Prediksi Erosi dengan Metode USLE

4. Prediksi Erosi dengan Metode USLE

Penetapan erosi aktual pada setiap lahan yang dipilih untuk dijadikan sampel penelitian yang dilakukan dengan cara pendekatan prediksi USLE menggunakan persamaan sebagai berikut : P C S L K R A . . . . . = dimana : A = Besarnya erosi yang diperkirakan tonhatahun R = Faktor erosivitas hujan cmthn K = Faktor erodibilitas tanah L = Panjang lereng m S = Kemiringan lereng C = Faktor pengolahan tanah dan tanaman penutup tanah P = Faktor teknik konservasi tanah Masing-masing faktor tersebut akan ditentukan nilainya dengan mempergunakan rumus, seperti dibawah ini : a. Faktor Erosivitas Hujan R. Faktor erosivitas hujan R dihitung berdasarkan data hujan bulanan dengan menggunakan persamaan Bols 1978 sebagai berikut : dimana: ∑ = = 12 1 30 i i EI R ……………………………………………………......5 dimana: ..................................6 CH = rata-rata curah hujan bulanan cm HH = jumlah hari hujan per bulan P.Max = curah hujan maksimum selama 24 jam pada bulan yang bersangkutan cm. b. Faktor Erodibilitas Tanah K. Faktor Erodibilitas tanah atau faktor kepekaan erosi tanah dihitung dengan persamaan Wischmeier dan Smith 1978 : [ ] [ ] 100 3 - 2,5c + 2 - 3,25b + a - 12 10 M 2,713 -4 1.14 = K ..................... 7 dimana : K = Faktor Erodibilitas tanah M = Ukuran partikel yaitu debu + pasir sangat halus 100 - liat Bila data tekstur yang tersedia hanya fraksi pasir, debu dan liat, maka persen pasir sangat halus dapat diduga 20 dari pasir Sinulingga, 1990 dalam Girsang, 1998 a = bahan organik tanah C x 1,724 b = Kode struktur tanah Tabel 6 c = Kode permeabilitas profil tanah Tabel 7 Tabel 6. Kode struktur tanah. No. Kelas struktur tanah Ukuran diameter Nilai 1. Granular sangat halus 1 2. Granular halus 2 3. Granular sedang sampai kasar 3 4. Gumpal, lempeng, pejal 4 Sumber : Arsyad 1989 Tabel 7. Kode permeabilitas tanah No. Kelas kecepatan permeabilitas tanah Nilai 1. Sangat lambat 0,5 cmjam 6 2. Lambat 0,5 – 2,0 cmjam 5 3. Lambat sampai sedang 2,0 – 6,3 cmjam 4 4. Sedang 6,3 – 12,7 cmjam 3 5. Sedang sampai cepat 12,7 – 25,4 cmjam 2 6. Cepat 25,4 cmjam 1 Sumber : Arsyad 1989 c. Faktor Topografi LS. Faktor topografi dihitung dengan menggunakan persamaan Wischmeier dan Smith 1978 yang dapat digunakan untuk menghitung LS : 0138 , 00965 , 00138 , 2 + + = S S L LS .................................. 8 dimana : S = kemiringan lereng L = panjang lereng m d. Faktor Pengelolaan Tanaman dan Tanaman Penutup Tanah C dan Faktor Konservasi Tanah P. Faktor pengelolaan tanah dan tanaman penutup tanah C serta faktor teknik konservasi tanah P diprediksi berdasarkan hasil pengamatan lapangan dengan mengacu pustaka hasil penelitian tentang nilai C dan nilai P pada kondisi yang identik. Di samping itu juga akan ditentukan besarnya laju erosi yang masih dapat ditoleransi dan indeks bahaya erosi. Nilai faktor C dan nilai faktor P dapat dilihat pada Tabel 8 dan Tabel 9. Tabel 8. Nilai faktor C untuk berbagai tipe pengelolaan tanaman No. Jenis Tanaman Nilai Faktor C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Padi sawah Gandum Jagung Gerst Padi-padian Singkong Kentang Buncis Kacang Tanah Sayuran Pisang Teh Kopi