Faktor Kelembaban Tanah Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan

Keseimbangan energi yang terjadi di permukaan tanah menentukan seberapa banyak radiasi matahari yang diserap ditransfer kedalam profil tanah dan seberapa banyak yang dihamburkan ke atmosfer sebagai bahang atau uap air. Permukaan tanah mineral memungkinkan lebih banyak konduksi bahang kedalam profil yang lebih dalam dibandingkan dengan permukaan tanah organik. Sebagai hasilnya adalah, suhu udara persis dibawah permukaan organik akan lebih panas selama siang hari dan lebih dingin di malam hari dibandingkan dengan yang terjadi di permukaan tanah mineral. Kadar air tanah di permukaan tanah mempengaruhi suhu udara melalui mekanisme penggantian keseimbangan energi di permukaan. Ketika permukaan pada kondisi basah, sejumlah besar energi matahari yang diserap dipergunakan untuk mengevaporasi air di permukaan tanah daripada untuk menaikkan suhu tanah maupun suhu udara. Serupa dengan hal ini, adalah ketika tanah lembab, permukaan bervegetasi dapat lebih dingin dibandingkan ketika tanah kondisinya kering, sebab lebih banyak energi yang diserap dipergunakan untuk transpirasi Spittlehouse and Stathers, 1990. Persiapan lahan dapat mempengaruhi anakan dan suhu permukaan tanah melalui perubahan penyerapan dan penghamburan energi di permukaan, meskipun pengaruh ini hanya signifikan pada ketinggian lebih dari 0,5 meter. Shelterwoods pohon pelindung dan tebang pilih dapat menurunkan suhu udara maksimum harian sebesar 1 sampai 2 C di ketinggian anakan dibandingkan dengan yang ditebang habis. Pengaruhnya akan sangat besar pada malam hari, yaitu peningkatan suhu minimum sebesar 2 sampai 5 C dibawah kondisi cuaca yang cerah Odin et al. 1984; Hungerford and Babbitt 1987; Stathers 1989 dalam Spittlehouse and Stathers, 1990. Pemaparan terhadap tanah-tanah mineral sebagai akibat dari penghilangan vegetasi penyekat dan lapisan organic, misalnya melaui pembakaran, pencatutan, pembuatan parit, pembuatan gundukan dan ripping , mempunyai pengaruh yang kecil terhadap suhu udara siang hari. Meskipun demikian, beberapa hasil studi mengatakan bahwa perlakuan ini akan mengurangi resiko kerusakan akibat radiasi dingin radiation frost . Penanaman dalam microsites yang dapat mereduksi sejumlah sky cold yang bisa menimpa anakan ‘ sky view factor ” seperti parit, atau yang menyimpan dan meradiasikan kembali energi ke anakan pada malam hari seperti dekat dengan tunggul yang besar atau tempat tumbangnya logbalok kayu, dapat juga mengurangi kerusakan akibat pendinginan. Batas daerah tebang habis haruslah di desain sehingga mereka tidak menghalangi jalan drainase udara dingin. Perlakuan persiapan lahan dapat mereduksi, tapi tidak dapat menghilangkan, frekuensi dan kedahsyatan dari summer frost Spittlehouse and Stathers, 1990.

