Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng
PENDUGAAN LAJU INFILTRASI MENGGUNAKAN PARAMETER
SIFAT TANAH PADA
KAWASAN BERLERENG
SKRIPSI
Oleh:
DEWI SAGITA GINTING
041202022/ Budidaya Hutan
DEPARTEMEN KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2009
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi
Nama
NIM
Jurusan
: Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada
Kawasan Berlereng
: Dewi Sagita Ginting
: 041202022
: Kehutanan
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
Ketua
Bejo Slamet S.Hut, M.Si
NIP. 132 259 569
Anggota
Dr.Deni Elfiati SP, MP
NIP. 132 299 347
Mengetahui:
Ketua Departemen Kehutanan
Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar MS
NIP. 132 287 853
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
ABSTRACT
DEWI SAGITA GINTING. The infiltration rate fore casting use the soil characteristic in hilly
forested area (case study The Bukit Barisan Forest Park, Tongkoh village Karo region. In under
superrised by BEJO SLAMET and
DENI ELFIATI.
The infiltration measure in the cycle area is seldom done, because it is difficult to puttng the
tools and getting the water. It needs a research to forecast the number of infiltration rate in cycle
area without have to measure infiltration directly.
The aim of this research is to find out infiltration rate model to based on soil properties in hilly
forested area by double ring infiltrometer method. The research result showes that the best
forecast model is using soil properties that clays fraction, bulk density, porosity and soil organic
material to the maximum infiltration rate with determination coefficient 0,567 and the time to get
constant with R2 0,760 and the pattern for minimum infiltration rate model is not suistable to use
because it only has the low determination coefficient with 0,162.
Key Words : Forecast model, Infiltration rate, The hilly forested area.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
ABSTRAK
DEWI SAGITA GINTING. Pendugaan laju infiltrasi menggunakan sifat tanah kawasan hutan
berlereng (studi kasus Taman Hutan Raya Bukit Barisan Desa Tongkoh Kabupaten Karo).
Dibawah bimbingan BEJO SLAMET dan
DENI ELFIATI.
Pengukuran infiltrasi di kawasan berlereng sangat jarang dilakukan karena sulit dalam
penempatan alat dan sulit mendapatkan air. Perlu dilakukan penelitian untuk menduga besarnya
laju infiltrasi di kawasan berlereng tanpa harus mengukur infiltrasi secara langsung.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan model laju infiltrasi terhadap tekstur tanah, bulk
density (kerapatan tanah) serta bahan organik tanah pada kawasan hutan yang berlereng dengan
menggunakan motode double ring infiltrometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persamaan
penduga yang paling baik adalah menggunakan fraksi liat, bulk density, porositas dan bahan
organik tanah terhadap besarnya laju infiltrasi maksimum dengan koefisien determinasi R2
sebesar 0,567 dan waktu mencapai konstan dengan R2 sebesar 0,760. Sedangkan persamaan
untuk laju infiltrasi minimum model yang dihasilkan tidak layak dipergunakan karena hanya
menghasilkan koefisien determinasi 0,162.
Kata kunci : model penduga, laju infiltrasi, kawasan hutan berlereng.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
memberikan segala berkat dan karuniaNya, sehingga hasil penelitian yang berjudul “Laju
Pendugaan Infiltrasi Dengan Menggunakan Parameter Sifat Fisik Tanah Pada Kawasan
Berlereng (Studi Kasus Taman Hutan Raya Bukit Barisan Desa Tongkoh Kecamatan Dolat
Rakyat Kabupaten Karo)” selesai tepat waktu.
Penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada Bapak
Bejo Slamet S.Hut,
M.Si dan Ibu Dr.Deni Elfiati SP, MP selaku komisi pembimbing yang telah banyak
mengarahkan dan memberikan saran kepada penulis dalam menyelesaikan hasil penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada kedua orangtua dan saudara-saudara atas
dukungan dan doanya kepada penulis serta teman-teman yang membantu dalam penulisan hasil
penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
penulis menerima kritik dan saran dari pembaca demi kesempurnaan laporan ini. Atas kritikan
dan sarannya penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, Maret 2008
Penulis
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR........................................................................................ i
DAFTAR ISI .................................................................................................... ii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ v
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... iv
PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
Latar Belakang ..................................................................................... 3
Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
Hipotesis Penelitian ............................................................................... 3
Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4
Hutan..................................................................................................... 4
Daur Hidrologi ...................................................................................... 5
Struktur Tanah ....................................................................................... 6
Tekstur Tanah........................................................................................ 8
Kerapatan Tanah (Bulk density) ........................................................... 11
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Bahan Organik Tanah .......................................................................... 12
Infiltrasi ............................................................................................... 13
Pengukuran Laju Infiltrasi ................................................................... 17
KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN .................................................... 20
Dasar Hukum, Letak dan Luas ............................................................. 20
Topografi............................................................................................. 20
Flora dan Fauna ................................................................................... 20
METODOLOGI PENELITIAN ...................................................................... 22
Tempat dan Waktu .............................................................................. 22
Bahan dan Alat .................................................................................... 22
Prosedur Penelitian .............................................................................. 22
Penentuan Tempat Pengukuran ................................................ 22
Pemasangan Alat ...................................................................... 22
Mempertahankan Tinggi Muka Air .......................................... 23
Pengukuran Infiltrasi ................................................................ 23
Pengambilan Sampel Tanah ..................................................... 24
Analisis Tekstur Tanah ........................................................................ 26
Analisis Bahan Organik Tanah ............................................................ 26
Analisis Data ....................................................................................... 27
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Halaman
HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 30
Analisis Sifat Fisik Tanah .................................................................... 35
KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 40
Kesimpulan ......................................................................................... 40
Saran ................................................................................................... 40
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 41
LAMPIRAN ................................................................................................... 43
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Klasifikasi Kelas Tekstur Tanah .................................................................. 10
2. Kriteria C-organik Tanah............................................................................. 13
3. Data Rataan Laju Infiltrasi setiap ulangan ................................................... 31
4. Analisis persentase pasir, debu liat setiap ulangan ....................................... 35
5. Analisis Bulk density setiap ulangan ........................................................... 37
6. Analisis Bahan Organik setiap ulangan........................................................ 38
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Double Ring Infiltrometer ........................................................................... 23
2. Pengambilan Contoh Tanah tidak Terganggu .............................................. 25
3. Konstruksi Cincin Infiltrometer ................................................................... 28
4. Diagram Laju Infiltrasi Kawasan Berlereng ................................................. 29
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Data Laju infiltrasi terhadap waktu ......................................................... .... 44
2. Hasil Analisis Output Ymaks ................................................................. .... 45
3. Hasil Anaslisis Output Ymin .................................................................. .... 46
4. Hasil analisis Output Tkonstan ............................................................... .... 47
5. Hasil uji Multikolinearitas Ymaks .......................................................... .... 48
6. Hasil uji multikolinearitas Ymin ............................................................. .... 50
7. Hasil uji Heteroskedasitas Ymaks ........................................................... .... 51
8. Hasil uji Heteroskedastisitas Ymin ......................................................... .... 53
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi sebagian akan tersimpan/ tertinggal di
permukaan daun, atau batang tanaman dan sebagian lagi akan sampai di permukaan tanah. Air
yang sampai di permukaan tanah akan terinfiltrasi memasuki permukaan tanah. Banyaknya air
yang terserap oleh tanah sangat ditentukan oleh kecepatan infiltrasi, intensitas dan lamanya hujan
serta kedalaman lapisan tanah yang mampu menyimpan air. Kecepatan infiltrasi sangat
dipengaruhi oleh kondisi kejenuhan air tanah yang ada sebelum terjadi hujan dan permeabilitas
profil tanah di atas permukaan air tanah (ground water level). Bila tanah sudah jenuh air sebelum
terjadinya hujan maka kecepatan infiltrasi sangat lambat dan mendekati nol sehingga sebagian
besar air hujan akan mengalir menjadi air limpasan (surface runoff). Kecepatan infiltrasi tanah,
kelembaban tanah, intensitas curah hujan, banyaknya curah hujan dan lamanya hujan biasanya
menjadi faktor penentu yang sangat penting dalam menentukan terjadinya air limpasan
(Moehansyah, 2006).
Infiltrasi merupakan proses masuknya air ke permukaan tanah. Proses ini merupakan
bagian yang sangat penting dalam daur hidrologi maupun dalam proses pengalihan hujan
menjadi aliran dalam tanah sebelum mencapai sungai. Karakteristik dari suatu kawasan
berpengaruh terhadap besarnya infiltrasi pada kawasan tersebut. Adapun faktor yang
mempengaruhi antara lain faktor kemiringan dan jenis vegetasi atau tanaman penutup yang ada.
Selain itu, jenis pemanfaatan lahan pada suatu kawasan akan memberikan pengaruh terhadap
kapasitas infiltrasi pada kawasan tersebut (Harto, 1993).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Hutan memiliki peranan yang sangat penting dalam pengendalian besar limpasan
permukaan terutama fungsi hutan dalam infiltrasi dan intersepsi. Gerakan air tampungan di
dalam hutan dipengaruhi oleh ukuran butiran tanah, bahan organik, flora dan fauna tanah ( Harto,
1995).
Ekologi ekosistem hutan pegunungan adalah komponen ekosistem yang berperan dalam
memelihara keseimbangan ekosistem daerah bawahannya dan proses hidrologi yang mengatur
proses air permukaan serta air tanah, sehingga hutan diasumsikan berada pada posisi supply
untuk memelihara ketersediaan air dengan daerah aliran sungai sebagai unit sistem hidrologi.
Adanya pertimbangan tersebut manfaat hutan pegunungan diukur melalui pendekatan pasokan
air yang diterima dan pengaruh perubahan tata guna lahan di sekitarnya dalam kaitannya sebagai
daerah tangkapan dan penyimpan air (Arief, 2002).
Kawasan hutan pegunungan kebanyakan bertopografi miring atau berlereng. Kawasan
berlereng merupakan suatu kawasan yang sangat jarang dilakukan pengukuran infiltrasi. Hal ini
terjadi karena pada kawasan ini sulit dilakukan pengukuran infiltrasi yang disebabkan sulitnya
menempatkan alat dan sulit mendapatkan air. Untuk mempermudah pendugaan besarnya laju
infiltrasi dikawasan berlereng maka perlu dilakukan penelitian tentang pendugaan laju infiltrasi
dengan memanfaatkan sifat-sifat tanah.
Lereng adalah sudut yang dibentuk oleh permukaan tanah dengan bidang horizontal yang
dinyatakan dalam persen. Kelerengan tanah sangat erat hubungannya dengan pengelolaan tanah
dan air. Pada tanah-tanah miring memungkinkan terjadinya erosi, yaitu makin rendah kelerengan
lahan makin tinggi produktivitasnya baik pada tanah tidak mudah tererosi maupun tanah yang
mudah tererosi (Winarso, 2005).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan model laju infiltrasi terhadap tekstur
tanah, struktur tanah, bulk density (kerapatan tanah) serta bahan organik tanah pada kawasan
yang berlereng.
Hipotesis Penelitian
Adanya model pendugaan laju infiltrasi terhadap tekstur tanah, struktur tanah, bulk
density, (kerapatan tanah) serta bahan organik tanah pada kawasan berlereng.
Manfaat Penelitian
Diperolehnya model pendugaan laju infiltrasi ini maka akan mempermudah menduga
besarnya infiltrasi tanpa mengukur langsung dilapangan.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
TINJAUAN PUSTAKA
Hutan
Menurut Undang-Undang No 41. Tahun 1999 Hutan adalah suatu kesatuan ekosistem
berupa hamparan lahan yang berisi sumberdaya alam yang didominasi oleh pepohonan dalam
persekutuan alam lingkungannya yang satu dengan yang lainnya tidak dapat dipisahkan.
