BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran Menggunakan Metode Gravimetri
Hasil pengukuran kadar air tanah dengan beberapa variasi volume air yang dicampurkan dengan kompos sebanyak 1000 gram menggunakan metode
gravimetri adalah sebagai berikut:
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kadar Air Tanah Menggunakan Metode Gravimetri Volume air,
Va mL Massa tanah basah,
Mtb gram Massa tanah kering,
Mtk gram Kadar Air Tanah,
KAT 100
50 43,5
13 200
50 40
20 300
50 34
32 400
50 31
38 500
50 26,5
47
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Va dengan KAT
Grafik di atas adalah hasil pengukuran kadar air tanah menggunakan teknik pengukuran kadar air tanah gravimetri, yaitu perhitungan kadar air tanah
berdasarkan perbandingan massa tanah basah dengan massa tanah kering setelah
y = 0,086x + 4,2 R² = 0,9914
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
100 200
300 400
500 600
K A
T
Va mL
dioven dengan suhu 100
o
C selama 8 jam. Grafik di atas menunjukkan nilai determinasi regresi R
2
sebesar 0,991, secara teori statistik diketahui bahwa dua variabel atau lebih dikatakan memiliki hubungan yang erat jika koefisien
determinasi R
2
0 dan mendekati 1 koefisien determinasi R
2
= 1, dikatakan linear sempurna, sehingga dapat disimpulkan bahwa dua variabel pada grafik di
atas memiliki hubungan yang erat. Artinya kadar air tanah yang diukur sangat bergantung pada volume air yang dicampurkan ke dalam tanah. Grafik di atas
menunjukkan bahwa semakin besar volume air yang dicampurkan ke dalam tanah maka semakin besar pula kadar air tanah yang diukur.
4.2 Pengukuran Menggunakan Sistem Sensor
Sensor elektroda konfigurasi Wenner merupakan sensor yang memiliki empat buah probe dalam penelitian ini adalah probe A, P, R dan B, seperti yang
terlihat pada gambar 3.4. Aliran arus pada elektroda ini akan membentuk setengah bola menyebar keluar dengan probe A sebagai titik pusatnya. Garis medan listrik
sejajar dengan aliran arus dan normal terhadap permukaan ekipotensial, berbentuk setengah bola. Jika tanah adalah material homogen, garis-garis medan listrik di
sekitar elektroda sumber yang memasok arus ke tanah probe A akan diarahkan secara radial keluar Gambar 2.5b. Sedangkan di sekitar probe B, dimana arus
mengalir keluar dari tanah, garis-garis medan listrik diarahkan secara radial ke dalam Gambar 2.5c
Permukaan ekipotensial di sekitar probe A adalah setengah bola, jika kita menganggap probe A tersebut dalam isolasi. Potensial di sekitar probe A adalah
positif dan akan berkurang sebagai 1r dengan semakin jauh jaraknya r adalah jari-jari yang terbentuk pada permukaan ekipotensial di sekitar probe A. Arus
pada probe B adalah negatif, dimana arus mengalir keluar dari tanah. Dengan demikian, di sekitar probe B, potensial negatif dan meningkat menjadi kurang
negatif sebagai 1r dengan meningkatnya jarak dari probe B. Sehingga kita dapat menggunakan pengamatan ini untuk menghitung perbedaan potensial antara
sepasang elektroda probe PR pada jarak yang diketahui dari probe A dan probe B.