Cokelat Tebu Bit gula Karet Kelapa Sawit Kapas Rumput Padang rumputilalang Hutantanah hutan 0,1 – 0,2 0,1 – 0,2 tabur musim dingin 0,2 – 0,4 tabur musim semi 0,2 0,1 – 0,2 0,4 – 0,9 0,2 – 0,8 0,2 – 0,3 0,2 – 0,4 0,2 – 0,8 0,1 – 0,3 0,1 – 0,3 0,1 – 0,3 0,3 – 0,6 0,2 – 0,3 0,2 0,1 – 0,7 0,3 – 0,7 0,004 – 0,01 0,01 – 1,10 0,001 – 0,002 Sumber : Rahim 2003 Tabel 9. Nilai faktor P untuk berbagai tindakan konservasi tanah No. Tindakan Khusus Konservasi Tanah Nilai P 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Tanpa tindakan pengendalian erosi Teras bangku Konstruksi baik Konstruksi sedang Konstruksi kurang baik Teras tradisional Strip tanaman Rumput bahia Clotararia Dengan kontur Teras tradisional Pengolahan tanah dan penanaman menurut garis kontur Kemiringan 0-8 Kemiringan 8-20 Kemiringan 20 Penggunaan sistem kontur Penggunaan sistem strip 2-4 m lebar Penggunaan mulsa jerami 6 tonha Penggunaan pemantap tanah 60 gr1m 2 CURASOL Padang rumput sementara Strip cropping dengan clotataria lebar 1 m, jarak antar strip 4,5 m Penggunaan sistem strip lebar 2 m-4 m Penggunaan mulsa jerami 4-6 tonha Penggunaan mulsa kadang-kadang 4-6 tonha 1,00 0,04 0,15 0,35 0,40 0,40 0,64 0,20 0.40 0,50 0,75 0,90 0,10-0,020 0,10-0,30 0,01 0,20-0,50 0,10-0,50 0,64 0,20 0,06-0,20 0,20-0,40 Sumber : Arsyad, S. 1989, Seta, A. K. 1991, Kartasapoetra 1990. Tingkat Bahaya Erosi TBE Tingkat bahaya erosi TBE ditentukan dengan membandingkan erosi aktual A dengan erosi yang masih dapat ditoleransikan T di daerah itu dengan rumus: TBE = T A …………………………………………………………. 9 Kriteria tingkat bahaya erosi menurut Hammer 1981 disajikan pada Tabel 10. Tabel 10. Kriteria Tingkat Bahaya Erosi Nilai KriteriaRating TBE 1.0 1.10 – 4.0 4.01 – 10.0 10.01 Rendah Sedang Tinggi Sangat Tinggi Sumber : Hammer 1981 Parameter Penelitian Untuk penghitungan erosi menggunakan persamaan USLE, parameter yang akan diamati diantaranya : 1. Jenis tanah 2. Kedalaman efektif tanah 3. Permeabilitas tanah 4. Kadar C-organik tanah 5. Tekstur tanah 6. Struktur tanah 7. Kemiringan lereng 8. Curah hujan tahunan, bulanan dan harian Pengukuran erosi secara langsung menggunakan metoda petak kecil dilakukan pada tipejenis penggunaan lahan budidaya tanaman jagung dengan satu unit alat pengukuran petak kecil. Parameter yang akan diamati dalam pengukuran erosi menggunakan metoda petak kecil ini antara lain: 1. Jumlah curah hujan per kejadian hujan. 2. Volume air larian pada drum kolektor. 3. Berat sedimentasi tanah di dalam drum kolektor. Pelaksanaan penelitian Adapun pelaksanaan penelitian adalah : 1. Ditentukan laju erosi yang dapat ditoleransikan T . 2. Dihitung erosi dengan menggunakan metode Petak Kecil. a. Ditentukan lokasi penempatan alat petak kecil. b. Diukur curah hujan per kejadian hujan. c. Dilakukan pengukuran setiap setelah kejadian hujan. d. Pengukuran air limpasan dan sedimen - Diaduk seluruh air limpasan dan sedimen yang tertampung dalam drum penampung. - Dihitung volume air limpasan dan sedimen yang telah diaduk rata. - Diambil sampel larutan air limpasan dan sedimen yang diaduk e. Pengukuran besar tanah yang tererosi - Disaring sampel larutan air limpasan dan sedimen yang diaduk - Ditimbang sedimen yang tersaring setelah diovenkan. 