Karakteristik reaksi tanah sawah dan lumpur terhadap penekanan plat
KARAKTERISTIK REAKSI TANAH SAWAH DAN LUMPUR
TERHADAP PENEKANAN PLAT
ACHMAD MUDZAKIR
TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakteristik Reaksi
Tanah Sawah dan Lumpur terhadap Penekanan Plat adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Achmad Mudzakir
NIM F14090042
ABSTRAK
ACHMAD MUDZAKIR. Karakteristik Reaksi Tanah Sawah dan Lumpur
terhadap Penekanan Plat. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Data tahanan tanah terhadap penekanan plat diperlukan untuk mendesain
roda besi bersirip traktor tangan yang dioperasikan di sawah. Penelitian ini
bertujuan untuk mengukur dan menganalisis tahanan tanah akibat penekanan plat
di lahan sawah dan tanah lumpur pada baktanah. Pengukuran tahanan penetrasi
plat dilakukan di lahan sawah pada dua lokasi penekanan yaitu di antara rumpun
padi dan di atas tunggul rumpun padi. Pengukuran juga dilakukan di bak tanah
yang diisi lumpur. Pengukuran menggunakan penetrometer yang ujungnya
dipasangi plat berukuran 5 cm × 5 cm, 5 cm × 10 cm, 5 cm × 15 cm, dan 5 cm ×
20 cm. Sudut penekanan plat divariasikan pada 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o. Hasil
pengukuran menunjukkan bahwa tahanan penetrasi plat semakin meningkat
dengan bertambahnya kedalaman penekanan plat, secara linier. Nilai tahanan
penetrasi plat di atas rumpun padi lebih tinggi dibandingkan dengan tahanan
penetrasi di antara rumpun padi. Sudut penekanan 75o memberikan tahanan
penetrasi yang paling besar. Laju peningkatan tahanan penetrasi pada bak tanah
lebih rendah dibandingkan dengan sawah. Pada lumpur di bak tanah, sudut
penekanan 30o memberikan tahanan penetrasi yang paling besar. Di tanah sawah,
tahanan tertinggi tercapai bila menggunakan ukuran plat 5 cm x 20 cm, dan sudut
tekan 75o.
Kata kunci: penetrasi plat, tahanan tanah, tanah sawah, lumpur, roda sirip
ABSTRACT
ACHMAD MUDZAKIR. Characteristic of Paddy Soil Reaction and Mud to The
Pressure of Metal Sheet. Supervised by WAWAN HERMAWAN.
Data of plat penetration resistance on paddy soil is needed for designing a
lugged wheel for hand tractors operated in paddy fields. This study aimed to
measure and analyze the soil resistance to plate penetration in a paddy field and
wet soil in a soil bin. Plate penetration resistance measurements were carried out
in a paddy field at two positions, namely 1) in between the paddy stumps, and 2)
on the stumps. Measurements were also conducted on a soil bin filled with mud.
Measurements used a penetrometer fitted with plates sizing 5 cm × 5 cm, 5 cm ×
10 cm, 5 cm × 15 cm, and 5 cm × 20 cm. Penetration angle was varied on 30 o, 45o,
60o, 75o, and 90o. The measurement results showed that the plate penetration
resistance increased linearly as the penetration depth increased. Plate penetration
resistance on the paddy stump was higher than the penetration resistance in
between the paddy stumps. Penetration angle of 75o gave the greatest penetration
resistance. The rate of increase in soil penetration resistance in the soil bin is
lower than in the paddy field. In the soil bin, penetration angle of 30 o gave the
greatest penetration resistance. In paddy soil, the highest penetration resistance
was achieved when using the plate size of 5 cm x 20 cm, and the penetration angle
of 75o.
Keywords: plate penetration, soil resistance, paddy soil, mud, lugged wheel
KARAKTERISTIK REAKSI TANAH SAWAH DAN LUMPUR
TERHADAP PENEKANAN PLAT
ACHMAD MUDZAKIR
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Karakteristik Reaksi Tanah Sawah dan Lumpur terhadap
Penekanan Plat
Nama
: Achmad Mudzakir
NIM
: F14090042
Disetujui oleh
Dr Ir Wawan Hermawan, MS
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian dan skripsi ini berhasil diselesaikan.
Penelitian yang dilaksanakan di Desa Situ Gede, Kec Bogor Barat, Kota Bogor
dan Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo untuk pengambilan data serta
Laboratorium Mekatronika dan Robotika sejak bulan April 2013 sampai Agustus
2013 ini berjudul Karakteristik Reaksi Tanah Sawah dan Lumpur terhadap
Penekanan Plat.
Penulis ingin menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS selaku dosen pembimbing
yang telah memberikan dukungan serta arahan dan bimbingan selama penelitian
dan pembuatan skripsi. Di samping itu, terima kasih penulis sampaikan kepada
Bapak Wana dari Laboratorium Siswadhi Soepardjo, Nurul Choerunnisa, Toni
Dwi Novianto, Pijar Eko Saktiaji, Irvan Anggit P, Ilham Rizky A, Ahmad
Fansury, Gumilar Hismaya R, Dziyad Dzulfansyah, Kala Yudhistira, Iwan
Suwandi, Rusnadi, Abdul Rouf, I Gde Parinatha, Endah Prahmawati, Amajida
Bahrina I, Happy Prayogo S, Robiansyah, Andhika Ageng P, Aynal Fuadi, Caesar
Riyadh, dan Hairunnisa dari TEP 46 yang telah membantu selama pengumpulan
data. Ungkapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak H. Malik Ali,
Ibu Hj Nurhayati, Kakak Mafruhah, Adik Lailatusyarifah, Mas Taat Tusriadi ,
Imam Baihaqi serta seluruh keluarga, atas semua bantuan saran, doa, bantuan, dan
kasih sayangnya.
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi
yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi
pertanian.
Bogor, September 2013
Achmad Mudzakir
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
Tanah
2
Sifat-Sifat Tanah Sawah
2
Tahanan Penetrasi Tanah
3
Penetrometer
4
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
5
METODE
6
Waktu dan Tempat Penelitian
6
Bahan dan Alat
7
Metode Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
11
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
12
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Sudut Penekanan
13
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Perbedaan Panjang Plat Besi
15
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Kondisi Perlakuan Sawah
16
Perbedaan Tahanan Penetrasi antara Sawah dengan Bak Tanah
17
Rekomendasi Roda Besi Bersirip
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
44
DAFTAR TABEL
1
2
3
Hasil pengukuran tahanan tanah terhadap penekanan plat pada sudut
45o
Data karakteristik tanah di daerah Desa Situ Gede dan Laboratorium
Siswadhi Soepardjo (Sampel tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm)
Data karakteristik tanah di sawah Desa Situ Gede
5
11
12
DAFTAR GAMBAR
1 Soil Penetrometer SR-2 (Muzani 2012)
2 Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat dengan tekanan
tanah pada sudut tekan 45o (Agustina 2006)
3 Skema pengukuran pada lahan sawah
4 Skema pengukuran pada bak tanah
5 Penetrometer yang digunakan untuk mengukur tahanan tanah sawah
terhadap penekanan plat
6 Skema pengukuran tahanan penekanan tanah
7 Penentuan titik pengambilan sampel tanah
8 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di sawah
9 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di bak tanah
10 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di antara rumpun padi
11 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di atas tunggul padi
12 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
13 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di antara rumpun padi
14 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di atas tunggul padi
15 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada bak tanah
16 Grafik hubungan kondisi perlakuan sawah antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
17 Grafik perbedaan tahanan penetrasi antara sawah dan bak tanah
5
6
7
8
8
9
9
10
11
13
14
14
15
15
16
17
17
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di antara rumpun
padi
2 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di atas tunggul padi
20
21
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di antara rumpun
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di atas tunggul
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di antara rumpun
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di atas tunggul
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di antara rumpun
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di atas tunggul
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 5 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 5 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 10 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 10 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 15 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 15 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 20 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 20 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 5 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 10 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 15 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 20 cm di bak tanah
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
1
2
3
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki banyak sektor pertanian
hingga saat ini. Budidaya pertanian di Indonesia, umumnya dilakukan di lahan
basah (lahan sawah) dan lahan kering (kebun). Pada umumnya lahan sawah
mempunyai kadar air tinggi yang digunakan untuk budidaya tanaman padi. Salah
satu jenis kegiatan yang biasa dilakukan pada kegiatan budidaya tanaman padi
adalah pengolahan tanah atau penyiapan lahan. Kegiatan pengolahan tanah
memerlukan alat dan mesin pertanian (alsintan) untuk mempermudah pekerjaan di
bidang pertanian. Dengan menggunakan alsintan, berbagai pekerjaan di bidang
pertanian dapat dilakukan dengan lebih baik dan produktivitas meningkat.
Dalam kegiatan pengolahan tanah jenis mesin yang digunakan ialah traktor,
Mesin ini berfungsi sebagai sumber tenaga tarik dan putar di lahan sawah. Traktor
dibedakan dalam dua jenis, yaitu traktor roda dua dan traktor roda empat. Pada
umumnya traktor yang digunakan di Indonesia untuk lahan sawah menggunakan
traktor roda dua. Hal ini disesuaikan dengan kondisi lahan yang ada relatif kecil
dan biaya pengoperasiannya lebih murah. Kegiatan pengolahan tanah bertujuan
untuk menghasilkan kondisi tanah yang sesuai untuk pertumbuhan dan
perkembangan tanaman padi yang akan dibudidayakan.
Kegiatan pengolahan tanah dengan menggunakan tenaga traktor
membutuhkan performansi traktor yang baik agar menghasilkan efisiensi
lapangan maksimum. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi lapangan di
antara lain alat traksi (roda) dan kondisi tanah. Roda merupakan bagian yang
sangat penting untuk menghasilkan pengolahan tanah yang baik. Pada umumnya
traktor roda dua memiliki dua jenis roda, yaitu roda ban karet dan roda sirip (roda
sangkar). Roda besi berbentuk sirip yang terbuat dari plat besi digunakan sebagai
telapaknya. Jenis roda sirip sering digunakan di lahan sawah karena mampu
menghasilkan traksi yang lebih besar dibandingkan dengan roda ban karet.
Kondisi tanah yang baik dipengaruhi oleh sifat fisik dan mekanik tanah.
Sifat fisik tanah yang dianalisis adalah kadar air, bulk density, dan porositas tanah,
sedangkan sifat mekanik tanah yang dianalisis adalah tahanan penetrasi tanah.
Tahanan penetrasi tanah sangat dipengaruhi oleh kadar air tanah (Baver 1978).
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah 1) mengukur dan menganalisis tahanan
tanah akibat penekanan plat di lahan sawah dan tanah lumpur pada bak tanah. 2)
menentukan rasio ukuran plat dan sudut sirip roda besi yang sesuai untuk roda
pada traktor roda dua yang diopersikan di sawah.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah
Tanah merupakan campuran bahan mineral dengan bahan organik yang di
dalamnya terdapat air yang berasal dari air hujan yang tertahan oleh tanah. Dalam
proses pembentukannya terbentuk juga lapisan-lapisan tanah atau horizon. Tanah
adalah kumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam
horizon-horison, yang terdiri dari campuran bahan mineral, organik, air, dan udara
serta media tumbuh untuk tanaman (Harjowigeno 2003).
Bahan mineral tanah terbentuk dari pelapukan batu-batuan yang nantinya
terbentuk dalam berbagai ukuran yaitu pasir, debu, dan liat. Mineral tanah terdiri
dari dua jenis yaitu mineral primer dan sekunder. Mineral primer adalah mineral
yang terbentuk dari pelapukan batuan yang dilapukkan dan mineral sekunder
adalah mineral bentukan baru yang terbentuk selama proses pembentukkan tanah
berlangsung. Mineral primer pada umunya dalam fraksi pasir dan debu sedangkan
mineral sekunder dalam fraksi liat.
Menurut Harjowigeno (2003) bahan organik umumnya di permukaan tanah,
meski jumlahnya 3-5% namun memiliki pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat
tanah salah satunya adalah sebagai granulator yang dapat memperbaiki struktur
tanah. Tanah yang banyak mengandung bahan organik adalah tanah-tanah lapisan
atas atau top soil. Semakin ke lapisan bawah tanah maka kandungan bahan
organik semakin berkurang. Oleh karena itu top soil perlu dipertahankan. Air
merupakan bahan penyusun tanah. Air dalam tanah akan ditahan (diserap) oleh
massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainsae yang
kurang baik. Air di dalam tanah dapat meresap atau ditahan karean adanya gayagaya adhesi, kohesi, dan gravitasi.
Sifat-Sifat Tanah Sawah
Penentuan sifat-sifat fisik dan mekanika tanah sangat berhubungan dengan
penyediaan air bagi tanaman, aerasi tanah, tekstur, dan struktur tanah bagi
pertumbuhan tanaman. Sifat fisik tanah sangat mempengaruhi sifat tanah yang
lain dalam hubungannya dengan kemampuan untuk mendukung kehidupan
tanaman. Tanah sebagai tubuh yang dinamis akan memberikan reaksi bila suatu
gaya diberikan kepadanya. Besarnya gaya mekanis yang diperlukan untuk
mengubah kondisi tanah berhubungan erat dengan sifat mekanik tanah antara lain
kohesi, tahanan penetrasi, tahanan geser, dan sudut gesekan. Sifat fisik yang
umum dipakai sebagai parameter untuk menentukan kondisi tanah antara lain
berat isi tanah (bulk density), porositas, dan kandungan air tanah (Hillel 1980).
