Transcript KOMPENDIUM PENGELOLAAN LENGAS TANAH

Bahan kajian pada
MK. Manajemen Kesuburan Tanah
Diabstraksikan oleh: smno.jurstnh.fpub.sept2012
LENGAS TANAH = SOIL MOISTURE
LENGAS (Moisture) menyatakan adanya suatu cairan,
terutama air , seringkali dalam jumlah terbatas.
Sejumlah air ditemukan dalam udara (kelembaban
udara), dalam tanah (lengas tanah) .
Kadar lengas tanah merupakan
kuantitas air yang terkandung
dalam tanah.
Kadar lengas dinyatakan sebagai
rasio , yang berkisar dari 0
(kering lengkap) hingga nilai
jenuh.
Kadar lengas ini dapat dinyatakan
secara volumetrik atau
gravimetrik.
2
Kadar air volumetrik , θ, dirumuskan sebagai:
dimana :
Vw adalah volume air
VT = Vs + Vv = Vs + Vw + Va adalah total volume
(vol tanah + vol. air + rongga udara).
3
Kadar air Gravimetrik dirumuskan sbb:
Dimana:
mw adalah masa air
mb adalah masa total. Masa total adalah masa
tanah kering mutlak
Untuk mengubah kadar air gravimetrik
menjadi kadar air volumetrik, kalikan kadar air
gravimetrik dengan berat isi tanah.
4
STRUKTUR
&
CIRI
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
-
POLARITAS MOLEKUL AIR
6
Partikel koloidal yang bersifat hidrofilik
dan selubung hidrasinya
SIFAT-SIFAT FISIK AIR
8
PROFIL TANAH
Soils- soil is made of loose, weathered rock and organic material in which
plants with root can grow. The rock material is composed sand, silt, and
clay.
Parent material- the material from which a soil is formed.
Residual Soil- soil that has the bedrock beneath the soil as a parent
material
Transported Soil- soild formed from deposits left by winds, rivers, and
glaciers.
A-Horizaon (Top Soil)darkest color due to organic
material.
B-Horizaon (Subsoil)- 1)
clay is washed to the subsoil
2) May contain soluble
minerals, such as calcium and
magnesium carbonates
3) color is usually red- brown
from iron oxides that form
above and wash down
C-Horizon- Made of slightly
weathered parent material
(rock fragments)
Diunduh dari: http://ktcomilloniportfolio.wikispaces.com/Weathering
PROFIL TANAH
. Soil Horizons or Layers
Many soils have two or more distinct layers or horizons. The principal horizons
(collectively called the soil profile) are: A, surface soil; E, the subsurface; and B, the
subsoil. Beneath the soil profile lies: C, the parent material; and R, rock, which may be
similar to that from which the soil developed. Many soils in Arizona have developed in
water-deposited (alluvium), wind- deposited (aeolian silt or sand), or gravity transported
material (colluvium). When soil horizons are present , they usually differfrom one another
in color, texture, consistency, and structure. In addition, there are usually considerable
differences in chemical characteristics or composition.
The surface and subsurface are usually
the coarsest layers. The surface soil
contains more organic matter than the
other soil layers. Organic matter gives a
gray, dark-brown, or black color to the
surface horizon, the color imparted
depending largely upon the amount of
organic matter present. Soils that are
highest in organic matter usually have the
darkest surface colors. The surface layer is
usually most fertile and has the greatest
concentration of plant roots; plants obtain
much of their nutrients and water from the
surface soil. Any human activity which
removes or degrades the surface soils is
very serious considering the relatively
higher quality of this horizon.
The subsoil layer is usually finer and
firmer than the surface soil. Organic matter
content of the subsoil is usually much
lower than that of the surface layer. The
subsoil supports the surface soil and may
be considered the soil reservoir, providing
storage space for water and nutrients for
plants, aiding in temperature regulation of
the soil, and supplying air for the roots of
plants.
Diunduh dari: http://ag.arizona.edu/pubs/garden/mg/soils/soils.html
.
Soil horizons and depth
A relatively undisturbed soil viewed in profile typically reveals, from
the surface down, an organic layer, a topsoil layer (the "A" horizon) and
two layers or horizons below
Soil profiles vary
considerably from one
locale or region to the next,
depending on geology,
hydrology and climate. On
sites with a history of
construction or agricultural
use, mixing, tilling, filling
or excavating may have
significantly altered some
horizons.
Soil depth is the depth of
the soil above bedrock.
Soils more than 75 cm (30
in.) deep offer better
growing conditions than
shallower soils and can
support a greater variety of
plants. Some tree species,
such as oaks and hickories,
send out long taproots, so
they need deep soil.
However, many plants are
well adapted to shallow
soils. If you live in a region
with shallow soils, confirm
that species are suitable
when selecting plants.
Diunduh dari: http://www.cmhc-schl.gc.ca/en/co/maho/la/la_001.cfm
HIDROLOGI PERMUKAAN LAHAN
It is recognized that vegetation, soil moisture, and
soil temperature influence:
1.
2.
3.
the partitioning of surface radiation forcing into sensible
and latent heat fluxes;
water vapor and temperature in the lower atmosphere;
and
deep convection initiation and development
Diunduh dari: http://www.rap.ucar.edu/projects/watercycles/components/task4.php
Soil Moisture Monitoring: What Does 65%
Depletion Mean?
by Jim Bauder and Linzy Carlson
"Just what do you mean when you say that alfalfa doesn't need to be
irrigated until 65% depletion of the soil moisture, yet beans and potatoes
need to be irrigated at 40% depletion? I really can't visualize that or put a
number on what that means in terms of when I need to irrigate. "
How Much Water the Crop is
Using
The crop is alfalfa, and the soil
survey says that the first foot of
the profile is silty clay loam with
10% rock. The next foot and a
half is fine sandy loam with 20%
rock, and the next foot and a half
is silty clay with 30% rock.
For each soil type, multiply the
depth by the number of inches of
water held per foot of soil (Table
2) by the rock adjustment factor.
This gives the total available
water. Of that 6.3", only 65%, or
4.1", is actually available to the
alfalfa crop. Therefore, you
should be irrigating when the
crop has used 4.1".
Diunduh dari:http://waterquality.montana.edu/docs/irrigation/depletion.shtml
AVAILABLE WATER CAPACITY
The first step is to determine the available water capacity (AWC) of the
soil profile. This is when you need to know the soil texture by depth as
deep as the roots of the crop.
