menurun karena pengaruh osmotik Poten-sial negatif Potensial matrik (hisapan) Menurun karena pengaruh matrik - Energi bebas dari air tanah

33. POTENSIAL AIR TANAH POTENSIAL TARIKAN BUMI = Potensial gravitasi Pg = G.h dimana G = percepatan gravitasi, h = tinggi air tanah di atas posisi ketinggian referensi. Potensial gravitasi berperanan penting dalam menghilangkan kelebihan air dari bagian atas zone perakaran setelah hujan lebat atau irigasi Potensial matrik dan Osmotik Potensial matrik merupakan hasil dari gaya-gaya jerapan dan kapilaritas. Gaya jerapan ditentukan oleh tarikan air oleh padatan tanah dan kation jerapan Gaya kapilaritas disebabkan oleh adanya tegangan permukaan air. Potensial matriks selalu negatif Potensial osmotik terdapat pd larutan tanah, disebabkan oleh adanya bahan-bahan terlarut (ionik dan non-ionik). Pengaruh utama potensial osmotik adalah pada serapan air oleh tanaman Hisapan dan Tegangan Potensial matrik dan osmotik adalah negatif, keduanya bersifat menurunkan energi bebas air tanah. Oleh karena itu seringkali potensial negatif itu disebut HISAPAN atau TEGANGAN. Hisapan atau Tegangan dapat dinyatakan dengan satuan-satuan positif. Jadi padatan-tanah bertanggung jawab atas munculnya HISAPAN atau TEGANGAN.

34. Cara Menyatakan Tegangan Energi Tegangan: dinyatakan dengan “tinggi (cm) dari satuan kolom air yang bobotnya sama dengan tegangan tsb”. Tinggi kolom air (cm) tersebut lazimnya dikonversi menjadi logaritma dari sentimeter tinggi kolom air, selanjutnya disebut pF. Tinggi unit Logaritma Bar Atmosfer kolom air (cm) tinggi kolom air (pF) 10 1 0.01 0.0097 100 2 0.1 0.0967 346 2.53 0.346 1.3 1000 3 1 10000 4 10 9.6749 15849 4.18 15.8 15 31623 4.5 31.6 31 100.000 5 100 96.7492

35. KANDUNGAN AIR DAN TEGANGAN KURVA ENERGI - LENGAS TANAH Tegangan air menurun secara gradual dengan meningkatnya kadar air tanah. Tanah liat menahan air lebih banyak dibanding tanah pasir pada nilai tegangan air yang sama Tanah yang Strukturnya baik mempunyai total pori lebih banyak, shg mampu menahan air lebih banyak Pori medium dan mikro lebih kuat menahan air dp pori makro Tegangan air tanah, Bar 10.000 Liat Lempung Pasir 0.01 10 Kadar air tanah, % 70

36. Tekstur tanah dan air tersedia

37. Hubungan antara kadar air tanah dengan tegangan air tanah

38. Jelaskan bagaimana tektur tanah mempengaruhi jumlah air tersedia bagi tanaman? Sebanyak 250 kata

39. Jelaskan tanah-tanah yang tekturnya halus mampu menahan lebih banyak air dibandingkan dgn tanah-tanah yang teksturnya kasar? Sebanyak 250 kata

40. Kapasitas air tersedia dalam tanah yang teksturnya berbeda-beda

41. Gerakan Air Tanah Tidak Jenuh Gerakan tidak jenuh = gejala kapilaritas = air bergerak dari muka air tanah ke atas melalui pori mikro. Gaya adhesi dan kohesi bekerja aktif pada kolom air (dalam pri mikro), ujung kolom air berbentuk cekung. Perbedaan tegangan air tanah akan menentukan arah gerakan air tanah secara tidak jenuh. Air bergerak dari daerah dengan tegangan rendah (kadar air tinggi) ke daerah yang tegangannya tinggi (kadar air rendah, kering). Gerakan air ini dapat terjadi ke segala arah dan berlangsung secara terus-menerus. Pelapisan tanah berpengaruh terhadap gerakan air tanah. Lapisan keras atau lapisan kedap air memperlambat gerakan air Lapisan berpasir menjadi penghalang bagi gerakan air dari lapisan yg bertekstur halus. Gerakan air dlm lapisan berpasir sgt lambat pd tegangan

42. Gerakan Jenuh (Perkolasi) Air hujan dan irigasi memasuki tanah, menggantikan udara dalam pori makro - medium - mikro. Selanjutnya air bergerak ke bawah melalui proses gerakan jenuh dibawah pengaruh gaya gravitasi dan kapiler. Gerakan air jenuh ke arah bawah ini berlangsung terus selama cukup air dan tidak ada lapisan penghalang Lempung berpasir Lempung berliat cm 0 15 mnt 4 jam 30 60 90 1 jam 24 jam 120 24 jam 48 jam 150 30 cm 60 cm Jarak dari tengah-tengah saluran, cm

