TEKNIK PENETAPAN BERAT ISI TANAH DI LABORATORIUM

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