Menurut Sakai et al. (1998), pembentukan lapisan keras (kedap) di bawah
lapisan olah (top soil) sangat diperlukan untuk lahan sawah karena memiliki
fungsi untuk mendukung manusia, ternak, dan mesin untuk melakukan proses
pengolahan tanah, sehingga kebutuhan air irigasi menjadi lebih kecil, dan
menghindari perkolasi berlebihan yang dapat menyebabkan hilangnya pupuk
sehingga menurunkan hasil pertanian.
3
Kadar air tanah ialah perbandingan antara berat air dengan berat tanah. Bulk
density tanah merupakan perbandingan antara massa tanah seluruhnya dengan
volume tanah total (Wesley 1973). Kadar air tanah dinyatakan dalam basis basah
(bb) dan basis kering (bk). Setiap kenaikan kadar air sebesar 1 % maka tahanan
tarik akan menurun sebesar 10 %. Semakin kecil nilai bulk density maka tingkat
kegemburannya akan semakin besar. Bulk density yang terlalu tinggi akan
menghambat penetrasi akar, perkembangbiakkan tanaman, dan drainase. Menurut
Wesley (1973) kadar air dan bulk density dapat dihitung dengan persamaan:
a
(
100
)
1
)
(
Keterangan :
Ka
: Kadar air (%)
ρd
: Bulk density (g/cm3)
mtb
: Massa tanah basah dan ring (g)
mtk
: Massa Tanah kering dan ring (g)
mr
: Massa ring (g)
Vt
: Volume ring (cm3)
Porositas adalah proporsi ruang pori (ruang kosong) yang terdapat dalam
satuan volume tanah yang ditempati oleh air dan udara (Plaster 1992). Porositas
dapat ditentukan dari bulk density ρd) dan densitas partikel (Dp). Jika tidak ada
ruang pori, maka bulk density akan sama dengan densitas partikel dan memiliki
nilai rasio sama dengan satu. Semakin banyak ruang pori, semakin kecil bulk
density dan rasio ρd / Dp. Perbandingan ρd / Dp adalah presentase fraksi padatan
tanah, jika salah satu presentase berkurang dari 100%, terdapat perbedaan pada
presentase ruang pori. Densitas partikel diasumsikan sebesar 2.65 g/cm3 (Plaster
1992). Menurut Plaster (1992), persamaan berikut ini dapat digunakan untuk
menghitung nilai porositas :
100
-(
100)
(3)
Tahanan Penetrasi Tanah
Tahanan penetrasi tanah ialah sebuah parameter gabungan yang
menggambarkan beberapa sifat tanah yang berlainan, tetapi secara umum dapat
mencerminkan kekuatan tanah (Astika 1988). Untuk mengukur tahanan penetrasi,
digunakan sebuah alat sederhana yang disebut penetrometer yang ditekan ke
dalam tanah dan gaya yang terjadi diamati dalam hubungannya dengan kedalaman
penetrasi.
Tahanan tanah terhadap penetrasi sebuah alat pasak ialah indeks gabungan
dari kepadatan tanah, kadar air, tekstur, dan tipe mineral liat. Tahanan penetrasi
4
adalah suatu indeks kekuatan tanah pada suatu kondisi pengukuran. Kepadatan
tanah, kadar air tanah, tekstur, dan mineral liat merupakan indeks kekuatan tanah.
Tahanan penetrasi akan meningkat jika kadar air dan kedalamannya menurun
(Baver et al. 1978).
Pada kondisi lahan yang masih alami atau belum dikenai beban penekanan
akibat pengolahan tanah, tahanan penetrasi akan meningkat dengan cepat apabila
kadar air tanah menurun. Pada tekstur tanah berpasir gembur tahanan penetrasi
meningkat secara proporsional dengan kedalaman. Sedangkan pada tekstur tanah
lempung berdebu, dengan 16 % liat dan telah terpadatkan, tahanannya meningkat
dengan cepat pada kedalaman beberapa centimeter di permukaan, kemudian
mendekati tetap (Astika 1988). Persamaan berikut ini dapat digunakan untuk
menghitung nilai tahanan penetrasi :
(
)
(4)
Keterangan :
Tp
: Tahanan penetrasi (kPa)
Fp
: Gaya penetrasi (kgf)
mp
: Berat penetrometer (kgf)
Ak
: Luas panampang plat (cm2)
Penetrometer
Penetrometer adalah suatu alat untuk melakukan uji penetrasi tanah dengan
menggunakan plat datar dan cone penetrometer. Terdapat dua jenis penetrometer
yang disesuaikan dengan kondisi tanah atau kebutuhan gaya, yaitu penetrometer
untuk tanah lunak dan penetrometer untuk tanah keras (Mandang 1991).
Penetrometer memiliki kekuatan atau gaya dorong dari 20 kN sampai 200
kN. Penetrometer terdiri dari kerucut dengan bahan baja tahan karat berbentuk
lingkaran dengan besar sudut sebesar 30o dan suatu poros penggerak yang disertai
dengan alat pengukur tekanan. Ujung penetrometer memiliki berbagai macam
bentuk sesuai dengan tujuan penggunaannya, misal untuk mengukur tanah yang
dinamis menggunakan ujung penetrometer yang runcing sedangkan untuk
mengukur tanah yang statis menggunakan ujung penetrometer yang tumpul. Suatu
penetrometer terdiri atas beberapa bagian seperti kerucut, lengan penetrometer,
dan sensor untuk mengukur nilai cone index dari suatu tanah yang akan diukur
(Putra 2012).
Pada umumnya penetrometer terbagi menjadi dua macam yaitu
penetrometer statis dan penetrometer dinamis. Penetrometer statis digunakan
dengan cara menekan ujung penetrometer ke dalam tanah pada kecepatan tertentu
dan gaya perlawanannya diukur sehingga mendapatkan nilai penetrasinya.
Sedangkan penetrometer dinamis digunakan dengan cara memukul ujung
penetrometer ke dalam tanah dengan menggunakan beban yang dijatuhkan pada
ketinggian tertentu. Pengukuran yang dilakukan dengan beban yang dijatuhkan
pada ketinggian tertentu dan jumlah pukulan yang diperlukan untuk mendorong
ujung tersebut menembus jarak tertentu.
5
Skala penunjuk
gaya penetrasi
Pegangan
penetrometer
Plat besi
Cone penetrometer
Batang
penetrometer
Gambar 1 Soil Penetrometer SR-2 (Muzani 2012)
Penetrometer yang umumnya digunakan di Indonesia ialah alat sondir yang
disebut Dutch Penetrometer. Alat ini bekerja dengan cara menekan ujungnya
langsung ke dalam tanah sedangkan bagian bawahnya terdapat kerucut yang
disambungkan dengan rangkaian stang bor (pipa sondir). Pipa sondir ditekan
masuk ke dalam tanah dengan menggunakan congkel dan dongkrak.
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
Pengukuran tahanan penekanan ialah salah satu cara untuk menentukan
gaya reaksi tanah. Pada saat penetrometer ditekan plat akan menembus tanah
sehingga tanah akan memberikan reaksi untuk menahan masuknya plat tersebut.
Tahanan penekanan dipengaruhi oleh kondisi tanah, ketenggelaman plat, dan
sudut kemiringan plat (Agustina 2006).
Tabel 1 Hasil pengukuran tahanan tanah terhadap penekanan plat pada
sudut 45o
Kedalaman (cm) 2.5cm x 10cm 3.75cm x 10cm 5cm x 10 cm Rata-rata
2.5
52.27
32.23
29.40
37.97
5
53.57
44.43
40.51
46.17
7.5
53.57
44.43
38.55
45.52
10
58.80
56.62
41.81
52.41
12.5
64.03
53.14
45.08
54.08
15
67.95
56.62
58.15
60.91
17.5
69.25
57.49
64.03
63.59
20
101.92
53.14
67.62
74.23
*Sumber: Agustina (2006)
Menurut Agustina (2006), lapisan tanah yang paling dalam lebih padat dari
lapisan tanah di atasnya. Tahanan penetrasi akan semakin tinggi seiring dengan
semakin dalam lapisan tanah ditekan, semakin besar luas permukaan plat, dan
6
semakin kecil sudut kemiringan plat. Tahanan penekanan tanah paling besar
terjadi pada saat sudut tekan plat 45o karena sifat tanah sawah yang mengalir
apabila ditekan.
Berdasarkan hasil pengukuran tahanan penekanan tanah Agustina (2006),
kedalaman tanah cenderung memiliki hubungan linier terhadap tahanan
penekanan plat. Data hasil pengukuran pada sudut tekan penetrometer 45o dapat
dilihat pada Tabel 1, sedangkan grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat
dengan tekanan tanah dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat dengan tekanan
tanah pada sudut tekan 45o (Agustina 2006)
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekatronika dan Robotika dan
pengambilan data di bak tanah dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi
Soerpadjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Sedangkan pengambilan data lapangan,
dilakukan di Lahan Sawah yang ada di Desa Situ Gede, Kec Bogor Barat, Kota
Bogor. Penelitian dilakukan selama empat bulan dari April 2013 sampai Juli 2013.
7
Bahan dan Alat
Peralatan yang digunakan untuk mengukur reaksi tanah terhadap penekanan
plat besi adalah :
a. Penetrometer tipe SR-2
b. Plat besi dengan ukuran 5x5 cm, 5x10 cm, 5x15 cm, dan 5x20 cm.
c. Penyangga atau dudukan penetrometer
d. Meteran dan penggaris
e. Busur derajat
f. Sensor strain gage 120 Ω
g. Strain amplifier
h. Bridge box
i. Data logger
j. Laptop ( dengan program Interface atau Instacal) dan kamera digital
a.
b.
c.
d.
Peralatan yang digunakan untuk mengukur kadar air dan bulk density tanah :
Ring sample
Penekan ring sample
Oven
Timbangan digital dan jangka sorong
Metode Penelitian
Perlakuan dan Kondisi Pecobaan
Pengambilan data tahanan penekanan tanah di sawah dengan kondisi lahan
setelah panen maksimal 2 minggu. Pengukuran tahanan penetrasi plat dilakukan di
lahan sawah pada dua lokasi penekanan yaitu di antara rumpun padi dan di atas
rumpun padi (Gambar 3) dengan tiga kali pengulangan. Hal ini dilakukan untuk
membandingkan reaksi tanah yang terjadi di antara dua kondisi yang berbeda pada
lahan sawah yang sama.
Rumpun Padi
Plat Besi
Gambar 3 Skema pengukuran pada lahan sawah
Sedangkan pada soil bin sudah dilakukan dengan kondisi tanah yang
memiliki ukuran partikel seragam dan berair (macak-macak). Tanah yang akan
digunakan, sebelumnya sudah dikeringkan dan disaring dengan ayakan 2 mm
sehingga ukuran partikel tanah yang akan digunakan memiliki ukuran yang sama.
Kemudian tanah dicampurkan dengan air dan diaduk secara merata sehigga
dihasilkan tanah yang berlumpur (macak-macak). Tanah yang sudah disiapkan
8
harus dalam kondisi datar atau rata pada soil bin hal ini sama seperti kondisi
sawah (Gambar 4).
Plat Besi
Gambar 4 Skema pengukuran pada bak tanah
Pengukuran Tahanan Tanah Terhadap Penetrasi Plat
Pengukuran tahanan penekanan tanah di sawah dan bak tanah menggunakan
penetrometer yang dilengkapi plat datar dan penahan kemiringan penekanan. Plat
penekan yang digunakan terdiri dari empat ukuran, yaitu 5 cm x 5 cm, 5 cm x 10
cm, 5 cm x 15 cm, dan 5 cm x 20 cm. Tahanan tanah terhadap penekanan plat
diukur pada sudut tekan 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o masing-masing pada tiap
kedalaman 5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20 cm. Berdasarkan hasil pengukuran dengan
tiga kali pengulangan, dapat dihitung karakteristik tanah terhadap penekanan plat
pada setiap sudut dengan kedalaman tertentu. Skema pengukuran tahanan
penekanan tanah dapat dilihat pada Gambar 6. Nilai tahanan penetrasi plat dapat
dihitung dengan Persamaan 4.
Gambar 5 Penetrometer yang digunakan untuk mengukur tahanan tanah sawah
terhadap penekanan plat
9
Sudut tekan
penetrometer
Permukaan tanah
Batang penetrometer
Plat
Gambar 6 Skema pengukuran tahanan penekanan tanah
Pengukuran Kadar Air, Bulk Density, dan Porositas Tanah
Pengambilan dan pengukuran contoh tanah dilakukan secara acak sebanyak
tiga titik pada kedalaman 5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20 cm dengan menggunakan
ring sample. Massa ring harus ditimbang terlebih dahulu untuk mendapatkan
bobot ringnya (mr). Kemudian mengukur massa tanah basah dan ring sample (mtb).
