## HUBUNGAN KETERSEDIAAN AIR TANAH DAN SIFAT-SIFAT DASAR FISIKA TANAH

## Relationship between Soil Moisture Availability and Basic Soil Physical Properties
K. Murtilaksono * dan E.D. Wahyuni
Departemen Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor Jalan Meranti, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680

## ABSTRACT
This research was conducted to study relationship between soil moisture content and soil physical characteristics that affected the moisture.
The  soil  samples  were  collected  from  22  scattered  sites  of  West  Java  and  Central  Java.    Analysis  of  soil  physical properties  (texture,  bulk  density,  particle  density,  total  porosity  and  soil  moisture  retention)  and  soil  chemical  property (organic matter) was conducted at the laboratory of Department of Soil Sciences, Faculty of Agriculture, Bogor Agricultural University.  Analysis of simple linier regression was applied to know the correlation between soil moisture content and other basic soil physical properties.
Availability of soil moisture (pF 4.20 – pF 2.54) significantly correlated with organic matter, total porosity, and micro pores.    The higher  organic  matter  content  as  well  as  total porosity  and  micro  pores  the higher  available  soil  moisture.  Soil moisture  of  field  capacity  significantly  correlated  with  clay  content,  sand  content,  micro  and  macro  pores.    The  higher  clay content and micro pores the higher soil moisture of field capacity.  In the contrary,  the higher macro pores and sand content the  lower  the  field  capacity.  Soil  moisture  of  wilting  point  significantly  correlated  with  clay  content  and  macro  pores.    The higher clay content the higher the wilting point, while the higher macro pores the lower soil moisture of wilting point.
Keywords : Available soil water, field capacity, organic matter, soil pores, wilting point

## PENDAHULUAN
Keberadaan  air  di  dalam  pori-pori  tanah  atau diistilahkan sebagai kelembaban atau kadar air tanah sangat dipengaruhi oleh adanya proses  adhesi antara air dan tanah, proses  kohesi  antara  molekul-molekul  air  itu  sendiri,  dan gaya  gravitasi  yang  bekerja  pada  air  tersebut.  Semakin sedikit air  yang ada di dalam pori-pori tanah  semakin  kuat air  tersebut  ditahan  oleh  matrik  tanah  oleh  gaya  adesi  dan kohesi, sedangkan air yang tidak tertahan oleh matrik tanah akan  terbuang  atau  hilang  oleh  gaya  gravitasi  sebagai  air drainase.
Air  drainase  yang  umumnya  menempati  pori-pori makro  tanah  dapat  diketahui  dengan  perhitungan  dari penetapan  kadar  air  pada  pF  1.00,  pF  2.00,  dan  pF  2.54 serta porositas total tanah.  Air dalam pori-pori tanah yang tidak  dipengaruhi  oleh  gaya  gravitasi  lagi  atau  berlawanan sama  dengan  gaya  gravitasi  disebut  air  pada  kapasitas lapang  yang  dapat  didekati  dengan  pF  2.54  (setara  dengan kadar  air  tanah  pada  tegangan  1/3  atm).    Air  yang  sangat kuat  ditahan  oleh  matrik  tanah  sehingga  sudah  tidak  dapat diserap  oleh  akar  tanaman    disebut  sebagai  air  pada  titik layu  permanen  yang  dapat  didekati  dengan  pF  4.20  (setara dengan  kadar  air  pada  tegangan  15  atm).    Selang  antara kadar air kapasitas lapang dan kadar air titik layu permanen
_______________ * Alamat korespondensi: e-mail: murtilaksono@yahoo.com
disebut  air  tersedia  bagi  tanaman.  Selanjutnya,  nilai  air tersedia  dapat  digunakan  untuk  penetapan  kebutuhan  air irigasi  (Hilel,  1980).  Kelembaban  tanah  berhubungan dengan  luas  permukaan  partikel  tanah  dan  volume  ruang pori,  sehingga  kelembaban  tanah  berhubungan  dengan tekstur  dan  struktur  tanah  (Foth  dan  Turk,  1972).  Secara umum,  tekstur,  struktur  dan  kadar  bahan  organik  tanah mempengaruhi jumlah air tersedia bagi tanaman (Buckman dan Brady, 1971).
Setiap  jenis  tanah  dengan  kelas  tekstur  yang  berbeda nyata akan mempunyai distribusi ukuran pori yang berbeda dan  akan  berpengaruh  terhadap  karakteristik  atau  perilaku kelembaban  tanah  yang  berbeda  pula.    Begitu  juga  tanah yang  bertekstur  sama  apabila  berbeda  strukturnya  akan memiliki  karakter  kelembaban  tanah  yang  berbeda  pula. Tanah  berstruktur  berbeda  memiliki  distribusi  ukuran  pori berbeda.    Di  samping  itu,  kelembaban  tanah  juga dipengaruhi  tentunya  sifat-sifat  dasar  fisika  tanah  lainnya. Oleh  karena  itu,  tanah-tanah  yang  berbeda  jenisnya  akan memiliki  karakteristik  kelembaban  tanah  yang  berbeda apabila karakteristik dasar  fisika tanah berbeda.  Sifat-sifat dasar fisika tanah merupakan sifat fisika tanah yang hakiki atau  bukan  merupakan  suatu  proses  fisika  tanah  seperti evaporasi, infiltrasi, perambatan suhu dan gas.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari  hubungan karaketristik  kelembaban  tanah  dan  sifat-sifat  dasar  fisika tanah  dari  berbagai  jenis  tanah  yang  memiliki  sifat-sifat fisika berbeda.

