II. TINJAUAN PUSTAKA A. Penginderaan Jauh - ANALISIS PENGARUH TUTUPAN VEGETASI DAN UPAYA KONSERVASI PADA BESARNYA NILAI EROSI DI SUB DAS MERAWU, DAS SERAYU - UMBY repository
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penginderaan Jauh
Penginderaan jauh adalah ilmu dan teknologi untuk pengukuran atau akuisisi data dari objek atau fenomena dari sebuah alat tanpa melakukan kontak langsung dengan objek tersebut, atau pengukuran dan akuisisi data sebuah fenomena atau objek oleh alat dari jarak jauh (Lillesand et al, 2007). Obyek di permukaan bumi dapat diklasifikasikan menjadi tiga bagian yaitu tanah, tubuh air dan vegetasi. Masing-masing objek memiliki karakteristik sehingga menghasilkan nilai pantulan yang khas ketika direkam melalui sensor dengan panjang gelombang tertentu. Karakteristik pantulan tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan data penginderaan jauh yang akan digunakan sebagai dasar untuk melakukan interpretasi objek.
B. Unsur Interpretasi
Unsur interpretasi merupakan unsur-unsur yang digunakan dalam mengenali karakteristik objek yang terekam pada citra atau foto udara. Unsur interpretasi tersebut terdapat 9 unsur, yaitu:
1. Rona warna
Rona warna merupakan kecerahan yang dimiliki oleh objek yang terekam pada citra. Rona adalah tingkat keabuan yang dimiliki oleh objek misalnya seperti hitam atau sangat gelap, agak gelap, agak cerah, sangat cerah atau putih. Warna digunakan pada citra berwarna, warna antara lain merah, hijau, kuning, atau biru.
2. Bentuk
Objek memiliki bentuk yang berbeda-beda, setiap objek memiliki bentuk tertentu sehingga dapat dikenali. Bentuk antara lain persegi, bulat, panjang, atau abstrak
3. Ukuran
Ukuran objek tergantung pada skala yang dimiliki oleh foto udara maupun citra. Penyebutan ukuran tidak selalu dilakukan untuk semua jenis objek dan sangat terpengaruhi oleh skala yang dimiliki foto udara maupun citra. mebutuhkan waktu,tenaga dan biaya
4. Pola
Pola adalah susunan keruangan objek, biasanya terikat dengan adanya pengulangan bentuk umum suatu objek dalam ruang tertentu. Pola antara lain teratur, kurang teratur, tidak teratur.
5. Bayangan
Bayangan yang dimiliki objek yang mampu terekam di foto udara maupun di citra oenginderaan jauh dapat memberikan ketegasan bentuk dan juga kesan ketinggian yang dimiliki objek.
6. Tekstur
Tekstur adalah frekuensi perubahan rona pada objek yang terekam di foto udara maupun citra penginderaan jauh. Tekstur juga dapat didapatkan oleh pengelompokan satuan kenampakan dan bayangannya.
7. Tinggi
Tinggi dan rendahnya objek dapat dikenali melalui bayangan objek yang terekam pada foto udara maupun citra. Semakin panjang bayangan yang dimiliki objek maka dapat diasumsikan bahwa objek tersebut memiliki ketinggian yang tinggi.
8. Situs
Letak objek yang merupakan penjelasan lokasi objektif relative terhadap objek lain sehingga dari keterkaitan antar letak objek suatu objek dapat dikenali.
9. Asosiasi
Asosiasi adalah keterkaitan antar objek atau fenomena dengan objek atau fenomena lain yang dapat digunakan sebagai dasar mengenali objek yang dikaji
C. Sistem Informasi Geografi
Sistem Informasi Geografi (SIG) adalah suatu sistem berbasis komputer pada umumnya uang digunakan untuk menyimpan, mengolah, menganalisis dan mengatifkan kembali data yang memiliki refrensi keruangan untuk berbagai macam keperluan yang berkaitan dengan pemetaan dan perencanaan SIG. SIG terdiri dari berbagai macam komponen penyusun yaitu:
1. Perangkat keras komputer (hardware)
Perangkat keras komputer terdiri dari komputer dan perangkat keras untuk kegiatan SIG. perangkat keras untuk SIG antara lain pemasukan data, pemrosesan data, penyajian hasil, dan penyimpanan.
