Suhu mempengaruhi pertumbuhan tanaman, proses fisika dan kimia tanah, serta aktivitas mikroba. Diukur dalam skala Celsius, Fahrenheit, dan Kelvin, suhu tanah optimal untuk pertumbuhan tanaman antara 20-30°C. Faktor seperti sinar matahari, vegetasi, dan kelembaban mempengaruhi suhu tanah.

1. By : Kemala Sari Lubis

2. 



Suhu : pengukuran keadaan panas suatu
tubuh yang berhubungan dengan
kemampuannya untuk memindahkan panas.
Suhu : pengukuran intensitas atau potensial
energi atau pemanasan.
Suhu mengendalikan gerak untuk aliran
panas dalam bentuk tekanan untuk aliran air.
diukur dalam tiga skala : Celsius (°C),
Fahrenheit (°F), and Kelvin (K).

3. 





Merupakan faktor terpenting mempengaruhi
pertumbuhan tanaman.
Kisaran optimum suhu tanah untuk pertumbuhan
tanaman antara 20 dan 30°C.
Pertumbuhan tanaman menurun secara drastis
jika suhu kurang dari 20°C (suboptimal) dan di
atas 35°C (supraoptimal)
Regm suhu tanah secara kuat dipengaruhi
lingkungan edapik.
Pelepasan unsur hara untuk akar tanaman
bergantung pada regim suhu.
Proses biologi (respirasi tanaman) bergantung
suhu.

4. Tingkat respirasi pada suhu T adalah sbb :
R0 adalah tingkat pada suhu yang ditentukan
T0, Q10 iadalah faktor yang berhubungan
dengan perubahan suhu tiap 10°C.

5. 


Menentukan laju dan arah proses fisik tanah,
pertukaran energi dan massa dengan
atmosfer, contoh : evaporasi dan aerase
Menentukan tipe dan laju reaksi kimia yang
terjadi dalam tanah.
Mempengaruhi proses biologi :
perkecambahan biji, pertumbuhan dan
perkembangan benih, perkembangan akar
dan aktifitas mikrobia.

6. 1.Liquid-in-Glass Thermometer
Ditempatkan langsung dengan tanah atau bahan,
konduksi panas antara termometer dan sekeliling tanah
menyebabkan perubahan pada volume termometer
(Childs et al., 2000; Scott, 2000). Akurasi suhu berkisar
±0.01 s.d ±4°C.
2.Electric Resistance Thermometer
Didasarkan pada efek suhu thermoelectric atau
perubahan resistensi logam dengan perubahan suhu.
3.Termometer Bimetal
Memiliki dua jalur logam, yang diikat bersama-sama .
Strip memiliki koefisien ekspansi suhu yang berbeda. Strip
juga dihubungkan ke penunjuk.

7. 4.Thermoelectric Thermometer
Termometer yang media thermometric medium
merupakan suatu konduktor loga, yang mempunyai
perubahan resistensi dengan suhu. Memperkirakan
suhu dengan kisaran −260°C - 1235°C
5.Thermocouple
Untuk pengukuran suhu tanah, weld tetap pada
suhu referensi sedangkan uang lainnya tetap kontak
dengan tanah (untuk suhu antara −270 - 3000°C).
6.Remote Sensing Thermometer
Berdasarkan monitor radiasi suhu, dapat mengukkur
suhu dari 50 - 6000 K (Childs et al., 2000).

8. Ada 3 bentuk :
1. Radiasi : perpindahan energi terjadi dalam
bentuk gelombang elektromagnetik dari semua
benda dengan suhu di atas 0oK.
Hukum Stephen-Boltzman :
Jt = є σT4
Jt = energi total yang dikeluarkan suatu benda
є = koefisien pancaran yang bernilai 1,0 untuk
benda yang memancar sempurna (benda hitam)
σ = konstanta
T = suhu absolut pada permukaan benda

9. 
1.
2.
3.
4.
Radiasi yang diterima oleh permukaan tanah
dipengaruhi oleh :
Vegetasi
Albedo,
Ketinggian permukaan (lattitude)
Distribusi lahan dan air

10. Vegetasi merubah keseimbangan energi
tanah dengan sejumlah cara :
(i)
Merubah albedo,
(ii)
insulasi permukaan tanah untuk mencegah
pertukaran panas,
(iii) Mengurangi kedalaman penetrasi radiasi
matahari dan
(iv) Meningkatkan pemindahan panas laten
melalui evapotranspirasi.


11. 




Bahagian radiasi matahari yang datang dan
direfleksi kembali ke ruang tanaman atau
tanah disebut albedo.
for forest canopies to 25% for nonequatorial
crops at full ground cover
(Jury et al., 1991). The color of the soil is an
important factor and affects the amount of
reflection, for example, a light-colored soil
has higher albedo than a dark-colored soil.
Similarly a dry soil has higher albedo than a
wet soil

12. ____________________________________________________________________________
Penutup/
permukaan
Albedo (%)
________________ __________________________________________________
Light sand (Dry)
30–60
Serozem (Dry)
25–30
Serozem (Wet)
10–12
Chernozem (Dry)
14
Chernozem (Wet)
8
Clay (Dry)
23
Clay (Wet)
16
Forest
5–20
Corn (New York)
23.5
Sugar cane (Hawaii)
5–18
Pineapple (Hawaii)
5–8
Potato (Russia)
15–25
Referensi
Geiger (1965)
Chudnovskii (1966)
Chudnovskii (1966)
Chudnovskii (1966)
Chudnovskii (1966)
Chudnovskii (1966)
Chudnovskii (1966)
Geiger (1965)
Chang (1968)
Chang (1968)
Chang (1968)
Chang (1968)

13. 



angle at which the Sun’s rays meet the earth
influences the amount of radiation
received per unit area because of two
reasons: (i) the albedo is high because of the
angle,
and (ii) radiation is subject to higher
scattering reflection and adsorption, since
they move
through more atmospheres.

14. 
a.
b.
c.
d.
e.
Suhu tanah mempengaruhi :
Perpindahan air tanah
Ketersediaan air tanah
Aerasi
Evaporasi
Sifat air : tegangan permukaan, viskositas,
kerapatan
Panas yang disimpan dekat permukaan tanah memiliki
pengaruh kuat terhadap evaporasi tanah.
Suatu yang lebih kering lebih cepat menghangatkan
dan mendinginkan daripada tanah yang lebih basah
karena kapasitas panas airnya lebih banyak.

15. 


Radiasi adalah proses transfer panas dimana
emisi energi ditunjukkan dalam bentuk
gelombang elektromagnetik.
Energi radiasi lapangan dapat juga
dilewatkan melalui suatu keadaan vakum
karena tidak membutuhkan perantara.
Energi bergerak dalam bentuk paket diskret
yang disebut kuanta atau photon, dengan
demikian kandungan energi bergantung pada
panjang gelombang atau frekuensi.

16. Hukum Wien : panjang gelombang dari intensitas
radiasi maksimal λm dan berbanding terbalik
dengan suhu absolut,
λm = 2900/T
λm = intensitas radiasi maksimal (mikron)
T =suhu absolut

Hukum Planck : Eλ= C1/5[exp(C2/λT)-1]
Dimana :
Eλ= pengaliran energi yang dipancarkan pada kisaran
panjang gelombang tertentu
C1 dan C2 = konstanta, T = suhu absolut

17. 
Hukum Stefan–Boltzmann : jumlah energi
yang diterma oleh suatu tubuh ( Ji) meliputi
semua panjang gelombang adalah sebanding
dengan pangkat empat kekuatan suhu
absolut tubuh (T), dan ditunjukkan seperti
berikut :


Jt=σAT4
A irisan melintang suatu tubuh (m2),
a adalah konstanta Stefan– Boltzmann dalam
satuan 5.675×10−8 Wm−2K4

18. 



