Kekuatan Struktur Lapisan Keras Hardpan
Malaysian Journal of Environmental Management 16 (1) (2017): 3-11
Kekuatan Struktur Lapisan Keras (Hardpan) dan Ciri Fizik Tanah Jerlus
di Kawasan Penanaman Padi MADA Alor Senibong, Kedah, Malaysia
MUHAMMAD RENDANA1*, WAN MOHD RAZI IDRIS1, ZULFAHMI ALI RAHMAN1, TUKIMAT LIHAN1,
HABIBAH JAMIL1 & SAHIBIN ABDUL RAHIM1
ABSTRAK
Tanah jerlus adalah suatu masalah yang telah lama dihadapi oleh pesawah-pesawah di kawasan Kedah
dan Perlis. Tanah jerlus dicirikan oleh nilai kekuatan struktur lapisan tanah keras (hardpan) yang
rendah. Sebanyak lima plot telah disediakan untuk ujikaji yang terletak di dalam wilayah Lembaga
Kemajuan Pertanian Muda (MADA), Alor Senibong, Langgar, Kedah. Kelima plot ini dibahagikan
kepada empat plot yang terdapat masalah tanah jerlus (Plot A, Plot B, Plot C dan Plot D) dan satu plot
tanah normal/tidak jerlus (Plot E) sebagai kawalan. Objektif kajian adalah untuk mencirikan nilai
kekerasan struktur lapisan keras dan ciri fizik tanah jerlus di kawasan kajian. Nilai kekerasan tanah
diukur pada kedalaman 0-100 cm dan sampel profil tanih jerlus diambil daripada setiap titik jerlus bagi
penentuan ciri fizik tanih. Hasil kajian menunjukkan bahawanilai kekerasan tanah didapati paling
rendah pada kedalaman 0-30 cm iaitu Plot C (0.26 MPa), Plot A (0.28 MPa),Plot B (0.31 MPa)danPlot
D (0.34 MPa), manakala Plot E tertinggi dengan nilai 0.84 MPa. Peratus kandungan air tanih adalah
lebih tinggi pada Plot C (47.22 %) diikuti oleh Plot A (44.16 %), Plot B (42.60 %), Plot D (41.78 %) dan
Plot E (28.88 %). Ketumpatan pukal tanih mengikut susunan menurun adalah Plot E (1.036 gcm-3) >
Plot D (1.008 gcm-3) > Plot B (1.006gcm-3) > Plot A (1.003gcm-3) > Plot C (1.002gcm-3). Nilai
kekerasan tanah dapat dikaitkan dengan peratus kandungan air dan ketumpatan pukal tanih yang
merupakan elemen penting dalam proses pemadatan tanah. Nilai purata kekerasan tanah di kawasan
kajian berkorelasi positif dengan ketumpatan pukal tanih (n=15, r=0.78) dan berkorelasi negatif dengan
kandungan air tanih (n=15, r=-0.77). Tanah jerlus di kawasan kajian dikelaskan dalam kelas sederhana
lembut (0.20-0.40 MPa).
Kata kunci: Kekuatan Struktur Lapisan Keras (Hardpan), Ciri Fizik Tanah Jerlus
PENGENALAN
Tanah jerlus umumnya terjadi disebabkan oleh keadaan tanah yang sentiasa terendam air dan
penggunaan tanah secara berterusan tanpa tempoh rehat menjadi faktor utama yang
menyebabkan tanah tidak boleh kembali mengeras ke tahap normal. Sehingga tahun 2012,
pihak Lembaga Kemajuan Pertanian Muda (MADA) telah pun merekodkan sebanyak 8,107
hektar daripada 96,000 hektar tanah sawah di Kedah dan Perlis terjejas teruk akibat daripada
masalah tanah jerlus (New Straits Times 2013). Penjenteraan sawah padi merupakan satu faktor
penting dalam pengeluaran padi berhasil tinggi secara komersial. Asas penjenteraan adalah
kebolehlalulintasan jentera di atas sawah padi. Oleh itu, kekuatan tanah untuk menampung
berat jentera adalah sangat penting. Kekerasan tanah atau lapisan keras tanah (hardpan layer)
mestilah sekurang-kurangnya 0.40 MPa supaya dapat menampung berat jentera yang bekerja
(Azizul 2008). Tanah lembut atau jerlus yang berpunca dari air bertakung, saliran tidak
sempurna dan permukaan tanah yang tidak rata menyebabkan kawasan sawah tidak dapat
dikeringkan (Yea dan Ahmad 2008). Oleh itu, beberapa langkah penyelesaian yang telah
dilakukan oleh pihak MADA ialah dengan pembinaan parit jari, struktur kecil saliran dan jalan
ladang, namun masalah tanah jerlus masih berlarutan sehingga kini. Berdasarkan uraian diatas