2. Perangkat lunak (Software)
Perangkat lunak sebagai fasilitas untuk melakukan penyimpanan, analisis dan penayangan informasi geografi.
3. Data Data yang digunakan dalam SIG harus memiliki keakurasian yang baik.
4. Sumber daya manusia
Pengguna dan pembuat sistem harus saling berinteraksi untuk mengembangkan teknologi SIG supaya lebih maju. Teknologi SIG sangat terbaras kemampuannya ketika tidak ada sumber daya yang mengelola sistem maupun mengembangkan.
5. Metode
Metode adalah model dan teknik pemrosesan yang perlu dibuat untuk berbagai macam aplikasi SIG.
6. Jaringan.
Jaringan merupakan komunikasi dan berbagi informasi digital sebagai sumber berbagi dan perolehan dataset geografi.
SIG terdiri dari sub sistem yang digunakan untuk memasukkan data, menyimpan dan mengeluarkan informasi. Komponen tersebut antara lain: a. Input Data
b. Pengolahan Data
c. Manipulasi dan Analisis
d. Output Data
D. Daerah Aliran Sungai
DAS adalah suatu wilayah kesatuan hidrologi yang dibatasi oleh igir-igir bukit dan pegunungan di mana hujan yang jatuh diterima oleh sistem sungai dan dialirkan melalui outlet tunggal. Sub DAS merupakan bagian dari suatu DAS. Lereng merupakan bagian penting untuk dijadikan pertimbangan dalam melakukan pengelolaan DAS dalam proses konversi penggunaan dan penutup lahan.
Penggunaan lahan harus sesuai dengan kondisi suatu lerengnya supaya tidak menimbulkan bencana. Bencana yang terjadi di DAS dipengaruhi oleh kondisi lereng DAS tersebut, bencana tersebut antara lain adalah erosi, sedimentasi, banjir dan longsor.
DAS dibagi dalam tiga pewilayahan DAS yaitu; DAS bagian hulu, tengah dan hilir. Setiap wilayah memiliki karakteristik fisik yang berbeda dan juga memiliki fungsi tergantung pada karakteristik yang dimiliki DAS tersebut. (Asdak,2010)
DAS memiliki karakteristik fisik yang mencerminkan kondisi di dalam DAS tersebut. Karakteristik tersebut antara lain luas area, bentuk, elevasi, kemiringan lahan, orientasi, jenis tanah, sistem sungai atau drainase, kapasitas air dan vegetasi penutup. Setiap karakteristik memiliki keterkaitan antar karakteristik lainnya karena saling mempengaruhi satu sama lain, misalnya pada jenis tanah yang berpengaruh pada penggunaan lahan dan vegetasi yang berkembang di daerah tersebut.
E. Erosi
Erosi adalah pindahnya tanah atau partikel tanah oleh media alami seperti air dan angin dari suatu tempat ke tempat lainnya. Erosi menyebabkan lapisan atas tanah yang subur dan baik untuk tanaman hilang dan juga berkurangnya kemampuan tanah dalam menahan air. Terdapat berbagai macam jenis erosi yaitu; erosi percikan, erosi alur, erosi kulit, erosi parit, dan erosi tebing. Erosi disebabkan adanya interaksi antar faktor iklim, topografi, vegetasi, tanah dan aktivitas manusia terhadap lahan (Arsyad, 2010).
Faktor yang dapat menyebabkan terjadinya erosi antara lain:
1. Topografi Karakteristik topografi ditentukan oleh panjang dan kemiringan lereng.
Panjang dan kemiringan lereng adalah faktor penentu besaran kecepatan dan volume air larian yang mempengaruhi terjadinya erosi dengan bobot yang tinggi.
Semakin curam lereng maka akan semakin tinggi potensi erosi di wilayah tersebut. Hal tersebut disebabkan oleh jumlah butir-butir tanah yang terpecik ke bagian bawah lereng oleh tumbukan butir-butir hujan yang semakin banyak (Arsyad, 2010).