## BAHAN DAN METODE
Contoh–contoh  tanah  penelitian  yang  dianalisis  di laboratorium  untuk  penetapan  sifat  fisika  tanah  dan  kadar bahan  organik  diambil  dari  berbagai  lokasi  di  Jawa  Barat dan  Jawa  Tengah  yang  mewakili  berbagai  jenis  tanah  dan sifat fisika tanah yang relatif berbeda nyata.
Analisis  tanah  dilakukan  di  laboratorium  Departemen Tanah,  Fakultas  Pertanian,  Institut  Pertanian  Bogor. Analisis  tanah  yang  dilakukan  meliputi  analisis  tekstur, penetapan bobot isi tanah, bobot jenis partikel, pengukuran porositas  total,  pengukuran  retensi  air  tanah,  dan  bahan organik tanah. Metode analisis tanah disajikan pada Tabel 1.
Analisis  statistik  yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis regresi linear  sederhana,  yaitu dengan  uji Z untuk  mengetahui  linier  atau  tidaknya  hubungan  peubah bebas  dan  tidak  bebas.    Tingkat  pengaruh  peubah  bebas terhadap  peubah  tak  bebas  dinyatakan  dengan  koefisien korelasi (R).  Selanjutnya untuk mengetahui nyata tidaknya pengaruh peubah bebas diuji dengan uji F pada taraf 5 %.
Tabel 1.  Metode yang Digunakan untuk Menganalisis Sifat Fisik Tanah
No Parameter Metode 1 Tekstur Pipet 2 Bobot isi (BI) Gravimetri (ring sampel) 3 Kerapatan Jenis Zarah (KJZ) Gravimetri (piknometer) 4 Porositas Total, Pori drainase Perhitungan dengan rumus (BI, KJZ, kurva pF) 6 Status kelembaban tanah (pF) Gravimetri ( pressure plate & membrane apparatus )
7 Bahan organik
Walkley dan Black

