alat dan mesin pengolahan tanah

Tujuan Umum

            Tujuan utama dari pengolahan tanah adalah menciptakan kondisi tanah yang paling sesuai untuk pertumbuhan tanaman dengan usaha yang seminimun mungkin. Selama ini tujuan tersebut seringkali dicapai dengan mengaplikasikan cara cut and try baik dalam mengembangkan metoda pengolahan tanah maupun mengembangkan atau memperbaiki disain peralatan pengolahan tanah yang sudah ada.

Pada situasi seperti ini maka diperlukan pengetahuan (knowledge) mengenai proses pengolahan tanah sehingga memungkinkan untuk memprediksi biaya dan hasil pengolahan tanah secara jelas dan efisien. Pengetahuan tersebut tidaklah mudah namun haruslah dimiliki (analisis). Begitu kompleksnya permasalahan yang dihadapi maka dalam analisis perlu dilibatkan berbagai cabang ilmu lainnya (sistematis). Dengan demikian dapat dikembangkan metoda untuk memprediksi apakah bentuk proses dapat berlaku atau tidak, dan bahkan dapat memprediksi informasi mengenai bentuk proses secara kuantitatif (prediksi). Telah banyak dipublikasikan artikel penelitian mengenai alat pengolahan tanah namun pada umumnya artikel tersebut hanya terbatas pada satu atau beberapa jenis alat dan beroperasi terbatas pada beberapa kondisi tanah saja.

Tujuan Khusus

Tujuan khusus dari pengolahan tanah adalah sebagai berikut (Kepner, et al, 1972) :

1. Menciptakan struktur tanah yang dibutuhkan untuk persemaian atau tempat tumbuh benih. Tanah yang padat diolah sampai menjadi gembur sehingga mempercepat infiltrasi a-h, berkemampuan baik menahan curah hujan memperbaiki aerasi dan memudahkan perkembangan akar.
2. Peningkatan kecepatan infiltrasi akan menurunkan run off dan mengurangi bahaya erosi.
3. Menghambat atau mematikan tumbuhan pengganggu.
4. Membenamkan tumbuhan-tumbuhan atau sampah-sampah yang ada diatas tanah kedalam tanah, sehingga menambah kesuburan tanah.
5. Membunuh serangga, larva, atau telur-telur serangga melalui perubahan tempat tinggal dan terik matahari.

Pengolahan tanah tidak hanya merupakan kegiatan lapang untuk memproduksi hasil tanaman, tetapi juga berkaitan dengan kegiatan lainnya seperti penyebaran benih (penanaman bibit), pemupukan, perlindungan tanaman dan panen. Keterkaitan ini sangat erat sehingga tujuan yang ingin dicapai dalam pengolahan tanah tidak terlepas dari keberhasilan dalam kegiatan lainnya. Pengolahan tanah mempengaruhi penyebaran dan penanaman benih. Pengolahan tanah dapat juga dilakukan bersamaan dengan pemupukan serta dianggap pula sebagai suatu metoda pengendalian gulma.

Berkaitan   dengan   sejarah   pengolahan   tanah   maka   perkembangan dalam tujuan  serta  metoda  pengolahan tanahnya  diikuti  pula dengan perkembangan   dalam   disain peralatan baik dari segi bahan maupun bentuk alat. Banyak bukti  menunjukkan  bahwa  bajak ringan  terbuat dari kayu telah digunakan secara besar-besaran di daerah Euphrates dan Nile Rivers sekitar tahun  3000  B.C. bahkan  digunakan sebagai tenaga   penggerak/penarik peralatan pertanian, menyiapkan tanah untuk penanaman Barley,    Wheat dan lain-lain tanaman yang populer pada jaman itu.  Bajak yang digunakan   pada   waktu itu tidak beroda  atau  bajak singkal  yang digunakan  untuk  membalik   tanah  dan  membuat   furrow. Paling tidak peralatan tersebut dapat berfungsi  memecahkan tanah dan   untuk menutup benih. Contoh bajak yang  terbuat dari kayu dari Mesir diperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Bajak kayu kuno di Thebes, Mesir pada 300 B.C.

Lebih dari 2000 tahun yang lalu ditemukan bajak terbuat dari besi yang diproduksi di Honan utara China. Pada awalnya alat ini berupa alat kecil yang ditarik dengan tangan dengan plat besi berbentuk V yang dihubungkan atau digandengkan dengan pisau kayu dan pegangan. Selama abad pertama B.C., kerbau digunakan untuk menarik peralatan pengolahan tanah. Selanjutnya secara berturut-turut dikembangkan alat yang disebut triple-shared plow, plow-and-sow dan garu.