2. Vegetasi
Vegetasi berpengaruh untuk melindungi permukaan tanah dari air hujan, maka semakin baik vegetasinya akan semakin kecil potensi erosinya. vegetasi yang berada di permukaan tanah, yaitu daun dan batang akan menyerap energi perusak hujan jadi akan mengurangi dampaknya ke tanah, sedangkan vegetasi yang berada di dalam tanah, yaitu sistem perakaran, akan meningkatkan kekuatan mekanik tanah (Styczen dan Morgen 1995 dalam Arsyad 2010)
3. Tanah
Setiap jenis tanah memiliki sifat yang berbeda terhadap mudah tidaknya tanah tersebut tererosi. Sifat tanah tersebut adalah tekstur tanah, unsur organik tanah, struktur tanah, dan permeabilitas tanah.
4. Iklim
Erosi dapat disebabkan oleh angin dan air. Indonesia memiliki iklim tropika basah maka faktor yang mempengaruhi erosi di Indonesia adalah air hujan.
Besarnya curah hujan di wilayah akan menentukan tingkat erosinya, semakin tinggi curah hujan maka daerah tersebut memiliki potensi erosi yang tinggi pula.
5. Manusia
Manusia adalah faktor yang aktif dalam pembentukan tanah. Aktivitas manusia di permukaan tanah akan mempengaruhi proses pembentukan tanah yang akan menentukan keberlangsungan kualitas tanahnya.
F. Metode Universal Soil Loss Equation (USLE)
Metode Univrsal Soil Loss Equation (USLE) adalah metode yang digunakan untuk memprediksi erosi model parametrik berdasarkan hubungan antara faktor penentu erosi dengan besarnya erosi. Metode yang oleh Wischmeir dan Smith (1978) ini banyak digunakan untuk melakukan perkiraan besaran erosi dan untuk memperoleh data persebaran tingkat bahaya erosi.
Persamaan USLE tersebut adalah sebagai berikut:A = R × K × LS × C × P
1. Faktor erosivitas hujan (R)
Faktor erosivitas hujan adalah tenaga pendorong yang menjadi penyebab dari lepas dan terangkutnya partikel tanah ke tempat yang lebih rendah. Erosivitas hujan terjadi sebagian karena pengaruh dari jatuhnya butir-butir hujan langsung di atas tanah dan sebagian terjadi karena aliran air di atas permukaan tanah (Asdak, 2010). Hujan merupakan faktor yang berperan besar dalam penentu terjadinya erosi. Semakin besar curah hujan pada suatu wilayah makan akan semakin besar pula potensi terjadinya erosi, sementara ketika semakin kecil curah hujan maka akan semakin kecil potensi terjadinya erosi.
2. Faktor erodibilitas tanah (K)
Faktor erodibilitas tanah adalah kepekaan suatu tanah tererosi. Erodibilitas tanah menunjukkan resistensi dari partikel tanah terhadap pengelupasan dan transportasi partikel tanah tersebut yang disebabkan oleh energi kinetik air hujan (Asdak, 2010). Jenis tanah memiliki karakteristik ketahanan yang berbeda-beda terhadap erosi, sehingga jenis tanah akan mempengaruhi tingkat besarnya erosi.
3. Faktor panjang dan kemiringan lereng (LS)
Kecepatan runoff dan overland flow, dan kemampuan DAS dalam menyerap air hujan dipengaruhi oleh lereng. Faktor kemiringan dan panjang lereng adalah rasio antara besarnya erosi sebidang tanah dengan panjang dan kemiringan lereng tertentu. Lereng memiliki peran yang besar dalam penentu terjadinya erosi.
Semakin curam lereng maka akan semakin besar potensi terjadinya erosi, sementara ketika semakin datar lereng maka akan semakin kecil potensi terjadinya bahaya erosi di wilayah tersebut.
4. Faktor pengelolaan tanaman (C)
Pengelolaan tanaman akan menunjukkan pengaruh dari vegetasi, seresah, kondisi permukaan tanah dan pengelolaan lahan terhadap tanah yang hilang.
Semakin baik tutupan vegetasinya maka akan berkurang potensi erosi di wilayah tersebut dan semakin buruk tutupan vegetasi maka akan semakin besar potensi erosi yang terjadi di wilayah tersebut.
