HASIL DAN PEMBAHASAN
7. Bahan Organik Tanah
�� = ��+��
��+��+�� ... (9) Dimana :
f = ruang pori atau porositas tanah Vf = volume ruang pori (cm3)
Vt = volume total (volume ring) (cm3)
Hubungan porositas dengan kerapatan massa (bulk density), yaitu :
�= ���−��
� = 1−��
�� ... (10)
7. Bahan Organik Tanah
Tanah tersusun oleh bahan padatan, air dan udara.Bahan padatan ini meliputi bahan mineral berukuran pasir, debu, dan liat, serta bahan organik.Bahan organik tanah biasanya menyusun 5% bobot total tanah, meskipun hanya sedikit tetapi memegang peran penting dalam menentukan kesuburan tanah, baik secara fisik, kimiawi maupun secara biologis tanah.Komponen tanah yang berfungsi sebagai media tumbuh, maka bahan organik juga berpengaruh secara langsung terhadap perkembangan dan pertumbuhan tanaman dan mikrobia tanah, yaitu
16
sebagai sumber energi, hormon, vitamin, dan senyawa perangsang tumbuh lainnya.Secara fisik bahan organik berperan dalam menentukan warna tanah menjadi coklat-hitam, merangsang granulasi, menurunkan plastisitas dan kohesi tanah (Brady, 1984), memperbaiki struktur tanah menjadi lebih remah sehingga laju infiltrasi lebih tinggi, dan meningktakan daya tanah menahan air sehingga drainase tidak berlebihan, kelembaban dan temperatur tanah menjadi stabil (Hanafiah, 2005).
Tata Guna Lahan
Kemampuan sistem lahan dalam meretensi air hujan sangat tergantung kepada karakteristik sistem tajuk dan perakaran tipe vegetasi penutupnya.Sistem tata guna lahan dengan vegetasi penutup bertipe pohon yang disertai dengan adanya tumbuhan penutup tanah adalah sistem lahan yang mempunyai kemampuan meretensi air hujan lebih baik dari pada sistem lahan tingkat semai/ semak atau tiang. Dengan demikian vegetasi tingkat pohon mempunyai fungsi yang lebih baik untuk meningkatkan kapasitas infiltrasi dan menyimpan air (Suharto, 2006).
Lahan yang bervegetasi pada umumnya lebih menyerap karena serasah permukaan mengurangi pengaruh-pengaruh pukulan tetesan hujan, dan bahan organik, mikroorganisme serta akar-akar tanaman cenderung meningkatkan porositas tanah dan memantapkan struktur tanah.Vegetasi juga menghabiskan kandungan air tanah hingga kedalaman yang lebih besar, meningkatkan peluang penyimpanan air dan menyebabkan laju infiltrasi yang lebih tinggi, pengaruh-pengaruh ini lebih tegas pada penutupan hutan dimana akar-akar berpenetrasi lebih dalam dan laju-laju evapotranspirasi adalah lebih besar (lee, 1990).
Potensial Air Tanah
Potensial air tanah merupakan jumlah kerja yang mesti dilakukan per unit air murni untuk mengangkut sejumlah air dari suatu tempat air murni pada elevasi dan tekanan atmosfer.Total potensial air tanah dapat dikatakan sebagai penjumlahan dari beberapa faktor, yaitu:
��= ��+��+��+⋯ ... (11) Dimana �� adalah potensial total air tanah, �� adalah potensial gravitasi, dan ��
merupakan potensial tekanan (matriks) dan �� adalah potensial osmotik.
Kandungan energi atau energi bebas air tanah dinyatakan sebagai potensi air. Potensi air mempunyai tiga komponen atau subpotensi.Komponen atau potensi gravitasi penting dalam tanah jenuh dan ditunjukkan oleh kecenderungan air untuk mengalir ke elevasi yang lebih rendah.Potensi matriks adalah hasil tenaga adhesi dan kohesi yang berhubungan dengan jaringan partikel tanah atau matriks tanah.Potensial osmosis disebabkan terutama oleh daya tarik molekul air terhadap ion-ion yang dihasilkan oleh garam yang dapat larut. Biasanya, pada tanah yang tercuci potensi osmosisnya kecil dan merupakan faktor minor dalam penyerapan air (Foth, 1994). Potensial air dan tanah (potensial hidrolik) yang berperan dalam tanah akan bergantung pada kondisi tanahnya. Pada kondisi tanah jenuh yang berperan adalah potensial tekanan dan potensial gravitasi, dan pada tanah tidak jenuh yang berperan adalah potensial matriks.
Jumlah air yang ditahan oleh tanah dengan isapan matriks yang rendah antara 0-1 bar, terutama bergantung pada pengaruh kapilaritas, distribusi ukuran pori, dan bergantung pada struktur. Makin besar daya isap tanah, makin besar pengaruh adsorbsi dan makin berkurang pengaruh struktur (makin kering
18
tanah).Yang paling berpengaruh yaitu tekstur dan permukaan spesifik partikel tanah. Keuntungan utama konsep total potensial adalah mendapatkan suatu ukuran yang sama mengenai status energi air tanahdalam berbagai waktu dan tempat dalam hubungan tanah, tanaman, dan atmosfer (Hillel, 1987).