Sementara hutan lindung merupakan kawasan hutan yang mempunyai fungsi pokok sebagai
perlindungan sistem penyangga kehidupan untuk mengatur tata air dan tanah, mencegah banjir,
pengendali erosi, mencegah intrusi air laut dan memelihara kesuburan tanah.
Hutan telah lama dikenal sebagai suatu bagian dari ekosistem perlindungan terhadap
sumber air, bukan saja hutan menghambat erosi melainkan lahan hutan sangat bermanfaat bagi
manusia. Hutan mempunyai aspek yang paling menonjol dalam kaitannya terhadap pengelolaan
air, hutan dianggap sebagai kantong air yang dapat menyimpan air selama musim basah dan
melepaskan air pada saat musim kering atau kemarau. Perpindahan air melalui tanah bersamasama dengan aktivitas biologi dapat mengendalikan komposisi ion-ion yang lepas dari daerah
tangkapan air melalui aliran permukaan. Komponen-komponen kimia aktif ditemukan di dalam
tanah adalah lempung (clays) dan koloida-koloida organik (Asdak,1995).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Daur Hidrologi
Daur hidrologi menunjukkan gerakan air di permukaan tanah dan kembali lagi kelaut
yang tidak pernah berhenti, air akan tertahan sementara di sungai, danau dan dalam tanah
sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk lainnya. Dalam daur hidrologi,
masukan berupa curah hujan akan didistribusikan melalui beberapa cara yaitu air lolos, aliran
batang, dan air hujan yang langsung sampai ke permukaan tanah untuk kemudian terbagi
menjadi air larian, evaporasi, dan air infiltrasi (Asdak, 1995).
Peranan hidrologi penutupan tajuk hutan diperbesar oleh bahan-bahan organik pada lantai
hutan dan zona perakaran. Suatu tegakan hutan biasanya menghasilkan 1 hingga 10 ton/ha/tahun
serasah organik, bahan ini melindungi tanah dari dampak tetesan hujan, memperbaiki
strukturnya, menghambat pembekuan, meningkatkan kapasitas infiltrasi, menyerap air hujan dan
salju yang melebur, serta benar-benar menjadi aliran permukaan dan erosi permukaan dalam
hujan yang paling lebat. Perakaran adalah satu parameter hidrologi yang penting, karena
membatasi volume air yang tersedia untuk transpirasi pada suatu tanah yang mengering
(Lee,1990).
Hutan memiliki fungsi yang sangat penting dalam daur hidrologi. Infiltrasi air hujan ke
dalam tanah terjadi sangat efektif pada lahan-lahan dengan intensitas penutupan vegetasi yang
tinggi, seperti kawasan hutan. Hal ini karena kandungan bahan organik dan aktivitas berbagai
organisasi dalam tanah di bawah hutan dapat meningkatkan porositas tanah. Pelapukan akar-akar
tanaman yang mati meninggalkan lubang-lubang yang cukup besar ke dalam tanah. Seluruh
faktor tersebut meningkatkan jumlah air hujan yang dapat masuk ke dalam tanah. Sisa-sisa
tumbuhan yang menutupi permukaan tanah, bersama dengan vegetasi yang masih hidup, dapat
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
mengurangi laju limpasan air di permukaan. Oleh karena mekanisme-mekanisme seperti ini,
hutan mampu mengendalikan laju aliran permukaan (run off) selama kejadian-kejadian hujan.
Tingginya laju infiltrasi dalam kawasan hutan menjadikan kawasan hutan sebagai tempat
pengisian kembali (recharge) yang efektif terhadap air tanah (Tarus, 2002).
Struktur Tanah
Struktur tanah adalah penyusunan antar partikel tanah primer (bahan mineral) dan bahan
organik serta oksida yang membentuk agregat sekunder. Volume pori tanah adalah nisbah ruang
pori terhadap volume bahan padat yang berperan penting terhadap (a) gerakan air/lengas tanah
(b) gerakan udara/udara tanah (c) temperatur (d) hara tanaman (e) ruang perakaran dan (f)
pengolahan tanah. Total porositas terdiri atas pori besar, sedang, dan kecil, mempunyai pengaruh
terhadap gerakan air udara didalam tanah. Berdasarkan ukuran partikel, tanah yang tidak
berstruktur cukup banyak mempunyai pori yang berukuran besar, sedangkan tanah yang pejal
memiliki lebih banyak pori berukuran kecil. Struktur remah atau granular meniadakan pengaruh
ukuran partikel. Pori berukuran halus dan medium meningkat pada tanah pasir, sedangkan pada
tanah lempungan pori berukuran besar meningkat (Sutanto, 2005).
Menurut Staf Pengajar Ilmu Tanah UGM (2008) Struktur tanah dapat dibagi dalam
struktur makro dan mikro. Struktur makro/struktur lapisan bawah tanah yaitu penyusunan
agregat-agregat tanah yang satu dengan yang lainnya. Sedangkan struktur mikro ialah
penyusunan butir-butir primer tanah kedalam butir-butir majemuk atau agregat-agregat yang satu
sama lain dibatasi oleh bidang-bidang alami. Meskipun terdapat berbagai kemungkinan butir-
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
butir primer menjadi agregat-agregat akan tetapi dapat dibedakan berdasarkan penyusunan
tertentu. Menurut Hasibuan (2005) struktur tanah dibedakan atas:
a. Bentuk Butir : Bentuk ini terdiri dari agregat-agregat kecil yang keras atau lunak,
bersudut atau membulat, bersifat porous.
b. Bentuk Remah : Terdiri dari agregat-agregat kecil berpori. Umumnya lunak, bentuk tidak
tentu. Bentuk struktur dan remah merupakan struktur yang baik karena lebih berpori dan
mempunyai kemampuan menyimpan air dan udara yang cukup bagi pertumbuhan
tanaman.
c. Bentuk Lempeng (platy) : merupakan keping-keping dimana sumbu vertikal lebih kecil
dari sumbu horizontal.
d. Bentuk Prisma : Merupakan kesatuan-kesatuan struktur yang mempunyai sumbu vertikal
lebih panjang dari sumbu horizontal dan bagian atasnya rata.
e. Bentuk Tiang : Bentunya seperti tiang, sumbu vertikal lebih besar dari sumbu horizontal,
bagian atasnya membulat.
f. Bentuk Gumpal : Bentuk seperti kubus dan dibedakan menjadi gumpal bersudut dan
gumpal membulat. Gumpal bersudut bentuknya seperti kubus dengan sudut-sudut tajam, gumpal
membulat bentuknya seperti kubus dengan sudut-sudut membulat.
Kemantapan struktur tanah dapat dibedakan atas (1) non struktur yaitu tidak ada tampak
adanya suatu bentuk tertentu, keseluruhannya biasa berbentuk lepas seperti pasir atau pejal dan
padat, (2) lemah, yaitu tingkat perkembangan masih lemah kesatuan struktur kurang nyata dan
butiran-butiran tanah mudah hancur (3) sedang yaitu tingkat perkembangan tanah dimana
kesatuan-kesatuan struktur mempunyai bentuk nyata, struktur tanah agak sukar hancur dan (4)
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
kuat yaitu butir-butir tanah telah memperlihatkan bentuk nyata dan struktur tanah kuat dan sukar
hancur (Hardjowigeno, 1989).
Struktur tanah dikatakan mempunyai struktur tanah yang baik apabila tanah-tanah yang
mempunyai tata udara dan daya menyimpan air yang baik, unsur hara lebih mudah tersedia dan
mantap, tidak mudah rusak oleh pukulan-pukulan air hujan sehingga pori-pori tanah tidak cepat
tertutup. Struktur tanah yang baik umumnya dijumpai pada tanah yang berstruktur remah butiran
karena pada struktur ini terdapat keseimbangan yang baik antara udara dengan air
(Seyhan,
2005).
Tekstur Tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan relatif jumlah fraksi pasir, debu dan liat. Gabungan
dari ketiga fraksi ini menentukan kelas tekstur tanah. Tekstur tanah adalah merupakan sifat fisik
tanah yang tidak banyak berubah walaupun proses pembentukan tanah berlangsung secara aktif.
Tanah yang berpasir atau berliat akan terus berpasir dan berliat pada jangka waktu yang lama
(Saidi, 2006).
Tanah yang bertekstur pasir mempuyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit
menyerap atau menahan air dan unsur hara, sehingga pada musim kemarau mudah kekurangan
air. Tanah yang mengandung debu lebih kuat menyerap air dibandingkan dengan tanah berpasir,
karena pori-porinya kecil. Daya meresapkan air perlahan-lahan, sehingga air lama diserap oleh
tanah, sedangkan tanah-tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga
kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara lebih tinggi. Tanah-tanah yang
mengandung liat dan bercampur dengan sejumlah debu menghasilkan tanah yang bertekstur
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
halus. Tanah seperti ini pada umumnya mempunyai pergerakan air dan pertukaran lambat,
bersifat plastis dan lekat jika basah sehingga sukar diolah (Hasibuan, 2005).
Menurut Kartasapoetra (1990) berdasarkan pasir, debu, liat dibagi dalam 3 golongan atau
kelas dasar yaitu:
1. Tanah berpasir (sandy soil), yaitu tanah dimana kandungan pasirnya >70% yang bila
dalam keadaan lembab tanah berpasir terasa kasar dan tidak lekat. Termasuk juga dalam
hal ini yaitu tanah pasir dan tanah lempung berpasir (standy and loamy sand soil).
2. Tanah berlempung (loamy soil), merupakan tanah yang kandungan debu-liatnya relatif
sama, tidak terlalu lepas dan juga tidak terlalu lekat.
3. Tanah liat, yaitu tanah dengan kandungan liatnya >35%, dan biasanya tidak lebih kecil
dari 40 %. Tanah liat sangat lekat dan bila kering akan menjadi sangat keras.
Tipe-tipe tanah (pasir, debu, dan liat) dapat mengontrol laju infiltrasi. Sebagai contoh,
permukaan tanah yang berpasir secara umum memiliki laju infiltrasi yang tinggi dari pada
permukaan tanah liat. Kenyataannya pada beberapa pengamatan kapasitas infiltrasi pada fraksi
pasir adalah lebih besar dibandingkan dengan fraksi liat, hal ini memang dipengaruhi oleh karena
liatnya kaya akan pori yang halus tetapi miskin akan pori yang besar. Sebaliknya pasir miskin
akan pori halus namun kaya akan pori yang besar (Juanda et al, 2003).
Tanah liat banyak mengandung mineral liat motmorillonit dan illit, tanah ini ditunjukkan
oleh adanya lapisan permukaan tanah yang pecah-pecah. Semakin besar kandungan liat dan
semakin banyak bahan organik tanah semakin besar air yang mampu ditahan atau disimpan oleh
tanah. Banyaknya air yang tersimpan di dalam tanah juga dipengaruhi oleh kondisi profil tanah
dan permeabilitas tanahnya. Profil tanah yang dalam dan permebilitas tanah yang baik (sedangDewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
cepat) memungkinkan air permukaan dapat masuk lebih dalam ke dalam tanah dan mengisi poripori dan rongga-rongga yang ada jauh di dalam tanah (Moehansyah, 2006). Menurut Hasibuan
(2005) klasifikasi kelas tekstur tanah dapat disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Klasifikasi Kelas Tekstur Tanah
No
Nama Tekstur
1
Pasir
2
Lempeng liat berpasir
3
Pasir Berlempung
4
Lempung berpasir
5
Lempung
6
Lempung Berdebu
7
Debu
8
Lempung Liat berdebu
9
Lempung Berliat
10
Liat Berpasir
11
Liat Berdebu
12
Liat
Sumber: Hasibuan (2005)
Pasir (%)
85 - 100
45 - 80
70 - 90
43 – 80
23 – 52
0 – 50
0 – 20
0 – 20
20 – 45
45 – 65
0 – 20
0 – 45
Debu (%)
0 – 15
0 – 28
0 – 39
0 - 50
28 – 50
50 – 88
88 – 100
40 – 73
15 – 53
0 – 20
40 – 60
0 – 40
Liat (%)
0 - 10
20 - 35
10 - 15
0 - 20
7 - 27
0 - 27
0 - 12
27 - 40
27 - 40
35 - 45
40 - 60
40-100
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Kerapatan Tanah (Bulk Density)
Bulk density adalah merupakan petunjuk kepadatan tanah. Semakin padat tanah semakin
tinggi nilai bulk density, hal ini menunjukkan semakin sulit tanah meneruskan air atau semakin
sulit penetrasi akar di dalam tanah. Bulk density termasuk pori-pori tanah dengan rumus sebagai
berikut:
Tanah- tanah yang berpori (porous) dan lepas pada umumnya mempunyai bulk density
yang rendah. Sifat ini menandakan adanya struktur tanah yang baik sedangkan tanah-tanah yang
padat, bulk densitynya lebih tinggi. Tanah- tanah berpasir dengan kandungan bahan organik yang
rendah mempunyai bulk density yang tinggi. Butir- butir pasir biasanya tersusun amat rapat dan
padat. Pada tanah yang bertekstur halus dengan kandungan bahan organik yang cukup tinggi
disifatkan dengan bulk density yang rendah. Dalam hal ini butir-butir halus tidak tersusun rapat
atau padat, sedangkan persentase bahan organik yang besar ini membantu pembentukan agregasi
tanah yang baik, sehingga keadaan tanah yang seluruhnya menjadi terbuka, porous dan
berstruktur remah (Hardjowigeno, 1989).
