Tanah Sebagai Sistem Dispersi Tiga Fase

Suatu sistem yang terdiri dari bahan kimia tunggal bisa juga bersifat fase tunggal jika sifat fisik sistem seragam, sistem ini disebut homogen. Contoh badan air yang seluruhnya mengandung es. Suatu sistem yang tersusun dari bahan kimia tunggal, juga dapat bersifat heterogen jika bahan tersebut menampakkan sifat-sifat berbeda pada tempat berbeda dalam sistem tersebut. Suatu tempat dalam dalam sistem secara fisik disebut fase.

Suatu sistem yang terdiri dari beberapa bahan bisa juga bersifat fase tunggal, contoh larutan garam dan air adalah cairan homogen. Sistem yang tersusun dari beberapa bahan bisa juga bersifat heterogen. Tidak hanya berbeda antara fase satu dengan yang lainnya, namun juga antara bagian-bagian dalam tiap fase dan batasan antar fase dengan sekelilingnya. Pertemuan antar fase ini penting dalam menjelaskan kejadian absorbsi, tegangan permukaan, gesekan yang semuanya bergantung pada luas pertemuan antar fase per satuan volume.

Tanah adalah sistem yang heterogen, berfase banyak, rumit, bersifat dispersi, sarang, karena luas pertemuan antar fase per satuan volume sangat besar. Kondisi dispersi dari tanah dan kegiatan antar fase akan menghasilkan peristiwa seperti adsorbsi air dan bahan kimia, pertukaran ion, adhesi, pengembangan dan pengkerutan, dispersi dan penggumpalan, serta kapilaritas.

Tiga fase yang umum terdapat dalam tanah yaitu fase padat berupa matriks tanah, fase cair berupa air tanah yang selalu mengandung bahan-bahan terlarut, sehingga disebut larutan tanah, dan fase gas yaitu atmosfer tanah. Matriks padat tanah terdiri dari partikel-partikel dengan komposisi kimia, meneralogi, ukuran, bentuk dan orientasi yang berbeda. Gambar berikut menunjukkan komposisi volume tanah dengan tekstur sedang, pada kondisi dianggap optimum untuk pertumbuhan tanaman.

Hubungan Volume dan Massa Penyusun Tanah

       Hubungan volume dan massa penyusun tanah dapat digunakan dalam mendifinisikan parameter-parameter dasar yang sangat berguna dalam mencirikan kondisi fisik suatu tanah. Gambar di bawah merupakan skematis dari tanah yang menunjukkan hubungan tersebut. Massa ditunjukkan sebelah kanan, yang terdiri dari massa udara M_a, dimana mendekati 0 apabila dibandingkan dengan massa padatan M_s, sedangkan massa air yaitu M_w. Volume dari komponen yang sama ditunjukkan pada sisi kiri, yaitu volume udara V_a, volume air V_w, dan volume padatan V_s.

Kerapatan jenis tanah (ρ_s)

            Pada tanah mineral, kerapatan jenis rata-rata adalah 2,6 – 2,7 gr/cm³. Terdapatnya oksida besi dan mineral berat dalam tanah akan menigkatkan kerapatan jenis rata-rata, sedangkan bahan organik akan memperkecil nilai rata-rata ρ_s.

Kerapatan massa kering/isi (ρ_b)

            Kerapatan isi menyatakan perbandingan massa tanah kering terhadap volume total tanah. Maka kerapatan isi selalu lebih kecil dibandingkan kerapatan jenis. Jika pori-pori menempati setengah dari volume tanah, maka kerapatan isi setengahnya kerapatan jenis, yaitu 1,3 – 1,35 gr/cm³.  Pada tanah pasir, bisa mempunyai nilai kerapatan isi 1,6 gr/cm³ pada tanah agregat lempung dan tanah liat 1,1 gr/cm³. Berdasarkan skema diatas, maka nilai kerapatan isi adalah:

Porositas (f)

            Porositas adalah indeks volume relatif pori-pori dalam tanah. Nilai porositas berkisar antara 0,3 – 0,6 atau 30 – 60 %. Tanah bertekstur kasar cenderung mempunyai porositas yang lebih kecil dibandingkan dangan tanah bertekstur halus. 