F. Faktor Kelembaban Tanah

Pengaruh kelembaban tanah terhadap anakan dimulai ketika anakan baru ditanam, dimana pada awal penanaman ini anakan hanya mengeskploitasi sedikit tanah, oleh karena itu anakan akan mudah terkena cekaman air. Cekaman air water stress dapat terjadi melalui : ♥ Kelangkaan air, misalnya dari curah hujan yang rendah atau hilang akibat kompetisi dengan vegetasi yang lain ♥ Tingginya kebutuhan atmosfer akan air, misalnya cerah dengan hangat, udara kering, atau Bejo Slamet : Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan, 2008 USU Repository © 2008 ♥ Kelebihan air, misalnya banjir yang menggenangi zona perakaran karena drainase yang jelek Tanah yang basah juga sering dingin dan aerasinya jelek. Perlakuan persiapan lahan dapat memodifikasi regim kelembaban tanah baik melalui konservasi air yang tersedia bagi tanaman maupun menghilangkan kelebihan air. Potensial air bagi anakan merupakan ukuran dari status internal air. Hal ini merupakan integrasi dari pengaruh kebutuhan air atmosfer dan kemampuan dari tanah untuk mensuplai air. Potensi air tanaman plant water potential merupakan penjumlahan dari potensial turgor fungsi dari volume air yang berada dalam sel dan elastisitas dinding sel, potensial osmotis fungsi dari konsentrasi gula-gula dan pati dalam sel. Potensi turgor akan menurun seiring dengan hilangnya air dari anakan melalui transpirasi selama siang hari. Layu akan terjadi pada saat turgor sama dengan nol dan pengeringan lebih lanjut akan merusak sel. Potensial osmotis anakan akan menurun dengan lambat selama musim pertumbuhan sebagai respon dari meningkatnya stres lingkungan Livingston and Black 1987 dalam Spittlehouse and Stathers, 1990. Stomata daun dipergunakan oleh anakan untuk mengontrol laju transpirasi dan memelihara potensial turgor agar berada diatas nol. Stomata dipengaruhi oleh jumlah peubah-peubah lingkungan. Penutupan stomata bisa diakibatkan oleh peningkatan kekeringan udara defisit tekanan uap, tanah kering, tingkat penyinaran matahari dibawah 10 dari penyinaran lengkap, pendinginan malam sebelumnya, dan karena suhu tanah yang rendah De Lucia and Smith 1987; Livingston and Black 1987b dalam Spittlehouse and Stathers, 1990. Regim kelembaban bagi anakan dapat dikuantifikasi sebagai keseimbangan hidrologi masukan air ke dalam profil tanah dan kehilangan air dari profil tanah. Hal ini secara skematis seperti pada Gambar 9. Perubahan simpanan air dalam profil tanah bervariasi dengan waktu dan kedalaman air dalam tanah tergantung pada keseimbangan antara : ♥ Input : presipitasi, maupun rembesan dari tempat yang lebih tinggi di beberapa tempat ♥ Kehilanganlosses : intersepsi, evaporasi tanah, transpirasi, runoff, redistribusi dalam tanah dan drainase tanah. Faktor-faktor yang mengendalikan regim kelembaban tanah secara ringkas seperti yang tercantum dalam Tabel 3. Tabel 3. Faktor-faktor iklim makro, lahansite, tanah dan vegetasi yang menentukan regim kelembaban tanah. Pengaruh dari setiap faktor terhadap input dan output air dalam keseimbangan hidrologi juga di tampilkan Spittlehouse and Stathers, 1990. Kategori Faktor Pengaruh Iklim Makro Radiasi matahari, suhu udara, kelembaban udara dan kecepatan angin Transpirasi dan evaporasi tanah Presipitasi Input air Sitetapaklahan Lokasi geografis, elevasi, aspek, dan kelerengan Radiasi matahari, suhu udara, RH, dan presipitasi Posisi lereng Drainase tanah dan aliran permukaan Tanah Tekstur, pecahanfragmen kasar, bulk density, dan bahan organik Kapasitas simpanan air tersedia, drainase dan evaporasi tanah Kedalaman profil tanah Simpanan air tanah Diskontinuitas profile Drainase Bejo Slamet : Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan, 