Partikel density adalah berat tanah kering persatuan volume partikel-partikel bagian
padat tanah, tidak termasuk volume pori-pori tanah. Untuk menentukan partikel density yang
diperhatikan adalah partikel-partikel bagian padat dari tanah adalah konstan, oleh karena itu
partikel density dari setiap jenis tanah adalah konstan, tidak bervariasi dengan jumlah ruang
antara partikel-partikel tanah (Notohadiprawiro,1998).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Nilai dari partikel density kebanyakan tanah sebesar 2,65 gr/cm3. Perbedaan partikel
density diantara jenis-jenis tanah tidak begitu besar, kecuali terdapat variasi yang besar dalam hal
kandungan bahan organik ataupun komposisi mineral tanah. Persentase ruang pori-pori didalam
tanah dapat dihitung dari bulk density dapat dihitung dengan rumus:
Bahan Organik Tanah
Bahan organik mencakup semua bahan yang berasal dari jaringan tanaman dan hewan,
baik yang hidup maupun yang telah mati, pada berbagai dekomposisi. Bahan organik tanah lebih
mengacu
pada
bahan
(sisa
jaringan
tanaman/hewan)
yang
telah
mengalami
perombakan/dekomposisi baik sebagian/seluruhnya, yang telah mengalami humifikasi maupun
yang belum (Khasanah dan Lusiana, 2004)
Kandungan bahan organik tanah terutama ditentukan oleh kesetimbangan antara laju
pelonggokan dengan laju dekomposisinya Kandungan bahan organik tanah sangat beragam,
berkisar antara 0,5% - 5,0% pada tanah-tanah mineral atau bahkan sampai 100% pada tanah
organik (Histosol). Faktor yang mempengaruhi kandungan bahan organik tanah adalah: iklim,
vegetasi, topografi, waktu, bahan induk dan pertanaman (cropping). Sebaran vegetasi berkaitan
erat dengan pola tertentu dari agihan temperatur dan curah hujan. Pada wilayah yang curah hujan
rendah, maka vegetasi juga jarang sehingga akumulasi bahan organik juga rendah (Sutanto,
2005).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Tanah-tanah mineral pada umumnya mempunyai kandungan bahan organik sekitar 3% 5%. Kandungan bahan organik pada satu jenis tanah yang sama berbeda dengan kedalaman tanah
yang berbeda. Semakin dalam suatu tanah semakin berkurang kandungan bahan organiknya,
demikian pula dengan pengolahan tanah, semakin sering tanah diolah, semakin berkurang
kandungan bahan organik tersebut (Hasibuan, 2005).Menurut Suriadi dan Nazam (2005) krireria
C-organik pada tanah dapat disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Kriteria Kandungan Bahan Organik Tanah
No
Kandungan Bahan Organik
1
5%
Sumber: Suriadi dan Nazam (2005)
Keterangan
Sangat Rendah
Rendah
Sedang
Tinggi
Sangat Tinggi
Bahan organik tanah mempunyai berbagai fungsi penting. Beberapa peranan bahan
organik dalam sifat fisika tanah adalah (1) meningkatkan kemampuan tanah, (2) merangsang
pembentukan granulasi butir-butir tanah dalam pembentukan agregat tanah dan strukutur tanah
yang mantap, dan (3) menurunkan sifat kohesi dan plastisitas tanah dan mengurangi sifat-sifat
buruk dari liat. Bahan organik tanah memajukan kebaikan struktur dan konsistensi tanah, dan
dengan demikian meningkatkan daya tanah dalam menyimpan air
(Notohadiprawiro,
1998).
Infiltrasi
Infiltrasi adalah aliran masuk k edalam tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air
kearah vertikal). Setelah tanah lapisan atas jenuh, kelebihan air tersebut mengalir ke tempat yang
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi bumi dikenal sebagai proses perkolasi. Laju maksimal
gerakan air masuk kedalam tanah dinamakan kapasitas infiltrasi. Ketika air hujan jatuh pada
permukaan tanah, tergantung pada kondisi biofisik permukaan, sebagian atau seluruh air hujan
tersebut akan masuk ke dalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses mengalirnya air
hujan ke dalam tanah disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah. Laju
infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah
(Asdak, 1995).
Kapasitas infiltrasi pada fraksi pasir lebih besar dibandingkan dengan fraksi liat, hal ini
karena liat memang kaya akan pori halus sedangkan pasir kaya akan pori yang besar. Kapasitas
infiltrasi pada berbagai jenis tanah berbeda-beda, jenis tanah berpasir lebih besar kapasitas
infiltrasinya daripada tanah liat. Tanah liat aliran permukaannya lebih besar sehingga
kemampuan mengikis dan mengangkut partikel-partikel tanah jauh lebih banyak bila
dibandingkan dengan aliran permukaan pada tanah pasir (Kartasapoetra,1990).
Peranan kawasan hutan sebagai pengendali daur air dapat dilihat dari dua sudut
pandangan yaitu menyediakan air dengan konsep panen air (water harvesting) dan dengan
konsep menjamin penghasilan air (water yield). Jumlah air yang dapat dipanen tergantung pada
jumlah aliran permukaan (run off) yang dapat digunakan, sedangkan jumlah air yang dapat
dihasilkan tergantung pada debit air tanah. Kedua tujuan tersebut memerlukan perlakuan yang
berbeda. Untuk meningkatkan panenan air, infiltrasi dan perkolasi harus dikendalikan,
sedangkan untuk meningkatkan penghasilan air, infiltrasi dan perkolasi justru yang harus
ditingkatkan. Konsep penghasil air menjadi azas pengembangan sumber air di kawasan beriklim
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
basah, karena konsep panen air akan membawa resiko besar, berupa peningkatan erosi dan juga
akan banyak memboroskan lahan untuk menampungnya (Suryatmojo, 2006).
Laju infiltrasi tanah sangat dipengaruhi oleh macam penggunaan lahan atau kerapatan
vegetasi penutup tanah yang berhubungan dengan ketebalan lapisan serasah tanah, intensitas
hujan, intersepsi hujan oleh kanopi tanaman dan dinamika struktur tanah. Dinamika struktur
tanah merupakan proses pembentukan dan penurunan pori makro yang sangat tergantung pada
tersedianya makanan (bahan organik) bagi cacing tanah berupa lapisan serasah tanah dan akar
yang mati. Kapasitas tanah dalam menyimpan air tergantung pada konduktifitas hidraulik jenuh
dan aliran lateral (Saidi, 2006).
Komposisi fisik tanah yang terdiri dari komponen padat, cair dan gas dalam tanah yang
menjadi dasar dalam membentuk sistem tiga fase yang kompleks. Mengukur jumlah setiap
komponen tanah dan parameter yang menggambarkan hubungan antar komponen : tekstur,
agregat dan struktur tanah, ruang pori, kerapatan isi, kadar air dan kapasitas menahan air. Konsep
dan pengertian dasar tentang reaksi permukaan, permukaan ganda, potensial air, dan kurva
karakteristik air tanah. Pemahaman dasar tentang proses-proses fisik dalam tanah seperti agregasi
dan deformasi tanah, aliran air jenuh dan tidak jenuh (kasus-kasus infiltrasi, penguapan atau
evaporasi dan drainase), difusi gas dalam tanah serta perambatan suhu (Campbell, 1985).
Menurut Suryatmojo (2006) Faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi antara lain:
1.Karakteristik permukaan lahan
Karakteristik permukaan tanah yang mempengaruhi proses infiltrasi adalah kepadatan
tanah (curah hujan, debu dan liat yang terbawa aliran vertikal, kandungan liat, lalu lintas hewan).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Sifat dan jenis tanaman penutup tanah (tumbuhan mengurangi efek curah hujan, akar tumbuhan
akan menyebabkan struktur tanah gembur, dan diatas permukaan tanah mengurangi laju aliran.
2. Transmisi lapisan tanah
Sifat transmisi lapisan tanah tergantung pada lapisan-lapisan dalam tanah. Lapisan tanah
dibedakan atas 4 horizon adalah:
•
Horizon A yang teratas sebagai bahan organik tanah
•
Horizon B merupakan akumulasi dari bahan koloidal A ketebalan permeabilitas sangat
meneguhkan laju infiltrasi
•
Horizon C kadang-kadang disebut sub soil terbentuk dari pelapukan bahan induk
•
Horizon D merupakan bahan induk (beb rock).
Laju infiltrasi umumnya tergantung dari horizon A dan B, karena kapasitas infiltrasi C tidak akan
terpenuhi oleh laju infiltrasi, sedangkan D tidak tertembus air, sehingga sifat trasmisi lapisan
tanah dikelompokkan menjadi 2 fenomena yaitu:
Jika kapasitas perkolasi lebih besar dari kapasitas infiltrasi maka lapisan di bawah lapisan
permukaan tidak akan jenuh dan laju infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi.
Jika kapasitas perkolasi lebih kecil dari kapasitas infiltrasi maka lapisan bawah akan jenuh air
dan laju infiltrasi ditentukan oleh laju perkolasi.
3. Pengatusan dari kapasitas penampungan
Pengatusan kapasitas penampungan porositas tanah akan menentukan kapasitas
penampungan untuk air infiltrasi, juga menahan aliran permukaan. Semakin besar porositas
maka kapasitas menampung air infiltrasi semakin besar. Proses infiltrasi akan meningkatkan
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
kadar air pada kondisi kapasitas lapang, dimana kandungan air dalam tanah maksimum yang
dapat ditahan oleh partikel tanah terhadap gaya tarik bumi.
Pengukuran Laju Infiltrasi
Pengukuran laju infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:
1. Menentukan beda volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan
laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan.
2. Menggunakan alat infiltrometer
3. Teknik pemisahan hidrograf aliran dan data aliran hujan
Cara pengukuran laju infiltrasi dapat digolongkan kedalam 2 kelompok yaitu:
pengukuran dilapangan dan dengan analisis hidrograf. Alat-alat yang digunakan dalam
pengukuran laju infiltrasi tersebut adalah:
1. Single ring infiltrometer
2. Double ring infiltrometer
3. Rainfall simulator
Rainfall simulator pada dasarnya terdiri dari seperangkat alat pembuat hujan buatan, yang
terdiri dari pompa dan deretan pipa-pipa dengan nozzle yang dapat menyemprotkan air. Jumlah
air yang disemprotkan dapat sesuai dengan intensitas hujan buatan yang dikehendaki
(Harto,1993).
