Ketahanan dan Kepekaan Tanah

“Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” 1 PENDAHULUAN BAB 1

1.1. Ketahanan dan Kepekaan Tanah

Tanah adalah lapisan tipis kerak bumi hasil hancuran batu- batuan oleh faktor pembentuk tanah dan menjadi media tumbuh tanaman di atasnya. Karakteristik tanah akan berbeda-beda tergantung pada faktor pembentuknya. Perbedaan dalam faktor pembentuk tanah akan menentukan ciri dan sifat tanah tersebut. Berdasarkan ciri khusus yang dimiliki, tanah dikelompok- kan menjadi sepuluh jenis. Dari sepuluh jenis tersebut Andosol, Regosol, Mediteran dan Latosol dipilih sebagai bahan penelitian ini karena luasnya sebaran penggunaan tanah tersebut untuk budidaya pertanian dan kawasan konservasi. Dekade terakhir ini, di daerah hulu telah menunjukkan adanya kecenderungan makin meningkatnya konversi kawasan konservasi menjadi lahan kering tegal yang selalu dalam keadaan terbuka. Di daerah perbukitan atau pegunungan yang tidak tertutup tanaman akan mudah mengalami erosi bila tanpa pengelolaan yang benar. Salah satu sifat tanah yang terbentuk akibat perbedaan faktor pembentuk tanah adalah erodibilitas tanah atau kepekaan dan ketahanan tanah terhadap daya perusak dari luar. Umumnya nilai erodibilitas tanah ditentukan secara langsung di lapangan pada plot yang mempunyai panjang 22 m, lebar 2 m dan kemiringan lahan 9 persen plot standard. Pengukuran langsung ini didasarkan pada besarnya kehilangan tanah akibat hujan yang jatuh pada plot tersebut. Indeks erosivitas merupakan besarnya energi pukulan hujan yang menghancurkan agregat tanah dan yang mentranfor- masikan hasil hancuran sedimen ke tempat lain. Besarnya indeks erosivitas sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat hujan seperti, 2 “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” ketinggian jatuh, diameter butir, intensitas hujan, durasi dan distribusi hujan. Hasil pengukuran lapangan nilai, erodibilitas pada bebe- rapa jenis tanah di Jawa dilaporkan oleh Bols 1979 dan Utomo 1994 berkisar antara 0,03 – 0,31 ton ha -1 per unit R. Sedangkan pengukuran dengan nomograph penduga berkisar antara 0,04 – 0,24 ton ha -1 per unit R. Nilai erodibilitas tanah sangat dipe-ngaruhi oleh sifat dan ciri tanah. Beberapa ciri khusus yang diduga berpengaruh pada nilai erodibilitas tanah adalah tekstur, struktur, pembasahan dan penge-ringan, infiltrasi, kation-kation terjerap dan kandungan bahan organik. Walaupun sudah banyak diketahui bahwa erodibilitas tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor tanah itu sendiri, tetapi informasi tentang besarnya pengaruh masing-masing faktor tersebut secara individu belum banyak dilaporkan. Pada studi di 4 empat jenis tanah ini penulis mencoba mencari besarnya pengaruh masing-masing faktor secara kuantitatif pada nilai erodibilitas. Meskipun pengukuran di lapangan memberikan hasil yang lebih memuaskan, namun dalam pelaksanaannya membutuhkan persiapan yang matang dan biaya yang mahal. Sampai saat ini pengukuran erodibilitas di lapangan masih menunjukkan hasil yang sangat memuaskan, tetapi mengingat pertimbangan waktu, biaya dan pertimbangan-pertimbangan lainnya para pakar konservasi tanah dan air mencari alternatif lain yang dirasa hasilnya tidak jauh berbeda dengan pengukuran di lapang. Disamping pendugaan dengan nomograph Wischmeyer, penulis mencoba mencari alternatif lain untuk mengukur nilai erodibilitas tanah di laboratorium dengan hujan simulasi, dengan mempertimbangkan faktor-faktor karakteristik tanah yang berpengaruh. Walaupun pengukuran nilai erodibilitas bukan merupakan masalah baru dibidang konservasi tanah dan air, tetapi mengingat keterbatasan-keterbatasan yang ada, maka pengkajian tentang pendugaan nilai erodibilitas di laboratorium “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” 3 sebagai alternatif lain perlu dipertimbangkan. Supaya hasil yang diperoleh dapat diaplikasikan maka perlu adanya kalibrasi dengan hasil pengukuran di lapangan. Bertolak dari hasil-hasil pengukuran di lapangan dan pendugaan dengan nomograph, penulis tertarik untuk menduga nilai erodibilitas di laboratorium berdasarkan prinsip pengukuran di lapangan. 