1. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
HUBUNGAN DASAR TANAMAN-TANAH-
ATMOSFER
Hubungan Tanaman-Tanah-Atmosfer
Secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut :
Tanaman membutuhkan air Tanah menyimpan air yang
dibutuhkan tanaman Atmosfer menyediakan energi yang
dibutuhkan tanaman untuk mengambil air dari tanah
Tanaman
Air dibutuhkan tanaman untuk proses-proses :
Digesti
Fotosintesis
Transport mineral dan hasil fotosintesis
Penunjang struktur
Pertumbuhan
Transpirasi
Tanaman membutuhkan air terutama untuk transpirasi
Transpirasi : Proses evaporasi dari permukaan hidup (misalnya
daun), yang biasanya meliputi 99% dari air yang dibutuhkan
tanaman (Wilson et al., 1962).
Proses terjadinya transpirasi
Tekanan Uap Daun > Tekanan Uap Udara Sekitar Daun
Stomata terbuka untuk membiarkan CO2 masuk ke daun
(untuk fotosintesis)
Laju Transpirasi T = Laju Transpirasi
eleaf = Tekanan uap dalam daun
eleaf − eair eair = Tekanan uap udara
T= rleaf = Tahanan terhadap aliran
rleaf + rair rair
uap melalui stomata
= Tahanan terhadap aliran
uap di sekitar daun
Pada umumnya transpirasi terjadi pada saat stomata terbuka
(karena eleaf > eair)
1
2. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
rair tergantung kepada pergerakan udara di sekitar daun. Jika
udara mengalir cepat, rair rendah. Namun jika udara mengalir
lambat, rair tinggi
rleaf tergantung kepada derajat pembukaan stomata. Jika derajat
pembukaan stomata menurun (stomata tertutup) rleaf bernilai
tinggi.
Tanaman megambil air dari tanah untuk mengembalikan air yang
hilang karena proses transpirasi.
Air bergerak melalui tanah ke akar, lalu ke xylem dan menuju
daun menurut perbedaan potensial antara daun dan tanah.
Proses ini disebut Absorbsi Pasif
Laju aliran air dari tanah ke daun dirumuskan sebagai :
ψ leaf −ψ soil
Q= ψ leaf = ψ T − ψ π
rplant + rsoil , dimana :
2
3. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Q = laju aliran
ψleaf = Total potensial air pada daun
ψsoil = Total potensial air pada tanah
ψT = Tekanan turgor dalam daun
ψπ = Tekanan osmotik dalam tanaman
rplant = Tahanan akar terhadap pergerakan air dari akar, xylem,
lalu ke daun
rsoil = Tahanan pergerakan air oleh tanah
Tahanan tanah ini dapat juga dituliskan sebagai fungsi
Konduktivitas hidrolika (K)
1
rsoil =
K
Model aliran air dari tanah ke daun
3
4. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Tanaman mengambil air dari tanah Kadar air tanah menurun
ψsoil menurun (menjadi lebih negatif) K (konduktivitas
hidrolik tanah) menurun Tahanan tanah (rsoil) meningkat
Kesimpulannya
“ψsoil menurun menyebabkan rsoil meningkat”
Kadar air tanah menurun menyebabkan ψsoil menurun,mengapa ?
(Kurva pF) Konduktivitas Hidrolik, Kadar air tanah, dan
Potensial matrik tanah
Apa yang terjadi selanjutnya ? Jelaskan dengan menggunakan
rumus Laju Transpirasi dan Laju Aliran air dari tanah ke daun !!
4
5. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Tanah
Air yang dapat diambil tanaman ditahan oleh gaya yang disebut
gaya matrik (potensial matrik).
Potensial matrik terdiri dari :
Gaya Adsorptif : Terjadi karena gaya tarik menarik antara
partikel tanah negatif dan molekul dipol air
Gaya Kapiler : Terjadi karena adhesi antara partikel
tanah-air, dan karena tegangan permukaan air
Agar tanaman dapat mengambil air dari tanah, gaya matrik harus
dilawan sehingga tidak lagi ditahan oleh tanah
Perhatikan lagi kurva hubungan antara potensial matrik
dan kadar air. Jelaskan kondisi kadar air tanah yang dapat
menyebabkan tanaman mudah mengambil air dari tanah !!
Kadar air tanah tersedia dari keadaan jenuh (saturated) hingga
keadaan kering udara (kering total)
Kadar air tanah
Antara jenuh dan kering total terdapat dua batas kadar air tanah
yang penting bagi tumbuhan, yaitu
Field capacity (fc, kapasitas lapang)
Permanent wilting point (pwp, titik layu permanen)
5
6. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Ilustrasi I
Tanah pada zona perakaran berada pada kondisi jenuh (semua
pori-pori terisi air). Dengan adanya gaya gravitasi, beberapa
bagian air yang ada dalam pori mengalir ke bawah. Aliran air ke
bawah terus terjadi hingga berhenti yang disebabkan potensial
matrik tanah menahan air lebih kuat dari gaya gravitasi. Ketika
kadar air tanah jenuh terus menurun, potensial matrik meningkat
(secara negatif) akibatnya laju aliran air juga terus menurun
sehingga pada suatu keadaan dimana tidak terdapat lagi air yang
mengalir ke bawah karena gravitasi.
Keadaan seperti ini dikatakan bahwa tanah pada kondisi
kapasitas lapang
Sebutkan definisi kapasitas lapang menurut pemahaman
anda dengan satu atau dua kalimat !!