3. Dihitung erosi menggunakan prediksi metode USLE. a. Ditentukan titik pengambilan sampel tanah, diambil sampel tanah. b. Dihitung laju permeabilitas tanah. c. Dianalisis sifat fisika tanah tekstur, struktur. d. Dianalisis kandungan C-Organik tanah e. Dihitung besar erosi dan tingkat bahaya erosi. 4. Ditentukan Tingkat Bahaya Erosi TBE. 40 HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Sub DAS Lau Biang Bagian Hulu DAS Wampu Kawasan sub DAS Lau Biang merupakan kawasan hulu DAS Wampu yang terletak pada posisi 02 54,24’-03 14,78’ Lintang Utara dan 98 38,49’- 98 16,17’ Bujur Timur dengan luas 94.250 hektar. Sub DAS Lau Biang terletak di 19 kecamatan yang terdiri dari kabupaten Simalungun 2 kecamatan, kabupaten Karo 16 kecamatan, serta kabupaten Langkat 1 kecamatan. Berbatasan dengan kabupaten Langkat kec, Salapian dan Sei Bingei dan Kabupaten Deli Serdang kec. Kutalimbaru dan Sibolangit di sebelah Utara, Kabupaten Deli Serdang kec. STM Hulu dan Gunung Meriah di sebelah Timur, daerah tangkapan DTA Danau Toba di sebelah Selatan dan kabupaten Karo kec. Merek, munthe, Tiga Binanga dan Kuta Buluh di sebelah Barat. Sub DAS Lau Biang termasuk daerah yang topografinya digolongkan dalam kondisi agak curam hingga curam kemiringan antara 30-35. Hal ini sesungguhnya sangat tidak memungkinkan untuk diolah menjadi lahan pertanian tanpa menerapkan pola konservasi tanah P. Disamping terjadinya erosi pada sub DAS Lau Biang akibat alih fungsi menjadi lahan tanaman budidaya, khususnya tanaman pangan juga akan mengakibatkan penyempitan saluran DAS pada bagian hilir DAS Wampu akibat sedimen yang terbawa aliran permukaan dan mengendap. Sehingga jika terjadi hujan lebat di bagian hulu akan mengakibatkan banjir pada bagian hilir. Luas lahan pada pertanian lahan kering pada sub DAS Lau Biang seluas 80169,822 Ha sekitar 85,06 dari luas total sub DAS Lau Biang seluas 95552,095 Ha. Erosi yang Dapat Ditoleransikan T Erosi yang dapat ditoleransikan pada lahan tanaman pangan jagung dapat dilihat pada Tabel 11 berikut : Tabel 11. Tabel nilai erosi yang ditoleransikan T pada lahan tanaman jagung No. Kecamatan Desa Kedlmn Efektif Tanah mm Faktor Kedlmn Tanah W thn BD grcm 3 T tonha.thn mmthn 1 Merek Merek 1030 1 400 0,93 23,948 2,575 2 Merek Merek 1010 1 400 0,90 22,725 2,525 3 Merek Dokhan 970 1 400 0,95 23,038 2,425 4 Merek Dokhan 1120 1 400 0,90 25,200 2,800 5 Dolok Silau Cingkes 1010 1 400 0,92 23,230 2,525 6 Dolok Silau Cingkes 950 1 400 0,93 22,088 2,375 7 Silimakuta Naga Timbul 1040 1 400 0,95 24,700 2,600 8 Silimakuta Naga Timbul 990 1 400 0,93 23,018 2,475 9 Tiga Panah Regaji 1000 1 400 0,93 23,250 2,500 10 Tiga Panah Regaji 1130 1 400 0,92 25,990 2,825 11 Barus Jahe Semangat 980 1 400 0,95 23,275 2,450 12 Barus Jahe Semangat 900 1 400 0,97 21,825 2,250 13 Kabanjahe Sukaramai 1010 1 400 0,93 23,483 2,525 14 Kabanjahe Sukaramai 1030 1 400 0,90 23,175 2,575 15 Munthe Singgamanik 1100 1 400 0,93 25,575 2,750 16 Munthe Singgamanik 1130 1 400 0,96 27,120 2,825 17 Payung Payung 1090 1 400 0,93 25,343 2,725 18 Payung Payung 1030 1 400 0,96 24,720 2,575 19 Kuta Buluh Bintang Meriah 1020 1 400 0,94 23,970 2,550 20 Kuta Buluh