Table 1. Crop Rooting Depth and Maximum Allowable Depletion
Crop
Rooting Depth
Depletion Allowance
Alfalfa
4 feet
65%
Grass Meadow
3 feet
60%
Cereal Crops
2.5 feet
40-50%
Sugar Beets
2.5 feet
40%
Potatoes or Corn
2 feet
40%
Beans or Peas
1.5 feet
40%
Table 2. Soil Texture and Available Water Capacity in Inches/Foot II. Adjust for Rocks
Soil Texture
Feels Like . . .
AWC (inches/foot)
Coarse sand, sand
sand, grit
0.3-0.5
Fine sand, very fine sand
fine grit, sand
1.25
Loamy coarse sand, loamy sand
sandy, loamy
1.0
Loamy fine sand
smooth, fine grit
1.25
Coarse sandy soam, sandy loam
smooth with grit
1.25-1.5
Fine sandy soam
smooth, fine grit
1.5-2.0
Loam, silt loam
smooth
2.0
Silt, sandy clay loam
smooth, slippery
2.0-2.2
Clay loam, silty clay loam
sticky but smooth
2.2
Sandy clay, silty clay
smooth and sticky
2.0
Clay
sticky
2.0
Diunduh dari: http://waterquality.montana.edu/docs/irrigation/depletion.shtml
Peranan air dalam tumbuhan hidup:
1.
2.
3.
4.
5.
Komponen protoplasm
Substrat untuk metabolisme tanaman
Solvent untuk absorpsi dan transportasi
Menjaga tanaman tetap dalam bentuknya
Menjaga keseimbangan suhu tubuh tanaman
Root zone soil water extraction and plant root development
patterns.
Corn does not extract water uniformly throughout its rooting depth. Generally,
more water is extracted from shallow depths and less from deeper depths. If
water is applied to the soil surface, the typical extraction pattern follows the 4-32-1 rule: 40 percent of the water comes from the top 1/4 of the root zone, 30
percent comes from the second 1/4 and so on. The 4-3-2-1 rule is illustrated in
Figure . Water applied using subsurface drip irrigation systems will result in
more water removal from the depth where the drip lines are placed. In addition,
though corn roots can reach depths of 5 to 6 feet, until late in the season
conservative irrigation management assumes a 3-foot effective root zone. Later,
when predicting the timing and amount of the last irrigation, the effective root
zone is expanded to 4 feet.
Diunduh dari: http://www.ianrpubs.unl.edu/pages/publicationD.jsp?publicationId=1004
SOIL-WATER AND PLANT STRESS
The relationship between water distribution in the soil and the
concept of irrigation scheduling when 50 percent of the PAW has been
depleted.
As a plant extracts water from the soil, the amount of PAW remaining in the soil
decreases. The amount of PAW removed since the last irrigation or rainfall is the
depletion volume. Irrigation scheduling decisions are often based on the
assumption that crop yield or quality will not be reduced as long as the amount of
water used by the crop does not exceed the allowable depletion volume.
Most crops will recover overnight from temporary wilting if less than 50 percent
of the PAW has been depleted. Therefore, the allowable depletion volume
generally recommended in North Carolina is 50 percent (Figure). However, the
recommended volume may range from 40 percent or less in sandy soils to greater
than 60 percent in clayey soils. The allowable depletion is also dependent on the
type of crop, its stage of development, and its sensitivity to drought stress. For
example, the allowable depletion recommended for some drought-sensitive crops
(vegetable crops in particular) is only 20 percent during critical stages of
development. The allowable depletion may approach 70 percent during
noncritical periods for drought-tolerant crops such as soybeans or cotton.
Diunduh dari: . http://www.bae.ncsu.edu/programs/extension/evans/ag452-1.html
PENYERAPAN AIR OLEH AKAR
TANAMAN
Penyerapan air pada tumbuhan dilakukan dengan
dua cara yaitu penyerapan air secara aktif dan
penyerapan air secara pasif.
Penyerapan air secara aktif dilakukan oleh sel
hidup. Pada penyerapan ini sel memerlukan energi.
Kemampuan penyerapan air ini dipengaruhi oleh
kendungan O2. Apabila akar tanaman mendapat 02
yang cukup proses penyerapan air oleh akar akan
berlangsung sangat lancar. Sebaliknya apabilla 02
sangat kurang, penyerapan air oleh akar akan
sangat lambat atau tidak terjadi sama sekali.
Teori ini didukung oleh beberapa bukti :
a. Akar tanaman yang hidup pada tanah yang
aerasinya buruk, bentuk akarnya menggulung.
b. Apabila respirasi dihalangi dengan zat
penghalang misalnya KCN, maka absorpsi air akan
berkurang.
c. Absorpsi air hanya dilakukan oleh sel yang
hidup.
Penyerapan air secara pasif terjadi sebagai akibat
dari proses transpirasi . Semakin lancar transpirasi
, semakin lancar pula absorpsi air oleh akar.
17
Transpor lateral air dalam akar :
Ada dua jalur dalam akar untuk menyerap
air dari tanah. Setiap jalur ini mempunyai
keunggulan dan kelemahannya.
Jalur Apoplastik dapat terjadi kalau tidak
ada hypodermis . Air bergerak menembus
dinding sel dan rongga-rongga antar sel.
Kalau air mengalir, zat terlarut ikut
bergerak bersama aliran atau dengan cara
difusi. Jalur ini sangat efisien.
Jalur Symplastik, dapat eterjadi kalau ada
hypodermis. Air bergerak menembus
membran sel dan sel-sel hidup. Air
bergerak secara osmosis, sehingga
solutes dapat bergerak dari sel ke sel
melalui plasmodesmata. Proses ini lebih
lambat dibandingkan dengan jalur
apoplastik.
18
Penyerapan air oleh akar tanaman
Zone
penyerapan air
Bagian utama
untuk penyerapan
air:
Zone bulu akar
Model Ujung Akar
Bulu-bulu akar, zone penyerapan air
20
Anatomi ujung akar:
1. Dinding sel tipis
2. Konduktivitas air lebih baik
3. Jaringan pemb uluh tumbuh-kembang
dengan baik
Penyerapan air oleh akar tanaman:
1. Proses aktif
2. Proses pasif
Proses penyerapan air secara aktif: Penyerapan
air berlangsung oleh adanya aktivitas
fisiologis akar tanaman
Apoplast: Suatu sistem kontinyu terdiri atas
dinding sel, rongga sel (interplace) dan
pembuluh xylem, kecuali protoplast, dianggap
sebagai bagian yang mati .
• Resistensi rendah dan transpor air lebih cepat .
Symplast: Suatu sistem kontinyu terdiri atas
protoplast, plasmodesma dan membran
plasma, dianggap sebagai bagian yang hidup .
• Air memasuki simplast dengan cara osmosis dan
kemudian air diangkut melintasi sel ke sel.