Tanah yang sudah diukur massanya lalu dikeringkan dalam oven pasa suhu 110
o
C selama 24 jam. Tanah yang sudah kering kemudian ditimbang kembali untuk
mendapatkan massanya (mtk). Apabila semua data sudah berhasil didapatkan
maka nilai kadar air dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 1.
Menghitung bulk density dengan menggunakan persamaan 2 dan porositas tanah
dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 3 dengan ketentuan nilai
densitas partikel tanah mineral sebesar 2.65 g / cm3.
Ring sample
Gambar 7 Penentuan titik pengambilan sampel tanah
10
Prosedur Pengambilan Data Gaya Penetrasi di Lahan Sawah
1.
Menyambungkan batang penetrometer dengan pegangan penekan dan
memasangkan plat di ujung batang penetrometer bagian bawah.
2.
Menentukan lokasi penekanan plat yang terletak di tengah sawah seperti
pada Gambar 3.
3.
Menentukan kedalaman dan sudut penekanan plat yang akan diuji Gambar 6.
4.
Melakukan tiga kali pengulangan untuk mengukur gaya penetrasi di antara
rumpun padi dan di atas tunggul padi pada setiap sudut penekanan dan
ukuran jenis plat besi.
5.
Membaca dan merekam gaya penetrasi dengan bantuan kamera digital pada
penetrometer dengan kedalaman dan sudut penekanan plat yang telah
ditentukan.
6.
Memberikan tekanan pada tanah dengan kecepatan rata-rata 0.02 m/det.
Gambar 8 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di sawah
Prosedur Pengambilan Data Gaya Penetrasi di Bak Tanah
1. Membentuk penetrometer dengan menggunakan sensor strain gage yang
menghasilkan nilai tahanan penetrasi dalam bentuk voltase dengan bantuan
ring transducer sebagai dudukan sensor.
2. Menyambungkan semua komponen penetrometer agar dapat digunakan
(Gambar 9), untuk menghasilkan nilai tahanan penetrasi dan menetukan
lokasi penekanan plat seperti pada Gambar 4.
3. Mengaduk atau mencampurkan air pada bak tanah secara merata sehingga
dihasilkan tanah yang berlumpur (macak-macak).
4. Mengatur sudut penekanan seperti pada Gambar 6 dan melakukan tiga kali
pengulangan dari setiap sudut serta jenis plat yang digunakan untuk
menghasilkan gaya penetrasi.
5. Kecepatan perekaman gaya penetrasi ditentukan maksimal selama 5 detik.
6. Membaca dan merekam gaya penetrasi dengan bantuan program interface
(instacal) dalam bentuk voltase.
7. Mengkonversikan nilai tahanan penetrasi dari voltase menjadi kgf melalui
persamaan yang didapatkan dari hasil kalibrasi alat penetrometer yang
dibentuk.
11
Pegangan penekan
Strain gage 120 Ω
Ring tranducer
Bridge box
Batang penetrometer
Strain
Amplifier
Plat besi
gnd
Data logger
_
+
Laptop
Gambar 9 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di bak tanah
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Tanah
Hasil pengukuran karakteristik tanah di kedua lokasi penelitian antara tanah
sawah Desa Situ Gede dengan tanah yang ada di dalam soil bin Laboratorium
Siswadhi Soepardjo, dapat disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2 Data karakteristik tanah di daerah Desa Situ Gede dan Laboratorium
Siswadhi Soepardjo (Sampel tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm)
Karakteristik
Tekstur Tanah
Pasir (%)
Debu (%)
Liat (%)
Kadar Air (%)
Bulk Density (g/cm3)
Porositas (%)
Tanah Sawah
Tanah dalam Soil Bin
13.84
48.44
37.72
72.85
0.82
68.95
9.85
51.62
38.53
69.60
0.86
67.46
Berdasarkan Tabel 2, nilai kadar air dan porositas yang terukur pada
kedalaman 0 – 20 cm memiliki nilai yang lebih tinggi di tanah sawah. Sedangkan
nilai bulk density terbesar yang terukur pada kedalaman 0 – 20 cm terjadi di tanah
dalam soil bin.
12
Berdasarkan data yang ada di Tabel 3 yaitu nilai rata-rata kadar air akan
menurun dengan bertambahnya kedalaman tanah. Sedangkan nilai bulk density
akan berbanding terbalik dengan kadar air dan nilai porositas akan berbanding
lurus dengan kadar air.
Tabel 3 Data karakteristik tanah di sawah Desa Situ Gede
Ulangan Kedalaman
1
2
3
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Kadar Air Bulk Density Porositas
(%)
(g/cm3)
(%)
104.81
0.64
76.00
80.54
0.75
71.54
55.38
0.98
62.85
56.81
0.97
63.58
96.75
0.69
73.96
78.61
0.78
70.70
67.01
0.79
70.04
55.14
1.01
61.85
74.26
0.76
71.46
64.39
0.80
69.66
68.01
0.81
69.47
72.49
0.89
66.31
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
Gaya reaksi tanah dihasilkan dengan cara mengukur tahanan penekanan.
Pada saat penetrometer ditekan, plat besi akan menembus tanah sehingga tanah
akan melawan atau memberikan reaksi untuk menahan plat agar tidak masuk
kedalam tanah. Pada saat pergerakan plat besi, tanah akan mengalami keruntuhan
dalam bentuk geseran. Tahanan penekanan dipengaruhi oleh kondisi tanah,
ketenggalaman plat besi, dan sudut kemiringan penekanan.
Berdasarkan hasil pengukuran tahanan penekanan tanah dapat diketahui
bahwa lapisan tanah yang paling dalam akan jauh lebih padat dibandingkan
dengan lapisan yang ada di atasnya. Tahanan penetrasi akan semakin tinggi
seiring dengan bertambahnya kedalaman penekanan. Berdasarkan hasil
pengukuran tahanan penetrasi tanah, kedalaman tanah cenderung memiliki
hubungan linier dengan tahanan penetrasi tanah.
Data hasil pengukuran nilai tahanan penetrasi pada sudut tekan
penetrometer 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o dengan berbagai ukuran plat dan kondisi
perlakuan tanah sawah disajikan pada Lampiran 1 – 12. Sedangkan grafik
hubungan antara tahanan penetrasi dengan sudut penekanan dan berbagai ukuran
plat dengan kondisi perlakuan tanah sawah disajikan pada Lampiran 13 – 14.
13
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Sudut Penekanan
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Hasil perhitungan tahanan penetrasi atau tahanan penekanan plat dengan
berbagai macam sudut penekanan di sawah dan bak tanah menunjukkan
perbedaan tahanan penetrasi yang dihasilkan dari tiap kedalaman penekanan plat.
Sudut penekanan plat mempengaruhi gaya penetrasi dan tahanan penetrasi yang
dihasilkan.
Nilai tahanan penetrasi yang dihitung dari Persamaan 4 menunjukkan bahwa
semakin dalam penekanan plat yang terjadi, maka nilai tahanan penetrasi yang
dihasilkan akan semakin besar. Tahanan penetrasi yang terjadi di antara rumpun
padi dan di atas tunggul padi sawah pada Gambar 10 dan Gambar 11
menunjukkan sudut penekanan 75o memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling
besar. Sedangkan sudut penekanan yang lainnya memiliki nilai tahanan penetrasi
yang cenderung lebih kecil dibandingkan sudut penekanan 75 o. Hal ini
dipengaruhi oleh daerah perakaran sisa tanaman padi.
Pada saat melakukan gaya penekanan dengan sudut penekanan 75o, plat besi
tepat atau sejajar mengenai daerah perakaran sisa tanaman padi. Sehingga nilai
tahanan penetrasi yang dihasilkan akan semakin besar, jika dibandingkan dengan
sudut penekanan yang lainnya. Apabila menggunakan sudut penekanan 90o, maka
gaya penekanan plat tidak akan tertahan oleh daerah perakaran sisa tanaman padi.
Sehingga nilai tahanan penetrasi yang dihasilkan tidak terlau besar.
Sudut penekanan 75o selalu berada di posisi paling atas sudut penekanan
yang lainnya pada kedalaman 15 cm dan 20 cm dan sudut penekanan 90o
cenderung berada di posisi paling bawah pada tiap kedalaman plat yang ditekan.
Nilai ini sedikit berbeda, pada saat melakukan pengukuran tahanan penetrasi yang
terjadi di atas tunggul padi, sudut penekanan 60o memiliki nilai tahanan penetrasi
yang paling kecil dibandingkan dengan sudut penekanan 90o.
60
50
40
Sudut 30 derajat
30
Sudut 45 derajat
Sudut 60 derajat
20
Sudut 75 derajat
10
Sudut 90 derajat
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 10 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di antara rumpun padi
Tahanan penekanan plat
(kPa)
14
60
50
40
Sudut 30 derajat
30
Sudut 45 derajat
Sudut 60 derajat
20
Sudut 75 derajat
10
Sudut 90 derajat
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 11 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di atas tunggul padi
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Tahanan penetrasi pada bak tanah memiliki nilai yang tidak terlalu besar
karena kondisi tanah yang berbeda bila dibandingkan dengan tanah yang ada di
sawah. Gaya penetrasi yang dihasilkan tidak terlalu besar, sehingga menghasilkan
tahanan penetrasi yang kecil. Tahanan penetrasi yang paling besar terjadi pada
sudut 30o dengan kedalaman 15 cm dan 20 cm yaitu 9.59 kPa dan 11.08 kPa. Hal
ini terjadi karena tahanan penetrasi dipengaruhi oleh gaya penetrasi dan luas
penampang plat.
Jika luas penampang plat dianggap sama karena pengukuran gaya penetrasi
dimulai pada saat semua penampang plat masuk ke dalam bak tanah, dimana luas
penampang plat tegak lurus dengan arah gaya penetrasi maka tahanan penetrasi
hanya dipengaruhi oleh gaya penetrasi pada keseluruhan sudut penekanan.
Gaya penetrasi pada berbagai sudut penekanan memiliki nilai yang berbeda.
Hal ini terjadi karena tahanan penetrasi terhadap gaya pada sumbu horizontal
lebih tinggi dibandingkan dengan tahanan penetrasi terhadap gaya pada sumbu
vertikal.
11.5
11.0
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
Sudut 30 derajat
Sudut 45 derajat
Sudut 60 derajat
Sudut 75 derajat
Sudut 90 derajat
5
Gambar 12
10
15
Kedalaman (cm)
20
Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
15
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Perbedaan Panjang Plat Besi
Perbedaan panjang plat besi menghasilkan tahanan penetrasi atau tahanan
penekanan plat yang tidak seragam. Pada kondisi perlakuan sawah dan bak tanah,
ukuran plat besi yang semakin besar akan meningkatkan gaya penetrasi.
Tahanan penekanan plat
(kPa)
60
50
40
Plat 5 cm x 5 cm
30
Plat 5 cm x 10 cm
20
Plat 5 cm x 15 cm
10
Plat 5 cm x 20 cm
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 13 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di antara rumpun padi
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Plat besi yang berukuran 5 cm x 10 cm memiliki nilai tahanan penetrasi
sebesar 34.63 kPa dan 45.09 kPa dengan kedalaman 15 cm dan 20 cm, pada
sawah di antara rumpun padi. Sedangkan ukuran plat besi 5 cm x 10 cm pada
sawah di atas tunggul padi, memiliki nilai tahanan penetrasi sebesar 46.39 kPa
dan 59.46 kPa dengan kedalaman 15 cm dan 20 cm. Hal ini terjadi karena
perubahan gaya penetrasi dari tiap ukuran plat besi tidak sebanding dengan luas
penampang plat yang diuji, sehingga nilai tahanan penetrasi yang dihasilkan dari
plat 5 cm x 20 cm tidak terlalu besar. Perubahan gaya penetrasi dan luas
penampang plat dari tiap ukuran plat besi yang diuji dapat dilihat pada Lampiran
1-12.
60
50
40
Plat 5 cm x 5 cm
30
Plat 5 cm x 10 cm
20
Plat 5 cm x 15 cm
10
Plat 5 cm x 20 cm
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 14 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di atas tunggul padi
16
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Ukuran plat besi 5 cm x 5 cm memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling
besar di bak tanah. Sedangkan nilai tahanan penetrasi dari plat besi yang
berukuran 5 cm x 20 cm memiliki nilai yang paling kecil.
20
15
Plat 5 cm x 5 cm
10
Plat 5 cm x 10 cm
Plat 5 cm x 15 cm
5
Plat 5 cm x 20 cm
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 15 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada bak tanah
Perbandingan tahanan penetrasi terhadap perbedaan panjang plat besi
dengan sudut penekanan 30o menghasilkan nilai tahanan penetrasi yang paling
besar pada ukuran plat 5 cm x 10 cm dibandingkan dengan ukuran plat yang
lainnya pada tanah sawah. Hal ini berbeda pada tanah yang ada di bak tanah
karena plat 5 cm x 5 cm memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling besar
dibandingkan ukuran plat yang lainnya. Perubahan gaya penetrasi yang terjadi
dari tiap ukuran plat lebih kecil dibandingkan dengan perubahan luas penampang
plat, sehingga nilai tahanan penetrasi untuk plat 5 cm x 5 cm yang dihasilkan lebih
besar. Sedangkan gaya penetrasi terbesar terjadi di ukuran plat 5 cm x 20 cm
untuk semua kondisi pada tanah sawah dan bak tanah.