2008 USU Repository © 2008 Vegetasi Tinggi tanaman, penutupan leaf area dan spesies Intersepsi, dan transpirasi Kedalaman perakaran Transpirasi Bejo Slamet : Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan, 2008 USU Repository © 2008 Gambar 8. Diagram skematis komponen hidrologi dari lingkungan anakan 9. Variasi dari kondisi cuaca dalam suatu tahun sangat mempengaruhi ketahanan dan pertumbuhan anakan. Distribusi musiman curah hujan kadang-kadang dapat lebih penting dibandingkan dengan total hujan dalam setahun. Variasi tahunan dari cuaca juga penting. Gambar 10 menunjukkan variasi yang besar akan ketersediaan kelembaban pada akhir musim semi dan permulaan musim panas. Tahun-tahun tersebut diklasifikasikan sebagai cukup, marginal, terlalu kering untuk ketahanan anakan yang baik dibarengi dengan pengendalian vegetasi kompetitor. Ketiga kategori ersebut terjadi secara berturut-turut 35, 44 dan 32 Spittlehouse and Stathers, 1990. Distribusi ukuran pori tanah tekstur tanah menentukan volume air relatif di dalam tanah yang tersedia bagi tanaman. Cadangan kapasitas air tersedia untuk berbagai tekstur tanah dapat dilihat pada Gambar 11. Pasir mempunyai kapasitas yang lebih kecil dibandingkan dengan liat, liat mempunyai kapasitas yang lebih kecil dibandingkan dengan lempung rasio 1:1,3:1,6. Liat mempunyai volume pori yang paling besar, namun sebagian besar air pada potensial yang sangat rendah. semakin besar fraksi kasarnya, maka akan menurunkan kapasitas cadangan air yang tersedia bagi tanaman. Sedangkan kedalaman tanah menentukan total cadangan air yang disimpan. Bahan organik akan meningkatkan sifat-sifat retensi air dari tanah manakala ketersediaannya berada dalam jumlah yang sedikit. Bahan organik ini mempunyai efek yang sangat besar untuk tanah-tanah engan tekstur kasar. Kapasitas cadangan air tersedia bagi tanaman dari suatu lapisan organik dipermukaan yang terdekomposisi Gambar 11 adalah tinggi seakan-akan mempunyai porsi yang besar dari pori-pori kecil Spittlehouse and Stathers, 1990. Bejo Slamet : Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan, 2008 USU Repository © 2008 Gambar 9. Variasi tahun ke tahun pada kondisi penanaman musim semi pada lahan yang kering dekat Pemberton Adapted from Spittlehouse and Childs 1990 dalam Spittlehouse and Stathers, 1990. 10. Gambar 11. Kapasitas cadangan air tersedia dan tekstur tanah Bejo Slamet : Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan, 2008 USU Repository © 2008 Air dalam tanah akan hilang melalui transpirasi dan evaporasi dari permukaan tanah gundul. Perbedaan kapasitas cadangan air tersedia antara pasir dan lempung Gambar 12 direfleksikan oleh waktu pengeringan dari fraksi lempung yang lebih panjang. Stress air akan dapat terjadi dengan cepat pada tanah-tanah pasir dengan curah hujan pada musim pertumbuhan terjadi sangat jarang. Pengaruh dari kandungan fragmen kasar terhadap laju pengeringan tanah diperlihatkan oleh gariskurva yang ditengah pada Gambar 12, yaitu ketika lempung ditambah dengan fragmen kasar sebesar 20. Prosentase kandungan fragmen kasar akan menurunkan jumlah hari untuk mencapai suatu kondisi kandungan air tanah sekitar 25 Spittlehouse and Stathers, 1990. Gambar 12. Pengaruh tekstur tanah dan kandungan batu terhadap penghilangan air setelah penanaman Evaporasi dari permukaan tanah akan menghilangkan air dari daerah perakaran anakan. Kondisi cuaca dan jumlah dari vegetasi naungan akan menentukan kebutuhan atmosfer akan air dengan cara mengatur jumlah radiasi matahari yang mencapai ke permukaan tanah maupun mengendalikan kecepatan. Tekstur tanah dan kadar air tanah menentukan laju tanah untuk dapat mensupali air konduktifitas hidrolik