22
Jalur APOPLASTIK dan Jalur SIMPLASTIK
24
TRANSPIRASI
Transpirasi merupakan penguapan air ke
atmosfir melalui daun dan batang
tumbuhan.
Tanaman menyerap air tanah oleh sistem
perakarannya; air ini berasal dari beragam
kedalaman tanah.
Misalnya, tanaman jagung mempunyai
perakaran hingga kedalaman 2.5 meter,
sedanghkan bebertapa tumbuhan iklim
kering mampu menumbuhkan akarnya
hingga kedalaman 20 meter.
Tanaman memompa air dari tanah untuk
mengangkut unsur hara menuju ke daun.
Proses pemompaan air ini ditarik oleh
penguapan air melalui "stomates", yang
berada di permukaan bawah daun.
Transpirasi ini kira-kira mencapai 10% dari
total penguapan air.
25
Transpiration
Sejumlah air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer
melalui proses transpirasi.
Untuk membantu proses fotosintesis, tumbuhan
menyerap air dari tanah melalui akarnya.
Tumbuhan menguapkan air ini ke atmosfir melalui
permukaan daun dan batangnya.
Sekitar 70 % dari total hujan dikembalikan ke atmosfer
melalui proses evaporasi dan transpirasi.
TRANSPIRASI
Power-- Transpiration pull :
• Transpiration pull: kekuatan yang mendirong
air bergerak ke atas sepanjang saluran
pembuluh xylem ditentukan oleh gradien
potential air karena adanya transpirasi.
• Independent terhadap metabolisme akar
• Sarana utama untuk penyerapan air .
• Teruitama pada kondisi transpirasi intensif.
• Tanaman dapat menyerap air secara aktif
pada kondisi transpirari rendah atau tanpa
transpirasi, sep[erti misalnya pada awal musim
semi dan ketika daun masih belum
mengembang.
27
Faktor yang mempengaruhi penyerapan
air oleh akar:
1. Faktor Internal , derajat
perkembangan, konduktivitas air
dan respirasi akar
2. Faktor eksternal: faktor udara→
transpirasi
→ Penyerapan air (tidak langsung) .
3. Faktor Tanah secara langsung
mempengartuhi penyerapan air oleh
akar.
Teori Pompa Kalium atau Penyerapan Ion Anorganik:
Perubahan K+ dan pH pada guard-cell dan sel
sekitarnya selama membuka dan menutupnya stomata
29
Faktor yang mempengaruhi membukamenutup stomata
(1) Cahaya: Membentuk guyla dan malate, akumulasi
K+ dan Cl• Sekitar 2.5% cahaya matahari penuh
• Peka terhadap sinar biru, UV-A receptor (reseptor sinar
biru)
• Banyak gen yang mengendalikan perilaku stomata
30
Faktor membuka-menutup Stomata:
(2) CO2:
Banyak CO2 , stomata membuka; Sedikit CO2 , stomata
menutup karena acidification dan K+ keluar dari guard
cell.
(3) Lembab nisbi atmosfir : Lebih tinggi RH, membuka
lebih besar. Lebih rendah RH, kehilangan air dari Guard
cell.
(4) Temperatur.
Peningkatan suhu udara akan meningkatkan membukanya
stomata. Suhu optimum 30oC, membuka lebih sedikit pada
suhu >35oC
(5) Kadar air dan kadar K daun
Cukupnya air dan kalium, stomata membuka lebar. Terlalu
banyak air menghambat membukanya stomata
(6) Hormon tanaman
ABA--- menutup, ABA merangsang peningkatan Ca2+
dalam cytosol, secara tidak langsung mengakibatkan aliran
ke luar K+ , Cl- dari guard-cell dan menghambat masuknya
K+ ke dalam guard cell.
IAA , CTK mendorong membukanya stomata.
Model guard cell , melukiskan fungsi-fungsi saluran ion
dalam signaling ABA dan menutupnya stomata. Bagian
sebelah kanan menunjukkan saluran ion dan regulator yang
memediasi menutupnya stomata yang dipacu oleh ABA .
Sebelah kiri sel menunjukkan efek paralel dari peningkatan
[Ca2+] sitoplasma yang dipacu oleh ABA dan akan
menghambat mekanisme membukanya stomata
Kondisi internal tanaman dan Lingkungan yang
mempengaruhi transpirasi
Transpor air dalam tumbuhan
Transpor air dalam tubuh tanaman:
Dengan bantuan gaya kohesi dan adhesi , pohon yang
tinggi dapat emengangkut air hingga setinggi lebih
100 meter.
Kekuatan / Daya Transpor air:
• Root pressure in bottom,
• Transpiration pull in top
36
Suhu tanah dan penyerapan air oleh akar
tanaman
Suhu rendah: viskositas air dan plasma meningkat;
konduktivitas air menurun; respirasi menurun
karena energi tidak cukup; pertumbuhan akar dan
bulu akar menurun.
Suhu terlalu tinggi: akar mudah membentuk gabus,
konduktivitas air menurun.
Kekuatan ikatan antara molekul air dengan
partikel tanah dinyatakan dengan TEGANGAN
AIR TANAH. Ini merupakan fungsi dari gayagaya adesi dan kohesi di antara molekul molekul air dan partikel tanah
Adesi
Kohesi
H2O
Partikel
tanah
Air terikat
Air bebas
Partikel tanah bersingguingan satu sama lain dan ada
rongga di antaranya (pori tanah).
Kalau tanah kering, porinya terisi udara.
Setelah hujan , pori tanah terisi dengan air.
Akar tanaman dapat membantu aerasi tanah.
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 kelompokkelompok 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
Selubung air
Tebalnya selubung air tgt
pd rapat muatan pd permukaan kation.
Rapat muatan =
muatan kation /
luas permukaan
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
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)
45
46
47
Bentuk-bentuk Potensial air –Ψ
48
49
50
51
52
Hubungan potensial air tanah dengan
energi bebas
Potensial
positif
+
0
Energi bebas naik bila air
tanah berada pada letak
ketinggian yg lebih tinggi dari
titik baku pengenal (referensi)
Energi bebas dari
air murni
Menurun karena pengaruh
osmotik
Potensial
negati
f
-
Menurun karena pengaruh
matrik
Energi bebas dari air
tanah
Potensial tarikan
bumi
Potensial
osmotik
(hisapan)
Potensial matrik
(hisapan)
POTENSI
AL AIR
TANAH
POTENSIAL TARIKAN
gravitasi
BUMI
=
Potensial
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.
55
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.