Bintang Meriah 1000 1 400 0,92 23,000 2,500 21 Tiganderket Tiganderket 1040 1 400 0,92 23,920 2,600 22 Tiganderket Tiganderket 980 1 400 0,93 22,785 2,450 Ket : diukur dilapangan Dianalisis di Laboratorium Ilmu Tanah FP USU dihitung menggunakan persamaan Hammer, 1981. Besarnya nilai erosi yang dapat ditoleransikan T dipengaruhi oleh besarnya nilai kedalaman efektif tanah, jenis tanah yakni sub ordo tanah untuk penentuan faktor kedalamannya serta nilai bulk density. Rata-rata erosi yang dapat ditoleransikan pada lahan tanaman jagung sebesar 23,881 tonha.thn. Sedangkan nilai erosi yang dapat ditoleransikan yang tertinggi terdapat pada daerah Munthe dengan besar erosi ditoleransikan sebesar 27,120 tonha.thn dan yang paling rendah terdapat pada daerah Barus Jahe yaitu sebesar 21,825 tonha.thn. Melihat besarnya nilai erosi yang dapat ditoleransikan, maka dapat di katakan bahwa erosi yang dapat ditoleransikan pada lahan tanaman pangan jagung di Sub DAS Lau Biang tergolong tinggi. Erosi ditoleransikan dipergunakan untuk mengukur sejauh mana erosi tanah yang bisa ditoleransikan atau dibiarkan pada suatu lahan. Dengan mengetahui besar laju erosi ditoleransikan, maka pengelolaan lahan dan teknik konservasi tanah dan air dapat disesuaikan saat pemanfaatan lahan. Metode Petak Kecil Banyaknya tanah yang tererosi pada lahan tanaman pangan jagung dapat dilihat pada Tabel 12 berikut: Ket: I= filter + sedimen II= sedimen gr No Tgl Hari Curah Hujan Air dalam Tong ltr Ulangan I Ulangan II Ulangan III Sedimen Rata- rata gr Total sedimen gr Total Sedimen gr x 3 I II I II I II 1 5 Minggu 26 2 6 Senin 191 11,155 4,50 16,15 4,70 17,15 4,80 17,65 16,98 947,25 2841,74 3 7 Selasa 9 4 8 Rabu 80 5 10 Jumat 164 5,6 2,40 5,65 2,75 7,40 2,53 6,30 6,45 180,60 541,80 6 14 Selasa 13 7 15 Rabu 85 7,64 1,40 0,65 5,30 20,15 2,00 3,65 8,15 311,33 933,99 8 19 Minggu 21 9 29 Rabu 485 13,74 2,20 4,65 2,56 6,45 2,40 5,65 5,58 383,58 1150,73 10 30 Kamis 385 17,73 4,30 15,15 4,48 16,05 4,08 14,05 15,08 1337,14 4011,41 11 3 Minggu 21 12 25 Senin 23 13 26 Selasa 20 14 13 Sabtu 12 15 19 Jumat 38 16 25 Kamis 210 17 27 Sabtu 201 6,9 4,30 15,15 4,70 17,15 4,60 16,65 16,32 562,93 1688,78 18 7 Selasa 31 19 8 Rabu 53 20 10 Jumat 58 11.164,476 Sedimen total = 11.164,476 gr Sedimen dalam 1 hari = sedimen totaljumlah hari hujan = 11.164,476 gr6 hari = 1860,746 gr hari Nilai prediksi erosi dengan petak kecil pada lahan tanaman pangan jagung = 1860,746 gr hari Sedimen untuk luasan 22 x 2 m = sedimen dalam 1 hari x rata-rata jumlah hari hujan bulanan Lampiran = 1860,746 gr hari x 64,875 harithn = 120715,9 grthn.44 m² Sedimen untuk luasan hektar = 10.000 m²44 m² x Sedimen untuk luasan 22 x 2 m = 10.00044 m² x 120715,9 grthn. m² = 27435428 grha.thn = 27,435 tonha.thn = 2,89 mmthn dengan bulk density 0,95 grcm³ Pengamatan untuk data petak kecil dilakukan pada bulan April-Juli 2009. petak kecil diamati setiap kejadian hujan dan dilakukan pengukuran jumlah air limpasan yang masuk kedalam drum penampung. Dengan pengambilan data erosi tanah setiap kejadian hujan selama 4 bulan maka diperoleh besar erosi yang terjadi pada lahan tanaman pangan jagung untuk metode petak kecil sebesar 27,435 tonha.thn