5. Faktor pengelolaan dan konservasi lahan (P)
Faktor pengelolaan dan konservasi lahan merupakan nisbah antara tanah yang tererosi rata-rata dari lahan yang diolah tanpa melakukan tindakan konservasi, dengan catatan faktor penyebab erosi yang lain diasumsikan tidak berubah (Asdak, 2010). Faktor P berbeda dengan faktor C oleh sebab itu dalam rumus USLE kedua faktor tersebut dipisahkan supaya menghasilkan besar erosi yang lebih akurat.
G. Indeks Vegetasi
Indeks Vegetasi merupakan suatu bentuk transformasi spectral yang diterapkan terhadap citra multisaluran untuk menonjolkan aspek kerapatan vegetasi ataupun aspek lain yang berkaitan dengan kerapatan, misalnya biomassa, Leaf Area
Inde x(LAI), konsentrasi klorofil, dan sebagainya. Secara praktis, indeks vegetasi
ini merupakan suatu transformasi matematis yang melibatkan beberapa saluran sekaligus, dan menghasilkan citra baru yang lebih representative dalam menyajikan fenomena vegetasi(Danoedoro, 2012).
1. Indeks vegetasi yang menekan gangguan latar belakang tanah
Gangguan latar belakang tanah adalah gangguan berupa variasi respons spectral tanah yang berbeda-beda, yang menyebabkan kurang akuratnya indeks vegetasi yang dihasilkan. Pada garis tanah, seperti dijelaskan sebelumnya, terdapat bermacam-macam vektor piksel tanah dengan kelembapan dan mungkin juga warna yang berbeda-beda. Di samping itu, kadang-kadang juga dijumpai beberapa jenis tanah ternyata membentuk garis tanah dengan kemiringan yang berbeda dalam feature space, dengan garis tanah yang sudah ada, atau yang terbentuk oleh piksel- piksel tanah yang lain. Perbedaan ini menyebabkan indeks vegetasi yang mencoba mereduksi gangguan tanah dengan cara mengubah perilaku garis isovegetasi(yang mempunyai kerapatan sama). Semua indeks ini berbasis rasio (nisbah) dan menggeser tempat garis-garis isovegetasi bertemu.
Indeks-indeks yang termasuk kategori ini ialah (a) SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index), (b) TSAVI (Transformed Soil Adjusted Vegetation Index), (c) MSAVI(Modified Soil Adjusted Vegetation Index), dan (d) MSAVI2 (Second
Modified Soil Adjusted Vegetation Index ). Formulasinya adalah sebagai berikut :
− = × (1 + ) … … … … … ..
- − Dimana L ialah factor koreksi untuk vegetasi, yang besarnya 0 untuk vegetasi sangat rapat dan 1 untuk vegetasi yang sangat jarang. Factor pengali (1+L) digunakan supaya julat hasil transformasi berkisar antara -1 dan +1.
( _ ×
= × (1 + )
)) × ( × ×( Dimana a adalah intercept garis tanah, s adalah kemiringan garis tanah, dan X adalah factor penyesuaian yang diatur untuk meminimalkan gangguan tanah (pada naskah aslinya =0,08). Kemudian MSAVI dirumuskan sebagai berikut :
( )
= × (1 + ) Dengan L dihitung sebagai L = 1 -2s(NDVI)(WDVI), dan s adalah kemiringan garis tanah (soil line).
Sementara itu, MSAVI2 dihitung dengan rumus berikut.
⁄ 2 = (1 2) ∗ (2( + 1) − √(2 ∗ )2- 8( − (Danoedoro, 2012).
)…………………………
H. Metode Konservasi Tanah dan Air
1. Metode vegetatif
Metode vegetatif adalah penggunaan tanaman dan tumbuhan, atau bagian- bagian tumbuhan atau sisa-sisanya untuk mengurangi daya tumbuk butir hujan yang jatuh, mengurangi jumlah dan kecepatan aliran permukaan yang pada akhirnya mengurangi erosi tanah. Dalam konservasi tanah dan air, metode vegetatif mempunyai fungsi (a) melindungi tanah terhadap daya perusak butir-butir hujan yang jatuh, (b) melindungi tanah terhadap daya perusak air yang mengalir di permukaan tanah, (c) memperbaiki kapasitas infiltrasi tanah dan penahanan air yang langsung memengaruhi besarnya aliran permukaan (Arsyad, 2010).