Bajak telah digunakan juga di India selama beribu-ribu tahun. Peralatan kuno tidak beroda dan moldboard terbuat dari kayu keras (wedge-shaped hardwood blocks) yang ditarik oleh sapi (bullock). Dengan alat ini tanah hanya dipecahkan kedalam bentuk clods tetapi tidak dibalik; dan pengolahan pertama ini kemudian diikuti dengan penghancuran “clod” dan perataan tanah dengan alat barupa batang kayu berbentuk empat persegi panjang yang ditarik oleh sapi.
Pisau bajak besi muncul di Roma pada kira-kira 2000 tahun yang lalu sebagaimana pisau coulter. Pada waktu itu masih belum juga ditemukan bajak singkal yang berfungsi membalik tanah. Pada tanah yang berat dan keras, pisau bajak besi ini ditarik oleh sekelompok sapi jantan (oxen). Ada laporan yang menyatakan bahwa bajak yang dilengkapi dengan roda ditemukan di Itali utara pada sekitar tahun 100 A.D.

Suatu alat yang lebih lengkap, terdiri dari roda, coulter pemotong dan moldboard digunakan di Eropa pada tahun 1500 A.D. seperti tertera pada Gambar 2. Peralatan ini dapat digunakan untuk membalik tanah dan membuat furrow dan kasuran benih.

Gambar 2. Bajak beroda dua dengan coulter dan moldboard, ditemukan pada  abad ke-16 di Eropa

Pada kira-kira tahun 1830, John Deere terdorong untuk mengembangkan bajak baja dengan pisau dan moldboard untuk mengatasi masalah pengolahan tanah-tanah organik di Amerika. Peralatan yang ditarik oleh hewan mulai menyusut jumlahnya sejak ditemukannya traktor bertenaga uap pada sekitar tahun 1860.

2.   SISTEMATIKA   DAN  PROSES   PENGOLAHAN   TANAH

Alat dan Komponen Operasi

Peralatan pengolahan tanah dan roda yang terpasang pada traktor, harvester, trailer dan sebagainya memperlihatkan sejumlah bentuk dan dimensi. Uraian ini hanya akan dibatasi pada komponen yang berhubungan dengan tanah secara langsung, seperti dasar bajak (bottom-plow), chisel. dan alat lainnya termasuk roda. Komponen-komponen tersebut biasanya disebut sebagai komponen operasi (operating tools). Lebih lanjut uraian ini juga hanya akan terbatas pada komponen operasi yang bekerja dengan kecepatan konstan pada lintasan horisontal dan tidak terpengaruh oleh komponen operasi lainnya yang bekerja disekitarnya.

Pengolahan Tanah dan Pembebanan

Proses pengolahan tanah yang melibatkan faktor-faktor seperti alat, pengatur alat dan tanah akan terlihat selama alat tersebut bekerja pada tanah. Proses ini meliputi gerakan dan gaya pada tanah sebagai akibat dari kerja alat pada saat itu. Pada kegiatan pengolahan tanah terdapat dua proses/kejadian yang berlangsung secara bersamaan ataupun terpisah yaitu, pemotongan/penggemburan tanah dan pembebanan pada tanah. Proses penggemburan adalah proses yang berhubungan dengan pemecahan/pemisahan suatu massa tanah menjadi agregat tanah yang berukuran lebih kecil seperti yang dihasilkan dari pekerjaan pembajakan, penggaruan dan sebagainya. Proses pembebanan adalah proses yang berhubungan dengan sifat-sifat tanah seperti menaiknya kekuatan tanah (soil strength) sebagai  akibat lintasan  roda,  land rollers dan sebagainya.

Pengantar Proses Pengolahan Tanah

Berikut ini akan disajikan gambaran secara skematik mengenai proses pengolahan tanah secara sederhana. Gambar 3. menunjukkan penampang vertikal dari tanah (a) dan proses yang terjadi pada tanah (b). Dalam hal ini tanah dianggap terdiri dari elemen-elemen (massa tanah berbentuk kubus) yang digambarkan dalam bentuk mesh pada Gambar. Ukuran dari elemen-elemen ini haruslah sekecil mungkin sehingga tekanan (stress) pada setiap sisi dari elemen tersebut akan tersebar merata. Pada proses
pengolahan tanah banyak diantara elemen tersebut pecah.