1.2. Karakteristik Tanah dan Erosi Lahan Erosi tanah terjadi melalui proses penghancuran, pengangkutan dan pengendapan. Oleh karena itu besarnya erosi yang terjadi ditentukan oleh faktor-faktor yang mem-pengaruhi ketiga proses tersebut. Di dalam penilaian bahaya erosi potensial hanya didasarkan pada faktor penyebab erosi erosivitas dan faktor tanah erodibilitas. Kenyataan di alam, proses erosi berlangsung sangat kompleks. Hal ini tidak hanya ditentukan oleh faktor erosivitas dan erodibilitas tetapi juga oleh faktor-faktor lain yang mempengaruhi kedua variabel di atas. Pada erosi hujan, erosi- vitas ditentukan oleh sifat-sifat hujan dan dipengaruhi oleh vegetasi dan kemiringan. Sedangkan erodibilitas ditentukan oleh sifat tanah dan dipengaruhi oleh vegetasi dan aktifitas manusia yang menggunakan tanah tersebut. Morgan 1995 dan Utomo 1994 mengelompokkan faktor- faktor yang ber-pengaruh pada besarnya erosi adalah erosivitas R, erodibilitas K, lereng dan panjang lereng LS, tanaman C dan tingkat pengelolaan P yang diberikan. Untuk menghitung indeks erosivitas Wischmeyer dan Smith 1958 dalam Morgan 1995 dibutuhkan data tinggi hujan dan intensitas hujan periodik. Buku ini hanya memfo-kuskan pada erodibilitas tanah dan kesulitan mensimulasikan intensitas hujan periodik, maka untuk menghitung indeks erosivitas hujan 4 “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” didasarkan pada tinggi hujan harian maksimum dengan menggunakan persmaan Bols 1978. R h = 2,34.H h 1,98 Dimana: R h = Indeks erosivitas harian J cm m -2 jam -1 H h = Tinggi hujan harian maksimum cm Simulasi hujan dalam didasarkan pada tinggi hujan harian maksimum yang jatuh merata keseluruh permukaan petak standar dan dalam contoh tanah utuhundisturbed berukuran luas 50 cm x 50 cm dengan tebal 10 cm. Hujan yang jatuh kepermukaan tanah akan menghancur- kan dan mendispersi agregat tanah. Pada kondisi tanah kering dan porous, hisapan matrik tanah dan gaya gravitasi akan menarik air hujan masuk ke dalam tanah sebagai infiltrasi. Besarnya laju infiltrasi sangat dipengaruhi oleh karakteristik tanah. Apabila intensitas hujan lebih tinggi dibandingkan laju infiltrasi maka air akan mengalir ke permukaan tanah sebagai limpasan permukaan. Aliran permukaan akan mengangkut material hancuran dan dalam perjalanannya akan menggerus dasar dan sisi-sisi alur permukaan tanah. Besarnya pengaruh limpasan pada erosi para pakar Hidrologi mencirikan dengan bilangan Reynold Re dan Bilangan Froude Fr Reijn, 1990 Re = Ū.h  Fr = Ūg.h 0,5 Dimana: Ū = Kecepatan rata-rata penampang m det -1  = Viskositas kinematik m 2 det -1 g = Percepatan gravitasi m det -2 h = Kedalaman aliran m Mengingat persamaan 12 dan 13 merupakan fungsi dari kedalaman aliran h maka untuk menghitung nilai h didasarkan pada besarnya debit aliran limpasan permukaan atau SRO Asdak, 1995. “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” 5 ℎ = Q . t A Dimana: h = Kedalaman aliran m Q = Debit limpasan permukaan m 3 menit -1 A = Luas plot standard m 2 t = Waktu menit Sedangkan untuk menghitung kecepatan aliran diguna-kan persamaan Manning Chow, 1959 Ū = 1n x R 23 S 12 Dimana: S = Kemiringan lahan n = Angka kekasaran Manning daerah dataran banjir yang digunakan untuk pertanian tanpa adanya tanaman = 0,04 Chow, 1959 Muatan sedimen tercuci wash load sediment menun- jukkan jumlah tanah yang tererosi. S t = B l + S l Dimana: S t = Jumlah tanah tererosi ton ha -1 B l = Sedimen dasar kg plot -1 S l = Sedimen melayang kg plot -1 Kemiringan plot standard 9 persen dengan panjang 22 meter akan memberikan nilai faktor lereng dan panjang lereng LS sama dengan 1. Sedangkan untuk lereng dan panjang lereng lebih besar atau lebih kecil dari plot standard diper- hitungkan dengan persamaan Morgan, 1995 LS = L22 0,5 x 0,065 + 0,045S + 0,0065S 2 Dimana: L = Panjang lereng m Hasil pengukuran sedimen tercuci 16, erosivitas 11, dan faktor LS 17 maka rumus 8 menjadi: 6 “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” = Dimana: K = Nilai erodibilitas ton ha -1 per unit R R h = Indek erosivitas hujan simulasi J cm m -2 jam -1 Nilai erodibiitas tanah menunjukkan