Tensiometer
Tensiometer adalah alat praktis untuk mengukur kandungan air tanah, tinggi hidrolik, dan gradien hidrolik. Alat ini terdiri atas cawan sarang, secara umum terbuat dari keramik yang dihubungkan melalui tabung ke manometer, dengan seluruh bagian diisi air. Saat cawan diletakkan di dalam tanah pada waktu pengukuran hisapan dilaksanakan, air total di dalam cawan melakukan kontak hidrolik, dan cenderung untuk seimbang dengan air tanah melalui pori-pori pada dinding keramik. Pada saat tensiometer diletakkan di permukaan tanah, air yang terdapat dalam tensiometer umumnya berada pada tekanan atmosefer, sedangkan air tanah secara umum mempunyai tekanan lebih kecil dari tekanan atmosefer, sehingga terjadi hisapan dari alat tensiometer karena perbedaan tekanan, dan air dari alat itu keluar, serta tekanan dalam alat turun yang ditunjukkan oleh manometer (Kurnia, dkk, 2006).
Latar Belakang
Konsep daur hidrologi dimulai dengan penguapan air di laut. Uap yang dihasilkan dibawa oleh udara yang bergerak, dan dalam kondisi yang memungkinkan uap tersebut terkondensasi membentuk awan, yang pada akhirnya dapat menghasilkan presipitasi. Presipitasi yang jatuh ke bumi menyebar dengan arah yang berbeda-beda dalam beberapa cara. Sebagian besar dari presipitasi tersebut untuk sementara tertahan pada tanah di dekat tempat ia jatuh, dan akhirnya dikembalikan lagi ke atmosfer oleh penguapan (evaporasi) dan pemeluhan (transpirasi) oleh tanaman. Sebagian air mencari jalannya sendiri melalui permukaan dan bagian atas tanah menuju sungai, sementara lainnya menembus masuk lebih jauh ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah (ground water). Di bawah pengaruh gaya gravitasi, baik aliran permukaan (surface streamflow) maupun air dalam tanah bergerak menuju tempat yang lebih rendah yang akhirnya dapat mengalir ke laut. Namun, sejumlah besar air permukaan dan air bawah tanah dikembalikan ke atmosfer oleh penguapan dan pemeluhan (transpirasi) sebelum sampai ke laut (Linsley, dkk, 1989).
Dalam bidang konservasi tanah, infiltrasi merupakan komponen yang sangat penting karena masalah konservasi tanah pada azasnya adalah pengaturan hubungan antara intensitas hujan dan kapasitas infiltrasi, serta pengaturan aliran permukaan. Aliran permukaan hanya dapat diatur dengan memperbesar kemampuan tanah menyimpan air, utamanya dapat ditempuh melalui perbaikan atau peningkatan kapasitas filtrasi. Kapasitas infiltrasi merupakan laju maksimum air yang dapat masuk ke dalam tanah pada suatu saat (Kurnia, dkk, 2006). Apabila
2
kapasitas infiltrasi lebih kecil dari intensitas hujan, dapat menyebabkan terjadinya banjir dan erosi.
Berkurangnya infiltrasi air kedalam tanah, terutama pada kawasan resapan air (recharge area), dapat mengurangi kembalian air bawah tanah (ground water), sehingga banjir dan kekeringan merupakan akibat dari peristiwa tersebut. Air hujan yang jatuh di permukaan tanah akan mengalami evaporasi, infiltrasi, perkolasi, dan air yang mengalir diatas permukaan tanah sebagai limpasan permukaan. Sejumlah air hujan disimpan dalam tanah sebagai air tanah (ground water storage) dan air bumi (ground water) yang pada suatu saat dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan (Arief, 2001).
Air tanah adalah salah satu fase dalam daur hidrologi, yakni suatu peristiwa yang selalu berulang dari urutan tahap yang dilalui air dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer, penguapan dari darat atau laut atau air pedalaman, pengembunan membentuk awan, pencurahan, pelonggokan dalam tanah atau badan air dan penguapan kembali. Dari daur hidrologi tersebut dapat dipahami bahwa air tanah berinteraksi dengan air permukaan serta komponen-komponen lain yang terlibat dalam daur hidrologi termasuk bentuk topografi, jenis batuan penutup, penggunaan lahan, tumbuhan penutup, serta manusia yang berada di permukaan (Handoyo, 2008).
Kadar air tanah (water storage) merupakan selisih masukan air tawar (water gain) dari presipitasi (meliputi hujan, salju, kabut) yang menginfiltrasi tanah ditambah hasil kondensasi (oleh tanaman dan tanah) dan adsorpsi (oleh tanah) dikurangi air yang hilang (water loss) lewat evapotranspirasi, aliran permukaan, perkolasi dan rembesan lateral (Hanafiah, 2005).