atau 2,89 mmthn dengan asumsi bahwa besarnya nilai erosi rata-rata perbulan dari pengukuran selama 4 bulan penelitian dapat digunakan untuk menghitung erosi selama 12 bulan 1 tahun. Nilai erosi metode petak kecil ini berada di atas batas toleransi yang diperkenankan yaitu 2 mmthn atau setara 5.588.580 tonthn atau 34 tonha.thn massa jenis 1,7 grcm ³ sesuai dengan pernyataan Saptarini, dkk, 2007. Nilai besar erosi tanah A yang diperoleh dengan metode petak kecil 2,89mmthn lebih besar dari erosi yang ditoleransikan rata-rata 2,56mmthn, namun perbedaan yang terjadi tidak begitu signifikan. Sehingga erosi yang terjadi dilahan tanaman jagung tergolong rendah. Pengukuran dengan metode petak kecil pada lahan jagung di laksanakan di kecamatan Merek desa Dokhan. Dengan latar belakang pemilihan lokasi adalah lahan budidaya tanaman jagung tersebut sesuai dengan yang di butuhkan untuk pengukuran erosi tanah menggunakan metode petak kecil. Baik dari kemiringannya, panjang lerengnya dan kondisi tanaman jagungnya. Nilai erosi petak kecil sebesar 27,435 tonha.thn bila dibandingkan dengan nilai erosi yang dapat ditoleransikan T sebesar 23,881 tonha.thn. maka nilai tingkat bahaya erosi yang terjadi adalah sedang 1,12. Erosi yang di peroleh pada metode ini adalah dengan melakukan pengukuran secara langsung dilapangan tanpa menggunakan ketetapan-ketetapan aritmetik seperti digunakan dalam metode USLE. Sehingga erosi tanah yang diperoleh dengan metode petak kecil adalah erosi nyata yang terjadi dilahan tanaman jagung. Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat diketahui keakuratan pengukuran erosi metode petak kecil tergantung pada pemilihan lokasi penempatan petak kecil, pemasangan semua komponen petak kecil dan pengukuran volume air limpasan yang tertampung dalam drum penampung. Namun demikian, untuk mendapatkan nilai erosi yang lebih mendekati keadaan sebenarnya perlu dilakukan penelitian selama 1 tahun atau adanya kesinambungan data pengukuran selama 12 bulan untuk kedua musim yakni musim kemarau dan musim hujan serta penggunaan petak kecil yang lebih banyak agar dapat mewakili seluruh lahan tanaman pangan jagung pada Sub DAS Lau Biang. Prediksi Erosi Metode USLE 1. Erosi Nilai erosi lahan tanaman pangan jagung di 22 titik sampel dapat dilihat pada Lampiran 3. Nilai erosi tertinggi pada lahan tanaman pangan jagung di Sub DAS Lau Biang terdapat di daerah Dolok Silau sebesar 382,043 tonha.thn dan yang terendah di daerah Munthe sebesar 64,031 tonha.thn dengan nilai erosi rata-rata 171,165 tonha.thn. Erosi tanah yang terjadi dengan prediksi USLE jika dibandingkan dengan besar erosi ditoleransikan, maka diperoleh tingkat bahaya erosi tinggi 7,17. Dari nilai besarnya erosi pada lahan tanaman pangan jagung di Sub DAS Lau Biang dengan menggunakan metode USLE maka besar erosi tanah yang mungkin terjadi paling tinggi adalah di kecamatan Dolok Silau desa Cingkes yaitu sebesar 382,043 tonha.thn, dan yang paling rendah terdapat di kecamatan Munthe desa Singgamanik yaitu sebesar 64,031 tonha.thn. Besarnya nilai erosi yang terjadi dengan menggunakan metode USLE disebabkan oleh penggunaan nilai-nilai tetapan faktor yang mempengaruhi erosi tanah itu