STUDI DRAFT SPESIFIK PENGOLAHAN TANAH DENGAN BAJAK SINGKAL (MOLDBOARD PLOW) PADA KOTAK TANAH (SOIL BIN) UNTUK TANAH DI KOTA PADANG

STUDI DRAFT SPESIFIK PENGOLAHAN TANAH DENGAN BAJAK SINGKAL (MOLDBOARD PLOW) PADA KOTAK TANAH (SOIL BIN) UNTUK TANAH DI KOTA PADANG

Santosa , Andasuryani1, dan Azrifirwan1

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang identifikasi sifat fisik – mekanik tanah di Kota Padang. Penelitian dilaksanakan di Bungus Teluk Kabung, Kuranji, dan Limau Manis, dari Bulan Maret sampai dengan Desember 2008. Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mendapatkan : (a) hubungan antara parameter sudut potong vertikal bajak singkal dengan draft spesifik yang dihasilkan, dan (b) model matematis hubungan antara kecepatan pengolahan tanah dengan draft spesifik yang dihasilkan.
Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu sampel tanah di tiga lokasi, yaitu Bungus Teluk Kabung, Kuranji, dan Limau Manis. Alat yang dipakai adalah sebagai berikut : untuk analisis cone index tanah digunakan penetrometer; analisis tekstur tanah menggunakan zat kimia peroksida, HCl, sodium hexametaphosphate, dan NaOH; berat volume tanah dengan menggunakan ring sampel; kadar air tanah dengan menggunakan oven dan neraca analitis; berat jenis tanah menggunakan piknometer; kekuatan geser tanah dengan menggunakan Direct Shear Apparatus Tipe 50-520 CV 2-1.
Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian tentang pengaruh sudut potong vertikal bajak terhadap draft spesifik tanah adalah tiga telapak (bottom) bajak singkal dengan sudut potong yang berbeda yakni 20 , 30 , 40 , strain gauge, penetrometer, kotak tanah (soil bin) ukuran 300 cm x 100 cm x 60 cm, tali, video kamera, busur derajat, siku-siku, tiga sampel tanah yang berbeda kadar liat , multitester digital, Amplifier, stopwatch, motor listrik yang berdaya 2 HP sebagai tenaga tarik bajak, besi baja (beban yang digunakan untuk kalibrasi), rantai (chain), sproket untuk transmisi bajak, speed reducer, dan alat-alat tulis.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode eksperimen. Untuk mendapatkan pengaruh sudut potong vertikal bajak terhadap draft spesifik tanah, didesain tiga bajak singkal, denagn lebar kerja 15 cm, yang sudut potong vertikalnya berturut – turut 20 o, 30 o, dan 40 o. Pengolahan tanah dilakukan pada kotak tanah (soil bin) dari tiga lokasi, yaitu Kecamatan Kuranji, Kecamatan Bungus Teluk Kabung, dan Kalurahan Limau Manis, Kecamatan Pauh. Pengolahan tanah dilakukan setelah tanah pada kotak tanah (soil bin) tersebut digenangi air minimum selama satu bulan agar terjadi proses konsolidasi. Analisis tanah dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas, yaitu untuk analisis kekuatan geser langsung, kadar air tanah, berat volume tanah, dan berat jenis tanah, sedangkan analisis tekstur tanah dilaksanakan di Laboratorium Tanah Fakultas Pertanian Universitas Andalas. Cone index tanah diukur dengan menggunakan penetrometer. Gaya potong tanah diukur dengan menggunakan strain gauge yang dipasang pada batang bajak singkal. Penukuran ini dibandingkan hasilnya dengan hasil pengukuran draft spesifik tanah menggunakan penetrometer berdasarkan rumus empiris Kisu. Pada studi pengaruh kecepatan pengolahan tanah terhadap draft spesifik, digunakan bajak singkal dengan lebar kerja 20 cm, dan sudut potong horisontal sebesar 20 o. Perlakuan kecepatan yang dipakai adalah 0,25 m/detik, 0,50 m/detik, dan 0,75 m/detik, yang diatur dengan cara mengganti – ganti ukuran sprocket transmisinya.
Dari penelitian tersebut diperoleh hasil : (1) semakin besar sudut potong vertikal suatu bajak, maka draft spesifik yang dihasilkan semakin kecil. Dengan demikian, desain bajak yang baik untuk tanah bertekstur liat tinggi adalah bajak dengan sudut potong vertikal yang besar, yaitu 40 o, (2) model regresi parabolik yang menunjukkan hubungan antara X (kecepatan pengolahan tanah, m/detik), dan Y (draft spesifik pengolahan tanah, N/cm2) adalah : Y = 0,67 + 3,38 X - 1,68 X2 , dengan koefisien determinasi r2 = 1, (3) apabila model yang dipakai adalah model eksponensial, maka diperoleh : Y = 1,1450 e0,94355 X , dengan X adalah kecepatan pengolahan tanah (m/detik), sedangkan Y adalah draft spesifik pengolahan tanah (N/cm2), dan (4) berdasarkan Theorema Buckingham tentang model matematis bilangan tak berdimensi, dapat disusun bentuk model : ( π1) = f (π2 ) , yaitu π1 = 35,5046 (π2)0,2165 dengan koefisien determinasi r2 = 0,997, dengan π1 = Ds / (ρ . g. h) dan π2 = V2 / (g.w). Dalam hal ini, Ds = draft spesifik tanah (N/m2), ρ = bulk density tanah (kg/m3), g = percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2, h = kedalaman pengolahan tanah (m), V = kecepatan pengolahan tanah (m/s), dan w = lebar kerja pengolahan tanah (m).



PENDAHULUAN

Latar Belakang
Bajak singkal (moldboard plow) merupakan alat pengolah tanah yang sudah dipakai berabad – abad dari jaman nenek moyang. Hingga kini bajak singkal masih dipakai, dan di Sumatera Barat secara mayoritas masih menggunakan hewan tarik sebagai sumber daya pengolahan tanah dengan menarik bajak singkal.
Bajak singkal termasuk alat pengolah tanah primer. Alat pengolah tanah primer menurut Hardjosoediro (1983) dalam Santosa (2004) adalah alat pembuka tanah atau alat pengolah tanah awal. Menurut La Cour (1984) dalam Santosa (2004), alat pengolah tanah primer ini berfungsi untuk memotong dan membalik tanah, membenamkan seresah, kemudian mencampurnya hingga pada batas kedalaman pengolahan tanah.
Peranan bajak singkal di dalam pengolahan tanah yaitu (Santosa, 2004) : (a) mengubur / membenamkan seresah, (b) menambah aerasi udara, (c) mengendalikan gulma, (d) memasukkan pupuk ke dalam tanah, dan (e) menjadikan media yang baik untuk biji dalam hal perkecambahannya. Dengan adanya pembenaman seresah atau residu tanaman yang disertai dengan aerasi yang baik, maka akan memacu pertumbuhan mikro organisme yang membantu proses dekomposisi seresah atau bahan organik tersebut. Dengan terjadinya dekomposisi bahan organik, maka akan menaikkan persediaan nitrogen dan fosfor, serta beberapa unsur hara lainnya.