Single ring infiltrometer merupakan silinder baja atau bahan lain yang memiliki diameter
25-30 cm. Tinggi alat kurang lebih 50 cm. Double ring infiltrometer pada dasarnya sama dengan
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
single ring infiltrometer namun diameternya lebih besar dari single ring infiltrometer (Harto,
1993).
Alat infiltometer yang biasa digunakan adalah infiltrometer ganda (double ring
infiltrometer), yaitu satu infiltrometer silinder yang lebih besar diameternya. Pengukuran laju
infiltrasi hanya terhadap silinder yang kecil. Silinder yang lebih besar berfungsi sebagai
penyangga yang bersifat menurunkan efek batas yang timbul oleh adanya silinder (Asdak, 1995).
Pengukuran laju infiltrasi di Indonesia sering digunakan infiltrometer cincin ganda biasa
-7
tetapi hanya bisa diterapkan pada tanah dengan laju infiltrasi yang lebih besar dari 1 x 10 m/s.
Untuk tanah yang laju infiltrasinya lebih kecil dari angka ini belum tersedia metode
penentuannya. Infiltrometer cincin ganda dengan cincin dalam tertutup bisa digunakan untuk
pengukuran laju infiltrasi di lapangan yang mempunyai laju infiltrasi yang lebih kecil dari angka
tersebut.
Standar ini menguraikan prosedur penggunaan infiltrometer cincin ganda dengan
cincin dalam tertutup untuk mengukur laju infiltrasi dari air melewati permukaan tanah lempung
berbutir halus yang mempunyai laju infiltrasi dalam kisaran 1 x 10
-10
m/s sampai dengan 1 x 10
-7
-7
m/s. Apabila laju infiltrasi lebih besar daripada 1 x 10 m/s, harus diukur dengan menggunakan
metode yang tercantum pada standar ASTM D 3385-88 (Suharto, 2006).
Menurut Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah (2007) metode pengujian bisa
digunakan pada endapan tanah alami lapisan tanah yang telah dipadat-ulang, tanah yang telah
mengalami perbaikan seperti tanah bentonit, dan campuran tanah dengan kapur. Selain
digunakan untuk mengukur laju infiltrasi di daerah yang relatif luas, metode ini berguna untuk
mengukur aliran air yang melewati bidang penghambat pembentuk kadar air pada lahan atau
tanah, seperti lapisan tanah lempung penguat yang dikompaksi, penutup tanah yang digunakan
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
pada fasilitas pembuangan sampah, penguat dinding saluran dan reservoir, tirai pencegah
rembesan, dan tanah yang mengalami perbaikan dengan perkuatan seperti yang digunakan pada
bangunan tampungan air.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
KONDISI UMUM LOKASI PENELITAN
Dasar Hukum, Letak dan Luas
Tahura Bukit Barisan ditetapkan berdasarkan Surat Keputusan Presiden Republik
Indonesia No. 48 Tahun 1988 dengan luas ± 51.600 Ha. Tahura Bukit Barisan secara geografis
terletak pada 001’16” – 019’37” Lintang Utara dan 9812’16” dan 9841’00” Bujur Timur.
Sedangkan secara administratif termasuk kecamatan Tiga Panah, Kabupaten Karo, Provinsi
Sumatera Utara.
Taman Hutan Raya (Tahura) Bukit Barisan, yang terletak diempat Kabupaten Sumatera
Utara, yaitu Deli Serdang, Karo, Langkat, dan Simalungun ini, secara geografis berada pada
ketinggian 500 - 1.100 meter di atas permukaan laut (dpl) dengan curah hujan 3.000 - 4.000 per
tahun (Dinas Kehutanan, 2000).
Topografi
Pada umumnya keadaan topografi lapangan Tahura Bukit Barisan sebagian datar, curam,
dan berbukit-bukit. Di beberapa tempat terdapat pegunungan dan puncak tertinggi yaitu Gunung
Sibayak dengan ketinggian 1.430 sampai 2.200 m dpl.
Flora dan Fauna
Kawasan ini didominasi oleh jenis-jenis pohon pegunungan baik jenis lokal maupun yang
berasal dari luar. Beberapa jenis tersebut antara lain Pinus merkusii, Altingia exelsa, Schima
walichii, Podocarpus sp, Toona sureni dan jenis lain seperti Durian (Durio zibetinus) Pulai
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
(Alistonis scholaris), Aren (Arecca pinnata), Rotan (Calamus sp) dll. Jenis tanaman yang berasal
dari luar diantaranya Pinus caribeae, Pinus khasia, Pinus insularis, Eucaliptus sp, Agathis sp
dan lain-lain.
Fauna yang terdapat didalam kawasan ini antara lain Monyet
(Macaca fascicularis),
Siamang (Hylobates syndactylus), Babi hutan (Sus vitatus), Trenggiling (Manis javanica), Ular
(Naja sp), Elang (Accipitdae sp), Harimau Sumatera (Panthera tigris sumatrae) (Dinas
Kehutanan, 2000).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat danWaktu
Penelitian ini dilaksanakan di Tahura Bukit Barisan Desa Tongkoh, Kecamatan Dolat
Rakyat, Kab. Karo Provinsi Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan pada bulan November 2008
dan analisis tanah dilakukan di Laboratorium Central Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
Utara.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah tanah, air. Alat yang digunakan adalah Double ring
infiltrometer, Stopwatch, Pita ukur, Penggaris, Ember atau jerigen, Suunto clinometer,Ring
sample, Plastik, Tally sheet, Alat tulis, Kertas label, Kalkulator.
Prosedur Percobaan
Penentuan Tempat Pengukuran
Penentuan petak penelitian ini dilakukan dengan cara Purposive Sampling pada kawasan
berlereng dan dicari bagian yang datar untuk penempatan alatnya. Ukuran petak 20 m x 20 m
dengan ulangan sebanyak 10 kali pada kelerengan 25-40%.
Pemasangan Alat
Diletakkan salah satu cincin dan pastikan penampang cincin pada level datar. Dipasang
piringan tutup di atas cincin dan pastikan tepat di pusat cincin. Pukul tutup cincin dengan martil
sampai kedalaman tertentu sehingga dapat mencegah kebocoran air ke luar cincin. Diletakkan
cincin silinder lainnya secara tepat pada pusat yang sama dengan cincin pertama.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 1. Double ring infiltrometer
Mempertahankan tinggi muka air
Dipasang jarum berujung runcing sebagai penanda muka air yang dapat terlihat.
Dilakukan pengukuran perubahan tinggi muka air, pasang mistar atau taraf meter satu buah di
dinding dalam cincin. Dituangkan air ke dalam cincin sampai muka air persis di ujung penggaris.
Dijaga tinggi muka air pada kedua cincin agar tetap sama untuk menghindari aliran antar cincin.
Pengukuran Infiltrasi
Penghitungan laju infiltrasi berdasarkan perubahan tinggi muka air mengikuti langkahlangkah berikut. Dicatat posisi waktu pada saat mulai pengukuran pada t = 0, Diukur perubahan
tinggi muka air pada ruang antar cincin tiap selang waktu. Setelah perubahan tinggi muka air
dicatat, tambahkan air sampai mencapai penanda tinggi muka air. Selang waktu ditentukan,
umumnya tiap 1 menit pada 10 menit pertama, tiap 2 menit pada menit ke 10 sampai dengan
menit ke 20, tiap 5 sampai menit ke 60, selanjutnya tiap 10 menit sampai diperoleh laju yang
relatif konstan.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Pengambilan Sampel Tanah
a. Pengambilan Sampel Tanah Utuh untuk Analisis Bulk density
Dipilih lokasi yang akan diambil sampel tanahnya kemudian dibersihkan. Untuk
mengambil sampel tanah yang tidak terganggu digunakan dua buah ring sample. Ring sample
yang pertama diletakkan diatas permukaan tanah kemudian ditekan masuk kedalam tanah.
Kemudian ring yang kedua diletakkan tepat diatas ring yang pertama, kemudian ditekan sampai
batas permukaan tanah. Tanah disekitar ring dikorek dengan menggunakan parang sampai
kedalaman kurang lebih 15 cm. Diusahakan tidak terlalu dekat dengan ring agar tanah utuh
terambil.
Ring diangkat secara perlahan, kemudian persambungan ring atas dengan ring bawah dipotong
dengan menggunakan parang. Ring yang paling bawah diberi label sesuai dengan ulangannya
kemudian dimasukkan ke dalam plastik dan diikat.
Untuk mengetahui bulk density dan juga persen porositasnya maka digunakan persamaan:
Contoh pengambilan sampel tanah tidak terganggu disajikan pada gambar 2 dengan
menggunakan ring sampel dan parang untuk meratakan sampel tanah yang telah diambil.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2. Contoh pengambilan sampel tanah tidak terganggu
b. Pengambilan sampel tanah terganggu untuk analisis tekstur dan bahan organik tanah.
Contoh tanah terganggu diambil setelah pengukuran infiltrasi selesai dilakukan dari
dalam ring infiltrometer. Tanah diambil sebanyak 2 kg dengan kedalaman 0 – 20 cm dari setiap
ulangan yang dilakukan, kemudian dimasukkan ke dalam plastik dan diberi label sampai dengan
ulangan. Contah tanah yang telah diambil dibersihkan dari daun-daunan, sisa-sisa tanaman, dan
kotoran lainnya. Tanah dikering udarakan dengan cara menghamparkan tanah pada tempat yang
terbuka yang tidak terkena sinar matahari langsung. Selanjutnya tanah diayak dan siap dianalisis
ke Laboratorium.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Analisis Tekstur Tanah
Tanah diayak dengan menggunakan ayakan 10 mesh dan dimasukkan ke dalam
erlemeyer 250 ml. Ditambahkan larutan natrium pirofosfat, dikocok dan dibiarkan 24 jam.
Digoncang dengan menggunakan shaker selama 15 menit. Dipindahkan ke dalam silinder (gelas
ukur) volume 500 ml dan ditambahkan aquadest sampai batas garis. Dikocok 20 kali sebelum
dilakukan pambacaan dengan hidrometer, bila perlu dapat ditambahkan amil alkohol untuk
menghilangkan buih yang dapat mengganggu pembacaan. Ini dilakukan untuk pembacaan
pertama untuk liat dan debu. Dimasukkan hidrometer untuk pembacaan yang kedua untuk liat.
Dilakukan perhitungan :
Pembacaan hidrometer I
% liat + debu =
x 100 %
Berat contah tanah
Pembacaan hidrometer I I
% liat =
x 100 %
Berat contah tanah
% debu = % ( liat + debu ) - % liat
% pasir = 100 % - % ( liat + debu )
Analisis Bahan Organik
Ditimbang 0,5 gr tanah dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml. Ditambahkan 5 ml
K2CrO7 1N ( dengan menggunakan pipet tetes) lalu digoncang dengan tangan. Ditambahkan 10
ml H2SO4 pekat dan digoncang 3-4 menit, selanjutnya didiamkan selama 30 menit. Ditambahkan
100 ml air suling dan 5 ml H3PO4 85% dan NaF 4% 2,5 ml. Kemudian ditambahkan 5 tetes
diphenilamine, diguncang, maka akan timbul larutan berwarna biru tua kehijauan kotor. Dititrasi
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
dengan Fe(NH4)2 0,5 N dari buret hingga warna menjadi hijau terang. Dilakukan prosedur seperti
diatas tetapi sampel tanpa tanah, untuk mendapatkan volume titrasi Fe(NH4)2(SO4) 20,5 N untuk
mendapatkan blanko. Dihitung C-organik dengan menggunakan rumus :
C-organik = 5 ( 1- t/s )0,78
Keterangan : t = titrasi
s = blanko
Dihitung bahan organik dengan menggunakan rumus :
BO = C-organik x 1,724
Analisis Data
Dihitung besarnya laju infiltr
SIFAT TANAH PADA
KAWASAN BERLERENG
SKRIPSI
Oleh:
DEWI SAGITA GINTING
041202022/ Budidaya Hutan
DEPARTEMEN KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2009
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi
Nama
NIM
Jurusan
: Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada
Kawasan Berlereng
: Dewi Sagita Ginting
: 041202022
: Kehutanan
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
Ketua
Bejo Slamet S.Hut, M.Si
NIP. 132 259 569
Anggota
Dr.Deni Elfiati SP, MP
NIP. 132 299 347
Mengetahui:
Ketua Departemen Kehutanan
Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar MS
NIP. 132 287 853
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
ABSTRACT
DEWI SAGITA GINTING. The infiltration rate fore casting use the soil characteristic in hilly
forested area (case study The Bukit Barisan Forest Park, Tongkoh village Karo region. In under
superrised by BEJO SLAMET and
DENI ELFIATI.
