II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah Gleisol
Tanah adalah tubuh alam natural body yang terbentuk dan berkembang sebagai akibat bekerjanya gaya
– gaya alam natural force terhadap bahan – bahan alam natural material di permukaan bumi. Tanah terbentuk dari bahan
mineral dan organik, air serta udara yang tersusun dalam ruangan yang membentuk tubuh tanah. Akibat berlangsungnya proses pembentukan tanah, maka
terjadilah perbedaan morfologi, kimia, fisis dan biologi dari tanah – tanah
tersebut. Tanah dapat diartikan sebagai medium berpori yang terdiri dari padatan solid, cairan liquid, dan gas udara air. Fase padatan terdiri dari bahan
mineral, bahan organik dan organisme hidup Hakim et al., 1986. Menurut Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian 2006, gleisol
kelabu gelap merupakan suatu istilah yang digunakan di Kanada untuk menjelaskan suatu kelompok intrazonal dari tanah
– tanah hutan yang berdrainase jelek yang mempunyai horison A kelabu gelap. Tanah ini biasanya mengandung
bahan organik tinggi dan mempunyai horison mineral yang berbercak kelabu atau berbercak kelabu kecoklatan. Tanah tersebut umumnya memiliki perbedaan
tekstur yang rendah. Tanah gleisol biasanya terdapat di daerah dataran rendah atau cekungan,
yang hampir selalu tergenang air, solum tanah sedang, warna kelabu hingga kekuningan, tekstur geluh hingga lempung, struktur berlumpur hingga masif,
konsistensi lekat, bersifat asam pH 4.5 - 6.0, dan mengandung bahan organik. Menurut klasifikasi Pusat Penelitian Tanah Bogor 1982, tanah gleisol selalu
jenuh air sehingga berwarna kelabu atau menunjukkan sifat-sifat hidromorfik lain.
B. Sifat Fisik Tanah
Sifat fisik tanah merupakan sifat tanah yang berhubungan dengan bentukkondisi asli tanah. Sifat tanah diantaranya tekstur, struktur, porositas, berat
isi, berat jenis partikel, potensial air tanah pF dan permeabilitas.
1. Tekstur Tanah
Tekstur tanah merupakan penampakan visual suatu tanah berdasarkan komposisi kualitatif dari ukuran butiran tanah dalam suatu massa tanah tertentu
Bowles,1989. Menurut Soepardi 1983, kelas tekstur tanah dibagi ke dalam tiga kelas dasar, yaitu pasir, lempung, dan liat. Golongan pasir meliputi tanah
yang mengandung sekurang – kurangnya 70 dari bobotberatnya adalah pasir.
Golongan liat merupakan tanah yang mengandung mengandung paling sedikit 35 liat. Selama persentase liat lebih dari 40, sifat tanah tersebut ditentukan
oleh kandungan liatnya dan dibedakan atas liat berpasir dan liat berdebu. Kelompok lempung sendiri secara ideal terdiri dari pasir, debu, dan liat yang
memperlihatkan sifat – sifat ringan dan berat dalam perbandingan yang sama.
Tanah dengan fraksi pasir yang tinggi memiliki daya lolos air dan aerasi yang tinggi, sebaliknya tanah dengan fraksi liat yang tinggi memiliki kemampuan
menyerap air yang rendah. Jenis tekstur tanah dapat ditetapkan dengan sistem klasifikasi Departemen
Pertanian Amerika Serikat United States Department of Agriculture, USDA dan Unified Soil Classification USC. Klasifikasi tanah USDA umumnya pakai
dalam bidang pertanian dan klasifikasi tanah USC biasanya digunakan untuk sipil. Diagram segitiga tekstur menurut USDA Hillel, 1998 dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Diagram segitiga tekstur menurut USDA
Menurut klasifikasi tekstur tanah USC, tanah diklasifikasikan berdasarkan nilai-nilai konsistensi tanah yaitu batas cair dan indeks plastisitas tanah. Sistem
klasifikasi ini paling banyak dipakai untuk pekerjaan teknis pondasi seperti bendungan, bangunan, dan konstruksi sejenis. Gambar 2 memperlihatkan grafik
penentuan klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC Terzaghi dan Peck, 1987.
Gambar 2. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC
2. Kadar Air Tanah
Kadar air tanah atau kelembaban tanah soil moisture adalah perbandingan antara massa air dengan massa padatan dalam tanah. Kadar air
dapat ditentukan dari nisbah antara berat air dengan berat tanah kering basis kering, atau nisbah antara berat air dengan berat tanah basah basis basah, atau
nisbah antara volume air dengan volume tanah utuh basis volume. Kadar air yang umum digunakan adalah basis kering dan basis volume Kalsim dan
Sapei,2003.