dapat disimpulkan bahawa kekerasan hardpan tanah merupakan elemen penting yang
4 Muhammad Rendana et al.
diperlukan bagi mengenalpasti tanah jerlus. Kaedah yang paling ramai digunakan bagi
menentukan kekerasan tanah ialah melalui Penetrometer, yang cara kerjanya dengan memberi
tekanan kepada instrumen tersebut untuk menembusi lapisan tanah (Whalley et al. 2007). Oleh
itu, para ahli agronomi telah bersetuju bahawa penggunaan Penetrometer adalah kaedah terbaik
bagi menilai kekerasan tanah secara in-situ. Menurut Hayashi et al. (2009) penurunan
pemadatan tanah ialah selari dengan penurunan ketumpatannya. Beberapa ciri fizik tanih yang
berkaitan dengan nilai kekerasan tanah seperti, ketumpatan pukal, jenis tanih dan kandungan air
dalam tanih (Quang et al. 2012). Penetrometer telah digunakan secara meluas dalam bidang
pertanian dan hortikultur bagi kajian pemadatan tanah (Baumhardt et al. 2004; Jung et al.
2010). Kajian oleh Costantini (1997), mendapati bahawa terdapat nilai korelasi yang kuat
antara nilai kekerasan tanah dari bacaan penetrometer dengan kandungan air dan ketumpatan
pukal tanih. Untuk masa pengambilan bacaan pula, nilai kekerasan tanah meningkat pada
keadaan masa tanah kering dan menurun pada masa tanah basah. Ketumpatan pukal tanih
ditemui tidak banyak berubah pada julat masa yang pendek, oleh itu kekerasan tanah lebih
berkait dengan perubahan kandungan air dalam tanih (Quang et al. 2012). Kajian lain oleh
Mohd Nazim et al. (2014) yang mengkaji kekerasan hardpan bagi tanah jerlus di kawasan
sawah padi, mendapati bahawa nilai kekerasan tanah ialah kurang daripada 0.30 MPa dan ianya
dapat ditingkatkan dengan teknik penggantian lapisan hardpan yang telah terjejas dengan
lapisan yang baharu. Tetapi, teknik ini dianggap kurang berkesan kerana melibatkan
penggunaan kos yang tinggi dan hasilnya pun tidak berkesan lama. Pada masa sekarang,
penggunaan bahan pembaik pulih tanah telah mula diperkenalkan bagi mengatasi masalah
tanah jerlus. Pada kajian ini, bacaan penetrometer digunakan untuk memperoleh gambaran
umum mengenai kekerasan tanah di plot kajian. Objektif kajian ialah untuk mencirikan nilai
kekerasan struktur lapisan keras (hardpan) dan ciri fizik tanah jerlus di kawasan penanaman
padi MADA.
KAEDAH KAJIAN
Kajian ini telah dijalankan di Wilayah III MADA yang terletak di Kampung Alor Senibong,
Langgar, Kedah. Kawasan kajian yang berkeluasan ±2.81 ekar ditunjukkan seperti gambar
rajah di bawah (Rajah 1). Plot kajian dibahagaikan kepada lima plot iaitu Plot A, B,C dan D
adalah plot-plot yang ditemui masalah tanah jerlus, manakala Plot E merupakan tanah
normal/tidak jerlus sebagai kawalan. Untuk menilai kekuatan lapisan hardpan, data kekerasan
tanah telah diambil dengan menggunakan instrumenHand Penetrometer Eijelkamp. Indeks kon
bersaiz 5 cm3 telah digunakan semasa pengambilan data. Bacaan kekerasan tanah dari tiga titik
jerlus dalam setiap plot telah diambil mengikut keadaan semasa tanah iaitu tanah semasa padi
tumbuh atau fasa sebelum tuai. Pengambilan data pada fasa tersebut ialah bagi menilai
kekerasan tanah adakah dapat menampung berat jentera yang akan dipakai untuk aktiviti
penuaian. Nilai kekerasan tanah yang rendah akan menyebabkan aktiviti penuaian tidak boleh
dijalankan dan pesawah akan mengalami kerugian. Data kekerasan tanah diambil pada
kedalaman 0-100 cm daripada permukaan dan direkodkan. Sampel profil (core) tanih jerlus
turut diambil dari setiap titik jerlus yang telah dikenal pasti melalui aktiviti survei. Sampel
dibawa ke makmal untuk pengeringan, penghancuran dan analisis. Seterusnya, pengeringan
sampel tanih dilakukan secara terus pada suhu bilik selama beberapa hari. Tanih yang telah
kering dihancurkan menggunakan lesung kayu dan diayak menggunakan pengayak bersaiz
liang 2 mm. Serbuk tanih kemudiannya dimasukkan ke dalam beg plastik, dilabel dan sedia
untuk dianalisis.
Parameter fizik tanih yang ditentukan bagi pencirian tanah jerlus dalam kajian ini adalah
kandungan air, ketumpatan pukal, ketumpatan kumin, taburan saiz partikel dan bahan organik.
Kandungan air tanih ditentukan secara terus daripada sampel tanih yang masih segar.
Penentuan ketumpatan pukal tanih dilakukan menggunakan ketul tanih yang disalut lilin
mengikut kaedah dari Russell dan Balcerek,manakala ketumpatan kumin ditentukan
Malaysian Journal of Environmental Management 16 (1) (2017): 3-11
Muhammad Rendana et al. 5
menggunakan piknometer mengikut kaedah dari Blarke dan Hartge (1986). Kandungan bahan
organik ditentukan secara gravimetri berdasarkan kehilangan berat menerusi pembakaran
(Avery dan Bascomb 1982). Taburan saiz partikel tanih ditentukan menggunakan Kaedah Pipet
(Deshpande dan Telang 1950). Ujian kestabilan agregat, slaking dan dispersion juga turut
dijalankan bagi mengkaji kestabilan struktur tanih pada plot kajian. Ujian kestabilan agreagat
tanih ditentukan melalui ayakan basah (Angers and Mehuys 1993). Ujian slaking dan
dispersion ditentukan dari Ujian Agregat Emerson (Emerson 1967). Perisian statistik SPSS
IBM Ver. 20 digunakan bagi analisis ANOVA dan Korelasi Pearson.
Rajah 1.Kawasan kajian
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN
Nilai Kekerasan Lapisan (Hardpan) Tanah
Data kekerasan tanah melawan kedalaman tanih (0-100 cm) untuk setiap plot ditunjukkan pada
Rajah 2. Sela nilai kekerasan tanah paling rendah adalah dari 0.20±0.01 MPa (70-100 cm) di
Plot Chingga tertinggi 0.84±0.01 MPa (0-30 cm) di Plot E.Pengkelasan oleh Azizul (2008)
menunjukkan nilai kekerasan tanah bagi plot tanah jerlus adalah dalam kelas sederhana lembut.