Suhu permukaan tanah biasanya 300oK, radiasi
yang dipancarkan oleh permukaan tanah
mempunyai intensitas terbesar pada panjang
gelombang sekitar 10 mm dan distribusi panjang
gelombang permukaan tanah tersebut
mempunyai kisaran nilai 3-50 mm (wilayah
radiasi infra merah atau radiasi panas).
Radiasi matahari meliputi : cahaya yang terlihat
dengan kisaran 0,3-0,7 mm, radiasi infra merah (
> 3mm), radiasi ultra violet ( < 0,3 mm).
Radiasi gelombang pendek : spektrum matahari
yang jatuh ke permukaan tanah
Radiasi gelombang panjang : spektrum yang
dipancarkan oleh bumi.

19. 

Konduksi merupakan mekansme transfer
panas yang penting dalam tanah dan
berhubungan dengan propagation panas
dalam tanah atau lainnya melalui gerak
molekular.
Proses konduksi panas analog dengan difusi
dan keduanya menginginkan keseimbangan
atau dapat juga merupakan campuran
distribusi energi kinetik molekular.

20. Berlangsung dari lokasi yang lebih hangat
menuju lokasi lebih dingin.
Hukum Fourier : aliran panas melalui konduksi
dan secara makroskopik – ukuran konduksi
energi panas melalui suatu irisan tanah
digambarkan sbb :

21. Dimana qh adalah flux panas (Js−1), kT adalah konstanta atau
konduktivitas panas (Jm−1s−1K−1), A adalah daerah irisan melintang
(m2), T adalah suhu dalam dan ∂T/∂z adalah gradien suhu dalam
tingkat per satuan panjang dan kemiringan kurva jarak suhu.
Tanda negatif menunjukkan bahwa transfer panas terjadi secara langsung
menurunkan suhu..

22. 


Proses konveksi adalah transfer energi panas yang melibatkan
pemindahan massa pembawa panas.
Infiltrasi dari air hangat menuju suatu tanah yang dingin
membutuhkan transfer panas disebut proses konveksi.
Hukum Newton I tentang hukum pendnginan digunakan untuk
menghitung flux energi yang masuk dan keluar dari suatu sistem
:
qv=CvAv(Ts−T0) atau L*E







Dimana qv adalah fluks panas konveksi (Js−1 atau W),
Cv adalah kapastas panas volumetrik (Jm−3K−1),
v adalah kekentalan cairan (m s−1),
Ts adalah suhu tanah yang berkontak dengan cairan (K),
T0 adalah suhu cairan paling jauh dari permukaan (K),
L adalah panas laten penguapan dan
E adalah tingkat evaporasi.

23. 

Di dalam tanah , fenomena konveksi panas
kurang penting namun selama infiltrasi dan
redistribusi air di dalam profil tanah yang lebih
dingin, konveksi energipanas menjadi penting.
Konduktifitas Panas beberapa Logam
(Kal/cm/s/°C)
Aluminium : 9.56
Copper
:16.25
Gold
: 2.44
Iron
: 2.24
Platinum
: 0.75
Silver
: 7.05
Tungstun
: 4.88

24. 




Yakni jumlah energi yang dibutuhkan untuk merubah suhu
suatu tubuh sebesar 1°C oleh adsorpsi atau pelepasan panas.
Hubungan timbal balik antara volume dan kapasitas panas untuk
tanah kering dituliskan sbb :
Untuk tanah basah :
Cv=ρb*Cg
Dimana ρb adalah kerapatan lindak basah, w adalah kandungan
air gravimetri dan θ adalah kandungan air volumetrik
Cv bergantung pada kompossi fase padatan yang terdiri dari
kandungan bahan organik dan kandungan air tanah.

25. 
Kapasitas panas total dapat dihitung dengan
memperhitungkan masing-masing volume
bahan (de Vries, 1975) seperti berikut :
Cv=Σ(fsiCsi +fwCw +faCa)
fsi = fraksi mineral
fw = fraksi air
fa = fraksi udara

26. Suhu diukur pada beberapa posisi yang berbeda
seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas

27. 