Cara
Menyatak
an
Tegangan
Energi
Tinggi unit
Logaritma
Atmosfer
kolom air (cm)
tinggi kolom air (pF)
10
Bar
1
0.01
2
0.1
2.53
0.346
1000
3
1
10000
4
10
4.18
15.8
4.5
31.6
5
100
0.0097
100
0.0967
346
1.3
9.6749
15849
15
31623
31
100.000
96.7492
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
KANDUN
GAN AIR
DAN
TEGANG
AN
Tegangan air tanah, Bar
10.000
Liat
Lempung
Pasir
0.01
10
70
Kadar air tanah, %
Strukturnya
baik
Strukturnya
jelek
Liat
K
d
r
a
i
r
t
n
h
Lempu
ng
K
d
r
A
i
r
Pasir
Potensial air
tanah
t
n
h
58
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
60
61
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
Gerakan
Jenuh
(Perkolasi
)
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
PERKOL
ASI
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
LAJU
GERAKA
N 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
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.
Pergerakan air tanah: Kondisi Jenuh Air
66
Pergerakan air dalam profil tanah :
Pergerakan air melalui zone tidak jenuh dan zone
jenuh menuju “water table”
Pergerakan air ini arahnya ke bawah dan ke atas
Distribusi air selama proses infiltrasi pada kondisi
tergenang. Ada lima zone dalam profil tanah yang
terkait dengan proses infiltrasi .
Profil lengas tanah dalam kondisi tergenang:
Zone jenuh. Pori terisi openuh dengan air (jenuh
air). Tergantung pada lamanya waktu sejak
masukan air , zone ini biasanya hanya sampai
kedalaman beberapa millimeters.
Zone Transisi. Zone ini dicirikan oleh cepatnya
penurunan kadar air tanah dengan kedalaman, dan
akan meluas hingga beberapa centimeter.
Zone Transmission . Zone ini dicirikan oleh kecilnya
perubahan kadar lengas dengan kedalaman tanah.
Biasanya zone transmission ini merupakan zone
tidak jenuh yang memanjang yang kadar airnya
seragam. Gaya gravitasi berperan dominan dalam
gradien hidraulik.
Zone pembasahan. Dalam zone ini, kadar lengas
menurun tajam dengan kedalaman tanah, mulai dari
kadar air zone transmission hingga mendekati kadar
air awal dari tanah.
Front Pembasahan. Zone ini dicirikan oleh gradien
hidraulik yang tajam, dan membentuk batas yang
jelas antara tanah kering dan tanah basah. Gradien
hidraulik ini terutama dicirikan oleh potensial
matriks.
69
Potensial Matriks Lengas Tanah
70
Kapilaritas:
Kapilaritas adalah kecenderungan air untuk
bergerak nauik ke atas melawan gaya gravitasi
Fungsi gaya-gaya adesi dan kohesi
Pergerakan kapilaritas air
Pasir
Waktu, hari
72
Pencucian hara dari lapisan olah tanah
73
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
RETENSI
AIR TANAH
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
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.
Klasifikasi lengas tanah
Diunduh dari: . http://www.swac.umn.edu/classes/soil2125/doc/s7chp3.htm
Lengas Tanah Tersedia
Diunduh dari: .
http://www.omafra.gov.on.ca/english/crops/hort/news/hortmatt/2005/14hrt05a4.htm
Status Air
Tanah
Perubahan status air dalam tanah,
mulai dari kondisi jenuh hingga titik
layu
Jenuh
Titik layu
Kap. Lapang
Padatan
Pori
100g
40g
air
tanah jenuh
air
100g
udara
20g
kapasitas
lapang
100g
udara
10 g
koefisien
layu
100g
udara
8g
koefisien
higroskopis
TEGANG
AN &
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.
padatan tanah
higroskopis layu
10.000
atm
31 atm
10.000 atm
15 atm
Kapasitas
lapang
1/3 atm
Mengalir krn gravitasi
Tegangan air
1/3 atm
tebal lapisan air
TEGANG
AN vs
kadar air
Air
higroskopis
Kurva tegangan - kadar air tanah bertekstur
lempung
Air kapiler
Air tersedia
Lambat tersedia
Cepat tersedia
Air gravitasi
Zone optimum
Tegangan air, bar
31
Koefisien higroskopis
Koefisien layu
0.1
Kapasitas lapang
Kap. Lapang maksimum
persen air tanah
Klasifikasi
Air Tanah
Klasifikasi Fisik:
1. Air Bebas (drainase)
2. Air Kapiler
3. Air Higroskopis
Air Bebas (Drainase):
a. Air yang berada di atas kapasitas lapang
b. Air yang ditahan tanah dg tegangan kurang dari 0.1-0.5
atm
c. Tidak diinginkan, hilang dengan drainase
d. Bergerak sebagai respon thd tegangan dan tarika gravitasi
bumi
e. Hara tercuci bersamanya
AIR KAPILER:
a. Air antara kapasitas lapang dan koefisien higroskopis
b. Tegangan lapisan air berkisar 0.1 - 31 atm
c. Tidak semuanya tersedia bagi tanaman
d. Bergerak dari lapisan tebal ke lapisan tipis
e. Berfungsi sebagai larutan tanah
AIR HIGROSKOPIS :
a. Air diikat pd koefisien higroskopis
b. Tegangan berkisar antara 31 - 10.000 atm
c. Diikat oleh koloid tanah
d. Sebagian besar bersifat non-cairan
e. Bergerak sebagai uap air
Agihan
air dalam
tanah
Koef. Higroskopis
kurang lebih 31 atm
Berdasarkan tegangan air tanah dapat dibedakan
menjadi tiga bagian: Air bebas, kapiler dan
higroskopis
Kap. Lapang
kurang lebih 1/3 atm
Jml ruang pori
Lapisan olah
Air higrosAir Kapiler
kopik
Peka thd gerakan
Hampir tdk
kapiler, laju pemenunjukkan nyesuaian mesifat cairan
ningkat dg meningkatnya kelembaban tanah
Ruang diisi udara
Biasanya jenuh uap air
Setelah hujan lebat
sebagian diisi air,
tetapi air cepat hilang krn gravitasi
bumi
Lapisan bawah tanah
Karena pemadatan ruang
pori berkurang
Strata bawah (jenuh air)
Kolom tanah
Jumlah ruang pori
Klasifikas
i Biologi
Air tanah
Klasifikasi berdasarkan ketersediaannya bagi
tanaman:
1. AIR BERLEBIHAN: air bebas yg kurang
tersedia bagi tanaman. Kalau jumlahnya
banyak berdampak buruk bagi tanaman,
aerasi buruk, akar kekurangan oksigen,
anaerobik, pencucian air
2. AIR TERSEDIA: air yg terdapat antara kap. Lapang
dan koef. Layu.