3. Struktur Tanah
Struktur tanah adalah bentuk tertentu dari gabungan sekelompok partikel –
partikel primer tanah. Struktur tanah dapat dibedakan menjadi struktur lepas single grained, masif, dan agregat. Suatu penampang tanah dapat didominasi
oleh suatu corak struktur tertentu. Sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas
menahan air, sifat drainase serta sifat – sifat mekanik tanah sangat dipengaruhi
oleh strukturnya Kalsim dan Sapei, 2003. Tanah dengan struktur yang baik granular, remah mempunyai tata udara yang baik, sehingga unsur-unsur hara
lebih mudah tersedia dan lebih mudah diolah.
4. Permeabilitas Tanah
Permeabilitas adalah sifat bahan berpori yang memungkinkan terjadinya rembesan aliran baik berupa air atau minyak lewat rongga porinya. Pori
– pori tanah saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya, sehingga air dapat
mengalir dari titik yang mempunyai tinggi energi lebih tinggi ke titik yang mempunyai energi yang lebih rendah. Pada tanah, permeabilitas digambarkan
sebagai sifat tanah melewatkan air melalui tubuh tanah. Tahanan terhadap aliran bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran, bentuk butiran, rapat massa, serta
bentuk geometri rongga porinya. Suhu juga sangat mempengaruhi tahanan alirannya, karena merubah kekentalan dan tegangan permukaan Hardiyatmo,
1992. Permeabilitas atau daya rembesan merupakan kemampuan tanah untuk
dapat melewatkan air. Air yang dapat melewati tanah hampir selalu berjalan linier, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk
garis yang teratur smooth curve Wesley, 1973. Bahan yang memiliki rongga disebut berpori dan bila rongga tersebut saling berhubungan maka akan
memiliki sifat permeabilitas. Bahan dengan rongga yang lebih besar biasanya mempunyai angka pori yang lebih besar pula, dan karena itu tanah yang padat
sekalipun permeabilitasnya lebih besar dari pada bahan seperti batuan dan beton. Karena itu, permeabilitas tanah penting untuk mengevaluasi jumlah
rembesan seepage dan gayadaya rembesan, menyediakan kontrol terhadap kecepatan rembesan, dan studi tentang laju penurunan konsolidasi yang terjadi
pada suatu gradien tertentu, dimana perubahan volume tanah terjadi saat air tersingkir dari rongga tanah Bowles, 1989. Klasifikasi permeabilitas tanah
disajikan pada Tabel 1. Permeabilitas akan menurun dengan naiknya tingkat kepadatan dan akan
mencapai nilai terkecil pada kadar air optimum Sumarno, 2003. Pada kondisi
kadar air setelah optimum, permeabilitas cenderung mengalami sedikit kenaikan dengan menurunnya tingkat kepadatan. Kondisi ini disebabkan tanah kering
kepadatannya relatif kecil karena kekurangan air sehingga cenderung lebih banyak menyerap air, sedangkan pada kadar air optimum tingkat kepadatan
tanah mencapai maksimum sehingga air yang terserap sangat sedikit. Setelah kadar air optimum, air akan terserap lagi tetapi dalam jumlah yang sangat
sedikit karena kondisi tanah sudah basahjenuh.
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah Kelas
Permeabilitas cmjam Sangat rendah
0.125 Rendah
0.125-0.500 Agak rendah
0. 5-2.0 Sedang
2.00-6.35 Agak cepat
6.35-12.70 Cepat
12.7-25.4 Sangat cepat
25.4
Sumber : Sitorus 1980 dalam Praja 2007
Gambar 3. Falling head permeameter
Menurut Herlina 2003, bertambahnya kadar air, berat isi kering tanah semakin bertambah besar dan koefisien permeabilitas semakin kecil. Pada saat
pemadatan maksimum kadar air optimum, berat isi kering tanah mencapai maksimum dan permeabilitas mencapai minimum. Bila dilakukan penambahan
air melebihi optimum pada pemadatan tanah maka berat isi kering tanah semakin kecil dan permeabilitas menjadi semakin besar.
Permeabilitas untuk tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan constan head test
, sedangkan untuk tanah berbutir halus digunakan falling head test. Uji tersebut telah distandarisasi pada suhu 20
C, karena viskositas air bervariasi dari suhu 4
C sampai 30 C Craig, 1991. Gambar 3 merupakan alat untuk mengukur
permeabilitas.
5. Berat Jenis Partikel Tanah
Berat jenis partikel specific gravity tanah Gs adalah perbandingan antara berat volume butiran padat
s
dengan berat volume air
w
pada suhu 4
C Hardiyatmo, 1992. Nilai berat jenis partikel tanah dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Berat jenis tanah Jenis Tanah
Berat Jenis Gs Kerikil
2.65-2.68 Pasir
2.65-2.68 Lanau tak organik
2.62-2.68 Lanau organik
2.58-2.65 Lempung tak organik
2.68-2.75 Humus
1.37 Gambut
1.25-1.80
Sumber : Hardiyatmo 1992
6. Berat Isi Tanah Bulk Density
Berat isi tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat tanah total dengan volume tanah total Wesley, 1973. Berat isi tanah merupakan salah satu
indikator kepadatan tanah. Makin padat suatu tanah, maka nilai berat isi tanah semakin besar, sehingga tanah makin sulit untuk melewatkan air atau ditembus
akar tanaman. Berat isi tanah dapat dinyatakan sebagai berat isi kering dry bulk density
atau sebagai berat isi basah wet bulk density Hakim, et al.,1986. Kalsim dan Sapei 2003 menyatakan nilai berat isi kering selalu lebih
kecil dari pada nilai berat isi basah. Nilai berat isi kering bervariasi dari 1000 sampai 1800 kgm
3
. Semakin halus partikel tanah atau semakin tinggi
kandungan bahan organik maka bulk density akan semakin rendah. Akan tetapi jika tanah mengalami pemadatan maksimal maka tanah bertekstur halus
menunjukkan berat isi kering yang lebih besar dari pada bertekstur kasar.