Kajian menunjukkan bahawa tanah jerlus dicirikan dengan nilai kekuatan hardpan tanah ≤ 4 kg
cm-2 atau 0.40 MPa (Azizul 2008;Mohd Nazim et al. 2014). Terdapat perbezaan signifikan
pada aras keertian 5% bagi purata nilai kekerasan tanah antara Plot E dengan Plot C dengan
nilai p=0.021 (p
Kekuatan Struktur Lapisan Keras (Hardpan) dan Ciri Fizik Tanah Jerlus
di Kawasan Penanaman Padi MADA Alor Senibong, Kedah, Malaysia
MUHAMMAD RENDANA1*, WAN MOHD RAZI IDRIS1, ZULFAHMI ALI RAHMAN1, TUKIMAT LIHAN1,
HABIBAH JAMIL1 & SAHIBIN ABDUL RAHIM1
ABSTRAK
Tanah jerlus adalah suatu masalah yang telah lama dihadapi oleh pesawah-pesawah di kawasan Kedah
dan Perlis. Tanah jerlus dicirikan oleh nilai kekuatan struktur lapisan tanah keras (hardpan) yang
rendah. Sebanyak lima plot telah disediakan untuk ujikaji yang terletak di dalam wilayah Lembaga
Kemajuan Pertanian Muda (MADA), Alor Senibong, Langgar, Kedah. Kelima plot ini dibahagikan
kepada empat plot yang terdapat masalah tanah jerlus (Plot A, Plot B, Plot C dan Plot D) dan satu plot
tanah normal/tidak jerlus (Plot E) sebagai kawalan. Objektif kajian adalah untuk mencirikan nilai
kekerasan struktur lapisan keras dan ciri fizik tanah jerlus di kawasan kajian. Nilai kekerasan tanah
diukur pada kedalaman 0-100 cm dan sampel profil tanih jerlus diambil daripada setiap titik jerlus bagi
penentuan ciri fizik tanih. Hasil kajian menunjukkan bahawanilai kekerasan tanah didapati paling
rendah pada kedalaman 0-30 cm iaitu Plot C (0.26 MPa), Plot A (0.28 MPa),Plot B (0.31 MPa)danPlot
D (0.34 MPa), manakala Plot E tertinggi dengan nilai 0.84 MPa. Peratus kandungan air tanih adalah
lebih tinggi pada Plot C (47.22 %) diikuti oleh Plot A (44.16 %), Plot B (42.60 %), Plot D (41.78 %) dan
Plot E (28.88 %). Ketumpatan pukal tanih mengikut susunan menurun adalah Plot E (1.036 gcm-3) >
Plot D (1.008 gcm-3) > Plot B (1.006gcm-3) > Plot A (1.003gcm-3) > Plot C (1.002gcm-3). Nilai
kekerasan tanah dapat dikaitkan dengan peratus kandungan air dan ketumpatan pukal tanih yang
merupakan elemen penting dalam proses pemadatan tanah. Nilai purata kekerasan tanah di kawasan
kajian berkorelasi positif dengan ketumpatan pukal tanih (n=15, r=0.78) dan berkorelasi negatif dengan
kandungan air tanih (n=15, r=-0.77). Tanah jerlus di kawasan kajian dikelaskan dalam kelas sederhana
lembut (0.20-0.40 MPa).
Kata kunci: Kekuatan Struktur Lapisan Keras (Hardpan), Ciri Fizik Tanah Jerlus
PENGENALAN
Tanah jerlus umumnya terjadi disebabkan oleh keadaan tanah yang sentiasa terendam air dan
penggunaan tanah secara berterusan tanpa tempoh rehat menjadi faktor utama yang
menyebabkan tanah tidak boleh kembali mengeras ke tahap normal. Sehingga tahun 2012,
pihak Lembaga Kemajuan Pertanian Muda (MADA) telah pun merekodkan sebanyak 8,107
hektar daripada 96,000 hektar tanah sawah di Kedah dan Perlis terjejas teruk akibat daripada
masalah tanah jerlus (New Straits Times 2013). Penjenteraan sawah padi merupakan satu faktor
penting dalam pengeluaran padi berhasil tinggi secara komersial. Asas penjenteraan adalah
kebolehlalulintasan jentera di atas sawah padi. Oleh itu, kekuatan tanah untuk menampung
berat jentera adalah sangat penting. Kekerasan tanah atau lapisan keras tanah (hardpan layer)
mestilah sekurang-kurangnya 0.40 MPa supaya dapat menampung berat jentera yang bekerja
(Azizul 2008). Tanah lembut atau jerlus yang berpunca dari air bertakung, saliran tidak
sempurna dan permukaan tanah yang tidak rata menyebabkan kawasan sawah tidak dapat
dikeringkan (Yea dan Ahmad 2008). Oleh itu, beberapa langkah penyelesaian yang telah
dilakukan oleh pihak MADA ialah dengan pembinaan parit jari, struktur kecil saliran dan jalan
ladang, namun masalah tanah jerlus masih berlarutan sehingga kini. Berdasarkan uraian diatas
dapat disimpulkan bahawa kekerasan hardpan tanah merupakan elemen penting yang
4 Muhammad Rendana et al.
diperlukan bagi mengenalpasti tanah jerlus. Kaedah yang paling ramai digunakan bagi
menentukan kekerasan tanah ialah melalui Penetrometer, yang cara kerjanya dengan memberi
tekanan kepada instrumen tersebut untuk menembusi lapisan tanah (Whalley et al. 2007). Oleh
itu, para ahli agronomi telah bersetuju bahawa penggunaan Penetrometer adalah kaedah terbaik
bagi menilai kekerasan tanah secara in-situ. Menurut Hayashi et al. (2009) penurunan
pemadatan tanah ialah selari dengan penurunan ketumpatannya. Beberapa ciri fizik tanih yang
berkaitan dengan nilai kekerasan tanah seperti, ketumpatan pukal, jenis tanih dan kandungan air
dalam tanih (Quang et al. 2012). Penetrometer telah digunakan secara meluas dalam bidang
pertanian dan hortikultur bagi kajian pemadatan tanah (Baumhardt et al. 2004; Jung et al.
2010). Kajian oleh Costantini (1997), mendapati bahawa terdapat nilai korelasi yang kuat
antara nilai kekerasan tanah dari bacaan penetrometer dengan kandungan air dan ketumpatan
pukal tanih. Untuk masa pengambilan bacaan pula, nilai kekerasan tanah meningkat pada
keadaan masa tanah kering dan menurun pada masa tanah basah. Ketumpatan pukal tanih
ditemui tidak banyak berubah pada julat masa yang pendek, oleh itu kekerasan tanah lebih
berkait dengan perubahan kandungan air dalam tanih (Quang et al. 2012). Kajian lain oleh
Mohd Nazim et al. (2014) yang mengkaji kekerasan hardpan bagi tanah jerlus di kawasan
sawah padi, mendapati bahawa nilai kekerasan tanah ialah kurang daripada 0.30 MPa dan ianya
dapat ditingkatkan dengan teknik penggantian lapisan hardpan yang telah terjejas dengan
lapisan yang baharu. Tetapi, teknik ini dianggap kurang berkesan kerana melibatkan
penggunaan kos yang tinggi dan hasilnya pun tidak berkesan lama. Pada masa sekarang,
penggunaan bahan pembaik pulih tanah telah mula diperkenalkan bagi mengatasi masalah
tanah jerlus. Pada kajian ini, bacaan penetrometer digunakan untuk memperoleh gambaran
umum mengenai kekerasan tanah di plot kajian. Objektif kajian ialah untuk mencirikan nilai
kekerasan struktur lapisan keras (hardpan) dan ciri fizik tanah jerlus di kawasan penanaman
padi MADA.