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Kondisi Perlakuan Sawah
Pengambilan data pada kondisi sawah yang berada di antara rumpun padi
memiliki nilai tahanan penetrasi atau tahanan penekanan plat lebih kecil
dibandingkan kondisi sawah di atas tunggul padi untuk semua kedalaman
penekanan plat. Hal ini terjadi karena, rumpun padi akan menghambat gaya
penekanan plat yang terjadi di sawah dibandingkan dengan kondisi penekanan yag
terletak di antara rumpun padi.
Posisi penekanan di atas rumpun padi hasil panen memiliki gaya penetrasi
yang lebih besar dibandingkan dengan posisi penekanan di antara tunggul padi,
sehingga nilai tahanan penetrasi yang dihasilkan akan semakin besar.
Tahanan penekanan plat
(kPa)
17
55
45
35
Di antara rumpun padi
25
Di atas tunggul padi
15
5
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 16 Grafik hubungan kondisi perlakuan sawah antara kedalaman plat
dengan tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
Perbedaan Tahanan Penetrasi antara Sawah dengan Bak Tanah
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Perbedaan tahanan penetrasi atau tahanan penekanan plat yang terjadi di
antara sawah dan bak tanah memiliki nilai yang cukup besar. Nilai tahanan
penetrasi yang terjadi pada setiap kedalaman di sawah memiliki laju peningkatan
yang tinggi apabila di bandingkan dengan laju peningkatan tahanan penetrasi yang
terjadi di bak tanah. Hal ini terjadi karena perbedaan tekstur tanah antara sawah
dan bak tanah, serta perlakuan tanah yang digunakan di bak tanah sangat berbeda.
Nilai tahanan penetrasi tanah untuk kedalaman 5 cm sampai dengan 20 cm pada
sawah dan bak tanah dapat diduga dengan menggunakan persamaan yang terdapat
pada Gambar 17.
50
y = 1.8799x + 8.7097
R² = 0.9998
40
30
Sawah
y = 0.1409x + 7.2728
R² = 0.9468
20
10
Bak tanah
Linear (Sawah)
Linear (Bak tanah)
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 17 Grafik perbedaan tahanan penetrasi antara sawah dan bak tanah
Rekomendasi Roda Besi Bersirip
Hasil penentuan gaya reaksi tanah akan menentukan rekomendasi roda sirip
yang sesuai untuk traktor roda dua pada lahan sawah. Sudut plat besi yang
memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling besar terjadi pada sudut 75o, hal ini
dibuktikan dengan grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat
18
dengan tekanan tanah pada sawah (Gambar 10 dan Gambar 11). Sedangkan
ukuran plat besi 5 cm x 20 cm memiliki gaya penetrasi yang paling besar
dibandingkan dengan ukuran plat yang lain, hal ini dibuktikan pada Lampiran 1 –
8 hubungan ukuran plat besi dengan kedalaman penekanan plat dan gaya penetrasi
pada sawah yang terjadi di antara rumpun padi dan di atas tunggul padi.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Tahanan penetrasi plat semakin meningkat dengan bertambahnya
kadalaman penekanan plat, secara linier. Nilai tahanan penetrasi plat di atas
tunggul padi lebih tinggi dibandingkan dengan tahanan penetrasi di antara rumpun
padi. Laju peningkatan tahanan penetrasi dari tiap kedalaman pada bak tanah lebih
rendah dibandingkan dengan sawah. Sudut penekanan 30o memberikan tahanan
penetrasi yang paling besar di bak tanah, sedangkan sudut penekanan 75o
memberikan tahanan penetrasi yang paling besar di sawah. Rasio panjang dan
lebar plat besi yang direkomendasikan untuk membuat roda besi bersirip ialah 4:1.
Sudut sirip roda besi yang memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling besar ialah
sudut 75o.
Saran
Penetrometer yang digunakan harus dalam kondisi yang baik agar nilai
tahanan penetrasi dapat terbukti secara akurat. Diperlukan penetrometer digital
yang bisa menghitung tahanan penetrasi lebih akurat dan mempermudah proses
pengambilan data di lapangan. Indeks plastisitas harus dihitung agar parameter
desain roda besi bersirip dapat lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Agustina G. 2006. Desain roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas untuk lahan sawah di Cianjur [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Astika IW. 1988. Mempelajari pengaruh pengelolaan tanah terhadap tahanan
penetrasi tanah di kebun percobaan darmaga IV IPB, Bogor [skripsi]. Bogor
(ID): Institut Pertanian Bogor.
Baver LD, Gardner WH, Gardner WR. 1978. Soil physics. New Delhi (IN): Wiley
Eastern Limited.
Das BM, Endah N, Mochtar IB. 1993. Mekanika tanah (prinsip-prinsip rekayasa
geoteknis). Jakarta (ID): Erlangga
Hardiyatmo HC. 1992. Mekanika tanah I. Jakarta (ID): Granesia Pustaka
Hardjowigeno HS. 2003. Ilmu Tanah. Jakarta (ID): Akademika Pressindo.
19
Hillel D. 1980. Application of soil physics. New York (US): Academic Pr
Listyati T. 2005. Uji performansi roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas pada pembajakan sawah menggunakan traktor roda dua roda
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Mandang T, Nishimura I. 1991. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. Bogor
(ID): IPB Pr
Muzani A. 2012 Desain penetrometer digital berbasis mikrokontroler ATMEGA
8535 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Plaster EJ. 1992. Soil Science and Management. New York (US): Delmar
Putra TA. 2012. Pengujian kinerja penetrometer digital berbasis mikrokontroler
ATMEGA 8535 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Sakai J, Sitompul RG, Sembiring EN, Setiawan RPA, Suastawa IN, Mandang T.
1998. Traktor 2-Roda. Bogor (ID): Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian
Wesley LD. 1973. Mekanika tanah. Bandung (ID): Badan Penerbit Pekerjaan
Umum.
Wiyono A. 2005. Modifikasi roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
20
Lampiran 1
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di antara
rumpun padi
Gaya
Luas
Berat
Tekanan
Sudut Kedalaman
Penetrasi Plat Penetrometer
1 2 3
(kgf)
(cm2)
(kgf)
(kPa)
30
5 cm
2 2 2
2
25.0
1.67
14.39
10 cm
4 3 4
4
25.0
1.67
20.92
15 cm
5 5 6
5
25.0
1.67
27.45
20 cm
6 6 7
6
25.0
1.67
31.37
45
5 cm
4 4 2
3
25.0
1.67
19.61
10 cm
6 6 4
5
25.0
1.67
27.45
15 cm
10 8 8
9
25.0
1.67
40.52
20 cm
12 12 10
11
25.0
1.67
50.97
60
5 cm
2 2 2
2
25.0
1.67
14.39
10 cm
6 4 4
5
25.0
1.67
24.84
15 cm
8 5 6
6
25.0
1.67
31.37
20 cm
10 6 8
8
25.0
1.67
37.91
75
5 cm
2 4 6
4
25.0
1.67
22.23
10 cm
4 8 8
7
25.0
1.67
32.68
15 cm
6 12 12
10
25.0
1.67
45.75
20 cm
10 14 14
13
25.0
1.67
56.20
90
5 cm
2 1 2
2
25.0
1.67
13.08
10 cm
4 3 5
4
25.0
1.67
22.23
15 cm
6 4 6
5
25.0
1.67
27.45
20 cm
7 5 7
6
25.0
1.67
31.37
Ulangan
21
Lampiran 2
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
4
8
10
12
4
6
10
12
6
8
10
11
6
8
14
16
6
7
9
10
2
4
6
12
14
6
8
12
14
6
8
9
10
4
8
12
14
4
5
7
8
3
2
4
8
10
4
8
10
12
4
6
8
9
6
12
14
16
6
7
8
10
Gaya
Luas
Berat
Tekanan
Penetrasi Plat Penetrometer
(kgf)
(cm2)
(kgf)
(kPa)
3
25.0
1.67
19.61
6
25.0
1.67
30.07
10
25.0
1.67
45.75
12
25.0
1.67
53.59
5
25.0
1.67
24.84
7
25.0
1.67
35.29
11
25.0
1.67
48.36
13
25.0
1.67
56.20
5
25.0
1.67
27.45
7
25.0
1.67
35.29
9
25.0
1.67
41.83
10
25.0
1.67
45.75
5
25.0
1.67
27.45
9
25.0
1.67
43.13
13
25.0
1.67
58.81
15
25.0
1.67
66.65
5
25.0
1.67
27.45
6
25.0
1.67
31.37
8
25.0
1.67
37.91
9
25.0
1.67
43.13
22
Lampiran 3 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di antara
rumpun padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
4
12
16
18
10
16
20
26
10
14
18
24
8
14
20
28
6
10
14
18
2
8
10
14
22
12
16
20
24
8
14
24
30
8
12
16
24
8
12
16
20
3
6
12
18
24
10
14
18
28
10
20
28
34
8
14
26
34
6
12
16
24
Gaya
Penetrasi
(kgf)
6
11
16
21
11
15
19
26
9
16
23
29
8
13
21
29
7
11
15
21
Luas
Plat
(cm2)
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
15.03
25.49
34.63
45.09
24.18
33.33
41.17
54.23
21.57
34.63
49.01
60.77
18.95
29.41
43.78
59.46
16.34
25.49
33.33
43.78
23
Lampiran 4 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
6
8
16
22
8
18
22
24
12
14
16
20
6
14
22
32
10
16
20
24
2
4
12
18
26
12
14
16
18
8
10
18
30
8
16
22
30
12
16
20
22
3
4
28
32
38
14
16
18
20
10
14
20
30
8
12
20
32
8
16
20
26
Gaya
Penetrasi
(kgf)
5
16
22
29
11
16
19
21
10
13
18
27
7
14
21
31
10
16
20
24
Luas
Plat
(cm2)
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
12.42
34.63
46.39
59.46
25.49
34.63
39.86
43.78
22.87
28.10
38.55
55.54
17.65
30.71
45.09
64.69
22.87
34.63
42.47
50.31
24
Lampiran 5 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di antara
rumpun padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
4
10
18
22
14
16
28
34
12
14
24
30
8
16
24
36
6
10
12
14
2
6
16
18
22
10
18
24
34
10
16
20
32
3
8
32
38
42
16
18
24
26
14
16
22
30
10
18
26
34
6
6
12 8
18 12
24 16
Gaya
Penetrasi
(kgf)
6
19
25
29
13
17
25
31
12
15
22
31
9
17
25
35
6
10
14
18
Luas
Plat
(cm2)
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
10.02
27.44
34.41
39.64
19.60
24.83
35.28
43.12
17.86
22.22
30.93
42.25
13.94
24.40
34.85
47.92
10.02
15.25
20.48
25.70
25
Lampiran 6 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
8
22
32
40
22
34
38
46
12
14
16
20
10
14
32
40
16
20
24
32
2
16
24
30
40
8
18
24
26
18
26
30
44
8
24
34
50
14
20
26
36
3
12
26
30
36
16
26
32
38
12
16
20
30
12
20
40
50
14
16
18
20
Gaya
Penetrasi
(kgf)
12
24
31
39
15
26
31
37
14
19
22
31
10
19
35
47
15
19
23
29
Luas
Plat
(cm2)
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
17.86
33.54
42.25
52.71
22.22
36.16
43.12
50.09
20.48
26.57
30.93
43.12
15.25
27.44
48.35
63.16
21.35
26.57
31.80
40.51
26
Lampiran 7 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di antara
rumpun padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
10
22
34
40
12
20
32
42
12
20
30
38
16
28
34
40
12
20
24
30
2
14
24
32
38
14
24
32
40
18
28
38
44
10
18
28
38
12
20
30
38
3
6
18
24
30
16
24
34
44
14
22
32
42
16
28
38
48
12
20
30
38
Gaya
Penetrasi
(kgf)
10
21
30
36
14
23
33
42
15
23
33
41
14
25
33
42
12
20
28
35
Luas
Plat
(cm2)
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
11.44
22.54
31.04
36.92
15.36
23.85
33.65
42.80
16.01
24.50
34.30
42.14
15.36
25.81
34.30
42.80
13.40
21.24
29.08
36.26
27
Lampiran 8 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
18
38
42
48
6
18
28
40
10
14
18
24
22
28
32
38
16
24
30
34
2
8
16
22
30
10
22
28
34
12
16
20
28
14
22
30
50
12
16
18
20
3
12
20
32
38
10
24
28
36
12
18
22
34
10
16
36
50
16
26
34
46
Gaya
Penetr
TERHADAP PENEKANAN PLAT
ACHMAD MUDZAKIR
TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakteristik Reaksi
Tanah Sawah dan Lumpur terhadap Penekanan Plat adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Achmad Mudzakir
NIM F14090042
ABSTRAK
ACHMAD MUDZAKIR. Karakteristik Reaksi Tanah Sawah dan Lumpur
terhadap Penekanan Plat. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Data tahanan tanah terhadap penekanan plat diperlukan untuk mendesain
roda besi bersirip traktor tangan yang dioperasikan di sawah. Penelitian ini
bertujuan untuk mengukur dan menganalisis tahanan tanah akibat penekanan plat
di lahan sawah dan tanah lumpur pada baktanah. Pengukuran tahanan penetrasi
plat dilakukan di lahan sawah pada dua lokasi penekanan yaitu di antara rumpun
padi dan di atas tunggul rumpun padi. Pengukuran juga dilakukan di bak tanah
yang diisi lumpur. Pengukuran menggunakan penetrometer yang ujungnya
dipasangi plat berukuran 5 cm × 5 cm, 5 cm × 10 cm, 5 cm × 15 cm, dan 5 cm ×
20 cm. Sudut penekanan plat divariasikan pada 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o. Hasil
pengukuran menunjukkan bahwa tahanan penetrasi plat semakin meningkat
dengan bertambahnya kedalaman penekanan plat, secara linier. Nilai tahanan
penetrasi plat di atas rumpun padi lebih tinggi dibandingkan dengan tahanan
penetrasi di antara rumpun padi. Sudut penekanan 75o memberikan tahanan
penetrasi yang paling besar. Laju peningkatan tahanan penetrasi pada bak tanah
lebih rendah dibandingkan dengan sawah. Pada lumpur di bak tanah, sudut
penekanan 30o memberikan tahanan penetrasi yang paling besar. Di tanah sawah,
tahanan tertinggi tercapai bila menggunakan ukuran plat 5 cm x 20 cm, dan sudut
tekan 75o.