7. Porositas n
Menurut Terzaghi dan Peck 1987 porositas didefinisikan sebagai rasio ruang pori terhadap volume total agregat tanah. Porositas juga merupakan
perbandingan antara volume pori dan volume total, yang dinyatakan sebagai suatu butiran. Pori - pori adalah bagian tanah yang tidak terisi oleh padatan
tanah solid, sehingga memungkinkan masuknya unsur gas dan cairan. Porositas tanah umumnya antara selang 0.30 - 0.75, tetapi untuk tanah gambut
nilai n dapat lebih besar dari 0.8 Terzaghi, 1947 dalam Hardiyatmo, 1992. Porositas tanah dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah, dan
tekstur tanah Hardiyatmo, 1992. Lebih penting dari porositas adalah sebaran ukuran pori. Tanah berpasir dan tanah berliat mungkin mempunyai porositas
yang hampir sama, akan tetapi sifat-sifatnya yang berhubungan dengan simpanan air, ketersediaan air dan aliran air tanah sangat berbeda, karena pada
tanah pasir diameter pori relatif besar dari pada tanah liat. Ruang pori tanah dibagi atas pori makro dan pori mikro. Pori makro berisi
udara dan air gravitasi yaitu air yang mudah hilang oleh gaya gravitasi, sedangkan pori mikro berisi air kapiler atau udara. Tanah pasir mempunyai pori
– pori makro yang lebih banyak dibandingkan dengan tanah liat. Diameter pori menurut Kalsim dan Sapei 2003 dapat diklasifikasikan sebagai:
a. Pori makro 100 µm, dapat dilihat dengan mata telanjang sangat
penting untuk aerasi dan drainase aliran gravitasi tanah b.
Pori meso 30-100 µm, efektif dalam gerakan air baik vertikal ke atas maupun ke bawah aliran kapiler
c. Pori mikro 30 µm, dapat menahan air pada periode kering dan
melepaskannya dengan sangat lambat.
8. Angka Pori e
Angka pori adalah rasio ruang pori terhadap volume bahan padat Terzaghi dan Peck, 1987. Angka pori merupakan perbandingan antara volume
pori dan volume butiran padat. Angka pori juga merupakan rasio antara volume pori dan volume bahan padat, yang dinyatakan dalam bentuk desimal Dunn, et
al., 1979. Angka pori merupakan fungsi dari kepadatan tanah.
9. Potensial Air Tanah pF
Muka airtanah water table atau phreatic surface adalah bidang batas atas dari kondisi tanah jenuh air. Daerah di atas muka air tanah disebut zona tak
jenuh. Air dalam tanah baik jenuh maupun tidak secara umum disebut lengas tanah soil moisture, sedangkan istilah airtanah ground water menunjukkan
air yang dikandung oleh tanah jenuh di bawah muka airtanah Kalsim dan Sapei, 2003.
Tingkat energi airtanah bervariasi sangat besar. Perbedaan tingkat energi airtanah tersebut memungkinkan air bergerak dari satu zona ke zona yang
lainnya dalam tanah. Airtanah akan bergerak dari tempat dengan tingkat energi yang tinggi misalnya muka air tanah ke tempat energi yang lebih rendah
misalnya tanah kering. Dengan mengetahui tingkat energi dari beberapa tempat di dalam profil tanah, maka dapat diprediksi pergerakan airtanah
Hakim, et al.,1986. Potensial airtanah menurun dengan meningkatnya kandungan air makin banyak airtanah, makin berkurang energi yang diperlukan
untuk menahan air dalam tanah. Daya ikat tanah terhadap air pF setelah pemadatan lebih kecil
dibandingkan daya ikat tanah terhadap air pF tanah dalam kondisi kapasitas lapang Herlina, 2003. Hal ini ditunjukkan dengan kadar air unuk pF yang sama
pada kedalaman sama antara tanah pada kondisi kapasitas lapang dengan tanah yang sudah mengalami pemadatan, dimana terlihat kadar airtanah yang telah
dipadatkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan tanah pada kondisi kapasitas lapang. Pemadatan menurunkan pori makro dan pori total sehingga energi yang
diperlukan untuk menahan air lebih kecil, tetapi cenderung menaikkan pori berukuran sedang.
C. Sifat Mekanik Tanah
Kategori