43. Pola Penetrasi dan Pergerakan Air pada tanah Berpasir dan tanah Lempung-liat

44. Pola pergerakan air gravitasi dalam tanah

45. Pengaruh struktur tanah terhadap pergerakan air tanah ke arah bawah

46. PERKOLASI Jumlah air perkolasi Faktor yg berpengaruh: 1. Jumlah air yang ditambahkan 2. Kemampuan infiltrasi permukaan tanah 3. Daya hantar air horison tanah 4. Jumlah air yg ditahan profil tanah pd kondisi kapasitas lapang Keempat faktor di atas ditentukan oleh struktur dan tekstur tanah Tanah berpasir punya kapasitas ilfiltrasi dan daya hantar air sangat tinggi, kemampuan menahan air rendah, shg perkolasinya mudah dan cepat Tanah tekstur halus, umumnya perkolasinya rendah dan sangat beragam; faktor lain yg berpengaruh: 1. Bahan liat koloidal dpt menyumbat pori mikro & medium 2. Liat tipe 2:1 yang mengembang-mengkerut sangat berperan

47. LAJU GERAKAN AIR TANAH Kecepatan gerakan air dlm tanah dipengaruhi oleh dua faktor: 1. Daya dari air yang bergerak 2. Hantaran hidraulik = Hantaran kapiler = daya hantar i = k.f dimana i = volume air yang bergerak; f = daya air yg bergerak dan k = konstante. Daya air yg bergerak = daya penggerak, ditentukan oleh dua faktor: 1. Gaya gravitasi, berpengaruh thd gerak ke bawah 2. Selisih tegangan air tanah, ke semua arah Gerakan air semakin cepat kalau perbedaan tegangan semakin tinggi. Hantaran hidraulik ditentukan oleh bbrp faktor: 1. Ukuran pori tanah 2. Besarnya tegangan untuk menahan air Pada gerakan jenuh, tegangan airnya rendah, shg hantaran hidraulik berbanding lurus dengan ukuran pori Pd tanah pasir, penurunan daya hantar lebih jelas kalau terjadi penurunan kandungan air tanah Lapisan pasir dlm profil tanah akan menjadi penghalang gerakan air tidak jenuh

48. Gerakan air tanah Gerakan air tanah dipengaruhi oleh kandungan air tanah Penetrasi air dari tnh basah ke tnh kering (cm) 18 Tanah lembab, kadar air awal 29% Tanah lembab, kadar air awal 20.2% Tanah lembab, kadar air awal 15.9% 0 26 156 Jumlah hari kontak, hari Sumber: Gardner & Widtsoe, 1921.

49. GERAKAN UAP AIR Penguapan air tanah terjadi internal (dalam pori tanah) dan eksternal (di permukaan tanah) Udara tanah selalu jenus uap air, selama kadar air tanah tidak lebih rendah dari koefisien higroskopis (tegangan 31 atm). Mekanisme Gerakan uap air Difusi uap air terjadi dlm udara tanah, penggeraknya adalah perbedaan tekanan uap air. Arah gerapan menuju ke daerah dg tekanan uap rendah Pengaruh suhu dan lengas tanah terhadap gerapan uap air dalam tanah Lembab Dingin Kering Dingin Kering Panas Lembab Panas

50. KAPASITAS RETENSI MAKSIMUM adalah: Kondisi tanah pada saat semua pori terisi penuh air, tanah jenuh air, dan tegangan matrik adalah nol. KAPASITAS LAPANG: air telah meninggalkan pori makro, mori makro berisi udara, pori mikro masih berisi air; tegangan matrik 0.1 - 0.2 bar; pergerakan air terjadi pd pori mikro/ kapiler RETENSI AIR TANAH KOEFISIEN LAYU: siang hari tanaman layu dan malam hari segar kembali, lama-lama tanaman layu siang dan malam; tegangan matrik 15 bar. Air tanah hanya mengisi pori mikro yang terkecil saja, sebagian besar air tidak tersedia bagi tanaman. Titik layu permanen, bila tanaman tidak dapat segar kembali KOEFISIEN HIGROSKOPIS Molekul air terikat pada permukaan partikel koloid tanah, terikat kuat sehingga tidak berupa cairan, dan hanya dapat bergerak dlm bentuk uap air, tegangan matrik-nya sekitar 31 bar. Tanah yg kaya bahan koloid akan mampu menahan air higroskopis lebih banyak dp tanah yg miskin bahan koloidal.