Info Artikel Received : 26 November 2019 Volume 13  No.2  Tahun 2019 Revised   : 09 Desember 2019
P-ISSN : 1978-5054
Accepted : 13 Desember 2019 E-ISSN : 2715-9493

## METODE PENGUKURAN IMPEDENSI LISTRIK TANAH SECARA LANGSUNG UNTUK MEMPREDIKSI KEKERINGAN AIR TANAH DI LAHAN PERTANIAN SAAT MUSIM KEMARAU
Kurniawan Subatra
Tenaga Pengajar SMK-PPN Sembawa

## Korespondensi Email: kurniawansubatra28@gmail.com

## Abstrak
Tanaman  budidaya  membutuhkan  jumlah  air  yang  cukup  dalam  pertumbuhannya.  Untuk  mengetahui kandungan  air  tanah  secara  langsung  biasanya  menggunakan  metode  gravimetrik  yang  dilakukan  di laboratorium.  Namun  metode  ini  harus  membutuhkan  waktu  dan  tenaga  yang  banyak  untuk  mendapatkan  satu nilai kadar air tanah.. Ada suatu cara sederhana yang mungkin bisa digunakan oleh petani dengan menggunakan metode tidak langsung dengan  mengukur impedensi atau  hambatan listrik tanah.  Penelitian ini bertujuan  untuk mempelajari  pengukuran  sifat  impedensi  listrik  tanah  atau  hambatan  listrik  tanah  di  laboratorium.  Penelitian yang dilakukan adalah penelitian eksperimen di laboratorium menggunakan sampel tanah yang diukur hambatan listrik  tanahnya  yang  diukur  melalui  sensor  yang  dihubungkan  dengan  alat  pengukur  hambatan  listrik. Pengukuran  hambatan  listrik  tanah  dilakukan  mulai  dari  tanah  tersebut  jenuh  air  (mewakili  musim  penghujan) hingga tanah tersebut kering air (mewakili musim kemarau). Tanah jenuh air hingga kering air dapat terlihat dari berat  tanah  tersebut  yang  ditimbang  dari  keadaan  jenuh  air  hingga  mencapai  kadar  kering  air.  Parameter  yang diamati adalah nilai impedensi listrik, kadar air tanah, hubungan antara impedensi listrik dengan kadar air tanah. Hasil  pengamatan  menunjukkan  bahwa  adanya  hubungan  erat  antara  berat  tanah  terhadap  impedensi  listrik tanah.  Dimana  semakin  kering  suatu  tanah,  maka  semakin  besar  nilai  impedensi  listrik  tanahnya,  sebaliknya semakin basah suatu tanah maka semakin kecil nilai impedensi listrik tanah. Dengan demikian pengukuran nilai impedensi  listrik  tanah  dapat  dijadikan  metode  pengukuran  kadar  air  tanah  secara  tidak  langsung  di  lahan pertanian.
Kata Kunci : impedensi atau hambatan listrik, tanah kering, kadar air tanah.

## Abstract
Cultivation plants need sufficient amount of water in their growth. To find out the ground water content directly usually using the gravimetric method carried out in the laboratory. However, this method must require a lot of time and energy to get one value of groundwater content. There is a simple method that might be used by farmers  by  using  an  indirect  method  by  measuring  the  impedance  or  electrical  resistance  of  the  ground.  This research aims to study the measurement of the nature of the electrical impedance of the ground or the electrical resistance of the soil in the laboratory. The research carried out was an experimental study in a laboratory using a soil sample measured by the electrical resistance of the soil measured through sensors connected to an electrical resistance meter. The measurement of land electrical resistance is carried out starting from the land is saturated with water (representing the rainy season) until the land is dry (representing the dry season). Water saturated soil to  dry  water  can  be  seen  from  the  weight  of  the  land  which  is  weighed  from  the  water  saturated  state  until  it reaches  the  dry  water  level.  The  parameters  observed  were  the  value  of  electrical  impedance,  groundwater content,  the  relationship  between  electrical  impedance  and  groundwater  content.  The  observations  show  that there is a close relationship between soil  weight and the electrical impedance of the ground. Where the drier a soil is, the greater the ground electrical impedance value, conversely the wetter a ground the smaller the ground electrical  impedance  value.  Thus  the  measurement  of  ground  electrical  impedance  values  can  be  used  as  a method of measuring groundwater content indirectly on agricultural land.
Keywords: electrical impotence or resistance, dry soil, soil moisture content.
Revised   : 09 Desember 2019
P-ISSN : 1978-5054