Karena terjadinya drainase dari keadaan jenuh ke kapasitas
lapang hanya terjadi dalam waktu kurang dari 48 jam, maka air
tanah dalam keadaan melebihi jenuh tidak dapat diambil
tanaman.
Kadar air pada kapasitas lapang biasanya berada pada potensial
matrik antara 0.1 bar – 0.5 bar (untuk agregat tanah halus).
Pada umumnya nilai potensial matrik tanah pada kapasitas lapang
adalah sebesar 1/3 bar (1 bar = 1 atm = 1 x 105 N/m2)
Ilustrasi II
Evaporasi dan Transpirasi (evapotranspirasi) berpengaruh
terhadap penurunan kadar air dari kapasitas lapang. Ketika kadar
air berkurang, potensial matrik meningkat sehingga tanaman
akan sulit untuk mengambil air dari tanah. Ketika tanaman tidak
lagi bisa mengambil air, maka tanaman tersebut akan layu.
Walaupun masih ada air di tanah (sedikit sekali), namun tidak
lagi bisa dimanfaatkan oleh tanaman. Keadaan ini terjadi setelah
titik layu permanen. Sebagian besar air yang tersisa ditahan oleh
gaya adsorpsi yang disebut gaya higroskopis.
6
7. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Sebutkan definisi titik layu permanen menurut pema-
haman anda dengan satu atau dua kalimat !!
Karena kadar air tanah yang berada pada selang kapasitas lapang
(fc) dan titik layu permanen (pwp) dapat dimanfaatkan oleh
tanaman, maka disebut sebagai : AVAILABLE WATER (AW)
Drz ( fc − pwp )
AW =
100
AW = Available water (cm, in)
Drz = Kedalaman zona akar (root zone, cm, in)
fc = kapasitas lapang dalam persen volume;
pwp = titik layu permanen dalam persen volume;
Ada juga konsep air tersedia bagi tanaman yang disebut RAW
(Readily Available Water) yaitu :
Jumlah air yang tersedia pada kadar air tanah yang nilainya
terletak antara selang kadar air kritis (θc, critical soil water
content) dan kapasitas lapang (fc)
Drz ( fc − θc )
RAW =
100
θc = Kadar air tanah dalam persen volume
7
8. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Readily Available Water
Maximum Allowable Depletion biasa digunakan untuk menghitung
jumlah air yang masih bisa digunakan tanpa membahayakan
tanaman
RAW
MAD =
AW
RAW = MAD ⋅ AW
Drz ( fc − pwp )
RAW = MAD ⋅
100
Tabel berikut memberikan nilai fc dan pwp untuk tanah yang
berbeda
8
10. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Contoh Soal :
Pada tahap perkembangan penuh, pohon tomat memiliki
perakaran aktif sedalam 1.5 m. Evaporasi maksimum pada masa
pertumbuhan saat siang hari adalah 9 mm/hari. Jika diasumsikan
pemberian irigasi dilakukan hingga kapasitas lapang, berapa lama
frekuensi Irigasi harus diberikan?
a. Pada tanah sandy loam
- Jika deplesi yang diizinkan 40% dari air tersedia
- Jika deplesi yang diizinkan 60% dari air tersedia
b. Hitung pula untuk tanah silty clay
Jawab
a.
Irigasi diberikan hingga kapasitas lapang, digunakan konsep AW
Drz ( fc − pwp )
AW = atau lihat tabel sifat fisik tanah
100
Dari tabel sifat fisik tanah pada tanah sandy loam, fc = 21%, pwp
= 9%
AW = 1.5 m x 0.1 x (21%-9%)
= 1.5 m x 1.2 mm/cm
= 150 x 1.2 mm/cm
= 180 mm
RAW = MAD40 x AW
= 0.4 x 180 mm
= 72 mm
Frekuensi Irigasi (Ifr)
Ifr = 72 mm/ 9 mm/hari
= 8 hari
Lanjutkan perhitungan untuk deplesi 60% dan pada tanah
silty clay dengan kriteria deplesi yang sama
Atmosfer
Atmosfer menyediakan energi yang dibutuhkan tanaman untuk
mengambil air dari tanah
10
11. Handout Mata Kuliah by ARDIANSYAH
Jika air yang tersedia dalam tanah banyak dan stomata terbuka
penuh, maka kondisi atmosfer dapat mengendalikan laju
transpirasi
Faktor-faktor di atmosfer yang mempengaruhi laju transpirasi :
Kelembaban udara
Temperatur
Kelembaban udara
Kecepatan angin
Radiasi matahari
Meningkatnya kelembaban udara menyebabkan gradien tekanan
uap antara daun dan udara berkurang sehingga menurunkan laju
transpirasi
Angin yang membawa kelembaban udara (baik rendah maupun
tinggi) akan berhembus di sekitar daun sehingga
menambah/mengurangi kelembaban udara sekitar daun dan
akhirnya mengurangi atau meningkatkan laju transpirasi
Radiasi matahari meningkatkan suhu daun terhadap suhu udara
sekitar sehingga meningkatkan laju transpirasi (T)
(tekanan uap pada daun meningkat karena meningkatnya suhu
daun)
Temperatur daun tanpa radiasi matahari hampir sama dengan
temperatur udara sekitar, sedangkan temperatur daun di bawah
radiasai matahari berada 5 – 10oC diatas temperatur udara.
Adanya cahaya (termasuk radiasi matahari) juga mentriger
pembukaan dan penutupan stomata. Stomata pada umumnya
terbuka pada siang hari dan tertutup pada malam hari (kecuali
pada tanaman nanas)
11