Berbagai jenis tanaman atau vegetasi dan penggunaan tanah mempunyai efisiensi yang berlainan dalam pencegahan erosi. Pada tabel 1 menunjukkan efisiensi relatif tertinggi diberikan oleh vegetasi permanen, kemudian berkurang berturut-turut oleh padang rumput (campuran antara rumput dengan leguminosa), leguminosa berbiji kecil dan yang terendah adalah tanaman semusim yang biasa ditanam dalam baris, yang memiliki kemampuan terendah dalam mencegah erosi.
Metode vegetatif dalam konservasi tanah meliputi :
1. Penanaman dalam strip
2. Penggunaan sisa-sisa tanaman/tumbuhan
3. Geotekstil
4. Strip tumbuhan penyangg (riparian buffer strips)
5. Tanaman penutup tanah
6. Pergiliran tanaman 7. Agroforestry (Arsyad 2010).
Tabel 1. Efisiensi relatif beberapa golongan vegetasi dalam pencegahan erosi (efisiensi berkurang ke bawah) (Arsyad, 2010).
Golongan Contoh Vegetasi/Penggunaan Tanah
- Hutan lebat dengan semak-semak dan
seresah
- Padang rumput lebat\
•
Vegetasi permanen Kebun tanaman tahunan dengan vegetasi penutup tanah yang baik Rumput alang-alang yang lebat (1)•
•
Alfalfa + rumput brome (2)
•
Padang rumput campuran Clover + timothy•
Alta fascue + birdsfoot trefoil•
Clover, Alfalfa•
Leguminosa berbiji kecil
Calopognium muconoides
•
Centrosema pubescens•
Rye (3)- Wheat
•
Serelia berbiji kecil Barley
•
Oats- Padi
•
Leguminosa berbiji besar Kedelai
•
Kacang tanah•
Tembakau
•
Tanaman semusim yang biasanya Kentang (4)•
ditanam dalam barisan Ubi kayu- Jagung
•
Sorgum
•
Tanah gundul tanpa vegetasi penutup Saat pengolahan tanah sampai tanaman tunbuh•
Tanah terbuka tanpa vegetasi penutup
Keterangan :
1. Menurut hasil penelitian di indonesia oleh coster(1938)
2. Centrosema dan Calopogium termasuk juga
3. Serellia (adalah semua tanaman jenis rumputan yang bijinya digunakan sebagai makanan manusia (padi, gandum, jagung)
4. Menurut hasil penilitian di Darmaga, tanaman serewangi oleh karena selalu
dipangkas daunya, termasuk dalam kelompok ini (Nugroho 1975)
2. Metode mekanik
Metode mekanik adalah semua perlakuan fisik mekanis yang diberikan terhadap tanah dan pembuatan bangunan untuk mengurangi aliran permukaan dan erosi, serta menignkatkan kemampuan pengunaan tanah.
Metode mekanik dalam konservasi tanah berfungsi untuk : (a) memperlambat aliran permukaan, (b) menampung dan menyalurkan aliran permukaan dengan kekuatan yang tidak merusak, (c) memperbaiki atau memperbesar infiltrasi air ke dalam tanah dan memperbaiki aerasi tanah, dan (d) penyediaan air bagi tanaman.
Termasuk dalam metode mekanik dalam konservasi tanah dan air adalah (1) Pengelolaan Tanah(tillage), (2) Pengelolaan Tanah Menurut Kontur (Contour
cultivation ), (3) Guludan dan Guludan Bersaluran(Check Dam), Waduk, Kolam
atau balong (Farm Ponds), Rorak, Tanggul, (7) Perbaikan Drainase, dan (8) Irigasi.Teras adalah bangunan konservasi tanah dan air yang dibuat dengan penggalian dan pengurugan tanah, membentuk bangunan utama berupa bidang olah, guludan, dan saluran air yang mengikuti kontur serta dapat pula dilengkapi dengan bangunan pelengkapnya seperti saluran pembuangan air (SPA) dan terjunan air yang tegak lurus kontur. (Yuliarta, 2002).