Santosa et al. (2007) telah melakukan studi parameter fisik – mekanik tanah dan bajak singkal di Kota Padang, dengan hasil : (a) Hubungan antara cone index tanah dengan lebar kerja bajak dengan sumber penggerak traktor mengikuti persamaan garis lurus Y = - 2,598 X + 35,82, dengan X adalah cone index (kg/cm2), dan Y adalah lebar kerja bajak (cm), dengan koefisien determinasi r2 = 1, (b) Hubungan antara cone index tanah dengan koefisien kelengkungan bajak yang ditarik traktor mengikuti persamaan garis lurus Y = - 0,094 X + 0,185, dengan X adalah cone index (kg/cm2), dan Y adalah koefisien kelengkungan bajak, dengan koefisien determinasi r2 = 1, dan (c) Hubungan antara lebar kerja bajak ternak tarik dengan kandungan liat tanah, ternyata mengikuti persamaan garis lurus Y = - 8,66 X + 116,9, dengan X adalah lebar kerja bajak (cm), dan Y adalah prosentase liat (%), dengan koefisien determinasi r2 = 1.
Untuk mendapatkan data yang lebih lengkap, maka perlu dilakukan penelitian pengolahan tanah pada kotak tanah (soil bin), sehingga parameter kedalaman pengolahan tanah bisa dikendalikan. Selain itu, perlakuan kecepatan pengolahan tanah bisa direncanakan dengan baik.



Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mendapatkan : (a) hubungan antara parameter sudut potong vertikal bajak singkal dengan draft spesifik yang dihasilkan, dan (b) model matematis hubungan antara kecepatan pengolahan tanah dengan draft spesifik yang dihasilkan.

BAHAN DAN METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Penelitian ini telah dilaksanakan pada bulan Maret – Desember 2008 di Bengkel Program Studi Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Andalas, dengan sampel tanah diambil dari tiga lokasi, yaitu Bungus Teluk Kabung, Kuranji, dan Limau Manis, di Kota Padang. Analisis sifat fisika dan mekanika tanah, meliputi analisis kekuatan geser langsung, kadar air tanah, berat volume tanah, dan berat jenis tanah dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas, sedangkan analisis tekstur tanah dilaksanakan di Laboratorium Tanah Fakultas Pertanian Universitas Andalas.

Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu sampel tanah di tiga lokasi, yaitu Bungus Teluk Kabung, Kuranji, dan Limau Manis. Alat yang dipakai adalah sebagai berikut : untuk analisis cone index tanah digunakan penetrometer; analisis tekstur tanah menggunakan zat kimia peroksida, HCl, sodium hexametaphosphate, dan NaOH; berat volume tanah dengan menggunakan ring sampel; kadar air tanah dengan menggunakan oven dan neraca analitis; berat jenis tanah menggunakan piknometer; kekuatan geser tanah dengan menggunakan Direct Shear Apparatus Tipe 50-520 CV 2-1.
Untuk analisis tentang pengaruh sudut potong vertikal bajak terhadap draft spesifik tanah adalah tiga telapak (bottom) bajak singkal dengan sudut potong yang berbeda yakni 20 , 30 , 40 , strain gauge, penetrometer, kotak tanah (soil bin) ukuran 300 cm x 100 cm x 60 cm, tali, video kamera, busur derajat, siku-siku, tiga sampel tanah yang berbeda kadar liat, multitester digital, Amplifier, stopwatch, motor listrik yang berdaya 2 HP sebagai tenaga tarik bajak, besi baja (beban yang digunakan untuk kalibrasi), rantai (chain), sproket untuk transmisi bajak, speed reducer, dan alat-alat tulis.

Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode eksperimen. Untuk mendapatkan pengaruh sudut potong vertikal bajak terhadap draft spesifik tanah, didesain tiga bajak singkal, denagn lebar kerja 15 cm, yang sudut potong vertikalnya berturut – turut 20 o, 30 o, dan 40 o. Pengolahan tanah dilakukan pada kotak tanah (soil bin) dari tiga lokasi, yaitu Kecamatan Kuranji, Kecamatan Bungus Teluk Kabung, dan Kalurahan Limau Manis, Kecamatan Pauh. Pengolahan tanah dilakukan setelah tanah pada kotak tanah (soil bin) tersebut digenangi air minimum selama satu bulan agar terjadi proses konsolidasi. Cone index tanah diukur dengan menggunakan penetrometer. Gaya potong tanah diukur dengan menggunakan strain gauge yang dipasang pada batang bajak singkal. Penukuran ini dibandingkan hasilnya dengan hasil pengukuran draft spesifik tanah menggunakan penetrometer berdasarkan rumus empiris Kisu. Pada studi pengaruh kecepatan pengolahan tanah terhadap draft spesifik, digunakan bajak singkal dengan lebar kerja 20 cm, dan sudut potong horisontal sebesar 20 o. Perlakuan kecepatan yang dipakai adalah 0,25 m/detik, 0,50 m/detik, dan 0,75 m/detik, yang diatur dengan cara mengganti – ganti ukuran sprocket transmisinya.

Pelaksanaan Penelitian
(a) Pengukuran kadar air tanah
Kadar air tanah diukur dengan metode gravimetri, yaitu :
Ka = (b-c) / (c – a) x 100 % …………………………………………… ( 1 )
dengan Ka = kadar air tanah (%), a = berat cawan kosong (g), b = berat cawan + sampel tanah (g), dan c = berat cawan + sampel tanah setelah dioven pada suhu 105 oC dalam waktu 24 jam (g).
(b) Pengukuran berat volume tanah
Nilai berat volume tanah kering diukur dengan menggunakan ring sampel tanah.
BV = Bk / (  . r2 . t ) ……………………………………. (2)
dengan BV = berat volume kering tanah (g/cm3), Bk = berat tanah pada ring sampel yang sudah dioven selama 24 jam pada suhu 105 oC (g), r = jari-jari ring sampel (cm), dan t = tinggi ring sampel (cm).
Pengukuran BV tanah dilakukan pada tiga jenis tanah dengan tiga kali ulangan.
(c) Pengukuran berat jenis tanah
Nilai berat jenis tanah diukur dengan menggunakan piknometer, sesuai dengan standar ASTM D 854-58. Pengukuran dilakukan pada tiga jenis tanah sebanyak lima tiga ulangan.
(d) Perhitungan porositas tanah
Dari data berat jenis tanah dan berat volume tanah, maka dapat ditentukan besarnya porositas tanah (n), dengan menggunakan rumus :
………………………………..( 3 )
dengan, n adalah porositas tanah (%), BV adalah berat volume tanah (g/cm3), dan BJ adalah berat jenis tanah (g/cm3).
(e) Pengukuran tekstur tanah
Nilai tekstur tanah ditentukan dengan analisis granuler cara pipet. Klas tekstur tanah ditetapkan dengan menggunakan segitiga tekstur yang dikeluarkan oleh USDA.
(f) Pengukuran kekuatan geser tanah
Nilai parameter mekanika tanah untuk mengetahui kekuatan geser tanah adalah berupa kohesi, dan sudut gesek dakhil (internal friction angle). Alat ukur yang digunakan adalah Direct Shear Apparatus Tipe 50-520 CV 2-1, berdasarkan standar ASTM D 3080 – 82.
(g) Pengukuran cone index tanah
Cone index diukur dengan menggunakan penetrometer. Pengukuran dilakukan pada kedalaman 5 cm, 10 cm, 15 cm, dan 20 cm. Pengukuran tersebut dilakukan pada tiga jenis tanah. Rumus yang digunakan :
……………………………………..………….. ( 4)
dengan Ci = cone index (kg/cm2), F = gaya tekan pada tanah (kg), dan D = diameter alas kerucut penetrometer (cm).
(h) Perhitungan draft spesifik tanah dengan alat penetrometer
Dengan menggunakan Fomula Kisu (1972) dalam Santosa (1994a), Santosa (1994b) dan Santosa (2005a), maka nilai draft spesifik tanah secara berturut – turut dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 5, 6, dan 7.
…………………………………………………..(5 )
dengan IP adalah index plastisitas tanah (%), dan c adalah kandungan liat (clay) (dalam %).
………………………………………….…………(6 )
dengan Dst adalah draft spesifik tanah yang dimodifikasi dengan indeks plastisitas tanah (kg/cm2), dan ci adalah cone index (kg/cm2).