Kata kunci: penetrasi plat, tahanan tanah, tanah sawah, lumpur, roda sirip
ABSTRACT
ACHMAD MUDZAKIR. Characteristic of Paddy Soil Reaction and Mud to The
Pressure of Metal Sheet. Supervised by WAWAN HERMAWAN.
Data of plat penetration resistance on paddy soil is needed for designing a
lugged wheel for hand tractors operated in paddy fields. This study aimed to
measure and analyze the soil resistance to plate penetration in a paddy field and
wet soil in a soil bin. Plate penetration resistance measurements were carried out
in a paddy field at two positions, namely 1) in between the paddy stumps, and 2)
on the stumps. Measurements were also conducted on a soil bin filled with mud.
Measurements used a penetrometer fitted with plates sizing 5 cm × 5 cm, 5 cm ×
10 cm, 5 cm × 15 cm, and 5 cm × 20 cm. Penetration angle was varied on 30 o, 45o,
60o, 75o, and 90o. The measurement results showed that the plate penetration
resistance increased linearly as the penetration depth increased. Plate penetration
resistance on the paddy stump was higher than the penetration resistance in
between the paddy stumps. Penetration angle of 75o gave the greatest penetration
resistance. The rate of increase in soil penetration resistance in the soil bin is
lower than in the paddy field. In the soil bin, penetration angle of 30 o gave the
greatest penetration resistance. In paddy soil, the highest penetration resistance
was achieved when using the plate size of 5 cm x 20 cm, and the penetration angle
of 75o.
Keywords: plate penetration, soil resistance, paddy soil, mud, lugged wheel
KARAKTERISTIK REAKSI TANAH SAWAH DAN LUMPUR
TERHADAP PENEKANAN PLAT
ACHMAD MUDZAKIR
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Karakteristik Reaksi Tanah Sawah dan Lumpur terhadap
Penekanan Plat
Nama
: Achmad Mudzakir
NIM
: F14090042
Disetujui oleh
Dr Ir Wawan Hermawan, MS
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian dan skripsi ini berhasil diselesaikan.
Penelitian yang dilaksanakan di Desa Situ Gede, Kec Bogor Barat, Kota Bogor
dan Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo untuk pengambilan data serta
Laboratorium Mekatronika dan Robotika sejak bulan April 2013 sampai Agustus
2013 ini berjudul Karakteristik Reaksi Tanah Sawah dan Lumpur terhadap
Penekanan Plat.
Penulis ingin menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS selaku dosen pembimbing
yang telah memberikan dukungan serta arahan dan bimbingan selama penelitian
dan pembuatan skripsi. Di samping itu, terima kasih penulis sampaikan kepada
Bapak Wana dari Laboratorium Siswadhi Soepardjo, Nurul Choerunnisa, Toni
Dwi Novianto, Pijar Eko Saktiaji, Irvan Anggit P, Ilham Rizky A, Ahmad
Fansury, Gumilar Hismaya R, Dziyad Dzulfansyah, Kala Yudhistira, Iwan
Suwandi, Rusnadi, Abdul Rouf, I Gde Parinatha, Endah Prahmawati, Amajida
Bahrina I, Happy Prayogo S, Robiansyah, Andhika Ageng P, Aynal Fuadi, Caesar
Riyadh, dan Hairunnisa dari TEP 46 yang telah membantu selama pengumpulan
data. Ungkapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak H. Malik Ali,
Ibu Hj Nurhayati, Kakak Mafruhah, Adik Lailatusyarifah, Mas Taat Tusriadi ,
Imam Baihaqi serta seluruh keluarga, atas semua bantuan saran, doa, bantuan, dan
kasih sayangnya.
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi
yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi
pertanian.
Bogor, September 2013
Achmad Mudzakir
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
TINJAUAN PUSTAKA
2
Tanah
2
Sifat-Sifat Tanah Sawah
2
Tahanan Penetrasi Tanah
3
Penetrometer
4
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
5
METODE
6
Waktu dan Tempat Penelitian
6
Bahan dan Alat
7
Metode Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
11
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
12
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Sudut Penekanan
13
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Perbedaan Panjang Plat Besi
15
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Kondisi Perlakuan Sawah
16
Perbedaan Tahanan Penetrasi antara Sawah dengan Bak Tanah
17
Rekomendasi Roda Besi Bersirip
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
44
DAFTAR TABEL
1
2
3
Hasil pengukuran tahanan tanah terhadap penekanan plat pada sudut
45o
Data karakteristik tanah di daerah Desa Situ Gede dan Laboratorium
Siswadhi Soepardjo (Sampel tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm)
Data karakteristik tanah di sawah Desa Situ Gede
5
11
12
DAFTAR GAMBAR
1 Soil Penetrometer SR-2 (Muzani 2012)
2 Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat dengan tekanan
tanah pada sudut tekan 45o (Agustina 2006)
3 Skema pengukuran pada lahan sawah
4 Skema pengukuran pada bak tanah
5 Penetrometer yang digunakan untuk mengukur tahanan tanah sawah
terhadap penekanan plat
6 Skema pengukuran tahanan penekanan tanah
7 Penentuan titik pengambilan sampel tanah
8 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di sawah
9 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di bak tanah
10 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di antara rumpun padi
11 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di atas tunggul padi
12 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
13 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di antara rumpun padi
14 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di atas tunggul padi
15 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada bak tanah
16 Grafik hubungan kondisi perlakuan sawah antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
17 Grafik perbedaan tahanan penetrasi antara sawah dan bak tanah
5
6
7
8
8
9
9
10
11
13
14
14
15
15
16
17
17
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di antara rumpun
padi
2 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di atas tunggul padi
20
21
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di antara rumpun
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di atas tunggul
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di antara rumpun
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di atas tunggul
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di antara rumpun
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di atas tunggul
padi
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 5 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 5 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 10 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 10 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 15 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 15 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 20 cm di antara rumpun padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 20 cm di atas tunggul padi
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 5 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 10 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 15 cm di bak tanah
Tahanan penetrasi dengan plat 5 cm x 20 cm di bak tanah
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
1
2
3
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki banyak sektor pertanian
hingga saat ini. Budidaya pertanian di Indonesia, umumnya dilakukan di lahan
basah (lahan sawah) dan lahan kering (kebun). Pada umumnya lahan sawah
mempunyai kadar air tinggi yang digunakan untuk budidaya tanaman padi. Salah
satu jenis kegiatan yang biasa dilakukan pada kegiatan budidaya tanaman padi
adalah pengolahan tanah atau penyiapan lahan. Kegiatan pengolahan tanah
memerlukan alat dan mesin pertanian (alsintan) untuk mempermudah pekerjaan di
bidang pertanian. Dengan menggunakan alsintan, berbagai pekerjaan di bidang
pertanian dapat dilakukan dengan lebih baik dan produktivitas meningkat.
Dalam kegiatan pengolahan tanah jenis mesin yang digunakan ialah traktor,
Mesin ini berfungsi sebagai sumber tenaga tarik dan putar di lahan sawah. Traktor
dibedakan dalam dua jenis, yaitu traktor roda dua dan traktor roda empat. Pada
umumnya traktor yang digunakan di Indonesia untuk lahan sawah menggunakan
traktor roda dua. Hal ini disesuaikan dengan kondisi lahan yang ada relatif kecil
dan biaya pengoperasiannya lebih murah. Kegiatan pengolahan tanah bertujuan
untuk menghasilkan kondisi tanah yang sesuai untuk pertumbuhan dan
perkembangan tanaman padi yang akan dibudidayakan.
Kegiatan pengolahan tanah dengan menggunakan tenaga traktor
membutuhkan performansi traktor yang baik agar menghasilkan efisiensi
lapangan maksimum. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi lapangan di
antara lain alat traksi (roda) dan kondisi tanah. Roda merupakan bagian yang
sangat penting untuk menghasilkan pengolahan tanah yang baik. Pada umumnya
traktor roda dua memiliki dua jenis roda, yaitu roda ban karet dan roda sirip (roda
sangkar). Roda besi berbentuk sirip yang terbuat dari plat besi digunakan sebagai
telapaknya. Jenis roda sirip sering digunakan di lahan sawah karena mampu
menghasilkan traksi yang lebih besar dibandingkan dengan roda ban karet.
Kondisi tanah yang baik dipengaruhi oleh sifat fisik dan mekanik tanah.
Sifat fisik tanah yang dianalisis adalah kadar air, bulk density, dan porositas tanah,
sedangkan sifat mekanik tanah yang dianalisis adalah tahanan penetrasi tanah.
Tahanan penetrasi tanah sangat dipengaruhi oleh kadar air tanah (Baver 1978).
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah 1) mengukur dan menganalisis tahanan
tanah akibat penekanan plat di lahan sawah dan tanah lumpur pada bak tanah. 2)
menentukan rasio ukuran plat dan sudut sirip roda besi yang sesuai untuk roda
pada traktor roda dua yang diopersikan di sawah.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Tanah
Tanah merupakan campuran bahan mineral dengan bahan organik yang di
dalamnya terdapat air yang berasal dari air hujan yang tertahan oleh tanah. Dalam
proses pembentukannya terbentuk juga lapisan-lapisan tanah atau horizon. Tanah
adalah kumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam
horizon-horison, yang terdiri dari campuran bahan mineral, organik, air, dan udara
serta media tumbuh untuk tanaman (Harjowigeno 2003).
Bahan mineral tanah terbentuk dari pelapukan batu-batuan yang nantinya
terbentuk dalam berbagai ukuran yaitu pasir, debu, dan liat. Mineral tanah terdiri
dari dua jenis yaitu mineral primer dan sekunder. Mineral primer adalah mineral
yang terbentuk dari pelapukan batuan yang dilapukkan dan mineral sekunder
adalah mineral bentukan baru yang terbentuk selama proses pembentukkan tanah
berlangsung. Mineral primer pada umunya dalam fraksi pasir dan debu sedangkan
mineral sekunder dalam fraksi liat.
Menurut Harjowigeno (2003) bahan organik umumnya di permukaan tanah,
meski jumlahnya 3-5% namun memiliki pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat
tanah salah satunya adalah sebagai granulator yang dapat memperbaiki struktur
tanah. Tanah yang banyak mengandung bahan organik adalah tanah-tanah lapisan
atas atau top soil. Semakin ke lapisan bawah tanah maka kandungan bahan
organik semakin berkurang. Oleh karena itu top soil perlu dipertahankan. Air
merupakan bahan penyusun tanah. Air dalam tanah akan ditahan (diserap) oleh
massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainsae yang
kurang baik. Air di dalam tanah dapat meresap atau ditahan karean adanya gayagaya adhesi, kohesi, dan gravitasi.
Sifat-Sifat Tanah Sawah
Penentuan sifat-sifat fisik dan mekanika tanah sangat berhubungan dengan
penyediaan air bagi tanaman, aerasi tanah, tekstur, dan struktur tanah bagi
pertumbuhan tanaman. Sifat fisik tanah sangat mempengaruhi sifat tanah yang
lain dalam hubungannya dengan kemampuan untuk mendukung kehidupan
tanaman. Tanah sebagai tubuh yang dinamis akan memberikan reaksi bila suatu
gaya diberikan kepadanya. Besarnya gaya mekanis yang diperlukan untuk
mengubah kondisi tanah berhubungan erat dengan sifat mekanik tanah antara lain
kohesi, tahanan penetrasi, tahanan geser, dan sudut gesekan. Sifat fisik yang
umum dipakai sebagai parameter untuk menentukan kondisi tanah antara lain
berat isi tanah (bulk density), porositas, dan kandungan air tanah (Hillel 1980).