## PENDAHULUAN
Pada  tanah  memiliki  ruang  pori  yang berisi  udara  dan  air.  Pada  saat  kering, kandungan air tanah akan berkurang, sebaliknya pada  saat  hujan,  kandungan  air  tanah  akan bertambah.  Tanaman  budidaya  membutuhkan jumlah air yang cukup dalam pertumbuhannya. Untuk  mengetahui  kandungan  air  tanah  secara langsung biasanya menggunakan metode gravimetrik yang dilakukan di laboratorium [3].
Namun  metode  ini  harus  membutuhkan waktu  dan  tenaga  yang  banyak  untuk mendapatkan  satu  nilai  kadar  air  tanah.  Ada suatu  cara  sederhana  menggunakan  metode tidak  langsung  dengan  mengukur  impedensi atau  hambatan  listrik  tanah.  yang  sejalan dengan teori yang dikemukakan oleh Friendman  pada  tahun  1997  [2].  Horowitz mengungkapkan impedensi didefinisikan sebagai  perbandingan  harga  tegangan  (V)  dan kuat arus (I). Dengan demikian nilai impedensi sama dengan nilai hambatan listrik [10].
Kita  tahu  bahwa  air  adalah  konduktor yang  baik,  sehingga  di  dalam  tanah  dapat  juga diukur  hambatan  listriknya.  Oleh  karena  itu, perlu  dilakukan  penelitian  untuk  melakukan percobaan di laboratorium mengukur hambatan listrik tanah dengan multimeter yang dihubungkan dengan kandungan air tanah.

## Tujuan Penelitian
Adapun  tujuan  yang  diharapkan  dalam penelitian  ini  adalah  mempelajari  pengukuran impedensi listrik tanah sebagai metode penetapan  kadar  air  tanah  di  lapangan,  dan mempelajari karakteristik tanah yang berhubungan dengan impedensi listrik tanah.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Tempat dan Waktu
Adapun  penelitian  ini  dilakukan  mulai Maret  hingga  April  2018.  Penelitian  ini dilaksanakan  di  Laboratorium  Fisika,  SMKPP Negeri  Sembawa.  Pengambilan  sampel  tanah dilaksanakan  di  lahan  kebun  milik  SMKPP Negeri Sembawa yaitu tanah Ultisol.
Alat  dan  Bahan  yang  digunakan  adalah multimeter,  sepasang  kawat  tembaga,  botol plastik  volume  1,5  liter,  timbangan  elektrik, tanah kering Ultisol, dan air.
Rancangan Percobaan
Penelitian  yang  dilakukan  ini  adalah
penelitian ekperimen di laboratorium menggunakan  sampel  tanah  yang  diukur hambatan  listrik  tanahnya  yang  diukur  melalui sensor yang dihubungkan dengan alat pengukur hambatan  listrik.  Pengukuran  hambatan  listrik tanah dilakukan mulai dari tanah tersebut jenuh air  (mewakili  musim  penghujan)  hingga  tanah tersebut  kering  air  (mewakili  musim  kemarau). Tanah jenuh air hingga kering air dapat terlihat dari  berat  tanah  tersebut  yang  ditimbang  dari keadaan  jenuh  air  hingga  mencapai  kadar kering  air.  Pengujian  tingkat  pengembangan diri para siswa setelah melakukan percobaan ini dengan metode kuesioner terbuka dan tertutup.
Teknik  pengamatan  dilakukan  dengan cara  melakukan  pengukuran  hambatan  listrik tanah mulai dari keadaan tanah jenuh air (berat tanah lebih besar dari berat awal tanah) hingga tanah tersebut dalam kondisi kering air.