The infiltration measure in the cycle area is seldom done, because it is difficult to puttng the
tools and getting the water. It needs a research to forecast the number of infiltration rate in cycle
area without have to measure infiltration directly.
The aim of this research is to find out infiltration rate model to based on soil properties in hilly
forested area by double ring infiltrometer method. The research result showes that the best
forecast model is using soil properties that clays fraction, bulk density, porosity and soil organic
material to the maximum infiltration rate with determination coefficient 0,567 and the time to get
constant with R2 0,760 and the pattern for minimum infiltration rate model is not suistable to use
because it only has the low determination coefficient with 0,162.
Key Words : Forecast model, Infiltration rate, The hilly forested area.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
ABSTRAK
DEWI SAGITA GINTING. Pendugaan laju infiltrasi menggunakan sifat tanah kawasan hutan
berlereng (studi kasus Taman Hutan Raya Bukit Barisan Desa Tongkoh Kabupaten Karo).
Dibawah bimbingan BEJO SLAMET dan
DENI ELFIATI.
Pengukuran infiltrasi di kawasan berlereng sangat jarang dilakukan karena sulit dalam
penempatan alat dan sulit mendapatkan air. Perlu dilakukan penelitian untuk menduga besarnya
laju infiltrasi di kawasan berlereng tanpa harus mengukur infiltrasi secara langsung.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan model laju infiltrasi terhadap tekstur tanah, bulk
density (kerapatan tanah) serta bahan organik tanah pada kawasan hutan yang berlereng dengan
menggunakan motode double ring infiltrometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persamaan
penduga yang paling baik adalah menggunakan fraksi liat, bulk density, porositas dan bahan
organik tanah terhadap besarnya laju infiltrasi maksimum dengan koefisien determinasi R2
sebesar 0,567 dan waktu mencapai konstan dengan R2 sebesar 0,760. Sedangkan persamaan
untuk laju infiltrasi minimum model yang dihasilkan tidak layak dipergunakan karena hanya
menghasilkan koefisien determinasi 0,162.
Kata kunci : model penduga, laju infiltrasi, kawasan hutan berlereng.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
memberikan segala berkat dan karuniaNya, sehingga hasil penelitian yang berjudul “Laju
Pendugaan Infiltrasi Dengan Menggunakan Parameter Sifat Fisik Tanah Pada Kawasan
Berlereng (Studi Kasus Taman Hutan Raya Bukit Barisan Desa Tongkoh Kecamatan Dolat
Rakyat Kabupaten Karo)” selesai tepat waktu.
Penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada Bapak
Bejo Slamet S.Hut,
M.Si dan Ibu Dr.Deni Elfiati SP, MP selaku komisi pembimbing yang telah banyak
mengarahkan dan memberikan saran kepada penulis dalam menyelesaikan hasil penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada kedua orangtua dan saudara-saudara atas
dukungan dan doanya kepada penulis serta teman-teman yang membantu dalam penulisan hasil
penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
penulis menerima kritik dan saran dari pembaca demi kesempurnaan laporan ini. Atas kritikan
dan sarannya penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, Maret 2008
Penulis
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR........................................................................................ i
DAFTAR ISI .................................................................................................... ii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ v
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... iv
PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
Latar Belakang ..................................................................................... 3
Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
Hipotesis Penelitian ............................................................................... 3
Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4
Hutan..................................................................................................... 4
Daur Hidrologi ...................................................................................... 5
Struktur Tanah ....................................................................................... 6
Tekstur Tanah........................................................................................ 8
Kerapatan Tanah (Bulk density) ........................................................... 11
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Bahan Organik Tanah .......................................................................... 12
Infiltrasi ............................................................................................... 13
Pengukuran Laju Infiltrasi ................................................................... 17
KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN .................................................... 20
Dasar Hukum, Letak dan Luas ............................................................. 20
Topografi............................................................................................. 20
Flora dan Fauna ................................................................................... 20
METODOLOGI PENELITIAN ...................................................................... 22
Tempat dan Waktu .............................................................................. 22
Bahan dan Alat .................................................................................... 22
Prosedur Penelitian .............................................................................. 22
Penentuan Tempat Pengukuran ................................................ 22
Pemasangan Alat ...................................................................... 22
Mempertahankan Tinggi Muka Air .......................................... 23
Pengukuran Infiltrasi ................................................................ 23
Pengambilan Sampel Tanah ..................................................... 24
Analisis Tekstur Tanah ........................................................................ 26
Analisis Bahan Organik Tanah ............................................................ 26
Analisis Data ....................................................................................... 27
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Halaman
HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 30
Analisis Sifat Fisik Tanah .................................................................... 35
KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 40
Kesimpulan ......................................................................................... 40
Saran ................................................................................................... 40
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 41
LAMPIRAN ................................................................................................... 43
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Klasifikasi Kelas Tekstur Tanah .................................................................. 10
2. Kriteria C-organik Tanah............................................................................. 13
3. Data Rataan Laju Infiltrasi setiap ulangan ................................................... 31
4. Analisis persentase pasir, debu liat setiap ulangan ....................................... 35
5. Analisis Bulk density setiap ulangan ........................................................... 37
6. Analisis Bahan Organik setiap ulangan........................................................ 38
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Double Ring Infiltrometer ........................................................................... 23
2. Pengambilan Contoh Tanah tidak Terganggu .............................................. 25
3. Konstruksi Cincin Infiltrometer ................................................................... 28
4. Diagram Laju Infiltrasi Kawasan Berlereng ................................................. 29
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Data Laju infiltrasi terhadap waktu ......................................................... .... 44
2. Hasil Analisis Output Ymaks ................................................................. .... 45
3. Hasil Anaslisis Output Ymin .................................................................. .... 46
4. Hasil analisis Output Tkonstan ............................................................... .... 47
5. Hasil uji Multikolinearitas Ymaks .......................................................... .... 48
6. Hasil uji multikolinearitas Ymin ............................................................. .... 50
7. Hasil uji Heteroskedasitas Ymaks ........................................................... .... 51
8. Hasil uji Heteroskedastisitas Ymin ......................................................... .... 53
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi sebagian akan tersimpan/ tertinggal di
permukaan daun, atau batang tanaman dan sebagian lagi akan sampai di permukaan tanah. Air
yang sampai di permukaan tanah akan terinfiltrasi memasuki permukaan tanah. Banyaknya air
yang terserap oleh tanah sangat ditentukan oleh kecepatan infiltrasi, intensitas dan lamanya hujan
serta kedalaman lapisan tanah yang mampu menyimpan air. Kecepatan infiltrasi sangat
dipengaruhi oleh kondisi kejenuhan air tanah yang ada sebelum terjadi hujan dan permeabilitas
profil tanah di atas permukaan air tanah (ground water level). Bila tanah sudah jenuh air sebelum
terjadinya hujan maka kecepatan infiltrasi sangat lambat dan mendekati nol sehingga sebagian
besar air hujan akan mengalir menjadi air limpasan (surface runoff). Kecepatan infiltrasi tanah,
kelembaban tanah, intensitas curah hujan, banyaknya curah hujan dan lamanya hujan biasanya
menjadi faktor penentu yang sangat penting dalam menentukan terjadinya air limpasan
(Moehansyah, 2006).
Infiltrasi merupakan proses masuknya air ke permukaan tanah. Proses ini merupakan
bagian yang sangat penting dalam daur hidrologi maupun dalam proses pengalihan hujan
menjadi aliran dalam tanah sebelum mencapai sungai. Karakteristik dari suatu kawasan
berpengaruh terhadap besarnya infiltrasi pada kawasan tersebut. Adapun faktor yang
mempengaruhi antara lain faktor kemiringan dan jenis vegetasi atau tanaman penutup yang ada.
Selain itu, jenis pemanfaatan lahan pada suatu kawasan akan memberikan pengaruh terhadap
kapasitas infiltrasi pada kawasan tersebut (Harto, 1993).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Hutan memiliki peranan yang sangat penting dalam pengendalian besar limpasan
permukaan terutama fungsi hutan dalam infiltrasi dan intersepsi. Gerakan air tampungan di
dalam hutan dipengaruhi oleh ukuran butiran tanah, bahan organik, flora dan fauna tanah ( Harto,
1995).
Ekologi ekosistem hutan pegunungan adalah komponen ekosistem yang berperan dalam
memelihara keseimbangan ekosistem daerah bawahannya dan proses hidrologi yang mengatur
proses air permukaan serta air tanah, sehingga hutan diasumsikan berada pada posisi supply
untuk memelihara ketersediaan air dengan daerah aliran sungai sebagai unit sistem hidrologi.
Adanya pertimbangan tersebut manfaat hutan pegunungan diukur melalui pendekatan pasokan
air yang diterima dan pengaruh perubahan tata guna lahan di sekitarnya dalam kaitannya sebagai
daerah tangkapan dan penyimpan air (Arief, 2002).
Kawasan hutan pegunungan kebanyakan bertopografi miring atau berlereng. Kawasan
berlereng merupakan suatu kawasan yang sangat jarang dilakukan pengukuran infiltrasi. Hal ini
terjadi karena pada kawasan ini sulit dilakukan pengukuran infiltrasi yang disebabkan sulitnya
menempatkan alat dan sulit mendapatkan air. Untuk mempermudah pendugaan besarnya laju
infiltrasi dikawasan berlereng maka perlu dilakukan penelitian tentang pendugaan laju infiltrasi
dengan memanfaatkan sifat-sifat tanah.
Lereng adalah sudut yang dibentuk oleh permukaan tanah dengan bidang horizontal yang
dinyatakan dalam persen. Kelerengan tanah sangat erat hubungannya dengan pengelolaan tanah
dan air. Pada tanah-tanah miring memungkinkan terjadinya erosi, yaitu makin rendah kelerengan
lahan makin tinggi produktivitasnya baik pada tanah tidak mudah tererosi maupun tanah yang
mudah tererosi (Winarso, 2005).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan model laju infiltrasi terhadap tekstur
tanah, struktur tanah, bulk density (kerapatan tanah) serta bahan organik tanah pada kawasan
yang berlereng.
Hipotesis Penelitian
Adanya model pendugaan laju infiltrasi terhadap tekstur tanah, struktur tanah, bulk
density, (kerapatan tanah) serta bahan organik tanah pada kawasan berlereng.
Manfaat Penelitian
Diperolehnya model pendugaan laju infiltrasi ini maka akan mempermudah menduga
besarnya infiltrasi tanpa mengukur langsung dilapangan.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
TINJAUAN PUSTAKA
Hutan
Menurut Undang-Undang No 41. Tahun 1999 Hutan adalah suatu kesatuan ekosistem
berupa hamparan lahan yang berisi sumberdaya alam yang didominasi oleh pepohonan dalam
persekutuan alam lingkungannya yang satu dengan yang lainnya tidak dapat dipisahkan.
Sementara hutan lindung merupakan kawasan hutan yang mempunyai fungsi pokok sebagai
perlindungan sistem penyangga kehidupan untuk mengatur tata air dan tanah, mencegah banjir,
pengendali erosi, mencegah intrusi air laut dan memelihara kesuburan tanah.
