BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.6 Universal Soil Loss Equation (USLE)
2.6.1 Faktor Erosivitas (R)
Setiap hujan mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menimbulkan erosi. Kemampuan hujan untuk menimbulkan erosi disebut sebagai erosivitas hujan. Erosivitas hujan ditentukan oleh beberapa sifat hujan, seperti energi, diameter, intensitas dan jumlah hujan ( Hudson, 1981; Morgan, 1986 dan Utomo, 1994).
Erosivitas, yang dalam erosi air merupakan manifestasi hujan memiliki energi potensial karena pengaruh massa dan percepatan gravitasi, yang kemudian dirubah menjadi energi kinetik sebagai energi penggerak yang akan mendispersi dan memindahkan partikel tanah (Morgan, 1986). Sedangkan energi kinetik limpasan permukaan diperoleh dari massa dan kecepatan pergerakannya digunakan untuk mengangkut partikel tanah. Energi ini akan meningkat sejalan dengan meningkatnya kemiringan dan panjang lereng, yang akan berakibat pada : (1)pengurangan infiltrasi, (2) peningkatan jarak tempuh dan (3) peningkatan volume limpasan permukaan.
Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa adanya gesekan udara yang berlawanan dengan arah jatuhnya air hujan, dapat mengurangi besarnya energi kinetik air hujan, sehingga tidak semua energi yang digunakan dalam proses erosi adalah energi yang dihasilkan oleh air hujan atau limpasan permukaan (Utomo, 1994). Gesekan udara
dipengaruhi oleh luas permukaan butir hujan. Gesekan udara pada massa yang sama makin besar dengan bertambahnya luas permukaan. Jadi semakin kecil ukuran butir hujan maka gesekan udara semakin besar, sehingga kecepatan jatuhnya makin kecil.
Kemampuan butir hujan untuk menghancurkan tanah meningkat secara asimptotis dengan bertambah besarnya ukuran butir hujan. Adanya genangan air pada permukaan tanah akan mempengaruhi kemampuan butir hujan untuk menghancurkan tanah. Kemampuan butir hujan untuk menghancurkan tanah akan meningkat sampai kedalaman lapisan air 0,3 ukuran butir, peningkatan kedalaman lapisan air selanjutnya akan menurunkan daya pukul air hujan. Pada kedalaman 3 kali ukuran butir, kemampuan butir hujan untuk menghancurkan tanah dapat dianggap tidak ada. Pada kondisi ini yang berperanan dalam proses erosi, baik penghancuran maupun pengangkutan, adalah air limpasan permukaan.
Karena terdapat berbagai ukuran butir pada suatu kejadian hujan, maka terdapat banyak ukuran kecepatan yang harus diperhitungkan. Selain itu, jika ukuran butir hujan mencapai lebih dari 5 mm maka butir hujan akan pecah menjadi beberapa butir yang lebih kecil akibat adanya gaya gesek udara. Mengingat hal tersebut, beberapa ahli menggunakan intensitas hujan untuk menghitung energgi kinetik air hujan. Penggunaan intensitas hujan mempunyai arti yang penting, karena intensitas hujan mempunyai hubungan yang erat dengan erosi. Pada umumnya makin besar intensitas hujan, makin besar kemungkinan terjadinya erosi. Namun demikian, seringkali didapatkan hasil yang tidak konsisten, yaitu bila hujan dengan intensitas tinggi terjadi dalam waktu singkat
tidak menimbulkan erosi tetapi hujan dengan intensitas sedang dalam waktu lama mengakibatkan erosi karena limpasan permukaan yang terjadi cukup besar.
Dengan fenomena tersebut, untuk keperluan ini diperlukan data intensitas hujan dan jumlah hujan. Padahal kebanyakan data yang ada hanya menunjukkan jumlah hujan. Dengan memperhatikan kondisi seperti ini, Bols (1978) mengembangkan model untuk menghitung erosivitas hujan dengan menggunakan jumlah hujan dan besarnya hujan maksimum, yaitu :
Rm = 6,119 (Hm)1,21 (HH)-0,47 (Pmax)0,53... (2.20) dimana :
Rm = erosivitas bulanan
Hm = jumlah hujan bulanan (cm) HH = jumlah hari hujan bulanan
Pmax = hujan harian maksimum (24 jam) pada bulan yang bersangkutan (cm) Untuk menghitung erosivitas harian (Rh), digunakan hujan harian (Hh) dengan persamaan : Rh = 2,34 Hh1,98 ... (2.21) dimana: Rh = erositivitas harian Hh = hujan harian ( cm )
2.6.2 Faktor Erodibilitas (K)
Erodibilitas didefinisikan sebagai kepekaan tanah terhadap erosi, dan merupakan fungsi dari sifat-sifat fisik tanah dan pengelolaannya (Hudson, 1981). Sedangkan
Utomo (1994) berpendapat bahwa erodibilitas adalah kemudahan tanah untuk tererosi, yang ditentukan oleh : (1) ketahanan tanah terhadap daya rusak dari luar, baik air hujan maupun limpasan permukaan, dan (2) kemampuan tanah untuk menyerap air (infiltrasi dan perkolasi).