## Pelaksanaan penelitian.
Disiapkan  alat  berupa  tabung  dari  botol plastik,  alat  ukur  listrik,  timbangan  digital,  dan contoh  tanah  kering.  Selanjutnya  tanah  kering tersebut  dimasukkan  kedalam  tabung  plastik. Lalu  ditimbang  berat  tanah  awal.  Kemudian tanah  tersebut  dijenuhkan  dengan  memberi  air hingga  penuh.  Lalu  timbang  lagi  dan  sekaligus ukur  impedensi  listriknya  (dengan  sensor tembaga  sebagai  penghantar  arus  tanah  ke  alat ukur). Biarkan selama satu hari. Hari berikutnya timbang  lagi.  Kemudian  ukur  lagi.  Lakukan hingga  tanah  tersebut  kering.  Respon  siswa dapat  diketahui  dari  kuesioner  yang  diberikan setelah selesai melakukan percobaan.

## Analisis Data
Data  hasil  pengamatan  dibahas  secara deskriftif  dengan  tabel  dan  grafik.  Respon terhadap tingkat adopsi pengetahuan ini dibahas secara  deskriptif  dan  statistik.  Parameter  yang diamati  adalah  nilai  bobot  tanah,  nilai impedensi listrik tanah, da nilai kadar air tanah.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Pengamatan Impedensi Listrik Tanah
Pengukuran  impedensi  listrik  (Z)  tanah dilakukan  dengan  mengukur  mulai  dari  tanah dijenuhkan  hingga  basah  (mewakili  musim penghujan)  sampai  permukaan  lalu  ditimbang beratnya kemudian di ukur hambatan listriknya, begitu  seterusnya  hingga  tanah  tersebut  kering
Revised   : 09 Desember 2019
(mewakili kondisi musim kemarau). Berikut ini adalah Tabel  1  hasil  pengukuran  dari  hari  ke-1 hingga hari ke-35.
Pengukuran  impedensi  listrik  tanah  untuk mengetahui kadar air tanah
Nilai  impendensi  listrik  tanah  diukur menggunakan  ohm-meter  yang  dihubungkan dengan rangkaian elektronik yang
mengeluarkan arus listrik pada signal frekuensi 1  kHz.  Frekuensi  1  kHz  digunakan  karena
menghasilkan hubungan antara Z dan  kadar air yang  lebih  erat  dibandingkan  frekuensi  diatas atau dibawahnya. [7] [8] Hasil pengamatan pada tabel 1, menunjukkan  bahwa  adanya  hubungan  antara berat  tanah  terhadap  impedensi  listrik  tanah. Dimana  semakin  kering  suatu  tanah,  maka semakin  besar  nilai  impedensi  listrik  tanahnya, sebaliknya  semakin  basah  suatu  tanah  maka semakin kecil nilai impedensi listrik tanah.
Tabel  1.  Hasil  Pengukuran  Berat  Tanah  (Kg),  Impedensi  Listrik  Tanah  ( Ω ),  Dan  Kadar  Air  Tanah (Kg/Kg) Dari Pertama Hingga Tiga Puluh Lima Hari Pengamatan.
Hari pengamatan ke- Berat tanah (kg) Impedensi listrik tanah (Ω) Kadar air tanah (kg/kg) 1 1.823 24 0,488 2 1.822 24 0,487 3 1.819 26 0,485 4 1.811 26 0,478 5 1.803 28 0,472 6 1.800 28 0,469 7 1.796 30 0,466 8 1.794 30 0,464 9 1.786 31 0,458 10 1.776 32 0,450 11 1.773 32 0,447 12 1.768 32 0,443 13 1.764 32 0,440 14 1.760 33 0,437 15 1.757 33 0,434 16 1.751 34 0,429 17 1.748 34 0,427 18 1.746 34 0,425 19 1.740 35 0,420 20 1.735 35 0,416 21 1.727 37 0,409 22 1.725 38 0,408 23 1.723 40 0,406 24 1.722 42 0,405 25 1.720 42 0,404 26 1.717 43 0,402 27 1.714 44 0,399 28 1.710 45 0,396 29 1.708 49 0,394 30 1.704 51 0,391 31 1.701 51 0,388 32 1.692 52 0,381 33 1.688 54 0,378 34 1.684 55 0,375 35 1.681 55 0,372 Pada  Gambar  1,  dapat  diketahui  jelas
bahwa  nilai  impedensi  listrik  tanah  bertambah seiring  dengan  berkurangnya  berat  tanah.  Hal
ini  menunjukkan  bahwa  tanah  jenuh  air memiliki daya hantar listrik yang tinggi namun daya  hambat  listrik  yang  rendah.  Akan  tetapi
Revised   : 09 Desember 2019
tanah  kering  air  memilki  daya  hantar  yang rendah namun daya hambat listrik yang tinggi.
Hal ini dikarenakan air adalah konduktor listrik  yang  baik.  Sehingga  sensor  akan merespon sinyal dari air tanah dan daya hambat atau impedensi listrik rendah. Seperti yang telah dilakukan  oleh  Subatra  [13]  di  daerah  rawa