Air perlu ditambahkan untuk mencapai pertumbuhan
tanaman yang optimum apabila 50 - 85% air yg tersedia
telah habis terpakai.
Kalau air tanah mendekati koefisien layu, penyerapan air
oleh akar tanaman tdk begitu cepat dan tidak mampu
mengimbangi pertumbuhan tanaman
3. AIR TIDAK TERSEDIA: AIR yg diikat oleh tanah pd
TITIK LAYU permanen, yaitu air higroskopis dan
sebagian kecil air kapiler.
KH
31 atm
Air
Higroskopis
Tdk tersedia
KL
KP
15 atm
1/3 atm
Air
Kapiler
Tersedia
100 % pori
Ruang udara dan
air drainase
Berlebihan
Daerah Optimum
Air Tersedia
83
K
a
d
a
r
A
i
r
Kapasitas retensi
maksimum
Kapasitas
lapang
T
a
n
a
h
%
v
o
l
Koef.
Layu
Koef.
higrosk
opis
Potensial air tanah ,
kPa
84
K
a
d
a
r
A
i
r
Kapasitas
lapang
Air tersedia
T
a
n
a
h
%
v
o
l
Koefisien layu
Air tidak
tersedia
Tekstur tanah
85
Faktor yg
mempengar
uhi Air
Tersedia
Faktor yg berpengaruh:
1. Hubungan tegangan dengan kelengasan
2. Kedalaman tanah
3. Pelapisan Tanah
TEGANGAN MATRIK : tekstur, struktur dan kandungan
bahan organik mempengaruhi jumlah air yg dapat
disediakan tanah bagi tanaman
TEGANGAN OSMOTIK: adanya garam dalam tanah
meningkatkan tegangan osmotik dan menurunkan
jumlah air tersedia, yaitu menaikkan koefisien layu.
Persen air
tanah
Sentimeter air setiap 30 cm
10
18
Kap. Lapang
Air tersedia
Koef. Layu
6
Pasir Sandy loam
5
Air tidak tersedia
Loam Silty-loam Clay-loam Liat
Tekstur semakin halus
SUPLAI AIR
ke
TANAMAN
Dua proses yg memungkinkan akar tanaman
mampu menyerap air dlm jumlah banyak,
yaitu:
1. Gerakan kapiler air tanah
mendekati
permukaan akar penyerap
2. Pertumbuhan akar ke arah zone tanah yang
mengandung air
LAJU GERAKAN KAPILER
Bulu
akar
menyer
ap air
Gerakan
kapiler
2.5 cm
sagt
penting
Jumlah
air
tanah
berkura
ng
Laju gerakan
tgt perbedaan
tegangan dan
daya hantar
pori tanah
Teganga
n
air
tanah
mening
kat
Terjadi
gerakan
kapiler
air
menuju
bulu akar
Terjadi
perbedaan
Tegangan
dg air
tanah di
sekitarnya
LAJU PERPANJANGAN AKAR
Selama masa pertumbuhan tanaman, akar tanaman tumbuh
memanjang dengan cepat, sehingga luas permukaan akar juga
tumbuh terus.
Jumlah luas permukaan akar penyerap yang bersentuhan langsung
dengan sebagian kecil air tanah (yaitu sekitar 1-2%)
KEHILANGAN
UAP AIR
DARI TANAH
HADANGAN HUJAN OLEH TUMBUHAN
Tajuk tumbuhan mampu menangkap sejumlah
air hujan, sebagian air ini diuapkan kembali ke
atmosfer.
Vegetasi hutan di daerah iklim basah mampu
menguapkan kembali air hujan yg ditangkapnya
hingga 25%, dan hanya 5% yg mencapai tanah
melalui cabang dan batangnya.
Awan
hujan
Pembentukan
Awan
presipitasi
transpirasi
evaporasi
infiltrasi
Run off
Tanah permukaan
perkolasi
Groundwater
Batuan
Sungai - laut
Laju Infiltrasi
Laju infiltrasi,
cm/jam
Konduktivitas
hidraulik adalah
Merupakan fungsi
dari:
89
Hujan 1 jam
Ke
da
la
m
an
Bidang
pembasahan
Ta
na
h
c
m
Hujan 3 jam
KADAR AIR TANAH
90
91
POTENSIAL
GRAVITASI
MEMPUNYAI NILAI
POSITIF
92
Hadangan
hujan oleh
tanaman
semusim
Sekitar 5 - 25% dari curah hujan dihadang
tanaman dan dikembalikan ke atmosfer.
Besarnya tergantung pada kesuburan tanaman
dan stadia pertumbuhan tanaman .
Dari curah hujan 375 mm, hanya sekitar 300-350
mm yang mencapai tanah.
Hadangan curah hujan oleh jagung dan kedelai
Keadaan hujan
Persen dari curah hujan total untuk:
Jagung
Kedelai
Langsung ke tanah
Melalui batang
70.3
22.8
65.0
20.4
Jumlah di tanah
Yang tinggal di atmosfer
93.1
6.9
85.4
14.6
Sumber: J.L.Haynes, 1940.
Lingkaran
Tanah-AirTanaman
LTAT mrpk sistem dinamik dan terpadu dimana
air mengalir dari tempat dengan tegangan rendah
menuju tempat dengan tegangan air tinggi.
Hilang melalui
stomata daun
(transpirasi)
Air kembali ke
atmosfer
(evapotranspirasi)
Air
dikembalikan
ke tanah
melalui hujan
dan irigasi
Penguapan
Serapan bulu
akar
PROFIL TANAH
a.
Lapisan Olah (20 - 30 cm): kaya bahan organik dan
mengandung banyak akar hidup . Lapisan ini sering
diolah dan warnanya kehitaman.
b. Lapisan Olah dalam: mengandung lebih sedikit bahan
organik dan lebih sedikit akar hidup. Warnanya lebih
terang, seringkali kelabu dan kadangkala berbecak
kekuningan atau kemerahan.
c. Lapisan subsoil : sedikit bahan organik dan sedikit akar.
Tidak terlalu penting bagi pertumbuhan tanaman .
d. Lapisan bahan induk tanah: terdiri atas batuan induk
tanah.
HUBUNGAN ENERGI LTTA:
Perubahan tegangan air pd saat bergerak dari tanah melalui akar,
batang, daun , ke atmosfer
Atmosfer
Daun
Batang
Akar
Tanah berkadar air
rendah
5
0
0
3
0
0
1
0
0
2
5
2
0
Tanah berkadar air
tinggi
1
5
1
0
Potensial negatif air (Tegangan air)
5
0
Tnah
CEKAMAN AIR BAGI TANAMAN
Plant moisture stress (PMS) is a measure of the tension or pull of
moisture through a vascular plant. Much like a straw, when the demand
for moisture at the surface of leaves is high, moisture is drawn from the
stomata. This creates a pull of water through the leaves, stem, and down
to the roots, which draws water from the soil.