Sedangkan menurut Priyono (2002), teras adalah bangunan konservasi tanah dan air secara mekanis yang dibuat untuk memperpendek panjang lereng dan atau memperkecil kemiringan lereng dengan jalan penggalian dan pengurugan tanah melintang lereng. Tujuan pembuatan teras adalah untuk mengurangi kecepatan aliran permukaan (run off) dan memperbesar peresapan air, sehingga kehilangan tanah berkurang.
Teras berfungsi mengurangi panjang lereng dan menahan air, sehingga mengurangi kecepatan dan jumlah aliran permukaan, dan memungkinkan penyerapan air oleh tanah. Dengan demikian erosi berkurang. (Arsyad, 2010).
Menurut Yuliarta (2002), manfaat teras adalah mengurangi kecepatan aliran permukaan sehingga daya kikis terhadap tanah dan erosi diperkecil, memperbesar peresapan air ke dalam tanah dan menampung dan mengendalikan kecepatan dan arah aliran permukaan menuju ke tempat yang lebih rendah secara aman.
a. Teras datar atau teras sawah (level terrace) adalah bangunan konservasi tanah berupa tanggul sejajar kontur, dengan kelerengan lahan tidak lebih dari 3 % dilengkapi saluran di atas dan di bawah tanggul (Yuliarta, 2002). Menurut Arsyad (1989), teras datar dibuat tepat menurut arah garis kontur dan pada tanah-tanah yang permeabilitasnya cukup besar sehingga tidak terjadi penggenangan dan tidak terjadi aliran air melalui tebing teras. Teras datar pada dasarnya berfungsi menahan dan menyerap air, dan juga sangat efektif dalam konservasi air di daerah beriklim agak kering pada lereng sekitar dua persen.
b. Teras kredit merupakan bangunan konservasi tanah berupa guludan tanah atau batu sejajar kontur, bidang olah tidak diubah dari kelerengan tanah asli. Teras kredit merupakan gabungan antara saluran dan guludan menjadi satu (Priyono, 2002). Teras kredit biasanya dibuat pada tempat dengan kemiringan lereng antara 3 sampai 10 persen, dengan cara membuat jalur tanaman penguat teras (lamtoro, kaliandra, gamal) yang ditanam mengikuti kontur. Jarak antara larikan 5 sampai 12 meter. Tanaman pada larikan teras berfungsi untuk menahan butir-butir tanah akibat erosi dari sebelah atas larikan. Lama kelamaan permukaan tanah bagian atas akan menurun, sedangkan bagian bawah yang mendekat dengan jalur tanaman akan semakin tinggi. Proses ini berlangsung terus- menerus sehingga bidang olah menjadi datar atau mendekati datar. (Sukartaatmadja, 2004).
c. Teras guludan adalah suatu teras yang membentuk guludan yang dibuat melintang lereng dan biasanya dibuat pada lahan dengan kemiringan
- – 50 %. Sepanjang guludan sebelah dalam terbentuk saluran lereng 30 air yang landai sehingga dapat menampung sedimen hasil erosi. Saluran tersebut juga berfungsi untuk mengalirkan aliran permukaan dari bidang
- – 5 jalur berikutnya di antara guludan dibuat guludan lain sebanyak 3 dengan ukuran lebih kecil. (Sukartaatmadja, 2004).
d. Teras bangku adalah bangunan teras yang dibuat sedemikian rupa sehingga bidang olah miring ke belakang (reverse back slope) dan dilengkapi dengan bangunan pelengkap lainnya untuk menampung dan mengalirkan air permukaan secara aman dan terkendali.
(Sukartaatmadja, 2004). Teras bangku adalah serangkaian dataran yang dibangun sepanjang kontur pada interval yang sesuai. Bangunan ini dilengkapi dengan saluran pembuangan air (SPA) dan ditanami dengan rumput untuk penguat teras. Jenis teras bangku ada yang miring ke luar dan miring ke dalam (Priyono, 2002).
I. Hipotesis
Berdasarkan kelerengan dan tutupan lahan, potensi nilai erosi akan semakin meningkat apabila dalam pengelolaan tanaman dan upaya konservasi tidak dilakukan sesuai kondisi lahan atau kemampuan lahan, dan hal tersebut dapat dianalisis dengan memanfaatkan teknologi Remote Sensing dan GIS(Geographyc
Information System ).