tanah ke permukaan tanah untuk dievaporasikan, dan jumlah dari air yang tersedia untuk evaporasi. Tanah akan mengalami pengeringan pertama kali pada kedalaman 1 sampai 2 cm. Kekeringan pada lapisan ini lapisan mulsa akan mempunyai konduktifitas hidrolik yang rendah, keadaan ini akan menghasilkan pengurangan laju evaporasi dari tanah. Lapisan-lapisan permukaan organik dan pasir berjerami akan lebih mudah tersedia dibandingkan dengan tanah yang bertesktur baik. Konduktifitas hidrolik tidak jenuh unsaturated hydraulic conductivity yang lebih tinggi dari tanah-tanah yang bertekstur baik akan mempermudah pergerakan air ke permukaan dari lapisan-lapisan yang lebih rendah. Diperkirakan butuh 15 hari pada kondisi hujan yang kecil untuk mengeringkan tanah dengan ketebalan 5 sampai 10 cm dari tanah mineral yang dipaparkan agar bisa mencapai kondisi titik layu permanen permanent wilting point . Jika tidak ada vegetasi, tanah yang berada pada kedalaman 15 sampai 20 cm akan tetap lembab moist . Pengaruh dari vegetasi terhadap kadar air tanah dapat dipahami dari mekanisme intersepsi hujan dan transpirasi. Intersepsi hujan oleh vegetasi akan mengevaporasikan air lebih banyak dari pada infiltrasi ke dalam tanah. Pada kasus vegetasi yang berumur pendek, intersepsi hujan akan signifikan manakala curah hujan kurang dari 3 mm. Sedangkan untuk hutan dan pohon pelindung Bejo Slamet : Iklim Mikro Bagi Anakan Tegakan Hutan, 2008 USU Repository © 2008 shelterwoods , curah hujan yang kurang dari 5 mm hampir semuanya akan diintersepsikan oleh daun-daun kanopi. Sekitar 10 sampai 30 curah hujan dari hujan-hujan yang besar diintersepsikan, besarnya air yang diintersepsikan tersebut tergantung pada kerapatan kanopi. Penyerapan air tanah oleh vegetasi pesaing lainnya akan dengan cepat menghabiskan air yang berada di zona perakaran anakan. Laju transpirasi tergantung pada kebutuhan atmosfer akan air, kemampuan tanah untuk mensupali air dan jumlah dari vegetasi pesaing. Peningkatan jumlah dari vegetasi penutup juga akan meningkatkan laju kehilangan air. Namun demikian, puncak dari transpirasi ini akan tercapai manakala leaf area index luas daun per satuan luas lahan mencapai 4. Sedangkan evaporasi dari permukaan tanah akan menurun seiring dengan peningkatan naungan shading . Vegetasi akan cenderung untuk menghilangkan air dari lapisan permukaan tanah dengan laju yang sangat besar dibandingkan pada lapisan-lapisan yang lebih bawah karena umumnya kerapatan akar yang paling besar adalah dekat permukaan. Gambar 13 menunjukkan pengaruh dari penutupan vegetasi terhadap laju kehilangan air dari suatu kontainer tanah sedalam 20 cm yang ditanami anakan tekstur tanah adalah liat berlempung loamy clay . Keberadaan vegetasi akan mempercepat laju pengeringan tanah dibanding dengan tanah kosong. Dari gambar 13 juga dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa curah hujan yang memadai diperlukan untuk menjaga kondisi tanah yang baik bagi pertumbuhan anakan pada lahan-lahan dengan vegetasi yang tidak terkontrol Spittlehouse and Stathers, 1990. Dalam pemgelolaan hutan, persiapan lahan mempunyai pengaruh yang besar terhadap keberadaan air tanah. Dengan persiapan lahan dapat dilakukan usaha peningkatan air tanah dalam zona perakaran maupun konservasi air tanah untuk anakan, ataupun untuk menghilangkan kelebihan air yang berada dalam zona perakaran. Konservasi air tanah dapat dilakukan dengan cara mematikan vegetasi pesaing dengan memanfaatkan herbisida, pembakaran terkendali maupun peralatan mekanis. Gam ar 12. b Pengaruh penutupan vegetasi terhadap kehilangan air tanah setelah penanaman, pada tanah dengan tekstur liat berdebu. Gambar 13.

G. Faktor Temperatur Tanah