Dalam penelitian ini sampel tanah yang digunakan adalah tanah kompos. Tanah jenis ini dipilih karena termasuk pada golongan tanah humus yang
memiliki nilai resistivitas paling kecil dibandingkan dengan jenis tanah yang lain. Dan nilai resistivitas ini sangat berpengaruh pada tegangan output sensor yang
dideteksi. Agar tegangan output sensor relative besar dan dapat dideteksi oleh mikrokontroler dengan supply tegangan yang kecil maka dipilih tanah yang
memiliki nilai resistivitas yang kecil. Selain itu kompos merupakan jenis tanah berstruktur butir granular, yaitu partikel primer tanah ini bergabung dan
membentuk struktur bulatberbutir. Di antara butiran-butiran ini masih terdapat rongga. Struktur ini merupakan struktur yang sangat diinginkan oleh tanaman
sebab banyak terdapat ruang di antara satuan strukturnya. Di sini air dapat diikat oleh butir, namun, udara juga masih dapat bergerak di antaranya. Struktur butir
granular merupakan struktur yang sangat baik bagi sirkulasi air serta udara tanah. Suhaidi, 1996. Sehingga air yang dicampurkan ke tanah mudah terserap
ke dalam pori-pori tanah dan tidak cepat menguap jika dibandingkan dengan tanah pasir yang memiliki struktur dengan pori-pori banyak sehingga air mudah terserap
tetapi air tersebut juga akan mudah menguap. Rumus resistivitas Wenner dijadikan sebagai rujukan untuk menentukan
jarak probe satu dengan probe yang lainnya. Berdasarkan rumus Wenner rumus 3 diketahui hal penting dalam pembuatan sensor ini adalah harus
memperhatikan jarak antara probe injeksi arus probe AB dengan probe detektor beda potensial probe PR. Jarak keempat probe harus sedekat mungkin agar
pembacaan tegangan pada probe PR lebih baik dengan angka yang relatif besar. Karena semakin besar jarak antara probe maka resistansinya juga akan semakin
besar mengakibatkan tegangan yang dihasilkan juga kecil. Mekanisme kerja sistem sensor konfigurasi Wenner pada saat injeksi arus,
yaitu diantara kutub positif probe A dan kutub negative probe B sensor akan membentuk aliran arus seperti bentuk setengah bola di dalam tanah, aliran arus
probe A mengalir melalui air yang menempati pori-pori tanah menuju probe B. Kemudian probe PR akan diletakkan diantara probe AB untuk mengukur beda
potensial sebagai tegangan output sensor. Sehingga tegangan output yang terukur
dipengaruhi oleh banyaknya air yang menempati pori-pori tanah. Mekanisme kerja sensor diperlihatkan pada gambar di bawah ini :
a
b Gambar 4.2 Prinsip equipotensial dan garis aliran arus yang terbentuk dari 2
elektroda a plan view dan b vertical view
Dan aliran arus yang terjadi pada tanah kompos ini tergolong pada aliran konduksi elektrolitik yaitu arus mengalir melalui pori-pori yang terisi oleh cairan-
cairan elektrolitik. Pada konduksi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolit. Air yang digunakan pada penelitian ini adalah aquadest air distilasi yang
sebenarnya memiliki nilai konduktifitas yang sangat kecil. Berdasarkan table parameter listrik material tertentu Miller, T.W, 2002, konduktivitas air distilasi
hanya sebesar 1 x 10
-5
Sm. Tetapi pada saat air dicampurkan dengan tanah kompos, air akan melarutkan kandungan unsur dalam tanah kompos tersebut
sehingga air menjadi semakin elektrolit dan mengisi pori-pori tanah. Saat arus diinjeksikan, garis-garis medan listrik akan mengalir ke dalam tanah melalui air
tersebut yang berada pada pori-pori tanah, dan probe PR akan mendeteksi beda potensial tanah tersebut. Jadi, dapat dikatakan bahwa beda potensial yang
terdeteksi oleh probe PR bergantung pada air yang mengisi pori-pori tanah. Hasil pengukuran tegangan keluaran yang dihasilkan dari sensor elektroda
konfigurasi Wenner saat diinjeksi arus listrik ditampilkan dalam table berikut :
Tabel 4.2 Tegangan Keluaran Elektroda Konfigurasi Wenner Va