KAEDAH KAJIAN
Kajian ini telah dijalankan di Wilayah III MADA yang terletak di Kampung Alor Senibong,
Langgar, Kedah. Kawasan kajian yang berkeluasan ±2.81 ekar ditunjukkan seperti gambar
rajah di bawah (Rajah 1). Plot kajian dibahagaikan kepada lima plot iaitu Plot A, B,C dan D
adalah plot-plot yang ditemui masalah tanah jerlus, manakala Plot E merupakan tanah
normal/tidak jerlus sebagai kawalan. Untuk menilai kekuatan lapisan hardpan, data kekerasan
tanah telah diambil dengan menggunakan instrumenHand Penetrometer Eijelkamp. Indeks kon
bersaiz 5 cm3 telah digunakan semasa pengambilan data. Bacaan kekerasan tanah dari tiga titik
jerlus dalam setiap plot telah diambil mengikut keadaan semasa tanah iaitu tanah semasa padi
tumbuh atau fasa sebelum tuai. Pengambilan data pada fasa tersebut ialah bagi menilai
kekerasan tanah adakah dapat menampung berat jentera yang akan dipakai untuk aktiviti
penuaian. Nilai kekerasan tanah yang rendah akan menyebabkan aktiviti penuaian tidak boleh
dijalankan dan pesawah akan mengalami kerugian. Data kekerasan tanah diambil pada
kedalaman 0-100 cm daripada permukaan dan direkodkan. Sampel profil (core) tanih jerlus
turut diambil dari setiap titik jerlus yang telah dikenal pasti melalui aktiviti survei. Sampel
dibawa ke makmal untuk pengeringan, penghancuran dan analisis. Seterusnya, pengeringan
sampel tanih dilakukan secara terus pada suhu bilik selama beberapa hari. Tanih yang telah
kering dihancurkan menggunakan lesung kayu dan diayak menggunakan pengayak bersaiz
liang 2 mm. Serbuk tanih kemudiannya dimasukkan ke dalam beg plastik, dilabel dan sedia
untuk dianalisis.
Parameter fizik tanih yang ditentukan bagi pencirian tanah jerlus dalam kajian ini adalah
kandungan air, ketumpatan pukal, ketumpatan kumin, taburan saiz partikel dan bahan organik.
Kandungan air tanih ditentukan secara terus daripada sampel tanih yang masih segar.
Penentuan ketumpatan pukal tanih dilakukan menggunakan ketul tanih yang disalut lilin
mengikut kaedah dari Russell dan Balcerek,manakala ketumpatan kumin ditentukan
Malaysian Journal of Environmental Management 16 (1) (2017): 3-11
Muhammad Rendana et al. 5
menggunakan piknometer mengikut kaedah dari Blarke dan Hartge (1986). Kandungan bahan
organik ditentukan secara gravimetri berdasarkan kehilangan berat menerusi pembakaran
(Avery dan Bascomb 1982). Taburan saiz partikel tanih ditentukan menggunakan Kaedah Pipet
(Deshpande dan Telang 1950). Ujian kestabilan agregat, slaking dan dispersion juga turut
dijalankan bagi mengkaji kestabilan struktur tanih pada plot kajian. Ujian kestabilan agreagat
tanih ditentukan melalui ayakan basah (Angers and Mehuys 1993). Ujian slaking dan
dispersion ditentukan dari Ujian Agregat Emerson (Emerson 1967). Perisian statistik SPSS
IBM Ver. 20 digunakan bagi analisis ANOVA dan Korelasi Pearson.
Rajah 1.Kawasan kajian
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN
Nilai Kekerasan Lapisan (Hardpan) Tanah
Data kekerasan tanah melawan kedalaman tanih (0-100 cm) untuk setiap plot ditunjukkan pada
Rajah 2. Sela nilai kekerasan tanah paling rendah adalah dari 0.20±0.01 MPa (70-100 cm) di
Plot Chingga tertinggi 0.84±0.01 MPa (0-30 cm) di Plot E.Pengkelasan oleh Azizul (2008)
menunjukkan nilai kekerasan tanah bagi plot tanah jerlus adalah dalam kelas sederhana lembut.
Kajian menunjukkan bahawa tanah jerlus dicirikan dengan nilai kekuatan hardpan tanah ≤ 4 kg
cm-2 atau 0.40 MPa (Azizul 2008;Mohd Nazim et al. 2014). Terdapat perbezaan signifikan
pada aras keertian 5% bagi purata nilai kekerasan tanah antara Plot E dengan Plot C dengan
nilai p=0.021 (p