Diunduh dari: http://www.nativerevegetation.org/learn/manual/ch_5.aspx..
Tegangan Lengas Tanah -- Daya Hantar
Water will move through soils from areas of wet soil to areas of dry soil
due to capillarity. Thus, water moves from areas of high soil potential
(small negative number) to areas of low potential (large negative number).
This movement is slow and becomes slower as the soil becomes drier. Wet
soils have high HC while dry soils have low HC. Air replaces water in soil
channels and blocks the flow of water.
As water moves from the soil (-.3 to -15 bar), into the roots (-3 to -20),
through the stem, into the leaves (-15 to -30)and through the leaf stomata
to the air (-500), it moves from a high water potential (small negative
number) to a low water potential (large negative number). The water
potential in the air is related to its relative humidity and is always less
(more negative) than the water potential in the soil. Plants can extract only
the soil water that is in contact with their roots.
Diunduh dari: .. http://www.swac.umn.edu/classes/soil2125/doc/s7chp3.htm
PEMAKAIAN
KONSUMTIF
(PK)
Pemakaian Konsumtif merupakan jumlah
kehilangan air melalui evaporasi dan transpirasi.
Lazim digunakan sebagai ukuran dari seluruh air
yg hilang dari tanaman melalui evapotranspirasi
Ini merupakan angka-praktis untuk keperluan
pengairan
Dua faktor penting yg menentukan PK adalah:
1. KEDALAMAN PERAKARAN TANAMAN
2. FASE PERTUMBUHAN TANAMAN
PK dapat berkisar 30 - 215 cm atau lebih:
1. Daerah basah - semi arid dg irigasi: 37.5 - 75 cm.
2. Daerah panas dan kering dg irigasi: 50 - 125 cm.
EVAPORASI vs TRANSPIRASI
Faktor yg berpengaruh adalah:
1. Perbandingan luas tutupan tanaman thd luas tanah
2. Efisiensi pemakaian air berbagai tanaman
3. Perbandingan waktu tanaman berada di lapangan
4. Keadaan iklim
Di daerah basah : EVAPORASI  TRANSPIRASI
Di daerah kering:
1. EVAPORASI  70 - 75 % dari seluruh hujan yg jatuh
2. TRANSPIRASI  20 - 25%
3. RUN OFF  5%
Diunduh dari: .
KURVA PELEPASAN LENGAS TANAH
Soil water release curve expressed as gravimetric water content, θg (kg kg- 1), versus natural
log pore water tension head, ln(h) (hPa), where the open squares (□) indicate data and the
solid line (vG Fit) indicates the fitted van Genuchten function . The S-value, Sgi (−), is the
magnitude of the release curve slope at the inflection point.
The water content and tension head at the inflection point are θgi and hi, respectively. The
shape of the release curve is controlled primarily by structure pores for 0 ≤ h ≤ hi, and
primarily by matrix pores for h > hi. The van Genuchten function fitting parameters were
α = 0.1630 hPa− 1, n = 1.2749 and m = 0.2156, with saturated water content,
θgs = 0.59 kg kg− 1, and residual water content, θgr = 0.001 kg kg− 1. The resulting Sgi, θgi and
hi values were 0.092, 0.41 kg kg− 1, and 20.1 hPa, respectively.
Use of indicators and pore volume-function characteristics to quantify soil physical quality
W.D. Reynolds, , C.F. Drury, C.S. Tan, C.A. Fox, X.M. Yang.
Geoderma. Volume 152, Issues 3–4, 15 September 2009, Pages 252–263
WUE : Water
Use Efficiency
WUE  Produksi tanaman yg dapat dicapai dari
pemakaian sejumlah air tersedia
WUE dapat dinyatakan sbg:
1. Pemakaian konsumtif (dalam kg) setiap kg
jaringan tanaman yg dihasilkan
2. Transpirasi (dalam kg) setiap kg jaringan
tanaman yg dihasilkan ……… NISBAH
TRANSPIRASI
Jumlah air yg diperlukan
menghasilkan 1 kg
bahan kering tanaman
untuk
NISBAH TRANSPIRASI
Untuk tanaman di daerah humid: 200 - 500, di daerah arid
duakalinya
Tanaman
Nisbah Transpirasi
Beans
Jagung
Peas
Kentang
209 - 282 - 736
233 - 271 - 368
259 - 416 - 788
385 - 636
Sumber: Lyon, Buckman dan Brady, 1952.
Diunduh dari: .
. Photosynthetic Rate and Water Use Efficiency of Leaves at Different Positions
During Panicle Initiation Stage Under the System of Rice Intensification (SRI)
LIN Xian-qing , ZHOU Wei-jun , ZHU De-feng , ZHANG Yu-ping , YANG Guo-hua
Chinese Journal of Rice Science. 2005, Vol. 19 Issue (2): 132-136
The super hybrid rice combinations,
Liangyoupeijiu, Ⅱyou 7954 and Guodao 1 were
used as experimental materials under different
transplanting densities, to study the
photosynthetic rate and water use efficiency of
leaves at different positions during panicle
initiation stage under the system of rice
intensification. When the transplanting density
was decreased from 1.95×105 to 0.75×105
hills/ha under the SRI, the leaf area index
remained constant, and the light transmittance of
canopy,the photosynthetic rate and water use
efficiency of the 9th to 13th leaves increased,
while the transpiration rate of the leaf, and the
identical degree of heading decreased. Higher
photosynthetic rate and water use efficiency were
observed in the 9th and 10th leaves under low
transplanting density. In the SRI experiments, the
highest grain yield was attained at the
transplanting density of 1.65×105 hills/ha.
Diunduh dari:
FAKTOR
WUE
Faktor yang mempengaruhi WUE: Iklim, Tanah,
dan Hara
WUE tertinggi lazimnya terjadi pd tanaman yg
berproduksi optimum;
Adanya faktor pembatas pertumbuhan akan
menurunkan WUE
Nisbah evapo-transpirasi tanaman di lokasi yg mempunyai
defisit kejenuhan dari atmosfer
800
Kentang
Kacang polong
400
Jagung
0
0
Defisit kejenuhan dari atmosfer (mm Hg)
14
Jumlah air unt menghasilkan 1 ton bahan
kering
30
Kadar air tanah rendah
15
Kadar air tanah tinggi
0
0
Pupuk P, kg/ha
600
12
Water-use efficiency in response to climate change: from leaf
to ecosystem in a temperate steppe
SHULI NIU, XUERONG XING, ZHE ZHANG, JIANYANG XIA, XUHUI ZHOU,
BING SONG, LINGHAO LI, SHIQIANG WAN.