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  analisis  kadar  air  (kelembaban)  tanah  pada berbagai  tekanan  (pF)  dan  penetapan  beberapa  sifat  fisika tanah  lainnya  pada  berbagai  jenis  tanah  disajikan  pada Tabel  2.  Jenis-jenis  tanah  tersebut  relatif  mewakili  kelas tekstur  kasar  (berpasir)  hingga  halus  (berliat).    Hasil analisis  uji  korelasi  menunjukkan  bahwa  kadar  air  tersedia (pF 4.20 – pF 2.54) nyata berkorelasi positif dengan bahan organik, ruang pori total dan pori mikro (Tabel 3).
Semakin  tinggi  bahan  organik,  ruang  pori  total  dan pori  mikro  tanah,  semakin  tinggi  kadar  air  tersedia  tanah. Bahan organik mempunyai kemampuan menyerap air yang tinggi  sehingga  tanah  yang  berbahan  organik  tinggi  akan mempunyai kemampuan menyimpan air tinggi pula (Bauer dan  Black,  1992;  Dao,  1993).    Kandungan  kelembaban tanah  pada  tegangan  tertentu  dapat  dipengaruhi  antara  lain
oleh  kadar  bahan  organik  tanah  serta  jumlah  dan  ukuran pori  tanah  (Buckman  dan  Brady,  1971).  Jika  air  yang dipegang  bahan  organik  tanah  tidak  menguap  maka  air tersebut tersedia bagi tanaman untuk fotosintesis dan proses fisiologis  lainnya.    Nilai  koefisien  korelasi  nyata  positif antara  kadar  air  tersedia  dan  kadar  bahan  organik  tanah dengan nilai sebesar 0.53 seperti tersaji pada Gambar 1 dan Tabel 3.
Kadar  air  tersedia  tanah  adalah  sejumlah  air  yang berada  di  pori  tanah  karena  potensial  matrik  tanah  setelah potensial  gravitasi  tidak  bekerja  lagi  pada  air  dalam  pori tanah  tersebut,  dan  air  tanah  tersebut  masih  dapat  diserap oleh  akar  tanaman.    Semakin  tinggi  kadar  liat  tanah semakin  tinggi  pori-pori  mikro  dibandingkan  pori-pori makro.    Pada  pori-pori  mikro  air  lebih  mudah  dijerap  oleh matrik  tanah  dari  pada  pori-pori  makro  di  mana  air  akan lebih  banyak  hilang  karena  proses  gravitasi  dan  sedikit dapat  dijerap  oleh  matrik  tanah  (Nimmo,  1997;  Jones  dan Dani,  1998).    Dengan  demikian,  sesuai  dengan  pernyataan Jury et  al. (1991)  bahwa  semakin  tinggi  kadar  liat  tanah semakin  tinggi  jumlah  pori  mikro  sehingga  kadar  air tersedia juga akan semakin tinggi secara nyata berdasarkan uji  F  (R  =  0.45*),  demikian  juga  semakin  banyak  pori mikro  tanah,  maka  secara  nyata  semakin  besar  pula  ruang pori  totalnya  (R  =  0.65*).    Walaupun  demikian,  kadar  liat dan  pasir  tanah  tidak  nyata  berkorelasi  dengan  kadar  air tersedia  tanah  (R  =  0.06  dan R  =  -0.13).   Hubungan  kadar air  tersedia  tanah  dengan  pori  mikro  dan  ruang  pori  total masing-masing disajikan pada Gambar 2 dan 3.
Kadar  air  kapasitas  lapang  adalah  air  yang  berada dalam pori-pori tanah dan tidak terpengaruhi lagi oleh gaya gravitasi,  kecuali  gaya  matrik  tanah  (Hanks  dan  Ashcroft, 1980).  Semakin banyak pori-pori mikro tanah (R = 0.67*) yang  merupakan  cerminan  dari  tingginya  kadar  liat  tanah (R  =  0.62*),  maka  berdasarkan  uji  F  semakin  nyata banyaknya  air  yang  dapat  dijerap  oleh  matrik  tanah  dan tidak  terdrainase  karena  gaya  gravitasi.    Sebaliknya, semakin tingginya kadar pasir yang menyebabkan tingginya pori-pori  makro  tanah  maka  akan  semakin  menurunkan kadar  air  kapasitas  lapang  (R  =  -0.51*  dan  R  =  -  0.54*). Kadar air kapasitas lapang sangat dipengaruhi oleh proporsi kandungan pasir dan liat atau tekstur tanah (Thompson dan Troeh, 1978; Foth dan Turk, 1972).
Kadar  air  pada  titik  layu  permanen  adalah  air  yang dijerap  kuat  oleh  gaya  matrik  tanah  sehingga  sudah  tidak dapat  diserap  oleh  akar  tanaman  lagi  atau  tidak  tersedia bagi  tanaman.    Gaya  atau  potensial  matrik  air  tanah  pada partikel liat jauh lebih besar dibandingkan potensial matrik air  pada  partikel  pasir.    Koefisien  korelasi  positif  nyata kadar  liat  tanah  terhadap  kadar  air  titik  layu  permanen menunjukkan  nilai  0.59,  sedangkan  koefisien  korelasi negatif  nyata  pori  makro  yang  merupakan  cerminan tingginya  kadar  pasir  tanah  terhadap  kadar  air  titik  layu permanen  menunjukkan  nilai  -0.55.  Semakin  tinggi  kadar liat  maka  semakin  tinggi  kadar  air  titik  layu  permanen sebaliknya  semakin  tinggi  pori-pori  makro  tanah  semakin rendah kadar air titik layu permanen karena luas permukaan partikel tanah semakin kecil.

## Hubungan air tanah dengan sifat dasar fisika tanah (K. Murtilaksosno)
Tabel 2.  Kadar Air Tanah pada Berbagai Hisapan dan Beberapa Sifat Fisika Lainnya pada Berbagai Jenis Tanah
Keterangan : BI = bobot isi; KJZ = kerapatan jenis zarah; RPT = ruang pori total; BO = bahan organik
Tabel 3.  Koefisien Korelasi Kadar Air Tanah dengan Faktor yang Mempengaruhinya
Kadar Air Tanah Bahan Organik Ruang Pori Total Pori Makro Pori Mikro Kadar Liat Kadar Pasir Air tersedia (pF 2.54 – 4.20) 0.53* 0.70* - 0.01 0.65* 0.06 - 0.13 Kapasitas lapang (pF 2.54) 0.09 0.25 - 0.54* 0.67* 0.62* - 0.51* Titik layu permanen (pF 4.20) - 0.43 - 0.27 - 0.55* 0.20 0.59* - 0.43 …………. (%) ……….. … (%) …
Gambar 1.  Hubungan Kadar Air Tersedia dan Bahan Organik Tanah
Gambar 2.  Hubungan Kadar Air Tersedia dan Ruang Pori Total Tanah
0 5 10 15 20 25 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Bahan Organik (%) A ir Te rse d ia (% v v -1 ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 Ruang Pori Total (%) A ir Te rse d ia (% v v -1 ) Y = 0.89 + 4.44 X R = 0.53*