Hutan telah lama dikenal sebagai suatu bagian dari ekosistem perlindungan terhadap
sumber air, bukan saja hutan menghambat erosi melainkan lahan hutan sangat bermanfaat bagi
manusia. Hutan mempunyai aspek yang paling menonjol dalam kaitannya terhadap pengelolaan
air, hutan dianggap sebagai kantong air yang dapat menyimpan air selama musim basah dan
melepaskan air pada saat musim kering atau kemarau. Perpindahan air melalui tanah bersamasama dengan aktivitas biologi dapat mengendalikan komposisi ion-ion yang lepas dari daerah
tangkapan air melalui aliran permukaan. Komponen-komponen kimia aktif ditemukan di dalam
tanah adalah lempung (clays) dan koloida-koloida organik (Asdak,1995).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Daur Hidrologi
Daur hidrologi menunjukkan gerakan air di permukaan tanah dan kembali lagi kelaut
yang tidak pernah berhenti, air akan tertahan sementara di sungai, danau dan dalam tanah
sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk lainnya. Dalam daur hidrologi,
masukan berupa curah hujan akan didistribusikan melalui beberapa cara yaitu air lolos, aliran
batang, dan air hujan yang langsung sampai ke permukaan tanah untuk kemudian terbagi
menjadi air larian, evaporasi, dan air infiltrasi (Asdak, 1995).
Peranan hidrologi penutupan tajuk hutan diperbesar oleh bahan-bahan organik pada lantai
hutan dan zona perakaran. Suatu tegakan hutan biasanya menghasilkan 1 hingga 10 ton/ha/tahun
serasah organik, bahan ini melindungi tanah dari dampak tetesan hujan, memperbaiki
strukturnya, menghambat pembekuan, meningkatkan kapasitas infiltrasi, menyerap air hujan dan
salju yang melebur, serta benar-benar menjadi aliran permukaan dan erosi permukaan dalam
hujan yang paling lebat. Perakaran adalah satu parameter hidrologi yang penting, karena
membatasi volume air yang tersedia untuk transpirasi pada suatu tanah yang mengering
(Lee,1990).
Hutan memiliki fungsi yang sangat penting dalam daur hidrologi. Infiltrasi air hujan ke
dalam tanah terjadi sangat efektif pada lahan-lahan dengan intensitas penutupan vegetasi yang
tinggi, seperti kawasan hutan. Hal ini karena kandungan bahan organik dan aktivitas berbagai
organisasi dalam tanah di bawah hutan dapat meningkatkan porositas tanah. Pelapukan akar-akar
tanaman yang mati meninggalkan lubang-lubang yang cukup besar ke dalam tanah. Seluruh
faktor tersebut meningkatkan jumlah air hujan yang dapat masuk ke dalam tanah. Sisa-sisa
tumbuhan yang menutupi permukaan tanah, bersama dengan vegetasi yang masih hidup, dapat
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
mengurangi laju limpasan air di permukaan. Oleh karena mekanisme-mekanisme seperti ini,
hutan mampu mengendalikan laju aliran permukaan (run off) selama kejadian-kejadian hujan.
Tingginya laju infiltrasi dalam kawasan hutan menjadikan kawasan hutan sebagai tempat
pengisian kembali (recharge) yang efektif terhadap air tanah (Tarus, 2002).
Struktur Tanah
Struktur tanah adalah penyusunan antar partikel tanah primer (bahan mineral) dan bahan
organik serta oksida yang membentuk agregat sekunder. Volume pori tanah adalah nisbah ruang
pori terhadap volume bahan padat yang berperan penting terhadap (a) gerakan air/lengas tanah
(b) gerakan udara/udara tanah (c) temperatur (d) hara tanaman (e) ruang perakaran dan (f)
pengolahan tanah. Total porositas terdiri atas pori besar, sedang, dan kecil, mempunyai pengaruh
terhadap gerakan air udara didalam tanah. Berdasarkan ukuran partikel, tanah yang tidak
berstruktur cukup banyak mempunyai pori yang berukuran besar, sedangkan tanah yang pejal
memiliki lebih banyak pori berukuran kecil. Struktur remah atau granular meniadakan pengaruh
ukuran partikel. Pori berukuran halus dan medium meningkat pada tanah pasir, sedangkan pada
tanah lempungan pori berukuran besar meningkat (Sutanto, 2005).
Menurut Staf Pengajar Ilmu Tanah UGM (2008) Struktur tanah dapat dibagi dalam
struktur makro dan mikro. Struktur makro/struktur lapisan bawah tanah yaitu penyusunan
agregat-agregat tanah yang satu dengan yang lainnya. Sedangkan struktur mikro ialah
penyusunan butir-butir primer tanah kedalam butir-butir majemuk atau agregat-agregat yang satu
sama lain dibatasi oleh bidang-bidang alami. Meskipun terdapat berbagai kemungkinan butir-
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
butir primer menjadi agregat-agregat akan tetapi dapat dibedakan berdasarkan penyusunan
tertentu. Menurut Hasibuan (2005) struktur tanah dibedakan atas:
a. Bentuk Butir : Bentuk ini terdiri dari agregat-agregat kecil yang keras atau lunak,
bersudut atau membulat, bersifat porous.
b. Bentuk Remah : Terdiri dari agregat-agregat kecil berpori. Umumnya lunak, bentuk tidak
tentu. Bentuk struktur dan remah merupakan struktur yang baik karena lebih berpori dan
mempunyai kemampuan menyimpan air dan udara yang cukup bagi pertumbuhan
tanaman.
c. Bentuk Lempeng (platy) : merupakan keping-keping dimana sumbu vertikal lebih kecil
dari sumbu horizontal.
d. Bentuk Prisma : Merupakan kesatuan-kesatuan struktur yang mempunyai sumbu vertikal
lebih panjang dari sumbu horizontal dan bagian atasnya rata.
e. Bentuk Tiang : Bentunya seperti tiang, sumbu vertikal lebih besar dari sumbu horizontal,
bagian atasnya membulat.
f. Bentuk Gumpal : Bentuk seperti kubus dan dibedakan menjadi gumpal bersudut dan
gumpal membulat. Gumpal bersudut bentuknya seperti kubus dengan sudut-sudut tajam, gumpal
membulat bentuknya seperti kubus dengan sudut-sudut membulat.
Kemantapan struktur tanah dapat dibedakan atas (1) non struktur yaitu tidak ada tampak
adanya suatu bentuk tertentu, keseluruhannya biasa berbentuk lepas seperti pasir atau pejal dan
padat, (2) lemah, yaitu tingkat perkembangan masih lemah kesatuan struktur kurang nyata dan
butiran-butiran tanah mudah hancur (3) sedang yaitu tingkat perkembangan tanah dimana
kesatuan-kesatuan struktur mempunyai bentuk nyata, struktur tanah agak sukar hancur dan (4)
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
kuat yaitu butir-butir tanah telah memperlihatkan bentuk nyata dan struktur tanah kuat dan sukar
hancur (Hardjowigeno, 1989).
Struktur tanah dikatakan mempunyai struktur tanah yang baik apabila tanah-tanah yang
mempunyai tata udara dan daya menyimpan air yang baik, unsur hara lebih mudah tersedia dan
mantap, tidak mudah rusak oleh pukulan-pukulan air hujan sehingga pori-pori tanah tidak cepat
tertutup. Struktur tanah yang baik umumnya dijumpai pada tanah yang berstruktur remah butiran
karena pada struktur ini terdapat keseimbangan yang baik antara udara dengan air
(Seyhan,
2005).
Tekstur Tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan relatif jumlah fraksi pasir, debu dan liat. Gabungan
dari ketiga fraksi ini menentukan kelas tekstur tanah. Tekstur tanah adalah merupakan sifat fisik
tanah yang tidak banyak berubah walaupun proses pembentukan tanah berlangsung secara aktif.
Tanah yang berpasir atau berliat akan terus berpasir dan berliat pada jangka waktu yang lama
(Saidi, 2006).
Tanah yang bertekstur pasir mempuyai luas permukaan yang kecil sehingga sulit
menyerap atau menahan air dan unsur hara, sehingga pada musim kemarau mudah kekurangan
air. Tanah yang mengandung debu lebih kuat menyerap air dibandingkan dengan tanah berpasir,
karena pori-porinya kecil. Daya meresapkan air perlahan-lahan, sehingga air lama diserap oleh
tanah, sedangkan tanah-tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang besar sehingga
kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara lebih tinggi. Tanah-tanah yang
mengandung liat dan bercampur dengan sejumlah debu menghasilkan tanah yang bertekstur
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
halus. Tanah seperti ini pada umumnya mempunyai pergerakan air dan pertukaran lambat,
bersifat plastis dan lekat jika basah sehingga sukar diolah (Hasibuan, 2005).
Menurut Kartasapoetra (1990) berdasarkan pasir, debu, liat dibagi dalam 3 golongan atau
kelas dasar yaitu:
1. Tanah berpasir (sandy soil), yaitu tanah dimana kandungan pasirnya >70% yang bila
dalam keadaan lembab tanah berpasir terasa kasar dan tidak lekat. Termasuk juga dalam
hal ini yaitu tanah pasir dan tanah lempung berpasir (standy and loamy sand soil).
2. Tanah berlempung (loamy soil), merupakan tanah yang kandungan debu-liatnya relatif
sama, tidak terlalu lepas dan juga tidak terlalu lekat.
3. Tanah liat, yaitu tanah dengan kandungan liatnya >35%, dan biasanya tidak lebih kecil
dari 40 %. Tanah liat sangat lekat dan bila kering akan menjadi sangat keras.
Tipe-tipe tanah (pasir, debu, dan liat) dapat mengontrol laju infiltrasi. Sebagai contoh,
permukaan tanah yang berpasir secara umum memiliki laju infiltrasi yang tinggi dari pada
permukaan tanah liat. Kenyataannya pada beberapa pengamatan kapasitas infiltrasi pada fraksi
pasir adalah lebih besar dibandingkan dengan fraksi liat, hal ini memang dipengaruhi oleh karena
liatnya kaya akan pori yang halus tetapi miskin akan pori yang besar. Sebaliknya pasir miskin
akan pori halus namun kaya akan pori yang besar (Juanda et al, 2003).
Tanah liat banyak mengandung mineral liat motmorillonit dan illit, tanah ini ditunjukkan
oleh adanya lapisan permukaan tanah yang pecah-pecah. Semakin besar kandungan liat dan
semakin banyak bahan organik tanah semakin besar air yang mampu ditahan atau disimpan oleh
tanah. Banyaknya air yang tersimpan di dalam tanah juga dipengaruhi oleh kondisi profil tanah
dan permeabilitas tanahnya. Profil tanah yang dalam dan permebilitas tanah yang baik (sedangDewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
cepat) memungkinkan air permukaan dapat masuk lebih dalam ke dalam tanah dan mengisi poripori dan rongga-rongga yang ada jauh di dalam tanah (Moehansyah, 2006). Menurut Hasibuan
(2005) klasifikasi kelas tekstur tanah dapat disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Klasifikasi Kelas Tekstur Tanah
No
Nama Tekstur
1
Pasir
2
Lempeng liat berpasir
3
Pasir Berlempung
4
Lempung berpasir
5
Lempung
6
Lempung Berdebu
7
Debu
8
Lempung Liat berdebu
9
Lempung Berliat
10
Liat Berpasir
11
Liat Berdebu
12
Liat
Sumber: Hasibuan (2005)
Pasir (%)
85 - 100
45 - 80
70 - 90
43 – 80
23 – 52
0 – 50
0 – 20
0 – 20
20 – 45
45 – 65
0 – 20
0 – 45
Debu (%)
0 – 15
0 – 28
0 – 39
0 - 50
28 – 50
50 – 88
88 – 100
40 – 73
15 – 53
0 – 20
40 – 60
0 – 40
Liat (%)
0 - 10
20 - 35
10 - 15
0 - 20
7 - 27
0 - 27
0 - 12
27 - 40
27 - 40
35 - 45
40 - 60
40-100
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Kerapatan Tanah (Bulk Density)
Bulk density adalah merupakan petunjuk kepadatan tanah. Semakin padat tanah semakin
tinggi nilai bulk density, hal ini menunjukkan semakin sulit tanah meneruskan air atau semakin
sulit penetrasi akar di dalam tanah. Bulk density termasuk pori-pori tanah dengan rumus sebagai
berikut:
Tanah- tanah yang berpori (porous) dan lepas pada umumnya mempunyai bulk density
yang rendah. Sifat ini menandakan adanya struktur tanah yang baik sedangkan tanah-tanah yang
padat, bulk densitynya lebih tinggi. Tanah- tanah berpasir dengan kandungan bahan organik yang
rendah mempunyai bulk density yang tinggi. Butir- butir pasir biasanya tersusun amat rapat dan
padat. Pada tanah yang bertekstur halus dengan kandungan bahan organik yang cukup tinggi
disifatkan dengan bulk density yang rendah. Dalam hal ini butir-butir halus tidak tersusun rapat
atau padat, sedangkan persentase bahan organik yang besar ini membantu pembentukan agregasi
tanah yang baik, sehingga keadaan tanah yang seluruhnya menjadi terbuka, porous dan
berstruktur remah (Hardjowigeno, 1989).