mL Tegangan Output Sensor, Vo mV
Vo rata-rata mV
1 2
3 4
5 100
954.52 957.42
959.14 957.81
960.82 957.94
200 554.48
555.74 551.11
552.54 551.63
553.10 300
443.19 433.44
411.46 413.58
418.26 423.99
400 335.68
250.52 351.87
381.51 328.98
329.71 500
285.57 238.78
268.43 273.43
298.46 272.93
Dari gambar 4.1 diketahui bahwa hubungan antara volume air yang ditambahkan kedalam tanah adalah berbanding lurus dengan kadar air tanah, maka
diperoleh grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan output sensor dengan kadar air tanah adalah sebagai berikut :
Gambar 4.3 Grafik Tegangan Output dari Sensor dengan KAT dari Perhitungan Gravimetri
Dari grafik hasil pengukuran di atas diketahui bahwa semakin besar kadar air tanah maka semakin kecil pula tegangan output yang dihasilkan. Hasil data ini
dapat dipastikan kebenarannya dari hubungan antara tegangan output sensor
0,00 200,00
400,00 600,00
800,00 1000,00
1200,00
10 20
30 40
50
V o
r a
ta -r
a ta
m V
KAT
dengan resistivitas berdasarkan rumus Wenner yaitu berbanding lurus. Artinya semakin kecil resistivitas tanah maka akan menyebabkan tegangan output sensor
juga akan semakin kecil. Dan hasil pengukuran ini juga dikuatkan dengan hasil pengukuran yang dilakukan oleh Innocent Muchingami 2013 pada penelitiannya
yang menyatakan adanya hubungan terbalik antara resistivitas tanah dengan kelembaban tanah kadar air dalam tanah.
Dari hasil pengukuran di atas kita dapat mengetahui nilai resistivitas dan konduktivitas dari tanah tersebut. Yang tentunya nilai keduanya sangat
dipengaruhi oleh jumlah kadar air dalam tanah. Dengan mengetahui besar nilai arus yang dialirkan kedalam tanah, yaitu sebesar 0,69 mA, maka diperoleh grafik
hubungan antara resistivitas tanah dengan kadar air tanah dan konduktivitasnya dengan kadar air tanah, seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 4.4 Grafik hubungan Resistivitas tanah dengan KAT dari Perhitungan Gravimetri
Tahanan listrik resistivitas adalah fungsi dari karakteristk tekstur dan struktur dan sangat sensitif terhadap kadar air dari formasi geologi Arora dan
Shakeel, 2010. Hal ini biasanya tergantung pada derajat kejenuhan air, jumlah padatan terlarut, kandungan bahan organik, bentuk butiran media matriks dan
kandungan mineral dari tanah atau bahan pembentuk media matriks. Oleh karenanya dengan mengetahui nilai resistivitas, maka dapat diketahui jenis batuan
atau material yang terkandung dalam tanah, kadar air dan kandungan bahan
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
10 20
30 40
50 KAT
R es
is ti
v it
as
Ω m
organik dan mineral yang terkandung dalam tanah yang tentunya sangat berguna dalam budidaya pertanian.
Dari nilai resistivitas, dapat diketahui juga nilai konduktivitas tanah tersebut dengan menggunakan rumus konduktivitas, 1
� ⁄ , maka diperoleh grafik
sebagai berikut :
Gambar 4.5 Grafik hubungan Konduktivitas tanah dengan KAT dari Perhitungan Gravimetri
Grafik hasil pengukuran di atas menunjukkan hubungan antara konduktivitas tanah dengan kadar air tanah adalah berbanding lurus, membentuk
hubungan yang eksponensial. Grafik di atas menghasilkan koefisien determinasi R
2
sebesar 0,905. Sehingga dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa nilai konduktivitas tanah dapat dikatakan memiliki hubungan yang erat secara
eksponensial terhadap kadar air tanah sebesar 90,5 maka data yang dihasilkan sensor bisa dikatakan sebagai data yang baik.
Dari beberapa grafik yang dihasilkan dari pengukuran sensor konfigurasi Wenner tersebut, dapat disimpulkan bahwa tegangan output sensor yang
dihasilkan dari alat dapat dijadikan sebagai indikator kadar kelembaban tanah.
y = 0,0149e
0,0382x
R² = 0,9057
0,01 0,02
0,03 0,04
0,05 0,06
0,07 0,08
0,09 0,1
10 20
30 40
50 KAT
K ondukt
ivi ta
s Ω
m
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Kategori