## Y = -22.6 + 0.67 X
R = 0.70*

## Hubungan air tanah dengan sifat dasar fisika tanah (K. Murtilaksosno)

## Gambar
3.  Hubungan Kadar Air Tersedia dan Pori Mikro Tanah

## KESIMPULAN
1. Kadar air tersedia (pF 4.2 – pF 2.54) nyata berkorelasi positif dengan bahan organik, ruang pori total dan pori mikro (masing-masing R = 0.53*, R = 0.70*, dan R = 0.65*).    Semakin  tinggi  kandungan  bahan  organik, ruang  pori  total  dan  pori  mikro  tanah,  maka  semakin tinggi pula kadar air tersedia tanah.
2. Kadar  air  kapasitas  lapang  nyata  berkorelasi  dengan kadar  liat,  kadar  pasir,  pori-pori  mikro  dan  pori-pori makro tanah (masing-masing R = 0.62*, R = -0.51*, R = 0.57*.dan R = -0.54*).  Semakin tinggi kadar liat dan pori-pori  makro  tanah  maka  semakin  tinggi  kadar  air kapasitas  lapang,  namun  sebaliknya  semakin  tinggi pori-pori  makro  dan  kadar  pasir  tanah  maka  semakin rendah kadar air kapasitas lapang.
3. Kadar  air  titik  layu  permanen  nyata  berhubungan dengan  kadar  liat  dan  pori-pori  makro  tanah  (masing- masing  R  =  0.59*  dan  R  =  -0.55*).    Semakin  tinggi kadar  liat  maka  semakin  tinggi  kadar  air  titik  layu permanen  sebaliknya  semakin  tinggi  pori-pori  makro tanah semakin rendah kadar air titik layu permanen.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  penghargaan  dan  terima  kasih kepada saudara Iman Giyanto, Gunawan Kristiyanto, Dony Rusdi,  dan  Charles  Larry,  yang  telah  memberikan sumbangan  tenaga  dan  pikirannya.    Penulis  juga mengucapkan terima kasih kepada QUE Project Departemen  Tanah,  Faperta  IPB  yang  telah  mendanai penelitian ini pada tahun 2003.

## DAFTAR PUSTAKA
Bauer,  A.  and  A.L.  Black.    1992.    Organic  carbon  effects  on available  water  capacity  of  three  textural  groups. Soil  Sci.
Soc. Amer. J . 56 : 248-254.
Buckman, H.O. and N.C. Brady. 1971. The Nature and Properties of  Soil.  7 th ed.  The  Mac  Millan  Co.,  Collier  Mac  Millan Ltd., London.
Dao, T.H.  1993.  Tillage and winter wheat residual management effect on water infiltration and storage. Soil Sci. Soc. Amer. J . 57 : 1586-1595.
Foth, D.H. and L.M. Turk. 1972. Fundamental of Soil Science. 5 th ed.  John  Wiley  &  Son,  Inc.,  New  York,  London,  Sydney, Toronto.
Hanks, R.J. and G.L. Ashcroft.  1980.  Applied Soil Physics. Soil Water  and  Temperature  Applications.    Springer-Verlag. Berlin, New York.
Hilel,  D.  1980.  Fundamental  of  Soil  Physics.  Academic  Press, New York, London, Toronto, Sydney, San Fransisco.
Jones,  S.B.  and  W.  Dani.    1998.    Design  of  porous  media  for optimal  gas  and  liquid  fluxes  to  plant  roots. Soil  Science Soc. of Amer. J . 62(3) : 563-574.
Jury,  W.A.,  W.R.  Gardner  and  W.H.  Gardner.    1991.    Soil Physics.  5th ed.  John Wiley and Sons, Inc.  New York.
Nimmo, J.R. 1997.  Modelling structural influences on soil water retention. Soil Science Soc. of Amer. J . 61(3) : 712-719.
Thomson, L.M. and F.R. Troeh. 1978.  Soil and Soil Fertility. Tata MacGraw - Hill Publishing Company Ltd., New Delhi.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 Pori Mikro (%) A ir Te rse d ia (% v v -1 ) Y = -5.02 + 0.71 X R = 0.65*