kemudahan tanah tererosi. Besarnya nilai ini ditentukan oleh erosivitas dan karakteristik tanah. Ciri-ciri tanah yang berpengaruh pada erodibilitas adalah infiltrasi, kandungan air tanah, ukuran butir, bahan organik dan struktur tanah. Selanjutnya dengan memasukkan variabel bebas karakteristik tanah tersebut ke dalam fungsi K didapat nilai duga K. K =  KA, i, DMR, D m KA = Kadar Air Tanah I = Infoltrasi cm.jam -1 DMR = Diameter Menengah Rata-Rata mm D m = Diameter Menengah mm “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” 9 MASALAH KEPEKAAN TANAH BAB 2 Salah satu sifat tanah yang terbentuk akibat perbedaan faktor pembentuk tanah adalah erodibilitas tanah atau kepekaan dan ketahanan tanah terhadap daya perusak dari luar. Umumnya nilai erodibilitas tanah ditentukan secara langsung di lapangan pada plot yang mempunyai panjang 22 m, lebar 2 m dan kemiringan lahan 9 persen plot standard. Pengukuran langsung ini didasarkan pada besarnya kehilangan tanah akibat hujan yang jatuh pada plot tersebut. Indeks erosivitas merupakan besarnya energi pukulan hujan yang meng-hancurkan agregat tanah dan yang mentranformasikan hasil hancuran sedimen ke tempat lain. Besarnya indeks erosivitas sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat hujan seperti, ketinggian jatuh, diameter butir, intensitas hujan, durasi dan distribusi hujan. Hasil pengukuran lapangan nilai, erodibilitas pada beberapa jenis tanah di Jawa dilaporkan oleh Bols 1979 dan Utomo 1994 berkisar antara 0,03 – 0,31 ton ha -1 per unit R. Sedangkan pengukuran dengan nomograph penduga berkisar antara 0,04 – 0,24 ton ha -1 per unit R. Nilai erodibilitas tanah sangat dipe- ngaruhi oleh sifat dan ciri tanah. Beberapa ciri khusus yang diduga berpengaruh pada nilai erodibilitas tanah adalah tekstur, struktur, pembasahan dan penge-ringan, infiltrasi, kation-kation terjerap dan kandungan bahan organik. Walaupun sudah banyak diketahui bahwa erodibilitas tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor tanah itu sendiri, tetapi informasi tentang besarnya pengaruh masing-masing faktor tersebut secara individu belum banyak dilaporkan. Pada studi di 4 empat jenis tanah ini penulis mencoba mencari besarnya pengaruh masing- masing faktor secara kuantitatif pada nilai erodibilitas dengan menggunakan hujan simulasi. Penggunaan hujan simulasi 10 “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” didasarkan pada tinggi hujan harian maksimum dengan pertimbangan: 1. tidak tersedianya data intensitas hujan periodik di lokasi pengambilan contoh tanah. 2. Kesulitan mengamati pola pengaliran dan infiltrasi secara langsung di lapangan pada saat kejadiaan hujan. 3. Penelitian dapat dilakukan setiap saat dan tidak tergantung pada hujan alami. 4. Meskipun pengukuran di lapangan memberikan hasil yang lebih memuas-kan, namun dalam pelaksanaannya membutuhkan persiapan yang matang dan biaya yang mahal. Sampai saat ini pengukuran erodibilitas di lapangan masih menunjukkan hasil yang sangat memuaskan, tetapi mengingat pertimbangan waktu, biaya dan pertimbangan-pertimbangan lainnya para pakar konservasi tanah dan air men-cari alternatif lain yang dirasa hasilnya tidak jauh berbeda dengan pengukuran di lapang. Disamping pendugaan dengan nomograph Wischmeyer, penulis men-coba mencari alternatif lain untuk mengukur nilai erodibilitas tanah di laboratorium dengan hujan simulasi, dengan mempertimbangkan faktor-faktor karakteristik tanah yang ber- pengaruh. Walaupun pengukuran nilai erodibilitas bukan merupakan masalah baru dibidang konservasi tanah dan air, tetapi mengingat keterbatasan-keterbatasan yang ada, maka pengkajian tentang pendugaan nilai erodibilitas di laboratorium sebagai alternatif lain perlu dipertimbangkan. Supaya hasil yang diperoleh dapat diaplikasikan maka perlu adanya kalibrasi dengan hasil pengukuran di lapangan. Bertolak dari hasil-hasil pengukuran di lapangan dan pendugaan dengan nomograph, penulis tertarik untuk menduga nilai erodibilitas di laboratorium berdasarkan prinsip pengukuran di lapangan. “Kepekaan Tanah dan Tenaga Eksogen” 11

2.1. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah