Proses infiltrasi ditandai dengan mengalirnya air ke dalam tanah yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi dan sifat kapilaritas tanah. Pada penelitian ini laju infiltrasi diukur dengan menggunakan metode double ring infiltrometer, dimana terdiri dari dua buah cincin yang terbuat dari besi baja dengan diameter yang berbeda.
Laju infiltrasi penelitian menggunakan laju infiltrasi rata-rata untuk 5 kali ulangan untuk masing-masing kelas umur tegakan karet. Laju infiltrasi untuk masing-masing kelas umur dapat dilihat pada lampiran..., dan rataan laju infiltrasi hasil penelitian disajikan pada tabel 3. berikut.
Tabel 3. Rataan laju infiltrasi pada 3 kelas umur tegakan karet.
Waktu (Menit)
Laju infiltrasi rata-rata kelas umur 7
tahun
Laju Infiltrasi rata-rata kelas umur 17
tahun
Laju infiltrasi rata-rata kelas umur 27
tahun 1 44.4 118.8 76.8 2 22.8 63.6 54 3 22.8 36.912 49.2 4 16.8 35.16 46.8 5 20.4 38.4 43.2 6 16.8 40.2 43.2 7 19.2 34.8 40.2 8 14.4 32.4 40.2 9 14.4 38.4 33.6 10 16.8 26.4 38.4 12 13.2 22.2 34.8 14 13.2 22.8 35.4 16 12 24.6 32.4 18 11.4 18.6 31.8 20 12.6 22.2 30.6 25 9.6 18 25.92 30 8.64 12.96 26.16 35 7.92 15.36 24.48 40 7.68 14.88 25.2 45 7.2 14.88 24 50 7.68 13.44 24.96 55 7.68 13.44 22.8
Jika diamati, laju infiltrasi makin lama makin kecil dan akhirnya akan konstan yang disebut dengan kapasitas infiltrasi. Kapasitas infiltrasi dimaksudkan yaitu, kemampuan maksimal tanah untuk menyimpan air. Menurut Asdak (1995), kapasitas infiltrasi terjadi ketika intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah. Keadaan ini disebabkan karena kelembaban tanah semakin lama semakin tinggi dan kemampuan tanah untuk menyerap air semakin berkurang. Menurut Sri Harto (1993), kelembaban tanah yang selalu berubah setiap saat juga berpengaruh terhadap laju infiltrasi. Makin tinggi kadar air dalam tanah, laju infiltrasi dalam tanah tersebut semakin kecil. Dengan demikian, dapat dimengerti bahwa kalau dalam satu jenis tanah terjadi infiltrasi, infiltrasinya makin lama makin kecil.
0 20 40 60 80 100 120 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Waktu (Menit) L a ju I n fi ltr a si R a ta -r a ta (c m/ ja m)
Laju infiltrasi rata-rata kelas umur 7 tahun
Laju Infiltrasi rata-rata kelas umur 17 tahun
Laju infiltrasi rata-rata kelas umur 27 tahun
Gambar 3 menunjukkan kurva perbandingan laju infiltrasi tegakan karet tersebut. Dari kurva terlihat jelas bahwa terdapat perbedaan laju infiltrasi untuk ketiga kelas umur tegakan karet, dimana laju infiltrasi kelas umur 17 dan 27 tahun lebih cepat dari pada kelas umur 7 tahun. Begitu juga halnya dengan kapasitas infiltrasinya, kelas umur 27 tahun memiliki kapasitas infiltrasi yang lebih besar dari pada kelas umur 17 tahun dan 7 tahun.
Kelas umur 7 tahun pada menit pertama memiliki laju infiltrasi sebesar 44,4 cm/jam dengan kapasitas infiltrasi 7,68 cm/jam. Pada kelas umur 17 tahun, laju infiltrasi awal adalah 118,8 cm/jam dengan kapasitas infiltrasi adalah 13,44 cm/jam. Dan pada kelas umur 27 tahun, laju infiltrasi awal adalah 76,8 cm/jam dan kapasitas infiltrasinya adalah 22,8 cm/jam.