Menurut Sakai et al. (1998), pembentukan lapisan keras (kedap) di bawah
lapisan olah (top soil) sangat diperlukan untuk lahan sawah karena memiliki
fungsi untuk mendukung manusia, ternak, dan mesin untuk melakukan proses
pengolahan tanah, sehingga kebutuhan air irigasi menjadi lebih kecil, dan
menghindari perkolasi berlebihan yang dapat menyebabkan hilangnya pupuk
sehingga menurunkan hasil pertanian.
3
Kadar air tanah ialah perbandingan antara berat air dengan berat tanah. Bulk
density tanah merupakan perbandingan antara massa tanah seluruhnya dengan
volume tanah total (Wesley 1973). Kadar air tanah dinyatakan dalam basis basah
(bb) dan basis kering (bk). Setiap kenaikan kadar air sebesar 1 % maka tahanan
tarik akan menurun sebesar 10 %. Semakin kecil nilai bulk density maka tingkat
kegemburannya akan semakin besar. Bulk density yang terlalu tinggi akan
menghambat penetrasi akar, perkembangbiakkan tanaman, dan drainase. Menurut
Wesley (1973) kadar air dan bulk density dapat dihitung dengan persamaan:
a
(
100
)
1
)
(
Keterangan :
Ka
: Kadar air (%)
ρd
: Bulk density (g/cm3)
mtb
: Massa tanah basah dan ring (g)
mtk
: Massa Tanah kering dan ring (g)
mr
: Massa ring (g)
Vt
: Volume ring (cm3)
Porositas adalah proporsi ruang pori (ruang kosong) yang terdapat dalam
satuan volume tanah yang ditempati oleh air dan udara (Plaster 1992). Porositas
dapat ditentukan dari bulk density ρd) dan densitas partikel (Dp). Jika tidak ada
ruang pori, maka bulk density akan sama dengan densitas partikel dan memiliki
nilai rasio sama dengan satu. Semakin banyak ruang pori, semakin kecil bulk
density dan rasio ρd / Dp. Perbandingan ρd / Dp adalah presentase fraksi padatan
tanah, jika salah satu presentase berkurang dari 100%, terdapat perbedaan pada
presentase ruang pori. Densitas partikel diasumsikan sebesar 2.65 g/cm3 (Plaster
1992). Menurut Plaster (1992), persamaan berikut ini dapat digunakan untuk
menghitung nilai porositas :
100
-(
100)
(3)
Tahanan Penetrasi Tanah
Tahanan penetrasi tanah ialah sebuah parameter gabungan yang
menggambarkan beberapa sifat tanah yang berlainan, tetapi secara umum dapat
mencerminkan kekuatan tanah (Astika 1988). Untuk mengukur tahanan penetrasi,
digunakan sebuah alat sederhana yang disebut penetrometer yang ditekan ke
dalam tanah dan gaya yang terjadi diamati dalam hubungannya dengan kedalaman
penetrasi.
Tahanan tanah terhadap penetrasi sebuah alat pasak ialah indeks gabungan
dari kepadatan tanah, kadar air, tekstur, dan tipe mineral liat. Tahanan penetrasi
4
adalah suatu indeks kekuatan tanah pada suatu kondisi pengukuran. Kepadatan
tanah, kadar air tanah, tekstur, dan mineral liat merupakan indeks kekuatan tanah.
Tahanan penetrasi akan meningkat jika kadar air dan kedalamannya menurun
(Baver et al. 1978).
Pada kondisi lahan yang masih alami atau belum dikenai beban penekanan
akibat pengolahan tanah, tahanan penetrasi akan meningkat dengan cepat apabila
kadar air tanah menurun. Pada tekstur tanah berpasir gembur tahanan penetrasi
meningkat secara proporsional dengan kedalaman. Sedangkan pada tekstur tanah
lempung berdebu, dengan 16 % liat dan telah terpadatkan, tahanannya meningkat
dengan cepat pada kedalaman beberapa centimeter di permukaan, kemudian
mendekati tetap (Astika 1988). Persamaan berikut ini dapat digunakan untuk
menghitung nilai tahanan penetrasi :
(
)
(4)
Keterangan :
Tp
: Tahanan penetrasi (kPa)
Fp
: Gaya penetrasi (kgf)
mp
: Berat penetrometer (kgf)
Ak
: Luas panampang plat (cm2)
Penetrometer
Penetrometer adalah suatu alat untuk melakukan uji penetrasi tanah dengan
menggunakan plat datar dan cone penetrometer. Terdapat dua jenis penetrometer
yang disesuaikan dengan kondisi tanah atau kebutuhan gaya, yaitu penetrometer
untuk tanah lunak dan penetrometer untuk tanah keras (Mandang 1991).
Penetrometer memiliki kekuatan atau gaya dorong dari 20 kN sampai 200
kN. Penetrometer terdiri dari kerucut dengan bahan baja tahan karat berbentuk
lingkaran dengan besar sudut sebesar 30o dan suatu poros penggerak yang disertai
dengan alat pengukur tekanan. Ujung penetrometer memiliki berbagai macam
bentuk sesuai dengan tujuan penggunaannya, misal untuk mengukur tanah yang
dinamis menggunakan ujung penetrometer yang runcing sedangkan untuk
mengukur tanah yang statis menggunakan ujung penetrometer yang tumpul. Suatu
penetrometer terdiri atas beberapa bagian seperti kerucut, lengan penetrometer,
dan sensor untuk mengukur nilai cone index dari suatu tanah yang akan diukur
(Putra 2012).
Pada umumnya penetrometer terbagi menjadi dua macam yaitu
penetrometer statis dan penetrometer dinamis. Penetrometer statis digunakan
dengan cara menekan ujung penetrometer ke dalam tanah pada kecepatan tertentu
dan gaya perlawanannya diukur sehingga mendapatkan nilai penetrasinya.
Sedangkan penetrometer dinamis digunakan dengan cara memukul ujung
penetrometer ke dalam tanah dengan menggunakan beban yang dijatuhkan pada
ketinggian tertentu. Pengukuran yang dilakukan dengan beban yang dijatuhkan
pada ketinggian tertentu dan jumlah pukulan yang diperlukan untuk mendorong
ujung tersebut menembus jarak tertentu.
5
Skala penunjuk
gaya penetrasi
Pegangan
penetrometer
Plat besi
Cone penetrometer
Batang
penetrometer
Gambar 1 Soil Penetrometer SR-2 (Muzani 2012)
Penetrometer yang umumnya digunakan di Indonesia ialah alat sondir yang
disebut Dutch Penetrometer. Alat ini bekerja dengan cara menekan ujungnya
langsung ke dalam tanah sedangkan bagian bawahnya terdapat kerucut yang
disambungkan dengan rangkaian stang bor (pipa sondir). Pipa sondir ditekan
masuk ke dalam tanah dengan menggunakan congkel dan dongkrak.
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
Pengukuran tahanan penekanan ialah salah satu cara untuk menentukan
gaya reaksi tanah. Pada saat penetrometer ditekan plat akan menembus tanah
sehingga tanah akan memberikan reaksi untuk menahan masuknya plat tersebut.
Tahanan penekanan dipengaruhi oleh kondisi tanah, ketenggelaman plat, dan
sudut kemiringan plat (Agustina 2006).
Tabel 1 Hasil pengukuran tahanan tanah terhadap penekanan plat pada
sudut 45o
Kedalaman (cm) 2.5cm x 10cm 3.75cm x 10cm 5cm x 10 cm Rata-rata
2.5
52.27
32.23
29.40
37.97
5
53.57
44.43
40.51
46.17
7.5
53.57
44.43
38.55
45.52
10
58.80
56.62
41.81
52.41
12.5
64.03
53.14
45.08
54.08
15
67.95
56.62
58.15
60.91
17.5
69.25
57.49
64.03
63.59
20
101.92
53.14
67.62
74.23
*Sumber: Agustina (2006)
Menurut Agustina (2006), lapisan tanah yang paling dalam lebih padat dari
lapisan tanah di atasnya. Tahanan penetrasi akan semakin tinggi seiring dengan
semakin dalam lapisan tanah ditekan, semakin besar luas permukaan plat, dan
6
semakin kecil sudut kemiringan plat. Tahanan penekanan tanah paling besar
terjadi pada saat sudut tekan plat 45o karena sifat tanah sawah yang mengalir
apabila ditekan.
Berdasarkan hasil pengukuran tahanan penekanan tanah Agustina (2006),
kedalaman tanah cenderung memiliki hubungan linier terhadap tahanan
penekanan plat. Data hasil pengukuran pada sudut tekan penetrometer 45o dapat
dilihat pada Tabel 1, sedangkan grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat
dengan tekanan tanah dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat dengan tekanan
tanah pada sudut tekan 45o (Agustina 2006)
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekatronika dan Robotika dan
pengambilan data di bak tanah dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi
Soerpadjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Sedangkan pengambilan data lapangan,
dilakukan di Lahan Sawah yang ada di Desa Situ Gede, Kec Bogor Barat, Kota
Bogor. Penelitian dilakukan selama empat bulan dari April 2013 sampai Juli 2013.
7
Bahan dan Alat
Peralatan yang digunakan untuk mengukur reaksi tanah terhadap penekanan
plat besi adalah :
a. Penetrometer tipe SR-2
b. Plat besi dengan ukuran 5x5 cm, 5x10 cm, 5x15 cm, dan 5x20 cm.
c. Penyangga atau dudukan penetrometer
d. Meteran dan penggaris
e. Busur derajat
f. Sensor strain gage 120 Ω
g. Strain amplifier
h. Bridge box
i. Data logger
j. Laptop ( dengan program Interface atau Instacal) dan kamera digital
a.
b.
c.
d.
Peralatan yang digunakan untuk mengukur kadar air dan bulk density tanah :
Ring sample
Penekan ring sample
Oven
Timbangan digital dan jangka sorong
Metode Penelitian
Perlakuan dan Kondisi Pecobaan
Pengambilan data tahanan penekanan tanah di sawah dengan kondisi lahan
setelah panen maksimal 2 minggu. Pengukuran tahanan penetrasi plat dilakukan di
lahan sawah pada dua lokasi penekanan yaitu di antara rumpun padi dan di atas
rumpun padi (Gambar 3) dengan tiga kali pengulangan. Hal ini dilakukan untuk
membandingkan reaksi tanah yang terjadi di antara dua kondisi yang berbeda pada
lahan sawah yang sama.
Rumpun Padi
Plat Besi
Gambar 3 Skema pengukuran pada lahan sawah
Sedangkan pada soil bin sudah dilakukan dengan kondisi tanah yang
memiliki ukuran partikel seragam dan berair (macak-macak). Tanah yang akan
digunakan, sebelumnya sudah dikeringkan dan disaring dengan ayakan 2 mm
sehingga ukuran partikel tanah yang akan digunakan memiliki ukuran yang sama.
Kemudian tanah dicampurkan dengan air dan diaduk secara merata sehigga
dihasilkan tanah yang berlumpur (macak-macak). Tanah yang sudah disiapkan
8
harus dalam kondisi datar atau rata pada soil bin hal ini sama seperti kondisi
sawah (Gambar 4).
Plat Besi
Gambar 4 Skema pengukuran pada bak tanah
Pengukuran Tahanan Tanah Terhadap Penetrasi Plat
Pengukuran tahanan penekanan tanah di sawah dan bak tanah menggunakan
penetrometer yang dilengkapi plat datar dan penahan kemiringan penekanan. Plat
penekan yang digunakan terdiri dari empat ukuran, yaitu 5 cm x 5 cm, 5 cm x 10
cm, 5 cm x 15 cm, dan 5 cm x 20 cm. Tahanan tanah terhadap penekanan plat
diukur pada sudut tekan 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o masing-masing pada tiap
kedalaman 5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20 cm. Berdasarkan hasil pengukuran dengan
tiga kali pengulangan, dapat dihitung karakteristik tanah terhadap penekanan plat
pada setiap sudut dengan kedalaman tertentu. Skema pengukuran tahanan
penekanan tanah dapat dilihat pada Gambar 6. Nilai tahanan penetrasi plat dapat
dihitung dengan Persamaan 4.
Gambar 5 Penetrometer yang digunakan untuk mengukur tahanan tanah sawah
terhadap penekanan plat
9
Sudut tekan
penetrometer
Permukaan tanah
Batang penetrometer
Plat
Gambar 6 Skema pengukuran tahanan penekanan tanah
Pengukuran Kadar Air, Bulk Density, dan Porositas Tanah
Pengambilan dan pengukuran contoh tanah dilakukan secara acak sebanyak
tiga titik pada kedalaman 5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20 cm dengan menggunakan
ring sample. Massa ring harus ditimbang terlebih dahulu untuk mendapatkan
bobot ringnya (mr). Kemudian mengukur massa tanah basah dan ring sample (mtb).
Tanah yang sudah diukur massanya lalu dikeringkan dalam oven pasa suhu 110
o
C selama 24 jam. Tanah yang sudah kering kemudian ditimbang kembali untuk
mendapatkan massanya (mtk). Apabila semua data sudah berhasil didapatkan
maka nilai kadar air dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 1.