pasang  surut  ternyata  pada  kondisi  lahan mengalami  pasang,  kadar  air  tanah  meningkat sejalan  dengan  impedensi  listrik  yang  rendah. Sebaliknya  pada  kondisi  lahan  mengalami surut,  kadar  air  tanah  menurun  sejalan  dengan impedensi listrik yang tinggi.
Gambar 2. Hubungan antara impedensi listrik tanah terhadap kadar air tanah.
Secara  statistik,  dapat  diketahui  bahwa hubungan  antara  kadar  air  tanah  terhadap impedensi listrik tanah menghasilkan persamaan  regresi  linear  yaitu  y  =  -253,47x  + 145,67.  Nilai  negatif  menunjukkan  kadar  air meningkat dengan menurunnya nilai impedensi listrik  tanah.  Selanjutnya  korelasi  atau  nilai keeratan yang didapatkan adalah 0,949. Artinya hubungan  antara  kadar  air  tanah  terhadap impedensi listrik tanah sangat nyata dan sangat erat sebesar 94,9 %. sisanya (Gambar 2).
Fakta ini menunjukkan bahwa impedensi listrik tanah berhubungan erat dengan kadar air tanah.  Seperti  yang  dilaporkan  oleh  penelitian Hermawan  [12]  tentang  pengukuran  sifat-sifat dielektrik  untuk  menduga  kepadatan  tanah menunjukkan  bahwa  air  tanah  cenderung meningkat,  sebaliknya  udara  di  dalam  pori cenderung  menghambat  laju  konduktivitas listrik  di  dalam  tanah.  Indikasi  tersebut  terlihat dari  meningkatnya  nilai  impedensi  listrik dengan  semakin  rendahnya  kadar  air  tanah. Pengaruh  kadar  air  terhadap  nilai  dielektrik tanah justru jauh lebih besar daripada pengaruh kepadatan tanah.
Pengukuran  impedensi  listrik  tanah  ini dapat  memberikan  infromasi  yang  bermanfaat
bagi  para  petani.  Dengan  mengukur  impedensi listrik  tanah  dapat  dengan  cepat  memprediksi kandungan  air  tanah  saat  tertentu.  Sehingga diharapkan  dapat  terjadi  penghematan  air  saat terjadi  musim  kemarau.  Hal  ini  sejalan  dengan pendapat  Or  [12],  bahwa  metode  pengukuran impedensi  listrik  tanah  ini  berpeluang  untuk digunakan  dalam  memonitoring  pergerakan  air irigasi  di  dalam  tanah.  Dengan  demikian metode  pengukuran  impedensi  listrik  tanah  ini bermanfaat  mengukur  kadar  air  tanah  secara cepat di lapangan yang berguna bagi petani.
Secara  umum,  kadar  air  berbanding terbalik dengan nilai impedensi listrik di dalam tanah. Menurunnya kadar air dengan meningkatnya nilai impedensi terlihat konsisten dari kondisi jenuh air hingga kondiri kering air. Hermawan  [9]  melaporkan  pada  kondisi jenuh, dimana kadar air gravimetri (Ф g ) berada di atas 0.5  kg  kg -1 dan  kadar  air  volumetri  di  atas  0.4 m 3 m -3 , nilai impedensi (Z) berada di bawah 0.4 kΩ.  Sebagai  perbandingan,  nilai  Z  untuk  air tanah  dangkal  (air  sumur)  adalah  0.25  kΩ, sehingga  nilai  Z  untuk  tanah  jenuh  lebih mendekati nilai Z untuk air.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
y = -253,47x + 145,67 r = 0,949 0 10 20 30 40 50 60 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 kadar air (kg/kg) impedensi listrik
P-ISSN : 1978-5054
Berdasarkan  pembahasan  diatas,  maka dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain
1. Metode pengukuran impedensi listrik tanah dapat  dijadikan  untuk  mengukur  kadar  air tanah di lapangan.
2. Semakin  tinggi  nilai  impedensi  listrik tanah  semakin  rendah  kadar  air  tanah, sebaliknya  semakin  rendah  nilai  hambatan listrik  tanah  atau  impedensi  listrik  tanah maka  semakin  tinggi  kadar  air  tanah. Hubungan  antara  nilai  impedensi  listrik tanah terhadap kadar air tanah dilihat pada persamaan regresi linear persamaan regresi linear yaitu y = -253,47x + 145,67., dengan nilai  korelasi  yang  sangat  erat  sebesar 0,949.