Global Change Biology. Volume 17, Issue 2, pages 1073–1082, February 2011
Water-use efficiency (WUE) has been recognized as an important
characteristic of ecosystem productivity, which links carbon (C) and
water cycling. However, little is known about how WUE responds to
climate change at different scales. Here, we investigated WUE at leaf,
canopy, and ecosystem levels under increased precipitation and warming
from 2005 to 2008 in a temperate steppe in Northern China. We
measured gross ecosystem productivity (GEP), net ecosystem CO2
exchange (NEE), evapotranspiration (ET), evaporation (E), canopy
transpiration (Tc), as well as leaf photosynthesis (Pmax) and transpiration
(Tl) of a dominant species to calculate canopy WUE (WUEc=GEP/T),
ecosystem WUE (WUEgep=GEP/ET or WUEnee=NEE/ET) and leaf
WUE (WUEl=Pmax/Tl). The results showed that increased precipitation
stimulated WUEc, WUEgep and WUEnee by 17.1%, 10.2% and 12.6%,
respectively, but decreased WUEl by 27.4%. Climate warming reduced
canopy and ecosystem WUE over the 4 years but did not affect leaf level
WUE. Across the 4 years and the measured plots, canopy and ecosystem
WUE linearly increased, but leaf level WUE of the dominant species
linearly decreased with increasing precipitation. The differential
responses of canopy/ecosystem WUE and leaf WUE to climate change
suggest that caution should be taken when upscaling WUE from leaf to
larger scales.
Our findings will also facilitate mechanistic understanding of the C–
water relationships across different organism levels and in projecting the
effects of climate warming and shifting precipitation regimes on
productivity in arid and semiarid ecosystems.
Diunduh dari: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-
Pengendalian
Penguapan
MULSA & PENGELOLAAN
Mulsa adalah bahan yg dipakai pd permukaan
tanah untuk mengurangi penguapan air atau
untuk menekan pertumbuhan gulma.
Lazimnya mulsa spt itu digunakan untuk
tanaman yang tidak memerlukan pengolahan
tanah tambahan
MULSA KERTAS & PLASTIK
Bahan mulsa dihamparkan di permukaan tanah, diikat spy
tdk terbang, dan tanaman tumbuh melalui lubang-lubang
yg telah disiapkan
Selama tanah tertutup mulsa, air tanah dapat diawetkan
dan pertumbuhan gulma dikendalikan
MULSA SISA TANAMAN
Bahan mulsa berasal dari sisa tanaman yg ditanam
sebelumnya, misalnya jerami padi, jagung, dan lainnya
Bahan mulsa dipotong-potong dan disebarkan di
permukaan tanah
Cara WALIK DAMI sebelum penanaman kedelai gadu
setelah padi sawah
MULSA TANAH  Pengolahan tanah
Efektivitas mulsa tanah dalam konservasi air-tanah
(mengendalikan evaporasi) masih diperdebatkan, hasilhasil penelitian masih snagat beragam
Diunduh dari: .
Water-use efficiency and nitrogen-use efficiency of C3-C4
intermediate species of Flaveria Juss. (Asteraceae)
PATRICK J. VOGAN, ROWAN F. SAGE.
Plant, Cell & Environment
Volume 34, Issue 9, pages 1415–1430, September 2011
Plants using the C4 pathway of carbon metabolism are marked by greater
photosynthetic water and nitrogen-use efficiencies (PWUE and PNUE,
respectively) than C3 species, but it is unclear to what extent this is the
case in C3-C4 intermediate species.
In this study, we examined the PWUE and PNUE of 14 species of
Flaveria Juss. (Asteraceae), including two C3, three C4 and nine C3-C4
species, the latter containing a gradient of C4-cycle activities (as
determined by initial fixation of 14C into C-4 acids). We found that
PWUE, PNUE, leaf ribulose 1·5-bisphosphate carboxylase/oxygenase
(Rubisco) content and intercellular CO2 concentration in air (Ci) do not
change gradually with C4-cycle activity. These traits were not
significantly different between C3 species and C3-C4 species with less
than 50% C4-cycle activity. C4-like intermediates with greater than 65%
C4-cycle activity were not significantly different from plants with fully
expressed C4 photosynthesis.
These results indicate that a gradual increase in C4-cycle activity has not
resulted in a gradual change in PWUE, PNUE, intercellular CO2
concentration and leaf Rubisco content towards C4 levels in the
intermediate species. Rather, these traits arose in a stepwise manner
during the evolutionary transition to the C4-like intermediates, which are
contained in two different clades within Flaveria.
Diunduh dari: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-
Olah Tanah vs
Penguapan
Air Tanah
Alasan pengolahan tanah:
1. Mempertahankan kondisi fisika tanah yg
memuaskan
2. Membunuh gulma
3. Mengawetkan air tanah.
Pengendalian Penguapan vs Pemberantasan Gulma
Perlakuan
Hasil jagung (t/ha)
Tanah dibajak dg persiapan yg baik
1. Dibebaskan dari gulma
2. Gulma dibiarkan tumbuh
3. Tiga kali pengolahan dangkal
Persiapan Buruk
4. Dibebaskan dari gulma
Kadar air tanah (%)
hingga kedalaman 1 m
2.9
0.4
2.5
22.3
21.8
21.9
2.0
23.1
Sumber: Mosier dan Gutafson, 1915.
Pengolahan tanah yg dapat mengendalikan gulma dan memperbaiki kondisi fisik
tanah akan berdampak positif thd produksi tanaman
Pengolahan tanah yg berlebihan dapat merusak akar tanaman dan merangsang
evaporasi, shg merugikan tanaman
Diunduh dari: .
Assessment of strip tillage systems for maize production in semi-arid Ethiopia: Effects
on grain yield, water balance and water productivity
Melesse Temesgen, H.H.G. Savenije, J. Rockström, W.B. Hoogmoed.
Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C
Available online 16 August 2011
Soil moisture has been monitored to a depth of 1.8 m using a Time Domain Reflectometer
(TDR) while surface runoff has been measured using a specially designed rectangular
trough installed at the bottom of each plot. STS resulted in the least surface runoff
(Qs = 18 mm season−1) and the highest grain yields (Y = 2130 kg ha−1) followed by ST
(Qs = 26 mm season−1, Y = 1840 kg ha−1) and CONV (Qs = 43 mm season−1,
Y = 1720 kg ha−1) provided sowing was carried out within a week after subsoiling. Thus,
STS resulted in the highest water productivity, WP = 0.60 kg m−3, followed by ST
(WP = 0.52 kg m−3) and CONV (WP = 0.48 kg m−3). The main conclusion of the paper is
that even in dry areas reasonable yields can be obtained provided moisture conservation in
the root zone is guaranteed. In this regard subsoiling is essential. Moreover, it is
concluded that the time between subsoiling and planting is a key factor and should not
exceed one week.