Asumsi datum pada titik A, i.e., z=0 pada titik
A1 fluks panas yang melewati tanah dan piring
kaca adalah sama , kaca dan gelas bersentuhan
dengan baik dan pemindahan panas lateral
terjadi.
Jika suhu diukur pada piring di titik A adalah T0
Hukum Fourier’s tentang fluks panas kolom
melintang dan datar tanah dapat dihitung sbb :
qh = - KT (T2-T0)/d
Dan
qh = -KT (T3 – T2)/d

28. 1.Mulsa
Mulsa berwarna terang (seperti : serasah
chopped, mulsa plastik) memantulkan radiasi
matahari yang datang dan mengurangi
jumlah fluks radiasi mencapai permukaan
tanah, selanjutnya menurunkan suhu tanah.
2.Pengolahan
3.Irigasi
4.Drainase
5.Tanaman penutup dan naungan
6.Aplikasi pupuk gelap/cerah

30. 



Pengolahan baris tanam meningkatkan suhu permukaan tanah
melalui peningkatan areal yang terpapar matahari dan
kelembaban tanah.
Pada permukaan 5 cm, atau daerah pembibitan tanah yang tidak
diolah bisa lebih hangat secara lebih lambat di musim semi dan
dingin lebih lambat di musim gugur daripada tanah yang diolah.
Di bawah permukaan 5 cm, di daerah perakaran , tanah yang
tidak diolah bisa lebih hangat dan lebih basah dari musim salju
hingga semi.
Variasi amplitudo suhu pada permukaan lebih besar pada tanah
diolah daripada tidak diolah karena konduktifitas panas lebih
besar pada tanah diolah daripada yang tidak diolah.
Amplitudo menurun lebih cepat pada tanah diolah daripada tidak
diolah. van Duin, 1956).

32. 

Irigasi dengan air dingin selama musim panas
menghasilkan penurunan suhu permukaan
tanah.
Drainase berpengaruh besar terhadap suhu
tanah.

33. ____________________________________________
Jarak dari aliran (m)
____________________________________________
Pengolahan
0
9
27
____________________________________________
No-till
6.2
6.1
6
Ridge-till
5.4
5.3
5.1
Plow-till
6.2
5.8
5.5
Beds
6
5.7
5.7
_____________________________________________
Source: Modified from Fausey and Lal, 1989.

35. 


Jika kerapatan partikel tanah adalah
2.65×103kg/m3, dan kerapatan lindak
1.45×103kg/m3, tanah dalam kondisi jenuh
air.
Hitunglah kapasitas panas volumetrik (Cv)
tanah jika kandungan bahan organik adalah
15% dari massa padat.
Diketahui kapasitas panas volumetrik mineral
= 2×106, kapasitas panas bahan organik
dan kapasitas panas air masing-masing
2.5×106, and 4.2×106 J/m3.

36. 




Porostas total tanah dapat dihitung sbb :
Karena fraksi volume air jenuh sama dengan porositas, maka
:
Fraksi padat volumetrik =1 − 0.453=0.547
Fraksi bahan organik=0.547*0.1 =0.0547
Fraksi bahan mineral = 0.547*0.9=0.492
Selanjutnya kapasitas panas volumetrik dapat dihitung sbb :
Cv =fmCm +f0C0 +fwCw
Cv=0.492*2*106+0.0547*2.5*106+0.453*4.2*106
= 4.25*106 J/m3

37. 

Perbedaan suhu dari suatu contoh tanah
dengan tebal irisan melintang 30 cm adalah
20°C. Hitunglah fluks suhu dan pemindahan
panas total dalam keadaan tetap selama 1
jam.
Konduktifitas panas tanah sebesar 1.6 J/
m/s/ °C.

38. 


Fluks panas kolom tanah adalah sbb :
Transfer panas total dalam 1 jam =
qh*t= 106.67 x3600=3.84×105J/m2