Menghitung bulk density dengan menggunakan persamaan 2 dan porositas tanah
dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 3 dengan ketentuan nilai
densitas partikel tanah mineral sebesar 2.65 g / cm3.
Ring sample
Gambar 7 Penentuan titik pengambilan sampel tanah
10
Prosedur Pengambilan Data Gaya Penetrasi di Lahan Sawah
1.
Menyambungkan batang penetrometer dengan pegangan penekan dan
memasangkan plat di ujung batang penetrometer bagian bawah.
2.
Menentukan lokasi penekanan plat yang terletak di tengah sawah seperti
pada Gambar 3.
3.
Menentukan kedalaman dan sudut penekanan plat yang akan diuji Gambar 6.
4.
Melakukan tiga kali pengulangan untuk mengukur gaya penetrasi di antara
rumpun padi dan di atas tunggul padi pada setiap sudut penekanan dan
ukuran jenis plat besi.
5.
Membaca dan merekam gaya penetrasi dengan bantuan kamera digital pada
penetrometer dengan kedalaman dan sudut penekanan plat yang telah
ditentukan.
6.
Memberikan tekanan pada tanah dengan kecepatan rata-rata 0.02 m/det.
Gambar 8 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di sawah
Prosedur Pengambilan Data Gaya Penetrasi di Bak Tanah
1. Membentuk penetrometer dengan menggunakan sensor strain gage yang
menghasilkan nilai tahanan penetrasi dalam bentuk voltase dengan bantuan
ring transducer sebagai dudukan sensor.
2. Menyambungkan semua komponen penetrometer agar dapat digunakan
(Gambar 9), untuk menghasilkan nilai tahanan penetrasi dan menetukan
lokasi penekanan plat seperti pada Gambar 4.
3. Mengaduk atau mencampurkan air pada bak tanah secara merata sehingga
dihasilkan tanah yang berlumpur (macak-macak).
4. Mengatur sudut penekanan seperti pada Gambar 6 dan melakukan tiga kali
pengulangan dari setiap sudut serta jenis plat yang digunakan untuk
menghasilkan gaya penetrasi.
5. Kecepatan perekaman gaya penetrasi ditentukan maksimal selama 5 detik.
6. Membaca dan merekam gaya penetrasi dengan bantuan program interface
(instacal) dalam bentuk voltase.
7. Mengkonversikan nilai tahanan penetrasi dari voltase menjadi kgf melalui
persamaan yang didapatkan dari hasil kalibrasi alat penetrometer yang
dibentuk.
11
Pegangan penekan
Strain gage 120 Ω
Ring tranducer
Bridge box
Batang penetrometer
Strain
Amplifier
Plat besi
gnd
Data logger
_
+
Laptop
Gambar 9 Skema sistem pengukuran gaya penetrasi di bak tanah
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Tanah
Hasil pengukuran karakteristik tanah di kedua lokasi penelitian antara tanah
sawah Desa Situ Gede dengan tanah yang ada di dalam soil bin Laboratorium
Siswadhi Soepardjo, dapat disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2 Data karakteristik tanah di daerah Desa Situ Gede dan Laboratorium
Siswadhi Soepardjo (Sampel tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm)
Karakteristik
Tekstur Tanah
Pasir (%)
Debu (%)
Liat (%)
Kadar Air (%)
Bulk Density (g/cm3)
Porositas (%)
Tanah Sawah
Tanah dalam Soil Bin
13.84
48.44
37.72
72.85
0.82
68.95
9.85
51.62
38.53
69.60
0.86
67.46
Berdasarkan Tabel 2, nilai kadar air dan porositas yang terukur pada
kedalaman 0 – 20 cm memiliki nilai yang lebih tinggi di tanah sawah. Sedangkan
nilai bulk density terbesar yang terukur pada kedalaman 0 – 20 cm terjadi di tanah
dalam soil bin.
12
Berdasarkan data yang ada di Tabel 3 yaitu nilai rata-rata kadar air akan
menurun dengan bertambahnya kedalaman tanah. Sedangkan nilai bulk density
akan berbanding terbalik dengan kadar air dan nilai porositas akan berbanding
lurus dengan kadar air.
Tabel 3 Data karakteristik tanah di sawah Desa Situ Gede
Ulangan Kedalaman
1
2
3
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Kadar Air Bulk Density Porositas
(%)
(g/cm3)
(%)
104.81
0.64
76.00
80.54
0.75
71.54
55.38
0.98
62.85
56.81
0.97
63.58
96.75
0.69
73.96
78.61
0.78
70.70
67.01
0.79
70.04
55.14
1.01
61.85
74.26
0.76
71.46
64.39
0.80
69.66
68.01
0.81
69.47
72.49
0.89
66.31
Penentuan Gaya Reaksi Tanah
Gaya reaksi tanah dihasilkan dengan cara mengukur tahanan penekanan.
Pada saat penetrometer ditekan, plat besi akan menembus tanah sehingga tanah
akan melawan atau memberikan reaksi untuk menahan plat agar tidak masuk
kedalam tanah. Pada saat pergerakan plat besi, tanah akan mengalami keruntuhan
dalam bentuk geseran. Tahanan penekanan dipengaruhi oleh kondisi tanah,
ketenggalaman plat besi, dan sudut kemiringan penekanan.
Berdasarkan hasil pengukuran tahanan penekanan tanah dapat diketahui
bahwa lapisan tanah yang paling dalam akan jauh lebih padat dibandingkan
dengan lapisan yang ada di atasnya. Tahanan penetrasi akan semakin tinggi
seiring dengan bertambahnya kedalaman penekanan. Berdasarkan hasil
pengukuran tahanan penetrasi tanah, kedalaman tanah cenderung memiliki
hubungan linier dengan tahanan penetrasi tanah.
Data hasil pengukuran nilai tahanan penetrasi pada sudut tekan
penetrometer 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o dengan berbagai ukuran plat dan kondisi
perlakuan tanah sawah disajikan pada Lampiran 1 – 12. Sedangkan grafik
hubungan antara tahanan penetrasi dengan sudut penekanan dan berbagai ukuran
plat dengan kondisi perlakuan tanah sawah disajikan pada Lampiran 13 – 14.
13
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Sudut Penekanan
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Hasil perhitungan tahanan penetrasi atau tahanan penekanan plat dengan
berbagai macam sudut penekanan di sawah dan bak tanah menunjukkan
perbedaan tahanan penetrasi yang dihasilkan dari tiap kedalaman penekanan plat.
Sudut penekanan plat mempengaruhi gaya penetrasi dan tahanan penetrasi yang
dihasilkan.
Nilai tahanan penetrasi yang dihitung dari Persamaan 4 menunjukkan bahwa
semakin dalam penekanan plat yang terjadi, maka nilai tahanan penetrasi yang
dihasilkan akan semakin besar. Tahanan penetrasi yang terjadi di antara rumpun
padi dan di atas tunggul padi sawah pada Gambar 10 dan Gambar 11
menunjukkan sudut penekanan 75o memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling
besar. Sedangkan sudut penekanan yang lainnya memiliki nilai tahanan penetrasi
yang cenderung lebih kecil dibandingkan sudut penekanan 75 o. Hal ini
dipengaruhi oleh daerah perakaran sisa tanaman padi.
Pada saat melakukan gaya penekanan dengan sudut penekanan 75o, plat besi
tepat atau sejajar mengenai daerah perakaran sisa tanaman padi. Sehingga nilai
tahanan penetrasi yang dihasilkan akan semakin besar, jika dibandingkan dengan
sudut penekanan yang lainnya. Apabila menggunakan sudut penekanan 90o, maka
gaya penekanan plat tidak akan tertahan oleh daerah perakaran sisa tanaman padi.
Sehingga nilai tahanan penetrasi yang dihasilkan tidak terlau besar.
Sudut penekanan 75o selalu berada di posisi paling atas sudut penekanan
yang lainnya pada kedalaman 15 cm dan 20 cm dan sudut penekanan 90o
cenderung berada di posisi paling bawah pada tiap kedalaman plat yang ditekan.
Nilai ini sedikit berbeda, pada saat melakukan pengukuran tahanan penetrasi yang
terjadi di atas tunggul padi, sudut penekanan 60o memiliki nilai tahanan penetrasi
yang paling kecil dibandingkan dengan sudut penekanan 90o.
60
50
40
Sudut 30 derajat
30
Sudut 45 derajat
Sudut 60 derajat
20
Sudut 75 derajat
10
Sudut 90 derajat
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 10 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di antara rumpun padi
Tahanan penekanan plat
(kPa)
14
60
50
40
Sudut 30 derajat
30
Sudut 45 derajat
Sudut 60 derajat
20
Sudut 75 derajat
10
Sudut 90 derajat
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 11 Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada sawah di atas tunggul padi
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Tahanan penetrasi pada bak tanah memiliki nilai yang tidak terlalu besar
karena kondisi tanah yang berbeda bila dibandingkan dengan tanah yang ada di
sawah. Gaya penetrasi yang dihasilkan tidak terlalu besar, sehingga menghasilkan
tahanan penetrasi yang kecil. Tahanan penetrasi yang paling besar terjadi pada
sudut 30o dengan kedalaman 15 cm dan 20 cm yaitu 9.59 kPa dan 11.08 kPa. Hal
ini terjadi karena tahanan penetrasi dipengaruhi oleh gaya penetrasi dan luas
penampang plat.
Jika luas penampang plat dianggap sama karena pengukuran gaya penetrasi
dimulai pada saat semua penampang plat masuk ke dalam bak tanah, dimana luas
penampang plat tegak lurus dengan arah gaya penetrasi maka tahanan penetrasi
hanya dipengaruhi oleh gaya penetrasi pada keseluruhan sudut penekanan.
Gaya penetrasi pada berbagai sudut penekanan memiliki nilai yang berbeda.
Hal ini terjadi karena tahanan penetrasi terhadap gaya pada sumbu horizontal
lebih tinggi dibandingkan dengan tahanan penetrasi terhadap gaya pada sumbu
vertikal.
11.5
11.0
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
Sudut 30 derajat
Sudut 45 derajat
Sudut 60 derajat
Sudut 75 derajat
Sudut 90 derajat
5
Gambar 12
10
15
Kedalaman (cm)
20
Grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
15
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Perbedaan Panjang Plat Besi
Perbedaan panjang plat besi menghasilkan tahanan penetrasi atau tahanan
penekanan plat yang tidak seragam. Pada kondisi perlakuan sawah dan bak tanah,
ukuran plat besi yang semakin besar akan meningkatkan gaya penetrasi.
Tahanan penekanan plat
(kPa)
60
50
40
Plat 5 cm x 5 cm
30
Plat 5 cm x 10 cm
20
Plat 5 cm x 15 cm
10
Plat 5 cm x 20 cm
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 13 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di antara rumpun padi
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Plat besi yang berukuran 5 cm x 10 cm memiliki nilai tahanan penetrasi
sebesar 34.63 kPa dan 45.09 kPa dengan kedalaman 15 cm dan 20 cm, pada
sawah di antara rumpun padi. Sedangkan ukuran plat besi 5 cm x 10 cm pada
sawah di atas tunggul padi, memiliki nilai tahanan penetrasi sebesar 46.39 kPa
dan 59.46 kPa dengan kedalaman 15 cm dan 20 cm. Hal ini terjadi karena
perubahan gaya penetrasi dari tiap ukuran plat besi tidak sebanding dengan luas
penampang plat yang diuji, sehingga nilai tahanan penetrasi yang dihasilkan dari
plat 5 cm x 20 cm tidak terlalu besar. Perubahan gaya penetrasi dan luas
penampang plat dari tiap ukuran plat besi yang diuji dapat dilihat pada Lampiran
1-12.
60
50
40
Plat 5 cm x 5 cm
30
Plat 5 cm x 10 cm
20
Plat 5 cm x 15 cm
10
Plat 5 cm x 20 cm
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 14 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada sawah di atas tunggul padi
16
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Ukuran plat besi 5 cm x 5 cm memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling
besar di bak tanah. Sedangkan nilai tahanan penetrasi dari plat besi yang
berukuran 5 cm x 20 cm memiliki nilai yang paling kecil.
20
15
Plat 5 cm x 5 cm
10
Plat 5 cm x 10 cm
Plat 5 cm x 15 cm
5
Plat 5 cm x 20 cm
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 15 Grafik hubungan ukuran plat besi antara kedalaman plat dengan
tahanan penetrasi pada bak tanah
Perbandingan tahanan penetrasi terhadap perbedaan panjang plat besi
dengan sudut penekanan 30o menghasilkan nilai tahanan penetrasi yang paling
besar pada ukuran plat 5 cm x 10 cm dibandingkan dengan ukuran plat yang
lainnya pada tanah sawah. Hal ini berbeda pada tanah yang ada di bak tanah
karena plat 5 cm x 5 cm memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling besar
dibandingkan ukuran plat yang lainnya. Perubahan gaya penetrasi yang terjadi
dari tiap ukuran plat lebih kecil dibandingkan dengan perubahan luas penampang
plat, sehingga nilai tahanan penetrasi untuk plat 5 cm x 5 cm yang dihasilkan lebih
besar. Sedangkan gaya penetrasi terbesar terjadi di ukuran plat 5 cm x 20 cm
untuk semua kondisi pada tanah sawah dan bak tanah.