Desa Sempajaya, merupakan salah satu desa yang terdapat di Kecamatan Berastagi, Kabupaten Karo. Desa Sempajaya memiliki luas luas 4,90 km2 yaitu 16,06% dari luas Kecamatan Berastagi yaitu 3.050 Ha yang berada pada ketinggian rata-rata 1.375 m di atas permukaaan laut. Kecamatan Berastagi memiliki temperatur antara 190 C sampai dengan 260 C, dengan kelembaban udara berkisar 79%. Topografi Kecamatan Berastagi datar sampai dengan berombak 65%, berombak sampai dengan berbukit 22%, berbukit sampai dengan bergunung 13% dengan tingkat kesuburan tanahnya sedang sampai dengan tinggi, didukung lagi dengan curah hujan rata-rata 2.100-3.200 mm pertahun. Mata pencaharian utama penduduk Sempajaya pada umumnya adalah sebagai petani. Hasil pertanian yang menonjol adalah sayur-mayur, buah-buahan, bunga-bungaan dan palawija lainnya (BPS kabupaten Karo, 2012).
Tanah di Desa Sempajaya berdasarkan peta rupa bumi berjenis Andosol. Hal ini sesuai dengan literatur (Sarief, 1986) yang menyatakan tanah Andosol disebut juga tubuh tanah pegunungan tinggi, atau tropical brown forest, yang mempunyai ketebalan solum tanah yang agak tebal, yaitu 100-225 cm. berwarna hitam, kelabu samapai coklat tua, dengan horizon A-nya jelas tampak dari warna ini. Teksturnya adalah debu, lempung berdebu, sampai lempung, sedangkan strukturnya adalah remah, sedangkan ke lapisan bawah agak gumpal, dan konsistensinya subur. Diseluruh Indonesia tersebar di Sumatera Utara, Sumatera Barat, Bali, Lombok, Minahasa. Tanah ini banyak ditemukan dipegunungan, yaitu didaerah gunung api (vulkan).
Dari berbagai penggunaan lahan tersebut memiliki kemampuan laju infiltrasi yang berbeda-beda yang pada gilirannya akan berpengaruh terhadap
4
penyimpanan air dan ketersediaan air di dalam tanah, yang diketahui pada Desa Sempajaya ini rentan dengan terjadinya kekeringan pada musim kemarau. Kekeringan terjadi karena laju infiltrasi lebih besar dari intensitas hujan. Kekeringan terjadi tergantung pada perbandingan kemampuan infiltrasi dan intensitas hujan.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitan adalah menghitung laju Infiltrasi tanah pada berbagai penggunaan lahan di Desa Sempajaya Kecamatan Berastagi Kabupaten Karo.
Kegunaan Penelitian
1. Bagi penulis untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai referensi untuk melakukan penelitian yang berhubungan dengan kajian laju infiltrasi tanah.
3. Diharapkan penelitian ini bermanfaat bagi pihak-pihak yang berkepentingan di dalam analisis hidrologi.
ABSTRAK
RIKA ISNAINI: Kajian Laju Infiltrasi Tanah pada Berbagai Penggunaan Lahan di Desa Sempajaya Kecamatan Berastagi Kabupaten Karo, dibimbing oleh Sumono dan Ainun Rohanah.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi pada berbagai pengunaan lahan, yaitu Ladang Cabai, Kebun Kopi, dan Semak di Desa Sempajaya Kecamatan Berastagi Kabupaten Karo menggunakan model persamaan Philips.
Parameter yang diamati adalah kadar air, tekstur, kerapatan massa, kerapatan partikel, ruang pori atau porositas, dan bahan organik. Penelitian ini menggunakan alat infiltrometer silinder ganda yang ditanamkan ke dalam tanah lalu diisi air. Kemudian dilakukan pengamatan penurunan air untuk selang waktu 0, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 120, 180, dan 240 menit.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa laju infiltrasi paling besar terjadi di lahan Semak, kemudian di ladang Cabai, dan yang paling kecil terjadi di Kebun Kopi. Pengaruh yang paling besar terhadap laju infiltrasi adalah tekstur tanah dan porositas total tanah awal.
Kata kunci: Laju infiltrasi, Philips, Ladang Cabai, Kebun Kopi, Semak
ABSTRACT
RIKA ISNAINI
: Study of Soil Infiltration Rate in Some type of Lands at Desa Sempajaya Kecamatan Berastagi Kabupaten Karo, supervised by Sumono and Ainun Rohanah.The aim of this research was to know the infiltration rate in some type of lands in edition chili field, coffee field, and bush at Desa Sempajaya Kecamatan Berastagi Kabupaten Karo using Philips equation model.
Parameters observed were moisture content, soil texture, bulk density, particle density, porosity, and organical matter was used. Double ring infiltrometer that pressed into the soil, and filled with water. The decreased of water was observed with interval 0, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 120, 180, 240 minutes.
The results showed that the highest infiltration rate was found in bush, followed by chili field, and the smallest was found in coffee field. The biggest influence on the infiltration rate were soil texture and porosity.