…………………………………..…………..(7 )
dengan : Ds adalah draft spesifik tanah (kg/cm2).


(i) Pengukuran draft tanah menggunakan rangkaian strain gauge
Penelitian dilakukan pada beberapa tahap yaitu :
(1) Menyiapkan ketiga sampel tanah yang diambil perlapisan tanah akan dimasukkan ke dalam kotak tanah (soil bin) ukuran 300 cm x 100 cm x 65 cm seperti Gambar 1. Keadaan tanah di soil bin diusahakan sama dengan kondisi tanah di lapangan (kadar airnya, kekerasan tanah, kepadatan tanah).


Gambar 1. Kotak Tanah (Soil Bin)

(2) Pembuatan 3 buah bajak singkal dengan sudut potong yang berbeda yakni 20 , 30 , dan 40

(3) Memasang strain gauge pada batang penarik (drawbar) dan merakit strain gauge membentuk rangkaian jembatan Wheatstone.
(4) Melakukan kalibrasi strain gauge, yaitu dengan melakukan pemberian beban 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, dan 800 newton pada ujung batang bajak singkal, dan dicatat perubahan tegangan listrik (yang tercatat dalm bentuk digit) yang terjadi dengan menggunakan multi tester digital. Dengan demikian maka akan didapatkan persamaan linear dari kalibrasi strain gauge sebagai berikut :
y = a x + b ................................(8)
dengan :
x = tegangan listrik (tercatat dalam digit)
y = gaya (N)
(5) Pengolahan tanah dengan 3 buah bajak singkal yang dipasang secara bergantian, yang batang bajaknya sudah dipasang strain gauge, sedangkan sumber tenaga tarik yang digunakan adalah dinamo listrik yang berdaya 2 HP sehingga nantinya didapatkan pengukuran berupa :
a. Kecepatan kerja
b. Analis draft spesifik tanah
(6) Pengukuran nilai draft spesifik berdasarkan rumus empiris Kisu (1972) yang diukur dengan Penetrometer yaitu dengan menentukan persentase liat (clay) ketiga sampel tanah, mengukur cone index tanah, menghitung nilai draft spesifik.
(7) Membandingkan dengan grafik hasil nilai draft spesifik berdasarkan rumus empiris Kisu (1972) dengan draft spesifik menggunakan strain gauge.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancangan Sistem Transmisi Bajak pada Soil Bin
Dalam perancang sistem transmisi bajak singkal pada soil bin, kecepatan gerak maju bajak yang diinginkan dalam penelitian ini adalah 0,5 m/detik. Sehingga komponen-komponen yang digunakan dalam sistem gerak maju bajak ini yaitu motor listik 2HP dengan RPM 2800, speed reducer 1 : 50, dua buah sproket 20 pits dengan jari-jari 4,25 cm, dua buah sproket 40 pits dengan jari-jari 8,5 cm, dan rantai.
Untuk mengetahui bagaimana sistem perancang kecepatan gerak maju bajak singkal pada soil bin dapat dihitung menggunakan rumus sebaagai berikut :

V = x r ...............................(9)
dengan :
V = kecepatan (m/detik)
r = jari-jari sproket (m)
Pada perancangan sistem transmisi, kecepatan bajak singkal pada soil bin, kecepatan yang diinginkan = 0,5 m/detik, sedangkan jari – jari sproket yang digunakan = 0,085 m, sehingga didapatkan RPM sproket penghubung dudukan bajak singkal adalah :
0,5 m/dtk = x 0,085 m
RPM =
RPM = 56,2

Dengan demikian untuk memperoleh kecepatan bajak pada soil bin sebesar 0,5 m/detik, maka RPM motor listrik harus direduksi sehingga menjadi 56 RPM. Untuk mereduksi putaran poros motor listrik tersebut digunakan speed reducer 1 : 50. Karena RPM motor listrik semula 2800 RPM, setelah dipasang speed reducer, maka frekuensi putarnya menjadi 56 (2800 : 50 = 56) . Sistem gerak bajak untuk merancang kecepatan bajak 0,5 m/detik pada soil bin disajikan pada Gambar 2 dan 3.


Gambar 2. Pemasangan Sproket dari Motor Listrik ke Speed Reducer


Gambar 3. Pemasangan Sproket dari Speed Reducer ke Ujung Soil Bin


Kalibrasi Strain Gauge
Batang bajak singkal terbuat dari bahan dasar baja yang dipakai untuk memegang bajak. Ukuran batang bajak singkal yang digunakan dalam penelitian seperti terlihat pada Gambar 4.


Gambar 4. Ilustrasi Isometrik Batang Bajak Singkal

Ket : Tebal (T) = 20 mm
Lebar (L) = 40 mm
Panjang (P) = 400 mm

Dengan menggunakan empat keping strain gauge yang dipasang pada batang bajak singkal dengan jarak 15 cm dari atas ke bawah seperti terlihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Strain Gauge yang Ditempel pada Batang Bajak Singkal

Setelah strain gauge ditempelkan pada batang bajak singkal kemudian dirangkai dengan kabel membentuk rangkaian jembatan Wheatstone. Arus yang keluar dari strain gauge (yang sudah membentuk rangkaian jembatan Wheatstone) akibat regangan dari batang bajak singkal yang dibebani oleh besi baja dengan kelipatan pembebanan (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, dan 800) N dengan pusat pembebanan di ujung batang bajak singkal, arus tersebut akan diperbesar nilainya dengan menggunakan amplifier dan tegangan yang keluar dari amplifier akan diukur dengan mengggunakan multitester. Setiap kenaikan pembebanan pada ujung batang bajak singkal akan diikuti oleh kenaikan arus yang terukur oleh multitester, dimana hasil kalibrasi disajikan seperti Tabel 1.





Tabel 1. Kalibrasi Strain Gauge dengan Berbagai Beban

No (Y) gaya atau beban (N) (x) tegangan (digit angka, mV)
1 100 98,1
2 200 98,3
3 300 98,6
4 400 99,2
5 500 99,6
6 600 99,9
7 700 100,4
8 800 100,7

Dari data tersebut dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 6.



Gambar 6. Grafik Hubungan Pembebanan dengan Tegangan Listrik
Regresi Linear : y = a + b x
a = -24615
b = 252,29
r = 0,9912
Dari Gambar 6 tersebut terlihat hubungan antara gaya dari pembebanan (N) pada ujung batang bajak singkal yang sudah dipasang strain gauge serta tegangan yang tercatat dalam digit angka pada multitester dari proses kalibrasi didapatkan persamaan y = 252,29 x – 24615, dengan koefisien determinasi r = 0,9912. Dari data hasil kalibrasi tersebut tampak bahwa tidak banyak terjadi perubahan efek pembebanan ini berarti strain gauge dapat dipakai dengan ketelitian yang cukup baik.