Partikel density adalah berat tanah kering persatuan volume partikel-partikel bagian
padat tanah, tidak termasuk volume pori-pori tanah. Untuk menentukan partikel density yang
diperhatikan adalah partikel-partikel bagian padat dari tanah adalah konstan, oleh karena itu
partikel density dari setiap jenis tanah adalah konstan, tidak bervariasi dengan jumlah ruang
antara partikel-partikel tanah (Notohadiprawiro,1998).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Nilai dari partikel density kebanyakan tanah sebesar 2,65 gr/cm3. Perbedaan partikel
density diantara jenis-jenis tanah tidak begitu besar, kecuali terdapat variasi yang besar dalam hal
kandungan bahan organik ataupun komposisi mineral tanah. Persentase ruang pori-pori didalam
tanah dapat dihitung dari bulk density dapat dihitung dengan rumus:
Bahan Organik Tanah
Bahan organik mencakup semua bahan yang berasal dari jaringan tanaman dan hewan,
baik yang hidup maupun yang telah mati, pada berbagai dekomposisi. Bahan organik tanah lebih
mengacu
pada
bahan
(sisa
jaringan
tanaman/hewan)
yang
telah
mengalami
perombakan/dekomposisi baik sebagian/seluruhnya, yang telah mengalami humifikasi maupun
yang belum (Khasanah dan Lusiana, 2004)
Kandungan bahan organik tanah terutama ditentukan oleh kesetimbangan antara laju
pelonggokan dengan laju dekomposisinya Kandungan bahan organik tanah sangat beragam,
berkisar antara 0,5% - 5,0% pada tanah-tanah mineral atau bahkan sampai 100% pada tanah
organik (Histosol). Faktor yang mempengaruhi kandungan bahan organik tanah adalah: iklim,
vegetasi, topografi, waktu, bahan induk dan pertanaman (cropping). Sebaran vegetasi berkaitan
erat dengan pola tertentu dari agihan temperatur dan curah hujan. Pada wilayah yang curah hujan
rendah, maka vegetasi juga jarang sehingga akumulasi bahan organik juga rendah (Sutanto,
2005).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Tanah-tanah mineral pada umumnya mempunyai kandungan bahan organik sekitar 3% 5%. Kandungan bahan organik pada satu jenis tanah yang sama berbeda dengan kedalaman tanah
yang berbeda. Semakin dalam suatu tanah semakin berkurang kandungan bahan organiknya,
demikian pula dengan pengolahan tanah, semakin sering tanah diolah, semakin berkurang
kandungan bahan organik tersebut (Hasibuan, 2005).Menurut Suriadi dan Nazam (2005) krireria
C-organik pada tanah dapat disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Kriteria Kandungan Bahan Organik Tanah
No
Kandungan Bahan Organik
1
5%
Sumber: Suriadi dan Nazam (2005)
Keterangan
Sangat Rendah
Rendah
Sedang
Tinggi
Sangat Tinggi
Bahan organik tanah mempunyai berbagai fungsi penting. Beberapa peranan bahan
organik dalam sifat fisika tanah adalah (1) meningkatkan kemampuan tanah, (2) merangsang
pembentukan granulasi butir-butir tanah dalam pembentukan agregat tanah dan strukutur tanah
yang mantap, dan (3) menurunkan sifat kohesi dan plastisitas tanah dan mengurangi sifat-sifat
buruk dari liat. Bahan organik tanah memajukan kebaikan struktur dan konsistensi tanah, dan
dengan demikian meningkatkan daya tanah dalam menyimpan air
(Notohadiprawiro,
1998).
Infiltrasi
Infiltrasi adalah aliran masuk k edalam tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air
kearah vertikal). Setelah tanah lapisan atas jenuh, kelebihan air tersebut mengalir ke tempat yang
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi bumi dikenal sebagai proses perkolasi. Laju maksimal
gerakan air masuk kedalam tanah dinamakan kapasitas infiltrasi. Ketika air hujan jatuh pada
permukaan tanah, tergantung pada kondisi biofisik permukaan, sebagian atau seluruh air hujan
tersebut akan masuk ke dalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses mengalirnya air
hujan ke dalam tanah disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah. Laju
infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah
(Asdak, 1995).
Kapasitas infiltrasi pada fraksi pasir lebih besar dibandingkan dengan fraksi liat, hal ini
karena liat memang kaya akan pori halus sedangkan pasir kaya akan pori yang besar. Kapasitas
infiltrasi pada berbagai jenis tanah berbeda-beda, jenis tanah berpasir lebih besar kapasitas
infiltrasinya daripada tanah liat. Tanah liat aliran permukaannya lebih besar sehingga
kemampuan mengikis dan mengangkut partikel-partikel tanah jauh lebih banyak bila
dibandingkan dengan aliran permukaan pada tanah pasir (Kartasapoetra,1990).
Peranan kawasan hutan sebagai pengendali daur air dapat dilihat dari dua sudut
pandangan yaitu menyediakan air dengan konsep panen air (water harvesting) dan dengan
konsep menjamin penghasilan air (water yield). Jumlah air yang dapat dipanen tergantung pada
jumlah aliran permukaan (run off) yang dapat digunakan, sedangkan jumlah air yang dapat
dihasilkan tergantung pada debit air tanah. Kedua tujuan tersebut memerlukan perlakuan yang
berbeda. Untuk meningkatkan panenan air, infiltrasi dan perkolasi harus dikendalikan,
sedangkan untuk meningkatkan penghasilan air, infiltrasi dan perkolasi justru yang harus
ditingkatkan. Konsep penghasil air menjadi azas pengembangan sumber air di kawasan beriklim
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
basah, karena konsep panen air akan membawa resiko besar, berupa peningkatan erosi dan juga
akan banyak memboroskan lahan untuk menampungnya (Suryatmojo, 2006).
Laju infiltrasi tanah sangat dipengaruhi oleh macam penggunaan lahan atau kerapatan
vegetasi penutup tanah yang berhubungan dengan ketebalan lapisan serasah tanah, intensitas
hujan, intersepsi hujan oleh kanopi tanaman dan dinamika struktur tanah. Dinamika struktur
tanah merupakan proses pembentukan dan penurunan pori makro yang sangat tergantung pada
tersedianya makanan (bahan organik) bagi cacing tanah berupa lapisan serasah tanah dan akar
yang mati. Kapasitas tanah dalam menyimpan air tergantung pada konduktifitas hidraulik jenuh
dan aliran lateral (Saidi, 2006).
Komposisi fisik tanah yang terdiri dari komponen padat, cair dan gas dalam tanah yang
menjadi dasar dalam membentuk sistem tiga fase yang kompleks. Mengukur jumlah setiap
komponen tanah dan parameter yang menggambarkan hubungan antar komponen : tekstur,
agregat dan struktur tanah, ruang pori, kerapatan isi, kadar air dan kapasitas menahan air. Konsep
dan pengertian dasar tentang reaksi permukaan, permukaan ganda, potensial air, dan kurva
karakteristik air tanah. Pemahaman dasar tentang proses-proses fisik dalam tanah seperti agregasi
dan deformasi tanah, aliran air jenuh dan tidak jenuh (kasus-kasus infiltrasi, penguapan atau
evaporasi dan drainase), difusi gas dalam tanah serta perambatan suhu (Campbell, 1985).
Menurut Suryatmojo (2006) Faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi antara lain:
1.Karakteristik permukaan lahan
Karakteristik permukaan tanah yang mempengaruhi proses infiltrasi adalah kepadatan
tanah (curah hujan, debu dan liat yang terbawa aliran vertikal, kandungan liat, lalu lintas hewan).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Sifat dan jenis tanaman penutup tanah (tumbuhan mengurangi efek curah hujan, akar tumbuhan
akan menyebabkan struktur tanah gembur, dan diatas permukaan tanah mengurangi laju aliran.
2. Transmisi lapisan tanah
Sifat transmisi lapisan tanah tergantung pada lapisan-lapisan dalam tanah. Lapisan tanah
dibedakan atas 4 horizon adalah:
•
Horizon A yang teratas sebagai bahan organik tanah
•
Horizon B merupakan akumulasi dari bahan koloidal A ketebalan permeabilitas sangat
meneguhkan laju infiltrasi
•
Horizon C kadang-kadang disebut sub soil terbentuk dari pelapukan bahan induk
•
Horizon D merupakan bahan induk (beb rock).
Laju infiltrasi umumnya tergantung dari horizon A dan B, karena kapasitas infiltrasi C tidak akan
terpenuhi oleh laju infiltrasi, sedangkan D tidak tertembus air, sehingga sifat trasmisi lapisan
tanah dikelompokkan menjadi 2 fenomena yaitu:
Jika kapasitas perkolasi lebih besar dari kapasitas infiltrasi maka lapisan di bawah lapisan
permukaan tidak akan jenuh dan laju infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi.
Jika kapasitas perkolasi lebih kecil dari kapasitas infiltrasi maka lapisan bawah akan jenuh air
dan laju infiltrasi ditentukan oleh laju perkolasi.
3. Pengatusan dari kapasitas penampungan
Pengatusan kapasitas penampungan porositas tanah akan menentukan kapasitas
penampungan untuk air infiltrasi, juga menahan aliran permukaan. Semakin besar porositas
maka kapasitas menampung air infiltrasi semakin besar. Proses infiltrasi akan meningkatkan
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
kadar air pada kondisi kapasitas lapang, dimana kandungan air dalam tanah maksimum yang
dapat ditahan oleh partikel tanah terhadap gaya tarik bumi.
Pengukuran Laju Infiltrasi
Pengukuran laju infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:
1. Menentukan beda volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan
laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan.
2. Menggunakan alat infiltrometer
3. Teknik pemisahan hidrograf aliran dan data aliran hujan
Cara pengukuran laju infiltrasi dapat digolongkan kedalam 2 kelompok yaitu:
pengukuran dilapangan dan dengan analisis hidrograf. Alat-alat yang digunakan dalam
pengukuran laju infiltrasi tersebut adalah:
1. Single ring infiltrometer
2. Double ring infiltrometer
3. Rainfall simulator
Rainfall simulator pada dasarnya terdiri dari seperangkat alat pembuat hujan buatan, yang
terdiri dari pompa dan deretan pipa-pipa dengan nozzle yang dapat menyemprotkan air. Jumlah
air yang disemprotkan dapat sesuai dengan intensitas hujan buatan yang dikehendaki
(Harto,1993).