## B. Saran
Perlu  adanya  mencari  faktor  lain  yang berpengaruh  terhadap  pengukuran  kadar  air tanah kering. Penggunaan sensor lebih diperhatikan  menggunakan  sensor  yang  bisa dipakai  berulang-ulang.  Perlu  juga  kalibrasi terhadap  alat  ukur  sehingga  pengukuran  lebih valid.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Buckman,  H.  O,  and  Brady.  1982. Ilmu Tanah . (Jakarta: Bharata Karya Aksara)
[2]   Friendman,  S.P.  1997.  Statistical  Mixing Model  For  The  Apparent  Dielectric Constant  Of  Unsaturated  Porous  Media. Soil Sci.Soc.Am . J. 61: 742-745.
[3]   Gardner,  W.  1986.  Water  content.  In  A. Klute  (Ed).  Methods  of  Soil  Analysis. Part  1:  Physical  and  Mineralogical Methods.  Second  edition. ASA,  Inc.,
SSSA, Inc.,  Madison,  Wisconsin,  USA. pp. 493-544.
[4]   Hakim.  N.,  DKK.  1986. Dasar-Dasar
Ilmu Tanah . Penerbit Universitas Lampung Press: Lampung.
[5]   Hanafiah,  K.,  A.  2007. Dasar-Dasar Ilmu Tanah . (Jakarta: Rajawali Pers)
[6]   Hardjowigeno,  S.  1993. Ilmu  Tanah . (Jakarta: Akademika Pressindo)
[7]   Hermawan,  B.  2001a.  Korelasi  Antara Berat  Volume  Dan  Impedensi  Listrik Tanah:  I.  Percobaan  Laboratorium. JIPI . 3(1) : 1 - 8.
[8]   Hermawan,  B.  2001b.  Korelasi  antara berat volume dan impedensi listrik tanah: II.  Percobaan  Lapangan. JIPI .  3(1)  :  9-
15.
[9]   Hermawan,  B.,  2004.  Penetapan  Kadar
Air  Tanah  Melalui  Pengukuran  Sifat Dielektrik Pada Berbagai Tingkat Kepadatan. JIPI. 6(2) : 66-74.
[10]   Horowitz,  Paul  (1989).  "1". The  Art  of Electronics. Cambridge University Press. hlm. 31 – 32.
[11]   Kachanoski,  R.G.  Pringle  and  A.  Ward. 1992.  Field  Measurement  Of  Solute Travel  Times  Using  Time  Domain Ferlectometry. Soil  Sci.  Soc.  Am .  J.  56:
47-52.
[12]   Or, D. 1995. Stochastic Analysis Of Soil Water  Monitoring  For  Drip  Irrigation Management  In  Heterogeneous  Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 59: 1222-1233.
[13]  Subatra, K. 2010. Pengukuran Kadar Air Tanah  Secara  Tidak  Langsung  Di  Lahan Pasang  Surut  Telang  Sumatera  Selatan. Laporan  Hasil  Pengamatan  di  Lahan Basah . PPMAL. (tidak dipublikasikan).
[14]   Sutedjo  dan  Kartasapoetra  AG.  2002. Pengantar  Ilmu  Tanah .  (Yogyakarta: Penerbit
Rineka.