Perbandingan Tahanan Penetrasi terhadap Kondisi Perlakuan Sawah
Pengambilan data pada kondisi sawah yang berada di antara rumpun padi
memiliki nilai tahanan penetrasi atau tahanan penekanan plat lebih kecil
dibandingkan kondisi sawah di atas tunggul padi untuk semua kedalaman
penekanan plat. Hal ini terjadi karena, rumpun padi akan menghambat gaya
penekanan plat yang terjadi di sawah dibandingkan dengan kondisi penekanan yag
terletak di antara rumpun padi.
Posisi penekanan di atas rumpun padi hasil panen memiliki gaya penetrasi
yang lebih besar dibandingkan dengan posisi penekanan di antara tunggul padi,
sehingga nilai tahanan penetrasi yang dihasilkan akan semakin besar.
Tahanan penekanan plat
(kPa)
17
55
45
35
Di antara rumpun padi
25
Di atas tunggul padi
15
5
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 16 Grafik hubungan kondisi perlakuan sawah antara kedalaman plat
dengan tahanan penetrasi tanah pada bak tanah
Perbedaan Tahanan Penetrasi antara Sawah dengan Bak Tanah
Tahanan penekanan plat
(kPa)
Perbedaan tahanan penetrasi atau tahanan penekanan plat yang terjadi di
antara sawah dan bak tanah memiliki nilai yang cukup besar. Nilai tahanan
penetrasi yang terjadi pada setiap kedalaman di sawah memiliki laju peningkatan
yang tinggi apabila di bandingkan dengan laju peningkatan tahanan penetrasi yang
terjadi di bak tanah. Hal ini terjadi karena perbedaan tekstur tanah antara sawah
dan bak tanah, serta perlakuan tanah yang digunakan di bak tanah sangat berbeda.
Nilai tahanan penetrasi tanah untuk kedalaman 5 cm sampai dengan 20 cm pada
sawah dan bak tanah dapat diduga dengan menggunakan persamaan yang terdapat
pada Gambar 17.
50
y = 1.8799x + 8.7097
R² = 0.9998
40
30
Sawah
y = 0.1409x + 7.2728
R² = 0.9468
20
10
Bak tanah
Linear (Sawah)
Linear (Bak tanah)
0
5
10
15
Kedalaman (cm)
20
Gambar 17 Grafik perbedaan tahanan penetrasi antara sawah dan bak tanah
Rekomendasi Roda Besi Bersirip
Hasil penentuan gaya reaksi tanah akan menentukan rekomendasi roda sirip
yang sesuai untuk traktor roda dua pada lahan sawah. Sudut plat besi yang
memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling besar terjadi pada sudut 75o, hal ini
dibuktikan dengan grafik hubungan sudut penekanan antara kedalaman plat
18
dengan tekanan tanah pada sawah (Gambar 10 dan Gambar 11). Sedangkan
ukuran plat besi 5 cm x 20 cm memiliki gaya penetrasi yang paling besar
dibandingkan dengan ukuran plat yang lain, hal ini dibuktikan pada Lampiran 1 –
8 hubungan ukuran plat besi dengan kedalaman penekanan plat dan gaya penetrasi
pada sawah yang terjadi di antara rumpun padi dan di atas tunggul padi.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Tahanan penetrasi plat semakin meningkat dengan bertambahnya
kadalaman penekanan plat, secara linier. Nilai tahanan penetrasi plat di atas
tunggul padi lebih tinggi dibandingkan dengan tahanan penetrasi di antara rumpun
padi. Laju peningkatan tahanan penetrasi dari tiap kedalaman pada bak tanah lebih
rendah dibandingkan dengan sawah. Sudut penekanan 30o memberikan tahanan
penetrasi yang paling besar di bak tanah, sedangkan sudut penekanan 75o
memberikan tahanan penetrasi yang paling besar di sawah. Rasio panjang dan
lebar plat besi yang direkomendasikan untuk membuat roda besi bersirip ialah 4:1.
Sudut sirip roda besi yang memiliki nilai tahanan penetrasi yang paling besar ialah
sudut 75o.
Saran
Penetrometer yang digunakan harus dalam kondisi yang baik agar nilai
tahanan penetrasi dapat terbukti secara akurat. Diperlukan penetrometer digital
yang bisa menghitung tahanan penetrasi lebih akurat dan mempermudah proses
pengambilan data di lapangan. Indeks plastisitas harus dihitung agar parameter
desain roda besi bersirip dapat lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Agustina G. 2006. Desain roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas untuk lahan sawah di Cianjur [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Astika IW. 1988. Mempelajari pengaruh pengelolaan tanah terhadap tahanan
penetrasi tanah di kebun percobaan darmaga IV IPB, Bogor [skripsi]. Bogor
(ID): Institut Pertanian Bogor.
Baver LD, Gardner WH, Gardner WR. 1978. Soil physics. New Delhi (IN): Wiley
Eastern Limited.
Das BM, Endah N, Mochtar IB. 1993. Mekanika tanah (prinsip-prinsip rekayasa
geoteknis). Jakarta (ID): Erlangga
Hardiyatmo HC. 1992. Mekanika tanah I. Jakarta (ID): Granesia Pustaka
Hardjowigeno HS. 2003. Ilmu Tanah. Jakarta (ID): Akademika Pressindo.
19
Hillel D. 1980. Application of soil physics. New York (US): Academic Pr
Listyati T. 2005. Uji performansi roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas pada pembajakan sawah menggunakan traktor roda dua roda
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Mandang T, Nishimura I. 1991. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. Bogor
(ID): IPB Pr
Muzani A. 2012 Desain penetrometer digital berbasis mikrokontroler ATMEGA
8535 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Plaster EJ. 1992. Soil Science and Management. New York (US): Delmar
Putra TA. 2012. Pengujian kinerja penetrometer digital berbasis mikrokontroler
ATMEGA 8535 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Sakai J, Sitompul RG, Sembiring EN, Setiawan RPA, Suastawa IN, Mandang T.
1998. Traktor 2-Roda. Bogor (ID): Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian
Wesley LD. 1973. Mekanika tanah. Bandung (ID): Badan Penerbit Pekerjaan
Umum.
Wiyono A. 2005. Modifikasi roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
20
Lampiran 1
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di antara
rumpun padi
Gaya
Luas
Berat
Tekanan
Sudut Kedalaman
Penetrasi Plat Penetrometer
1 2 3
(kgf)
(cm2)
(kgf)
(kPa)
30
5 cm
2 2 2
2
25.0
1.67
14.39
10 cm
4 3 4
4
25.0
1.67
20.92
15 cm
5 5 6
5
25.0
1.67
27.45
20 cm
6 6 7
6
25.0
1.67
31.37
45
5 cm
4 4 2
3
25.0
1.67
19.61
10 cm
6 6 4
5
25.0
1.67
27.45
15 cm
10 8 8
9
25.0
1.67
40.52
20 cm
12 12 10
11
25.0
1.67
50.97
60
5 cm
2 2 2
2
25.0
1.67
14.39
10 cm
6 4 4
5
25.0
1.67
24.84
15 cm
8 5 6
6
25.0
1.67
31.37
20 cm
10 6 8
8
25.0
1.67
37.91
75
5 cm
2 4 6
4
25.0
1.67
22.23
10 cm
4 8 8
7
25.0
1.67
32.68
15 cm
6 12 12
10
25.0
1.67
45.75
20 cm
10 14 14
13
25.0
1.67
56.20
90
5 cm
2 1 2
2
25.0
1.67
13.08
10 cm
4 3 5
4
25.0
1.67
22.23
15 cm
6 4 6
5
25.0
1.67
27.45
20 cm
7 5 7
6
25.0
1.67
31.37
Ulangan
21
Lampiran 2
Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 5 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
4
8
10
12
4
6
10
12
6
8
10
11
6
8
14
16
6
7
9
10
2
4
6
12
14
6
8
12
14
6
8
9
10
4
8
12
14
4
5
7
8
3
2
4
8
10
4
8
10
12
4
6
8
9
6
12
14
16
6
7
8
10
Gaya
Luas
Berat
Tekanan
Penetrasi Plat Penetrometer
(kgf)
(cm2)
(kgf)
(kPa)
3
25.0
1.67
19.61
6
25.0
1.67
30.07
10
25.0
1.67
45.75
12
25.0
1.67
53.59
5
25.0
1.67
24.84
7
25.0
1.67
35.29
11
25.0
1.67
48.36
13
25.0
1.67
56.20
5
25.0
1.67
27.45
7
25.0
1.67
35.29
9
25.0
1.67
41.83
10
25.0
1.67
45.75
5
25.0
1.67
27.45
9
25.0
1.67
43.13
13
25.0
1.67
58.81
15
25.0
1.67
66.65
5
25.0
1.67
27.45
6
25.0
1.67
31.37
8
25.0
1.67
37.91
9
25.0
1.67
43.13
22
Lampiran 3 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di antara
rumpun padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
4
12
16
18
10
16
20
26
10
14
18
24
8
14
20
28
6
10
14
18
2
8
10
14
22
12
16
20
24
8
14
24
30
8
12
16
24
8
12
16
20
3
6
12
18
24
10
14
18
28
10
20
28
34
8
14
26
34
6
12
16
24
Gaya
Penetrasi
(kgf)
6
11
16
21
11
15
19
26
9
16
23
29
8
13
21
29
7
11
15
21
Luas
Plat
(cm2)
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
15.03
25.49
34.63
45.09
24.18
33.33
41.17
54.23
21.57
34.63
49.01
60.77
18.95
29.41
43.78
59.46
16.34
25.49
33.33
43.78
23
Lampiran 4 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 10 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
6
8
16
22
8
18
22
24
12
14
16
20
6
14
22
32
10
16
20
24
2
4
12
18
26
12
14
16
18
8
10
18
30
8
16
22
30
12
16
20
22
3
4
28
32
38
14
16
18
20
10
14
20
30
8
12
20
32
8
16
20
26
Gaya
Penetrasi
(kgf)
5
16
22
29
11
16
19
21
10
13
18
27
7
14
21
31
10
16
20
24
Luas
Plat
(cm2)
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
12.42
34.63
46.39
59.46
25.49
34.63
39.86
43.78
22.87
28.10
38.55
55.54
17.65
30.71
45.09
64.69
22.87
34.63
42.47
50.31
24
Lampiran 5 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di antara
rumpun padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
4
10
18
22
14
16
28
34
12
14
24
30
8
16
24
36
6
10
12
14
2
6
16
18
22
10
18
24
34
10
16
20
32
3
8
32
38
42
16
18
24
26
14
16
22
30
10
18
26
34
6
6
12 8
18 12
24 16
Gaya
Penetrasi
(kgf)
6
19
25
29
13
17
25
31
12
15
22
31
9
17
25
35
6
10
14
18
Luas
Plat
(cm2)
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
10.02
27.44
34.41
39.64
19.60
24.83
35.28
43.12
17.86
22.22
30.93
42.25
13.94
24.40
34.85
47.92
10.02
15.25
20.48
25.70
25
Lampiran 6 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 15 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
8
22
32
40
22
34
38
46
12
14
16
20
10
14
32
40
16
20
24
32
2
16
24
30
40
8
18
24
26
18
26
30
44
8
24
34
50
14
20
26
36
3
12
26
30
36
16
26
32
38
12
16
20
30
12
20
40
50
14
16
18
20
Gaya
Penetrasi
(kgf)
12
24
31
39
15
26
31
37
14
19
22
31
10
19
35
47
15
19
23
29
Luas
Plat
(cm2)
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
17.86
33.54
42.25
52.71
22.22
36.16
43.12
50.09
20.48
26.57
30.93
43.12
15.25
27.44
48.35
63.16
21.35
26.57
31.80
40.51
26
Lampiran 7 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di antara
rumpun padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
10
22
34
40
12
20
32
42
12
20
30
38
16
28
34
40
12
20
24
30
2
14
24
32
38
14
24
32
40
18
28
38
44
10
18
28
38
12
20
30
38
3
6
18
24
30
16
24
34
44
14
22
32
42
16
28
38
48
12
20
30
38
Gaya
Penetrasi
(kgf)
10
21
30
36
14
23
33
42
15
23
33
41
14
25
33
42
12
20
28
35
Luas
Plat
(cm2)
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
100.0
Berat
Penetrometer
(kgf)
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
1.67
Tekanan
(kPa)
11.44
22.54
31.04
36.92
15.36
23.85
33.65
42.80
16.01
24.50
34.30
42.14
15.36
25.81
34.30
42.80
13.40
21.24
29.08
36.26
27
Lampiran 8 Tahanan penetrasi dengan ukuran plat 5 cm x 20 cm di atas tunggul
padi
Sudut Kedalaman
30
45
60
75
90
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
Ulangan
1
18
38
42
48
6
18
28
40
10
14
18
24
22
28
32
38
16
24
30
34
2
8
16
22
30
10
22
28
34
12
16
20
28
14
22
30
50
12
16
18
20
3
12
20
32
38
10
24
28
36
12
18
22
34
10
16
36
50
16
26
34
46
Gaya
Penetr