Single ring infiltrometer merupakan silinder baja atau bahan lain yang memiliki diameter
25-30 cm. Tinggi alat kurang lebih 50 cm. Double ring infiltrometer pada dasarnya sama dengan
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
single ring infiltrometer namun diameternya lebih besar dari single ring infiltrometer (Harto,
1993).
Alat infiltometer yang biasa digunakan adalah infiltrometer ganda (double ring
infiltrometer), yaitu satu infiltrometer silinder yang lebih besar diameternya. Pengukuran laju
infiltrasi hanya terhadap silinder yang kecil. Silinder yang lebih besar berfungsi sebagai
penyangga yang bersifat menurunkan efek batas yang timbul oleh adanya silinder (Asdak, 1995).
Pengukuran laju infiltrasi di Indonesia sering digunakan infiltrometer cincin ganda biasa
-7
tetapi hanya bisa diterapkan pada tanah dengan laju infiltrasi yang lebih besar dari 1 x 10 m/s.
Untuk tanah yang laju infiltrasinya lebih kecil dari angka ini belum tersedia metode
penentuannya. Infiltrometer cincin ganda dengan cincin dalam tertutup bisa digunakan untuk
pengukuran laju infiltrasi di lapangan yang mempunyai laju infiltrasi yang lebih kecil dari angka
tersebut.
Standar ini menguraikan prosedur penggunaan infiltrometer cincin ganda dengan
cincin dalam tertutup untuk mengukur laju infiltrasi dari air melewati permukaan tanah lempung
berbutir halus yang mempunyai laju infiltrasi dalam kisaran 1 x 10
-10
m/s sampai dengan 1 x 10
-7
-7
m/s. Apabila laju infiltrasi lebih besar daripada 1 x 10 m/s, harus diukur dengan menggunakan
metode yang tercantum pada standar ASTM D 3385-88 (Suharto, 2006).
Menurut Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah (2007) metode pengujian bisa
digunakan pada endapan tanah alami lapisan tanah yang telah dipadat-ulang, tanah yang telah
mengalami perbaikan seperti tanah bentonit, dan campuran tanah dengan kapur. Selain
digunakan untuk mengukur laju infiltrasi di daerah yang relatif luas, metode ini berguna untuk
mengukur aliran air yang melewati bidang penghambat pembentuk kadar air pada lahan atau
tanah, seperti lapisan tanah lempung penguat yang dikompaksi, penutup tanah yang digunakan
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
pada fasilitas pembuangan sampah, penguat dinding saluran dan reservoir, tirai pencegah
rembesan, dan tanah yang mengalami perbaikan dengan perkuatan seperti yang digunakan pada
bangunan tampungan air.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
KONDISI UMUM LOKASI PENELITAN
Dasar Hukum, Letak dan Luas
Tahura Bukit Barisan ditetapkan berdasarkan Surat Keputusan Presiden Republik
Indonesia No. 48 Tahun 1988 dengan luas ± 51.600 Ha. Tahura Bukit Barisan secara geografis
terletak pada 001’16” – 019’37” Lintang Utara dan 9812’16” dan 9841’00” Bujur Timur.
Sedangkan secara administratif termasuk kecamatan Tiga Panah, Kabupaten Karo, Provinsi
Sumatera Utara.
Taman Hutan Raya (Tahura) Bukit Barisan, yang terletak diempat Kabupaten Sumatera
Utara, yaitu Deli Serdang, Karo, Langkat, dan Simalungun ini, secara geografis berada pada
ketinggian 500 - 1.100 meter di atas permukaan laut (dpl) dengan curah hujan 3.000 - 4.000 per
tahun (Dinas Kehutanan, 2000).
Topografi
Pada umumnya keadaan topografi lapangan Tahura Bukit Barisan sebagian datar, curam,
dan berbukit-bukit. Di beberapa tempat terdapat pegunungan dan puncak tertinggi yaitu Gunung
Sibayak dengan ketinggian 1.430 sampai 2.200 m dpl.
Flora dan Fauna
Kawasan ini didominasi oleh jenis-jenis pohon pegunungan baik jenis lokal maupun yang
berasal dari luar. Beberapa jenis tersebut antara lain Pinus merkusii, Altingia exelsa, Schima
walichii, Podocarpus sp, Toona sureni dan jenis lain seperti Durian (Durio zibetinus) Pulai
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
(Alistonis scholaris), Aren (Arecca pinnata), Rotan (Calamus sp) dll. Jenis tanaman yang berasal
dari luar diantaranya Pinus caribeae, Pinus khasia, Pinus insularis, Eucaliptus sp, Agathis sp
dan lain-lain.
Fauna yang terdapat didalam kawasan ini antara lain Monyet
(Macaca fascicularis),
Siamang (Hylobates syndactylus), Babi hutan (Sus vitatus), Trenggiling (Manis javanica), Ular
(Naja sp), Elang (Accipitdae sp), Harimau Sumatera (Panthera tigris sumatrae) (Dinas
Kehutanan, 2000).
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat danWaktu
Penelitian ini dilaksanakan di Tahura Bukit Barisan Desa Tongkoh, Kecamatan Dolat
Rakyat, Kab. Karo Provinsi Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan pada bulan November 2008
dan analisis tanah dilakukan di Laboratorium Central Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
Utara.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah tanah, air. Alat yang digunakan adalah Double ring
infiltrometer, Stopwatch, Pita ukur, Penggaris, Ember atau jerigen, Suunto clinometer,Ring
sample, Plastik, Tally sheet, Alat tulis, Kertas label, Kalkulator.
Prosedur Percobaan
Penentuan Tempat Pengukuran
Penentuan petak penelitian ini dilakukan dengan cara Purposive Sampling pada kawasan
berlereng dan dicari bagian yang datar untuk penempatan alatnya. Ukuran petak 20 m x 20 m
dengan ulangan sebanyak 10 kali pada kelerengan 25-40%.
Pemasangan Alat
Diletakkan salah satu cincin dan pastikan penampang cincin pada level datar. Dipasang
piringan tutup di atas cincin dan pastikan tepat di pusat cincin. Pukul tutup cincin dengan martil
sampai kedalaman tertentu sehingga dapat mencegah kebocoran air ke luar cincin. Diletakkan
cincin silinder lainnya secara tepat pada pusat yang sama dengan cincin pertama.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 1. Double ring infiltrometer
Mempertahankan tinggi muka air
Dipasang jarum berujung runcing sebagai penanda muka air yang dapat terlihat.
Dilakukan pengukuran perubahan tinggi muka air, pasang mistar atau taraf meter satu buah di
dinding dalam cincin. Dituangkan air ke dalam cincin sampai muka air persis di ujung penggaris.
Dijaga tinggi muka air pada kedua cincin agar tetap sama untuk menghindari aliran antar cincin.
Pengukuran Infiltrasi
Penghitungan laju infiltrasi berdasarkan perubahan tinggi muka air mengikuti langkahlangkah berikut. Dicatat posisi waktu pada saat mulai pengukuran pada t = 0, Diukur perubahan
tinggi muka air pada ruang antar cincin tiap selang waktu. Setelah perubahan tinggi muka air
dicatat, tambahkan air sampai mencapai penanda tinggi muka air. Selang waktu ditentukan,
umumnya tiap 1 menit pada 10 menit pertama, tiap 2 menit pada menit ke 10 sampai dengan
menit ke 20, tiap 5 sampai menit ke 60, selanjutnya tiap 10 menit sampai diperoleh laju yang
relatif konstan.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Pengambilan Sampel Tanah
a. Pengambilan Sampel Tanah Utuh untuk Analisis Bulk density
Dipilih lokasi yang akan diambil sampel tanahnya kemudian dibersihkan. Untuk
mengambil sampel tanah yang tidak terganggu digunakan dua buah ring sample. Ring sample
yang pertama diletakkan diatas permukaan tanah kemudian ditekan masuk kedalam tanah.
Kemudian ring yang kedua diletakkan tepat diatas ring yang pertama, kemudian ditekan sampai
batas permukaan tanah. Tanah disekitar ring dikorek dengan menggunakan parang sampai
kedalaman kurang lebih 15 cm. Diusahakan tidak terlalu dekat dengan ring agar tanah utuh
terambil.
Ring diangkat secara perlahan, kemudian persambungan ring atas dengan ring bawah dipotong
dengan menggunakan parang. Ring yang paling bawah diberi label sesuai dengan ulangannya
kemudian dimasukkan ke dalam plastik dan diikat.
Untuk mengetahui bulk density dan juga persen porositasnya maka digunakan persamaan:
Contoh pengambilan sampel tanah tidak terganggu disajikan pada gambar 2 dengan
menggunakan ring sampel dan parang untuk meratakan sampel tanah yang telah diambil.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2. Contoh pengambilan sampel tanah tidak terganggu
b. Pengambilan sampel tanah terganggu untuk analisis tekstur dan bahan organik tanah.
Contoh tanah terganggu diambil setelah pengukuran infiltrasi selesai dilakukan dari
dalam ring infiltrometer. Tanah diambil sebanyak 2 kg dengan kedalaman 0 – 20 cm dari setiap
ulangan yang dilakukan, kemudian dimasukkan ke dalam plastik dan diberi label sampai dengan
ulangan. Contah tanah yang telah diambil dibersihkan dari daun-daunan, sisa-sisa tanaman, dan
kotoran lainnya. Tanah dikering udarakan dengan cara menghamparkan tanah pada tempat yang
terbuka yang tidak terkena sinar matahari langsung. Selanjutnya tanah diayak dan siap dianalisis
ke Laboratorium.
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
Analisis Tekstur Tanah
Tanah diayak dengan menggunakan ayakan 10 mesh dan dimasukkan ke dalam
erlemeyer 250 ml. Ditambahkan larutan natrium pirofosfat, dikocok dan dibiarkan 24 jam.
Digoncang dengan menggunakan shaker selama 15 menit. Dipindahkan ke dalam silinder (gelas
ukur) volume 500 ml dan ditambahkan aquadest sampai batas garis. Dikocok 20 kali sebelum
dilakukan pambacaan dengan hidrometer, bila perlu dapat ditambahkan amil alkohol untuk
menghilangkan buih yang dapat mengganggu pembacaan. Ini dilakukan untuk pembacaan
pertama untuk liat dan debu. Dimasukkan hidrometer untuk pembacaan yang kedua untuk liat.
Dilakukan perhitungan :
Pembacaan hidrometer I
% liat + debu =
x 100 %
Berat contah tanah
Pembacaan hidrometer I I
% liat =
x 100 %
Berat contah tanah
% debu = % ( liat + debu ) - % liat
% pasir = 100 % - % ( liat + debu )
Analisis Bahan Organik
Ditimbang 0,5 gr tanah dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml. Ditambahkan 5 ml
K2CrO7 1N ( dengan menggunakan pipet tetes) lalu digoncang dengan tangan. Ditambahkan 10
ml H2SO4 pekat dan digoncang 3-4 menit, selanjutnya didiamkan selama 30 menit. Ditambahkan
100 ml air suling dan 5 ml H3PO4 85% dan NaF 4% 2,5 ml. Kemudian ditambahkan 5 tetes
diphenilamine, diguncang, maka akan timbul larutan berwarna biru tua kehijauan kotor. Dititrasi
Dewi Sagita Ginting : Pendugaan Laju Infiltrasi Menggunakan Parameter Sifat Tanah Pada Kawasan Berlereng, 2009.
USU Repository © 2009
dengan Fe(NH4)2 0,5 N dari buret hingga warna menjadi hijau terang. Dilakukan prosedur seperti
diatas tetapi sampel tanpa tanah, untuk mendapatkan volume titrasi Fe(NH4)2(SO4) 20,5 N untuk
mendapatkan blanko. Dihitung C-organik dengan menggunakan rumus :
C-organik = 5 ( 1- t/s )0,78
Keterangan : t = titrasi
s = blanko
Dihitung bahan organik dengan menggunakan rumus :
BO = C-organik x 1,724
Analisis Data
Dihitung besarnya laju infiltr