sendiri. Yaitu nilai-nilai faktor yang mempengaruhi kemungkinan terjadinya erosi tanah dalam prediksi USLE yang telah ditetapkan sebelumnya. Penggunaan koefisien tetapan-tetapan tersebut mengakibatkan erosi tanah yang terjadi dengan mengunakan prediksi USLE sangat tinggi. Hal ini juga dipengaruhi oleh data curah hujan yang diperlukan kurang lengkap sehingga mengakibatkan faktor erosivitas tinggi 2065,17 cmthn, nilai erosivitas yang tinggi diperoleh dari data curah hujan tahunan yang tinggi yakni sebesar 3137,8 mmthn. Erosi tanah yang terjadi dengan menggunakan prediksi USLE jika dibandingkan dengan erosi tanah dengan menggunakan metode petak kecil, maka diperoleh perbedaan yang sangat signifikan. Dimana diperoleh nilai erosi tanah dengan menggunakan prediksi USLE paling tinggi sekitar 382,043 tonha.thn. Sedangkan dengan menggunakan metode petak kecil hanya 27,435 tonha.thn. Dengan melihat perbedaan besar erosi yang terjadi di lahan tanaman jagung dengan menggunakan kedua metode, dapat di tarik kesimpulan bahwa metode yang paling tepat untuk meghitung laju erosi adalah metode petak kecil. Juga dapat dilihat bahwa dari perbandingan antara kedua metode dengan besar laju erosi yang ditoleransikan, diperoleh besar erosi yang mendekati besar erosi ditoleransikan adalah besar erosi yang diperoleh dengan metode petak kecil. Perbedaan besar erosi tanah yang diperoleh dengan kedua metode petak kecil dan prediksi USLE disebabkan oleh adanya perbedaan penggunaan faktor-faktor yang mempengaruhi erosi tanah dalam pengukuran. Pada metode petak kecil besar erosi tanah yang diperoleh adalah langsung dari pengukuran sedimen yang terhanyutterkikis oleh aliran permukaan saat terjadi hujan, tanpa memilah faktor-faktor yang mempengaruhi erosi tanah. Sedangkan perhitungan laju erosi tanah dengan metode prediksi USLE semua faktor yang mempengaruhi erosi erosivitas hujan, erodibilitas tanah, topografi, tanaman, dan teknik konservasi di uraikan secara terpisah. Nilai-nilai faktor yang mempengaruhi prediksi erosi dengan metode USLE telah ditentukan sebelumnya, dengan kata lain mungkin faktor-faktor tersebut tidak sesuai dengan lahan yang sedang diukur laju erosinya. Misalnya untuk faktor topografi, kemiringan dan panjang lereng diukur di lapangan. Kesalahan dalam pengukuran dapat berpengaruh terhadap penyimpanan nilai erosi yang diperoleh. Demikian juga untuk nilai C dan P yang didapat merupakan nilai yang besarnya telah tertentu berdasarkan tabel yang telah ada sebelumnya sehingga nilai dari kedua faktor ini merupakan koefisien yang didapat melalui penelitian sebelumnya yang telah menjadi tetapan. Untuk itu perlu penetapan nilai C dan P yang sesuai dengan di lapangan. Karena nilai-nilai faktor pada prediksi metode USLE telah tertentu terjadi perbedaan yang sangat signifikan antara metode Petak Kecil dengan metode prediksi USLE, sehingga prediksi USLE perlu dilakukan untuk mengetahui pengaruh faktor-faktor yang mempengaruhi erosi tanah secara terurai. Sehingga setiap faktor yang mempengaruhi erosi tanah diuraikan satu persatu. Hal ini bisa digunakan sebagai bahan pembelajaran di laboratorium pengukuran laju erosi skala laboratorium.

2. Tingkat Bahaya Erosi