Pengolahan Tanah dengan Bajak Singkal yang Sudah Dipasang Strain Gauge
Strain gauge dapat dipandang sebagai sistem dengan masukan (input) yang bekerja berupa gaya, sedangkan keluaran (output) yang dihasilkan berupa beda tegangan listrik atau voltage. Untuk itu perlu dilakukan kalibrasi, sehingga diperoleh hubungan antara beban (gaya) yang bekerja dengan beda tegangan listik yang dihasilkan.
Dari pengukuran nilai draft pembajakan dengan menggunakan strain gauge pada ketiga sampel tanah yang dibajak dengan bajak singkal didapatkan waktu tempuh pengolahan tanah pada soil bin seperti terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Waktu Tempuh (detik) Pengolahan Tanah pada Soil Bin

Bajak
1 2 3
TA 7.2 6.8 6.3
TB 6.9 6.5 6.2
TC 6.4 6.2 6.1

dengan :
Jarak tempuh pada soil bin = 2,75 m.
TA = Tanah di Limau Manis, tekstur liat
TB = Tanah di Kuranji, tekstur liat
TC = Tanah di Bungus Teluk Kabung, tekstur liat berpasir
B1 = Bajak dengan sudut potong vertikal 20
B2 = Bajak dengan sudut potong vertikal 30
B3 = Bajak dengan sudut potong vertikal 40

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 7.


Gambar 7. Grafik Waktu Tempuh (detik) Pengolahan Tanah pada Soil Bin

Pada Gambar 7 terlihat adanya hubungan antara waktu tempuh (detik) pembajakan tanah pada soil bin dengan tipe bajak yang digunakan dalam penelitian, dimana semakin besar sudut potong vertikal bajak semakin cepat waktu tempuh pembajakan tanah pada soil bin dan sebaliknya semakin kecil sudut potong vertikal bajak maka semakin lama waktu tempuh pembajakan tanah pada soil bin. Setelah diperoleh data waktu tempuh pembajakan tanah pada soil bin kecepatan (m/detik) pembajakan tanah dapat dihitung seperti pada Tabel 3.

Tabel 3. Kecepatan (m/detik) Pengolahan Tanah Pada Soil Bin

Bajak
1 2 3
TA 0,382 0,404 0,437
TB 0,399 0,423 0,444
TC 0,430 0,444 0,451

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 8.

Gambar 8. Grafik Kecepatan (m/detik) Pengolahan Tanah Pada Soil Bin

Pada Gambar 8 dapat dilihat bahwa kecepatan pembajakan dipengaruhi oleh sudut potong vertikal bajak dan kadar liat tanah pada masing-masing tanah. Pengolahan tanah dengan bajak yang memiliki sudut potong vertikal yang lebih kecil cenderung memberikan kecepatan pembajakan yang lebih kecil (lambat), sedangkan kadar liat masing-masing sampel tanah yang digunakan dalam penelitian ini juga ikut mempengaruhi kecepatan pembajakan tanah dalam soil bin. Hal ini tidak lepas dari pengaruh kondisi atau sifat fisik tanah yang diolah.
Namun demikian menurut Suprodjo dalam Amelia (2005), diperoleh kesimpulan bahwa makin baik pembalikan dan penggemburan tanahnya untuk keadaan kerja yang sama, maka makin besar daya yang diperlukannya.
Data pembacaan tegangan listrik (digit angka) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah dalam soil bin pada masing-masing sampel tanah disajikan pada sub sub bab berikut :

Tanah di Limau Manis (TA)
Data hasil pembacaan tegangan listrik (digit) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah di Limau Manis dalam soil bin disajikan pada Tabel 4.



Tabel 4. Data Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah di Limau
Manis dalam Soil Bin

Pembacaaan Ke- Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah pada Berbabagai Tipe Bajak (digit angka)
B1 B2 B3
1 100,3 99,6 99,1
2 99,3 99,3 99,4
3 98,7 99,7 99,3
4 99,5 99,6 99,5
5 99,5 99,7 99,2
6 99,8 99,5 99,4
7 99,4 99,6 99,5
8 99,6 99,5 99,3
9 99,7 99,4 99,4
10 99,3 99,5 99,2
Rata-rata 99,9 99,5 99,3

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 9.


Gambar 9. Grafik Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah di Limau
Manis dalam Soil Bin

Dari data pembacaan tegangan listrik (digit angka) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah (pada kedalaman pengolahan tanah 15 cm) dalam soil bin, maka draft, luas penampang pengolahan tanah dan draft spesifik tanah di Limau Manis, hasilnya disajikan pada Tabel 5.

Tabel 5. Draft (N) dan Draft Spesifik (N/cm ) Pengolahan Tanah di Limau Manis

Perhitungan Data B1 B2 B3
Draft (N) 600 475 425
Luas Penampang Pengolahan Tanah (cm )
225 225 225
Ds (N/cm )
2.67 2.11 1.88

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 10.


Gambar 10. Grafik Draft Spesifik Tanah di Limau Manis yang Diuji dengan Berbagai Tipe Bajak Singkal dengan Sudut Potong Vertikal yang Berbeda

Pada Gambar 10 terlihat adanya hubungan besar sudut potong vertikal bajak dengan draft spesifik yang terjadi pada saat pembajakan tanah, dimana semakin Besar sudut potong vertikal bajak maka semakin kecil nilai draft spesifiknya dan sebaliknya semakin besar sudut potong pembajakan maka semakin besar nilai draft spesifik tanah yang terjadi.

Tanah di Kuranji (TB)
Data hasil pembacaan tegangan listrik (digit) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah di Kuranji dalam soil bin disajikan pada Tabel 6.

Tabel 6. Data Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah di Kuranji dengan Soil Bin

Pembacaaan Ke- Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah pada Berbabagai Tipe Bajak (digit angka)
B1 B2 B3
1 99,5 99,1 98,5
2 99,4 99,2 98,6
3 99,3 99,5 98,7
4 99,4 98 99
5 99,5 99,3 99,1
6 99,5 98,2 98,9
7 99,3 99,5 99,3
8 99,4 98,9 99,2
9 99,2 98,6 99,3
10 99,4 99,8 99,4
Rata-rata 99,39 99,01 99
Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 11.


Gambar 11. Grafik Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah di
Kuranji dalam Soil Bin

Dari data pembacaan pembacaan tegangan listrik (digit) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah (pada kedalaman pengolahan tanah 12 cm) dalam soil bin, maka draft, luas penampang pengolahan tanah dan draft spesifik tanah di Kuranji, hasil olahan datanya disajikan pada Tabel 7.

Tabel 7. Draft (N) dan Draft Spesifik (N/cm ) Pengolahan Tanah di Kuranji

Perhitungan B1 B2 B3
Draft (N) 431.67 368.33 366.67
Luas Penampang Pengolahan Tanah (cm )
180 180 180
Ds (N/cm )
2.4 2.1 2.04

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 12.