General overview of rainfall partitioning in farmers’ fields in semi-arid savannah agro
ecosystems in sub-Saharan Africa. P = seasonal rainfall, ES = soil evaporation, T = plant
transpiration, QS = surface runoff and R = deep percolation. (Adapted from: Rockström et al
2001).
Diunduh dari:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474706511001628..
Tillage and surface residue effects on evaporation from soils
Soil Science Society of America journal May/June 1989. v. 53 (3)
Many crop growth models require modification for dryland farming
systems because they do not predict an effect of residues on the soil water
balance. Daily evaporation (E) from a Pullman clay loam (fine, mixed,
thermic Torrertic Paleustoll) was measured in three experiments using
laboratory cores or field microlysimeters to determine effects of tillage and
residues on cumulative E and on E rate.
The first experiment showed that the disk treatment had the highest rate of
Stage 1 E and lower slope of the Stage 2 E curve than sweep and no-tillage
treatments. Effects of tillage on surface wheat (Triticum aestivum L.)
residues and on soil physical properties both seemed related to E.
In a subsequent experiment, no effect of tillage-induced differences in soil
properties on daily E was measured when wheat residues were removed
before tillage. In the third experiment the effect of cotton (Gossypium
hirsutum L.), sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench], or wheat residue
(X, m3 m-2) on the initial, energy-limited rate of E (y, the potential E at
the surface relative to bare soil E) was described by a logarithmic
relationship [y = -0.99 - 0.236 (In X), n = 36, r2 = 0.87].
With residues described on a mass/unit area basis, crop-specific curves
were obtained; but with residues described on a thickness or volume/unit
area basis, the curves obtained with the different crop residues were very
similar to the pooled relationship given above.
This simple relationship between residue level and daily E can be
incorporated into water balances of commonly used crop growth models to
increase the accuracy of water balance prediction for different cropping
system.
Diunduh dari: . http://naldc.nal.usda.gov/catalog/570.
EFFECTS OF PLOUGHLESS TILLAGE AND
STRAW INCORPORATION ON EVAPORATION.
Rydberg, T.
Journal Soil & Tillage Research 1990 Vol. 17 No. 3-4 pp. 304-314
The effects of stubble cultivation with a disc tiller or spring tine
cultivator, or with both in combination, replacing mouldboard
ploughing on evaporation were investigated using undisturbed
soil lysimeters excavated after spring cultivation.
The evaporation process was measured on ploughed and
unploughed soil lysimeters both with or without precipitation and
with or without a seedbed. The effects on evaporation of
incorporating crop residues with or without precipitation into a
ploughed seedbed were also measured.
The results from a heavy clay and a silty clay loam showed that
both ploughless tillage and incorporated straw reduced
cumulative evaporation. The water-conserving effect was greater
in irrigated treatments.
The positive effect on water conservation was also greater on the
silty clay loam than on the heavy clay. Soil structural changes
brought about by these methods acted to reduce the rate of
evaporation from soil.
Diunduh dari: .
http://www.cabdirect.org/abstracts/19901949680.html;jsessionid=015660D7F5FD92813
6861B50BEB88519.
Tillage and Water Content Effects on Surface Soil Hydraulic
Properties and Shortwave Albedo
H. P. Cresswell,* D. J. Painter, and K. C. Cameron
Soil Sci. Soc. Am. J. 57:816-824 (1993).
The modification of surface soil structure affects soil-water processes
important in crop production and soil conservation. Effects of pretillage
soil water content (PTSW) with multiple-pass tillage operations
were determined on soil hydraulic properties and shortwave albedo
on freshly tilled soil. Objectives included determination of whether
PTSW can be used to improve management of seedbed hydraulic
properties and whether tillage-induced soil surface conditions significantly
affect albedo. Of the three tillage sequences (minimum, intermediate,
and excess tillage) applied to a Templeton silt loam soil (mixed,
mesic Udic Ustochrept), the excess tillage sequence resulted in the
lowest macropore volume, mainly through a decrease in the volume
of aeration pores (pores >300-ju.m diam.).
The slope of the water characteristic between —1.0 and —1500 kPa matric
potential was unaffected by tillage treatments. The excess tillage sequence
resulted in a mean hydraulic conductivity (matric potential = —0.4 kPa ) of 11.1
cm h~', compared with 14.9 cm h~' following minimum tillage. Different PTSW
did not cause significant differences in hydraulic properties of freshly tilled soil.
The range of tillage-induced soil structures produced did affect shortwave albedo,
but to a smaller extent than shown in some previous studies. Bare soil
shortwave albedo variation with zenith angle appears soil specific; here a small
decrease in albedo was observed as zenith angle increased.
In this soil, with commonly practiced tillage sequences and a range of PTSW
representative of field conditions, information about PTSW will not help
manipulation of hydraulic properties and shortwave albedo in the fresh seedbed .
Diunduh dari:
http://researcharchive.lincoln.ac.nz/dspace/bitstream/10182/540/1/Tillage_and_Water_
Content_Effects.pdf..
KIPAS KAPILER = Capillary rise
So far, it has been explained that water can move downward, as well as horizontally (or
laterally). In addition, water can move upward.
If a piece of tissue is dipped in water, the water is sucked upward by the tissue.
The same process happens with a groundwater table and the soil above it. The groundwater
can be sucked upward by the soil through very small pores that are called capillars. This
process is called capillary rise.
Model to assess water movement from a shallow water table to the root
zone
D Raes, P Deproost.
Agricultural Water Management. Volume 62, Issue 2, 23 September 2003, Pages 79–91
Indicative values (full lines) for capillary rise to the root zone for various soil types
and depths of the groundwater. The dotted line gives the capillary rise to a bare soil
surface for soil type 2 (by assuming that the soil surface of the bare soil corresponds
with the bottom of the root zone).
Diunduh dari: . http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377403000945.
Perched groundwater table
A perched groundwater layer can be found on top of an impermeable layer rather
close to the surface (20 to 100 cm). It covers usually a limited area. The top of the
perched water layer is called the perched groundwater table.
The impermeable layer separates the perched groundwater layer from the more
deeply located groundwater table.
Diunduh dari: .
Part of the water applied to the soil surface drains below the
rootzone and feeds deeper soil layers which are permanently
saturated; the top of the saturated layer is called groundwater table
or sometimes just water table
Diunduh dari: .