Kemudahan tanah untuk dihancurkan ditentukan oleh tekstur tanah, kemantapan agregat, bahan organik dan bahan pengikat yang lain. Sedangkan kemampuan menyerap dan meneruskan air dipengaruhi oleh kapasitas infiltrasi, permeabilitas tanah, tekstur tanah, kemantapan agregat dan ruang pori.
Ukuran partikel berpengaruh terhadap indeks erodibilitas karena ukuran partikel menentukan kemampuan tanah bertahan terhadap energi limpasan permukaan. Limpasan permukaan akan mampu mengerosi tanah jika energi limpasan yang berasal dari kecepatan dan tebal aliran lebih besar daripada ketahanan tanah. Pada tanah dengan partikel berukuran besar akan tahan terhadap erosi karena sukar diangkut, sedangkan tanah yang didominasi oleh partikel halus tahan terhadap erosi karena adanya daya kohesi dari partikel tanah dan pengikatan oleh bahan semen. Tanah yang mudah tererosi adalah tanah yang didominasi oleh partikel berukuran sedang, yaitu debu dan pasir halus.
Kemantapan agregat mempengaruhi ketahanan tanah terhadap pukulan dan daya urai air. Tanah dengan agregat yang mantap, karena adanya pengikatan oleh bahan
organik atau bahan semen yang lain, mempunyai kemampuan untuk bertahan terhadap erosi. Kapasitas infiltrasi dipengaruhi oleh distribusi ukuran dan kemantapan pori, serta kedalaman efektif tanah. Adanya mineral liat tipe 2:1 yang mempunyai kemampuan mengembang dan mengkerut akan menurunkan kapasitas infiltrasi.
Indeks erodibilitas dapat dihitung melalui percobaan langsung dilapangan dengan menggunakan petak baku, yaitu petak pada keadaan tanah terbuka yang memungkinkan kejadian erosi maksimum, pada lereng 9 % dan panjang lereng 22 meter. Dengan mengetahui besarnya kehilangan tanah (A,ton/ha) dan erosivitas hujan (R), maka indeks erodibilitas (K) dapat dihitung dengan rumus :
K = A / R ... (2.22) dimana :
K = Erodibilitas tanah
A = Besarnya kehilangan tanah (ton/ha) R = Erositivitas hujan
Perhitungan nilai K dengan percobaan lapangan memang merupakan cara yang tepat, namun karena memerlukan biaya dan waktu yang besar maka Wischmeier, Johnson dan Cross (1971) menggunakan cara estimasi dengan menghubungkan berbagai sifat fisik tanah untuk menghitung indeks erodibilitas tanah. Persamaan yang didapat adalah :
dimana :
M = ukuran partikel (% debu + % pasir halus) a = kandungan bahan organik
b = kelas struktur tanah c = kelas permeabilitas
Selanjutnya, untuk mempermudah pekerjaan di lapangan, dengan dasar persamaan tersebut, SCS USDA mengembangkan “nomograph erodibilitas tanah” sebagai penduga indeks erodibilitas tanah ( Gambar 2.2).
Untuk dapat mengggunakan nomograph erodibilitas, diperlukan pengamatan sifat fisik tanah yaitu struktur tanahdan sifat fisik tanah yang lain. Struktur tanah diamati di lapangan berdasarkan bentuk dan ukurannya, kemudian dibedakan menjadi 4 kelas (Tabel 2.1). Tekstur tanah, kandungan bahan organik dan permeabilitas diamati di laboratorium digolongkan menjadi 6 kelas (Tabel2.3).
Tabel 2.3 Klasifikasi Kelas Struktur Tanah untuk Nomograf Erodibilitas Tanah Kelas Keterangan
1 2 3 4
Granuler sangat halus Granuler halus
Granuler sedang-kasar Masif kubus, lempung
Tabel 2.4 Klasifikasi Kelas Permeabilitas untuk Nomograf Erodibilitas
Kelas Keterangan Permeabilitas (cm/jam)
1 2 3 4 5 6 Cepat Agak cepat Sedang Agak lambat Lambat Sangat lambat >12,5 6,25 – 12,5 2,00 – 6,25 0.50 – 2,00 0.125 – 0,50 < 0,125 Sumber : Morgan, 1986.
Tabel 2.5 Perkiraan Besarnya Nilai K pada Beberapa Tanah di Jawa
Tanah Nilai K
Regosol, Jatiluhur 0.23 – 0.31 Litosol, Jatiluhur 0.16 – 0.29 Latosol merah, Jatiluhur 0.12 Latosol merah kuning 0.26 -0.31
Latosol coklat 0.31
Grumusol, Jatiluhur 0.21
Gley humic, Jatiluhur 0.20
Hidromorf kelabu 0.20 Mediteran, Jogya 0.26 Litosol, Jogya 0.19 Grumusol, Jogya 0.24 – 0.31 Mediteran, Caruban 0.21 – 0.32 Grumusol, Caruban 0.26 Andosol, Batu 0.08 – 0.10 Andosol, Pujon 0.04 – 0.10 Cambisol, Pujon 0.12 – 0.16 Mediteran, Ngantang 0.20 – 0.30 Litosol, Malang Selatan 0.26 – 0.30 Regosol, Malang Selatan 0.16 – 0.28 Cambisol, Malang selatan 0.17 – 0.30 Mediteran, Malang Selatan 0.21 – 0.30 Latosol, Malang Selatan 0.14 – 0.20