Perbandingan pori (e)

            Perbandingan pori merupakan rasio antara volume pori dengan volume massa tanah. Perbandingan pori lebih banyak digunakan pada bidang teknik tanah dan mekanika tanah, sedangkan porositas sering digunakan pada kajian fisika tanah bidang pertanian. Nilai perbandingan pori (e) beragam antara 0.3 – 2.0.

Kandungan lengas tanah

                      Kandungan lengas tanah dapat dinyatakan dengan berbagai cara, yaitu relatif terhadap massa padatan, relatif terhadap total massa, relatif terhadap volume padatan, relatif terhadap volume total, dan relatif terhadap volume pori. Namun yang sering digunakan adalah indeks relatif terhadap massa padatan, volume total dan tebal air.

a.    Kandungan lengas persen berat (w)

Indeks ini merupakan massa air relatif terhadap massa partikel tanah kering, sering disebut sebagai kandungan air gravimetrik. Istilah tanah kering adalah tanah yang dikeringkan oven sampai mencapai kesetimbangan, pada suhu 105 ^oC. Tanah kering udara masih lebih banyak mengandung air dibandingkan tanah kering oven, hal ini disebabkan oelh penyerapan uap yang disebut sabagai daya higrokospis. Pada tanah liat kandungan lengas jenuh bisa mencapai 25 – 60 % yang bergantung pada kerapatan isi. Kandungan lengas jenuh pada tanah liat jauh lebih tinggi bila dibandingkan pada tanah pasiran.

b.    Kandungan lengas persen volume (θ)

Kandungan lengas volume sering diistilahkan dengan dengan kandungan lengas volumetrik yang dihitung berdasarkan volume tanah total. Pada tanah pasir, nilai θ antara 40 – 50 %, pada tanah bertekstur sedang mendekati 50 %, dan pada tanah liat bisa mencapai 60 %. Penggunaan indeks ini lebih bermanfaat dibandingkan kandungan lengas gravimetrik terutama berkaitan dengan jumlah air yang ditambahkan melalui irigasi, hujan dan dapat menyatakan besarnya air yang berkurang karena evapotranspirasi dan drainase.

c.    Tebal air (d_w)

Selain itu nilai θ juga dapat digunakan untuk menyatakan kedalaman/tebal air (d_w) per satuan kedalaman tanah. Tebal air merupakan hasil perkalian antara kadar lengas volumetrik dengan tinggi atau kedalaman total yang dapat diperoleh dari perbandingan volume total dengan luas permukaan.

Derajad Kejenuhan (s)

           Indeks ini menyatakan perbandingan relatif antara volume air yang ada pada tanah dengan volume pori-pori. Indeks kejenuhan sama dengan 0 pada tanah kering, hingga 1 pada tanah yang benar-benar jenuh. Namun kondisi yang benar-benar jenuh jarang tercapai, karena beberapa bagian udara selalu terdapat dan terperangkap pada tanah yang sangat basah.

Porositas terisi udara (fraksi kandungan udara, f_a)

            Indeks ini mengukur kandungan relatif udara dari tanah dan merupakan kriteria yang penting terhadap aerasi tanah. Indeks ini berhubungan secara negatif terhadap derajad kejenuhan, s ( f_a = f – s).

Sebagai latihan tentukan hubungan beberapa parameter dasar berikut ini:
1.  porositas (f) dengan perbandingan pori (e)
2.  porositas (f) dengan kerapatan massa isi (ρ_b)
3.  derajad kejenuhan (s) dengan kandungan lengas volumetrik (θ)
4.  kandungan lengas gravimetrik (w) dengan kandungan lengas volumetrik (θ)
5.  porositas terisi udara ( f_a) dengan dengan kandungan lengas volumetrik (θ)

• share it