Gambar 12. Grafik Draft Spesifik Tanah di Kuranji yang Diuji dengan Berbagai
Tipe Bajak Singkal dengan Sudut Potong Vertikal yang Berbeda

Dari Gambar 12 terlihat adanya hubungan besar sudut potong vertikal bajak dengan draft spesifik yang terjadi pada saat pembajakan tanah, dimana semakin besar sudut potong vertikal bajak maka semakin kecil nilai draft spesifiknya dan sebaliknya semakin besar sudut potong pembajakan maka semakin besar nilai draft spesifik tanah yang terjadi.
Tanah di Bungus Teluk Kabung (TC)
Data hasil pembacaan tegangan listrik (digit) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah di Bungus Teluk Kabung dalam soil bin disajikan pada Tabel 8.










Tabel 8. Data Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah di Bungus Teluk Kabung dengan Soil Bin

Pembacaaan Ke- Bajak singkal yang diuji
B1 B2 B3
1 99.4 98 99
2 99.2 99,2 98,6
3 99,3 99,5 99.2
4 99,4 99.1 98.9
5 99,2 99,4 98.7
6 99,1 98,2 98,9
7 99,3 99,5 99,1
8 99,4 98,9 99,2
9 99,2 98,6 99,3
10 99,3 99,5 98.7
Rata-rata 99,28 98,99 98.96

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 13.



Gambar 13. Grafik Pembacaan Strain Gauge pada Saat Pengolahan Tanah di
Bungus Teluk Kabung dalam Soil Bin

Dari data pembacaan pembacaan tegangan listrik (digit) pada strain gauge pada saat pengolahan tanah (pada kedalaman pengolahan tanah 15 cm) dalam soil bin, maka draft, luas penampang pengolahan tanah dan draft spesifik tanah di Bungus Teluk Kabung dapat dihitung, yang hasilnya disajikan pada Tabel 9.

Tabel 9. Draft (N) dan Draft Spesifik (N/cm ) Pengolahan Tanah di Bungus Teluk Kabung

Perhitungan B1 B2 B3
Draft (N) 420 365 360
Luas Penampang Pengolahan Tanah (cm )
225 225 225
Ds (N/cm )
1.87 1.62 1.6

Dari data tersebut, dapat dibuat grafik, yang hasilnya disajikan pada Gambar 14.



Gambar 14. Grafik Draft Spesifik Tanah di Bungus Teluk Kabung yang Diuji
dengan Berbagai Tipe Bajak Singkal dengan Sudut Potong
Vertikal yang Berbeda

Dari Gambar 14 terlihat adanya hubungan besar sudut potong vertikal bajak dengan draft spesifik yang terjadi pada saat pembajakan tanah, Menurut Suprodjo dalam Amelia (2005), adanya perbedaan sudut-sudut pengangkatan, pembalikan, dan penggemburan ini akan mempengaruhi perbedaan besarnya beban untuk mengangkat, membalik, dan menggemburkan atau dalam komponen penarikan horisontal menghasilkan perbedaan besarnya beban penarikan secara keseluruhan, dimana semakin besar sudut potong vertikal bajak maka semakin kecil nilai draft spesifiknya, semakin kecil beban kerja sehingga proses pengangkatan penggemburan dan pembalikan semakin mudah, dan sebaliknya semakin kecil sudut potong pembajakan maka semakin besar nilai draft spesifik tanah yang terjadi dan semakin besar beban kerjanya sehingga proses pengangkatan penggemburan dan pembalikan semakin susah.

Rumus Empiris Draft Spesifik Tanah Menurut Masayuki Kisu (1972)
Dilakukan dengan Pengukuran Ci (Cone index) Menggunakan Penetrometer
Draft spesifik tanah juga dapat dihitung menggunakan Penetrometer yakni dengan pengukuran Ci (Cone index). Sebelum melakukan pengukuran draft spesifik tanah dengan penetrometer perlu diketahui kadar liat (clay) tanah yang akan dicari draft spesifiknya. Analisis kadar liat (clay) tiga sampel tanah penelitian yang diuji dalam uji tekstur tanah di Laboratorium Tanah Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Unand disajikan pada Tabel 10.

Tabel 10. Uji Tekstur Tiga Sampel Tanah Penelitian

Sampel Tanah % pasir % debu % liat Tekstur
TA
TB
TC 12,91
25,37

39,20 24,49
10,67

10,13 62,60
63,96

50,67 liat
liat

Liat berpasir

Hasil pengukuran draft spesifik tanah berdasarkan rumus empiris Kisu (1972) disajika pada sub sub bab berikut :
Tanah di Limau Manis (TA)
Data hasil pembacaan gaya (kg) oleh penetrometer pada tanah di Limau Manis dalam soil bin disajikan pada Tabel 11.
Tabel 11. Hasil Pembacaan Gaya pada Penetrometer (kgf) Tanah di Limau Manis

Kedalaman (cm) Pembacaan gaya (kg), pada ulangan ke-
1 2 3 4
5 0,5 0 0 0,5
10 0,5 0,5 0,5 0
15 0 0,5 0 0,5
20 0 1 0,5 0,5
rata-rata 0,25 0,50 0,25 0,375

Dari pembacaan gaya pada penetrometer (kg) pada tanah di Limau Manis didapatkan rata-rata gaya sebagai berikut = kgf
= 0,344 kgf
Dari persamaan 4, 5, 6, dan 7 diketahui :
F = gaya vertikal yang bekerja (N)
d = diameter alas kerucut penetrometer (cm)
Ci = Cone index (N/cm )
Ds = draft spesifik tanah (N/cm )
Dst = draft spesifik tanah yang dimodifikasi dengan indeks plastisitas
tanah (N/cm )
Ip = indeks plastisitas tanah, dalam (%)
C = kandungan lempung (clay) = 62,60 %
Hasil pengolahan data :
Ci =
=
= 0,687 N/cm
C = kandungan lempung (clay) = 62,60 %
Ip = (0,8 x C ) – 4,5
= (0,8 x 62,60) – 4,5
= 45,58 %
Dst = +
= +
= 1,456
Ds =
=
= 3,893 N/cm
Dengan demikian hasil pengolahan data di atas didapatkan draft spesifik tanah di Limau Manis sebesar 3,893 N/cm .
Tanah di Kuranji (TB)
Data hasil pembacaan gaya (kg) oleh penetrometer pada tanah di Kuranji dalam soil bin disajikan pada Tabel 12.
Tabel 12. Hasil Pembacaan Gaya pada Penetrometer (kgf) Tanah di Kuranji

Kedalaman (cm) Pembacaan gaya (kg), pada ulangan ke-
1 2 3 4
5 0 0 0 0
10 1 0,6 0,5 0,5
15 0,5 1 0,5 0,5
20 0,7 1 1,5 1
rata-rata 0,55 0,65 0,625 0,50

Dari hasil pembacaan gaya pada penetrometer(kg) pada tanah di Limau Manis didapatkan rata-rata gaya sebagai berikut = kgf = 0,581 kgf
Dari persamaan 4, 5, 6, dan 7 diketahui :
F = gaya vertikal yang bekerja (N)
d = diameter alas kerucut penetrometer (cm)
Ci = Cone index (N/cm )
Ds = draft spesifik tanah (N/cm )
Dst = draft spesifik tanah yang dimodifikasi dengan indeks plastisitas
tanah (N/cm )
Ip = indeks plastisitas tanah, dalam (%)
C = kandungan lempung (clay) = 62,60 %

Hasil pengolahan data :
Ci =
=
= 1,161 N/cm
C = kandungan lempung (clay)
= 63,96 %
Ip = (0,8 x C ) – 4.5
= (0,8 x 63,96) – 4,5
= 46,67 %
Dst = +
= +
= 0,864
Ds =
=
= 2,937 N/cm
Dari hasil pengolahan data di atas didapatkan draft spesifik tanah di Kuranji sebesar 2,937 N/cm .
Tanah di Bungus Teluk Kabung (TC)
Data hasil pembacaan gaya (kg) oleh penetrometer pada tanah di Bungus Teluk Kabung dalam soil bin disajikan pada Tabel 13.

Tabel 13. Hasil Pembacaan Gaya pada Penetrometer (kgf) Tanah di Bungus Teluk Kabung

Kedalaman (cm) Pembacaan gaya (kgf), pada ulangan ke-
1 2 3 4
5 0 0,5 0,5 0,5
10 0,5 0,5 0,5 0
15 0,5 0,5 0,25 0
20 0 0 0,5 0,5
rata-rata 0,25 0,375 0,438 0,250

Dari pembacaan gaya pada penetrometer (kgf) pada tanah di Limau Manis didapatkan rata-rata gaya sebagai berikut = kgf
= 0,328 kgf
Dari persamaan 4, 5, 6, dan 7 diketahui :
F = gaya vertikal yang bekerja (N)
d = diameter alas kerucut penetrometer (cm)
Ci = Cone index (N/cm )
Ds = draft spesifik tanah (N/cm )
Dst = draft spesifik tanah yang dimodifikasi dengan indeks plastisitas
tanah (N/cm )
Ip = indeks plastisitas tanah, dalam (%)
C = kandungan lempung (clay) = 62,60 %
Hasil pengolahan data :
Ci =
=
= 0,656 N/cm
C = kandungan lempung (clay)
= 50,67 %
Ip = (0,8 x C ) – 4,5
= (0,8 x 50,57) – 4,5
= 36,036 %
Dst = +
= +
= 1,525
Ds =
=
= 3,091 N/cm
Dari hasil pengolahan data di atas didapatkan draft spesifik tanah di Bungus Teluk Kabung sebesar 3,091 N/cm .

Membandingkan Hasil Pengukuran Draft Spesifik dengan Penetrometer dan Strain Gauge

Perbandingan Pengukuran draft spesifik tanah yang diuji dengan strain gauge dan dengan penetrometer disajikan seperti Tabel 14.
Tabel 14. Draft Spesifik Tanah yang Diuji dengan menggunakan Strain Gauge pada Bajak Singkal dengan Sudut Potong Vertikal 20 , 30 , 40 , dan Penetrometer

Bajak Draft Spesifik dengan Penetrometer (N/cm2) yang Diuji dengan Strain Gauge
Tanah di Kuranji Tanah di Bungus Teluk Kabung Tanah di Limau Manis
B1 2,4 1,87 2,67
B2 2,1 1,62 2,11
B3 2,04 1,6 1,88
Penetrometer ( N/cm2) 2,937 3,091 3,893

Dari Tabel 14 terlihat bahwa pengukuran draft spesifik tanah yang diuji dengan strain gauge dan dengan penetrometer memperlihatkan hasil yang tidak berbeda jauh dalam (kisaran satu angka). Untuk lebih jelasnya gambaran hasil pengukuran draft spesifik tanah yang diuji dengan strain gauge dan dengan penetrometer ini akan disajikan grafik seperti terlihat pada Gambar 15.


Gambar 15. Grafik Perbandingan Draft Spesifik Tanah yang Diuji dengan
Menggunakan Strain Gauge dan Penetrometer

Pada Gambar 15 disajikan hubungan antara draft spesifik tanah yang diuji dengan penetrometer ( N/cm ) dan draft spesifik diuji dengan strain gauge (N/cm ) pada bajak singkal dengan sudut potong berbeda, semakin besar sudut potong vertikal bajak yang digunakan dalam penelitian maka semakin jauh penyimpangan draft spesifik yang terjadi jika dibanding dengan draft spesifik yang diuji dengan penetrometer dan sebaliknya semakin kecil sudut potong vertikal bajak yang digunakan dalam penelitian maka semakin sedikit penyimpangan draft spesifik yang terjadi jika dibanding dengan draft spesifik yang diuji dengan penetrometer. Dari grafik tersebut juga terlihat bahwa semakin besar sudut potong vertikal suatu bajak, maka draft spesifik yang dihasilkan semakin kecil. Dengan demikian, desain bajak yang baik untuk tanah bertekstur liat tinggi adalah bajak dengan sudut potong vertikal yang besar, yaitu 40 o.
Hubungan antara hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan bajak singkal dengan sudut potong vertikal 20 o yang dipasang strain gauge dan dengan alat ukur penetrometer, dengan mengolah data pengolahan tanah dari sampel tanah Kuranji dan Limau Manis adalah Y = -5,56 + 3,54 X, dengan X adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan strain gauge (N/cm2) dan Y adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan penetrometer (N/cm2), dengan koefisien determinasi (r2) = 1. Untuk penyelesaian regresi linear ini digunakan program komputer dengan menggunakan Visual Basic 6.0. Dari persamaan tersebut tampak bahwa dengan naiknya nilai pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan strain gauge akan diikuti pula dengan kenaikan hasil pengukuran dengan menggunakan penetrometer.
Hubungan antara hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan bajak singkal dengan sudut potong vertikal 30 o yang dipasang strain gauge dan dengan alat ukur penetrometer, dengan mengolah data pengolahan tanah dari sampel tanah Kuranji dan Limau Manis adalah Y = - 197,82 + 95,60 X, dengan X adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan strain gauge (N/cm2) dan Y adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan penetrometer (N/cm2), dengan koefisien determinasi (r2) = 1.




Perlakuan Kecepatan Bajak
Bajak dengan lebar kerja 20 cm, sudut potong vertikal 20 o, kedalaman pengolahan tanah 13 cm. Luas potong penampang melintang tanah adalah 20 cm x 13 cm = 260 cm2.
Pada perlakuan kecepatan 0,25 m/detik, terbaca strain gauge = 99,02. Ini berarti besarnya gaya potong tanah arah horisontal atau draft adalah sebesar = y,
y = 252,29 x - 24615
= 252,29 (99,02) - 24615
= (24981,7558 – 24615) N = 366,7558 N
Berarti, besarnya draft spesifik pengolahan tanah dengan bajak singkal dengan lebar kerja 20 cm, sudut potong vertikal 20 o, dengan kecepatan kerja 0,25 m/detik adalah sebesar = 366,7558 N / 260 cm2 = 1,41 N/cm2.
Pada perlakuan kecepatan 0,50 m/detik, terbaca strain gauge = 99,57. Ini berarti besarnya gaya potong tanah arah horisontal atau draft adalah sebesar = y,
y = 252,29 x - 24615
= 252,29 (99,57) - 24615
= (25120,5153 – 24615) N = 505,5153 N
Berarti, besarnya draft spesifik pengolahan tanah dengan bajak singkal dengan lebar kerja 20 cm, sudut potong vertikal 20 o, dengan kecepatan kerja 0,50 m/detik adalah sebesar = 505,5153 N / 260 cm2 = 1,94 N/cm2.
Pada perlakuan kecepatan 0,75 m/detik, terbaca strain gauge = 99,90. Ini berarti besarnya gaya potong tanah arah horisontal atau draft adalah sebesar = y,
y = 252,29 x - 24615
= 252,29 (99,90) - 24615
= ( 25203,771 – 24615) N = 588,771 N
Berarti, besarnya draft spesifik pengolahan tanah dengan bajak singkal dengan lebar kerja 20 cm, sudut potong vertikal 20 o, dengan kecepatan kerja 0,75 m/detik adalah sebesar = 588,771 N / 260 cm2 = 2,26 N/cm2.
Dari data tersebut, dapat ditabelkan antara kecepatan pengolahan tanah dengan bajak singkal dengan lebar kerja 20 cm, sudut potong vertikal 20 o, dengan draft spesifik, disajikan pada Tabel 15.
Tabel 15. Draft Spesifik tanah pada Beberapa Kecepatan Pengolahan Tanah
No. Kecepatan Pengolahan Tanah (m/detik) Draft Spesifik Pengolahan Tanah (N/cm2 )
1. 0,25 1,41
2. 0,50 1,94
3. 0,75 2,26

Dari Tabel 15 dapat dilihat bahwa besarnya draft spesifik pengolahan tanah akan meningkat sejalan dengan kenaikan kecepatan pengolahan tanah. Model matematis yang menunjukkan hubungan antar dua variabel tersebut diselesaikan dengan program komputer Visual Basic 6.0. Hasil eksekusi program menghasilkan : Y = 0,67 + 3,38 X - 1,68 X2 , dengan X adalah kecepatan pengolahan tanah (m/detik), sedangkan Y adalah draft spesifik pengolahan tanah (N/cm2), koefisien determinasi r2 = 1.
Apabila model yang dipakai adalah model eksponensial. Hasil eksekusi program dihasilkan :
Y = 1,1450 e0,94355 X , dengan X adalah kecepatan pengolahan tanah (m/detik), sedangkan Y adalah draft spesifik pengolahan tanah (N/cm2).
Berdasarkan Theorema Buckingham tentang model matematis bilangan tak berdimensi, dapat diaplikasikan sebagai berikut :
π1 = Ds / (ρ . g. h)
dengan :
Ds = draft spesifik tanah (N/m2)
ρ = densitas tanah, dalam hal ini adalah bulk density (kg/m3)
g = percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2
h = kedalaman pengolahan tanah (m)
π2 = V2 / (g.w)
dengan V = kecepatan pengolahan tanah (m/s)
w = lebar kerja pengolahan tanah (m)
Akan dibuat model π1 = f (π2 ) , dengan model fungsi pangkat (power funtion).
Tabulasi data disajikan pada Tabel 16.
Tabel 16. Rekapitulasi Data untuk Penyusunan Bilangan tak Berdimensi
No. V Ds w g h ρ π1 π2
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
1. 0,25 14.100 0,2 9,81 0,13 660 16,7519 0,0319
2. 0,50 19.400 0,2 9,81 0,13 660 23,0486 0,1274
3. 0,75 22.600 0,2 9,81 0,13 660 26,8505 0,2867

Keterangan :
Kolom (2) = kecepatan pengolahan tanah (m/s)
Kolom (3) = draft spesifik tanah (N/m2)
Kolom (4) = lebar kerja pengolahan tanah (m)
Kolom (5) = percepatan gravitasi bumi ( m/s2 )
Kolom (6) = kedalaman pengolahan tanah (m)
Kolom (7) = bulk density tanah (kg/m3)
Kolom (8) = Ds / (ρ . g. h)
Kolom (9) = V2 / (g.w)
Penyelesaian model matematis tersebut dengan program komputer Visual Basic 6.0. Hasil eksekusi program adalah :
( π1) = f (π2 )
↔ π1 = 35,5046 (π2)0,2165 dengan koefisien determinasi r2 = 0,997, dengan
π1 = Ds / (ρ . g. h)
π2 = V2 / (g.w)
dalam hal ini, Ds = draft spesifik tanah (N/m2), ρ = densitas tanah, dalam hal ini adalah bulk density (kg/m3), g = percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2, h = kedalaman pengolahan tanah (m), V = kecepatan pengolahan tanah (m/s), dan w = lebar kerja pengolahan tanah (m).




KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Hubungan matematis antara bidang horisontal (x, cm) dan bidang vertikal (y, cm) pada bajak singkal dengan lebar kerja 15 cm dan sudut potong vertikal 20 o adalah :
y = 0,0374 x + 0,1093 x + 0,6087 x + 0,0136 dengan koefisien determinasi r2 = 0,999, dengan nilai koefisien kelengkungan bajak adalah 0,0374.
2. Hubungan matematis antara bidang horisontal (x, cm) dan bidang vertikal (y, cm) pada bajak singkal dengan lebar kerja 15 cm dan sudut potong vertikal 30 o adalah :
y = 0,0394 x + 0,089 x + 0,6929 x + 0,0121 dengan koefisien determinasi r2 = 0,9989, dengan nilai kelengkungan bajak adalah 0,0394.
3. Hubungan matematis antara bidang horisontal (x, cm) dan bidang vertikal (y, cm) pada bajak singkal dengan lebar kerja 15 cm dan sudut potong vertikal 40 o adalah :
y = 0,044 x + 0,1476 x + 1,0008 x + 0,025 dengan koefisien determinasi r2 = 0,9991, dengan nilai kelengkungan bajak yang mempunyai sudut potong vertikal 400 adalah 0,0444.
4. Semakin besar sudut potong vertikal suatu bajak, maka koefisien kelengkungan singkalnya juga semakin besar.
5. Pada kalibrasi strain gauge diperoleh hubungan antara X (pembacaan digit beda tegangan listrik, dalam mV) dan Y (gaya yang bekerja, newton) adalah Y = a + b X, dengan a = -24615, dan b = 252,29, serta koefisien determinasi r = 0,9912.
6. Semakin besar sudut potong vertikal bajak yang digunakan dalam penelitian maka semakin jauh penyimpangan draft spesifik yang terjadi jika dibanding dengan draft spesifik yang diuji dengan penetrometer dan sebaliknya semakin kecil sudut potong vertikal bajak yang digunakan dalam penelitian maka semakin sedikit penyimpangan draft spesifik yang terjadi jika dibanding dengan draft spesifik yang diuji dengan penetrometer.
7. Semakin besar sudut potong vertikal suatu bajak, maka draft spesifik yang dihasilkan semakin kecil. Dengan demikian, desain bajak yang baik untuk tanah bertekstur liat tinggi adalah bajak dengan sudut potong vertikal yang besar, yaitu 40 o.
8. Hubungan antara hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan bajak singkal dengan sudut potong vertikal 20 o yang dipasang strain gauge dan dengan alat ukur penetrometer, dengan mengolah data pengolahan tanah dari sampel tanah Kuranji dan Limau Manis adalah Y = -5,56 + 3,54 X, dengan X adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan strain gauge (N/cm2) dan Y adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan penetrometer (N/cm2), dengan koefisien determinasi (r2) = 1.
9. Dengan naiknya nilai pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan strain gauge akan diikuti pula dengan kenaikan hasil pengukuran dengan menggunakan penetrometer.
10. Hubungan antara hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan bajak singkal dengan sudut potong vertikal 30 o yang dipasang strain gauge dan dengan alat ukur penetrometer, dengan mengolah data pengolahan tanah dari sampel tanah Kuranji dan Limau Manis adalah Y = - 197,82 + 95,60 X, dengan X adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan menggunakan strain gauge (N/cm2) dan Y adalah hasil pengukuran draft spesifik tanah dengan penetrometer (N/cm2), dengan koefisien determinasi (r2) = 1.
11. Sampel tanah di Kalurahan Limau Manis, Kecamatan Pauh, mempunyai bulk density terendah dibanding dengan sampel tanah di Kecamatan Kuranji atau pun Kecamatan Bungus Teluk Kabung.
12. Sampel tanah di Kecamatan Bungus Teluk Kabung mempunyai berat jenis yang terbesar jika dibandingkan dengan sampel tanah di Kecamatan Kuranji atau Kecamatan Pauh.
13. Sampel tanah di Kalurahan Limau Manis, Kecamatan Pauh mempunyai porositas yang terbesar di antara sampel tanah lainnya, yaitu 0,7349 atau 73,49 %.
14. Sampel tanah dari Kecamatan Bungus Teluk Kabung mempunyai nilai kohesi yang terendah dibandingkan dengan sampel tanah lainnya, yaitu sebesar 0,041 kg/cm2.
15. Sampel tanah dari Kalurahan Limau Manis, Kecamatan Pauh mempunyai sudut gesek internal (internal friction angle) yang terbesar dibandingkan dengan sampel tanah lainnya.
16. Model regresi parabolik yang menunjukkan hubungan antara X (kecepatan pengolahan tanah, m/detik), dan Y (draft spesifik pengolahan tanah, N/cm2) adalah : Y = 0,67 + 3,38 X - 1,68 X2 , dengan koefisien determinasi r2 = 1.
17. Apabila model yang dipakai adalah model eksponensial, maka diperoleh :
Y = 1,1450 e0,94355 X , dengan X adalah kecepatan pengolahan tanah (m/detik), sedangkan Y adalah draft spesifik pengolahan tanah (N/cm2).
18. Berdasarkan Theorema Buckingham tentang model matematis bilangan tak berdimensi, dapat disusun bentuk model : ( π1) = f (π2 ) , yaitu
π1 = 35,5046 (π2)0,2165 dengan koefisien determinasi r2 = 0,997, dengan
π1 = Ds / (ρ . g. h) dan π2 = V2 / (g.w).
Dalam hal ini, Ds = draft spesifik tanah (N/m2), ρ = bulk density tanah (kg/m3), g = percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/s2, h = kedalaman pengolahan tanah (m), V = kecepatan pengolahan tanah (m/s), dan w = lebar kerja pengolahan tanah (m).

Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut yang dilaksanakan di sawah langsung, dengan berbagai sumber penggerak bajak singkal (moldboard plow), baik berupa ternak tarik (sapi) maupun traktor. Perlu diteliti bagaimana perubahan sifat fisika dan mekanika tanah pada setiap tahap pengolahan tanah, serta dilakukan tinjauan ekonomi teknik, untuk mendapatkan biaya pokok pengolahan tanah serta titik impas (break event point).

UCAPAN TERIMA KASIH
Makalah ini merupakan bagian dari Penelitian Fundamental Perguruan Tinggi Tahun Anggaran 2008, dengan judul penelitian “ STUDI PARAMETER FISIK MEKANIK TANAH DAN BAJAK SINGKAL UNTUK PENGOLAHAN TANAH (STUDI KASUS DI PADANG SUMATERA BARAT) (TAHUN II)”. Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, yang telah membiayai penelitian ini, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Nomor : 005/ SP2H/ PP/ DP2M/III/2008, tanggal 6 Maret 2008.

DAFTAR PUSTAKA
Amelia, Sari. 2005. Kajian Nilai Draft Spesifik Pengolahan Tanah dengan Menggunakan Model Bajak Singkal (Moldboard Plow) pada Beberapa Jenis Tanah. Skripsi. Fakultas Pertanian Universitas Andalas. Padang
Hakim, Nurhajati, M. Yusuf Nyakpa, A. M. Lubis, Sutopo Ghani Nugroho, M. Rusdi Saul, M. Amin Diha, Go Ban Hong, dan H. H. Bailey. 1986. Dasar – Dasar Ilmu Tanah. Penerbit Universitas Lampung.
Hardjowigeno, Sarwono. 1987. Ilmu Tanah. Edisi Revisi. Jakarta, Mediyatama Sarana Perkasa.
Madyayanti, Elly. 1984. Mekanika Tanah. Edisi Keempat. Alih Bahasa dari Soil Mechanics, 4th Edition, by Smith, M. J. , George Godwin Ltd., 1981. Jakarta, Erlangga.
Murphy, G. 1950. Simulitude in Engineering. The Ronald Press Company. USA.
Rahardjo, B. 1983. Penyempurnaan dan Pengembangan Bajak Hewani. Lembaga Penelitian. Fakultas Teknologi Pertanian. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Santosa. 1994a. Potensi Sumber Daya Pertanian di Bidang Pengolahan Tanah di Sumatera Barat. Buletin Enjiniring Pertanian, Vol. 1, No. 2, Juli 1994, hal. 13-22.
Santosa. 1994b. Studi Nilai Draft Spesifik Tanah dengan Berbagai Metoda. 1994. Buletin Enjiniring Pertanian, Vol. 1, No. 3, Okt, 1994 : 8-14.
Santosa. 1995. Pengaruh Kedalaman Bajak terhadap Gaya Pembajakan pada Berbagai Kelembaban Tanah. Laporan Penelitian Dana SPP / DPP Unand 1995/1996 No. Kontrak 78/LP-UA/SPP/DPP/D/04/1995. Padang.
Santosa, Sembiring, E. N. dan Mandang, T. 1998. Optimasi Pendayagunaan Traktor pada Budidaya Jagung. Makalah Disampaikan pada Seminar Perhimpunan Teknik Pertanian (PERTETA), di Yogyakarta, 21 – 22 Juli 1998.
Santosa. 2005. Aplikasi Visual Basic 6.0 dan Visual Studio.Net 2003 dalam Bidang Teknik dan Pertanian. Yogyakarta. Andi.
Santosa, Andasuryani, dan Azrifirwan. 2007. Studi Parameter Fisik Mekanik Tanah dan Bajak Singkal untuk Pengolahan Tanah (Studi Kasus di Padang Sumatera Barat). Penelitian Fundamental Perguruan Tinggi. Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, Kontrak Nomor : 0145.0/023-04.0/-/2007 tertanggal 31 Desember 2006.
Sarief, E. Saifuddin. 1986. Ilmu Tanah Pertanian. Cetakan Kedua. Bandung, Pustaka Buana.
Suprodjo. 1980. Cara – Cara Menentukan Ukuran Utama dari Traktor untuk
Pengolahan Tanah. Bagian Mekanisasi Pertanian. Fakultas Teknologi
Pertanian Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Tarmana, R. D. 1989. Pengolahan Tanah dengan Traktor. Pusat Pengembangan
Teknologi Enjiniring Pertanian Tepat Guna & JICA. Departemen Pertanian.
Jakarta.
Purwadi, Tri. 1990. Mesin dan Peralatan Usaha Tani. Alih Bahasa dari Farm
Machinery and Equipment. by Smith, H. P. and L. H. Wilkes, SixthEdition.
Mc Graw- Hill, Inc., Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Watkins, R. K. and O. K. Shupe. 1976. Introduction to Experimentation. Utah State University. Logan.
Yulnafatmawita. 2006. Modul Praktikum Fisika Tanah. Fakultas Pertanian. Universitas Andalas. Padang.