Tingginya laju infiltrasi pada kelas umur 27 tahun dapat disebabkan karena, umur tanaman yang sudah tua memungkinkan serasah lebih banyak dan proses pelapukan sudah sering terjadi sehingga tanah menjadi gembur. Dengan banyaknya serasah dan proses pelapukan yang terus menerus terjadi dapat meningkatkan bahan organik yang terdapat pada tanah akan meningkatkan aktivitas mikroorganisme tanah. Mikroorganisme tanah ini akan membuat pori-pori atau celah pada tanah sehingga memungkinkan tanah lebih banyak menyimpan air. Selain itu sistem perakaran tanaman juga mempengaruhi tanah dalam menyerap air. Akar karet yang cukup kuat juga akan tertanam dalam ke tanah, sehingga akar-akar tersebut akan membuat rekahan-rekahan sehingga memudahkan air masuk dan tersimpan lama. Menurut Asdak (1995), sistem perakaran tanaman yang dalam dan banyaknya serasah yang dihasilkan tanaman
tersebut dapat mempengaruhi permeabilitas tanah, dimana permeabilitas akan mempengaruhi laju infiltrasi tanah.
Analisis Sifat Fisik Tanah
Sifat fisik tanah juga akan mempengaruhi laju infiltrasi tersebut. Sifat fisik tanah yang diamati pada penelitian ini adalah tekstur tanah, struktur tanah, Bulk
density, dan total ruang pori (TRP) tanah.
Tekstur tanah ditentukkan dengan melihat perbandingan pasir, debu dan liat yang terdapat pada tanah. Setelah diketahui persentasenya, maka teksturnya ditentukan dengan menggunakan segitiga USDA (United State Department of Agricultural) yang biasa digunakan untuk menentukan kelas tekstur tanah.
Tabel 4. Persentase pasir, debu dan liat pada masing-masing kelas umur tegakan karet.
No. Kelas Umur Tegakan Karet % Pasir %Debu %Liat
1 7 Tahun 69.12 9.22 21.66
2 17 Tahun 75.12 6.22 18.66
3 27 Tahun 72.12 11.22 16.66
Tabel 4. menunjukkan persentase pasir, debu dan liat yang terdapat pada masing-masing kelas umur tegakan karet. Dari persentase tersebut dapat diketahui bahwa tekstur tanah untuk kelas umur 7 tahun adalah lempung liat berpasir, untuk kelas umur 17 dan 27 tahun adalah lempung berpasir.
Tekstur tanah berhubungan dengan pori-pori tanah. Jika diperhatikan, komponen penyusun utama dari tanah ini merupakan pasir. Karena teksturnya didominasi oleh pasir, maka tanah ini memiliki laju infiltrasi yang cukup tinggi. Pasir memiliki pori-pori yang besar sehingga air dapat bergerak lebih cepat. Kartasapoetra (1989) berpendapat bahwa kapasitas infiltrasi pada fraksi pasir lebih besar dibandingkan fraksi liat. Menurut Sri Harto (1993), setiap jenis tanah
mempunyai karakteristik laju infiltrasi yang berbeda-beda, yang bervariasi dari yang sangat tinggi sampai sangat rendah. Jenis tanah berpasir umumnya cenderung mempunyai laju infiltrasi tinggi, akan tetapi tanah liat sebaliknya, cenderung mempunyai laju infiltrasi rendah. Untuk satu jenis tanah yang sama dengan kepadatan yang berbeda mempunyai laju infiltrasi yang berbeda pula. Makin padat suatu tanah, maka semakin kecil laju infiltrasinya.
Brouwer et.al. (1999), mengelompokkan laju infiltrasi sesuai dengan
tekstur tanahnya seperti terlihat pada tabel 5 berikut.
Tabel 5. Laju infiltrasi tanah setelah mencapai kondisi stabil
Tekstur tanah Laju infiltrasi mm/jam
Pasir Lempung berpasir Lempung Lempung liat Liat >30 20-30 10-20 5-10 1-5
Dengan mengacu pada pendapat Brouwer et.al (1999), maka tanah dari tegakan karet ini memiliki laju infiltrasi 20-30 cm/jam karena tekstur tanahnya secara umum adalah lempung berpasir,yaitu pada kelas umur 17 dan 27 tahun.
Tanah yang berasal dari tegakan karet umur 7 tahun memiliki struktur gumpal tapi bila dipecahkan akan membentuk remah, karena sebagian besar komponen penyusunnya adalah pasir. Sruktur yang mengandung lebih banyak pasir, membuat tanah ini cepat menyerap air. Dapat dilihat pada laju infiltrasinya yang cukup besar di awal pengamatan. Namun disisi lain tanah ini lebih cepat jenuh air, karena selain mengandung pasir, tanah ini juga mangandung liat yang akan memperlambat laju aliran air. Sifat struktur tanah untuk kelas umur 17 tahun tidak jauh berbeda dengan struktur tanah dari bawah tegakan kelas umur 7 tahun. Yaitu bersifat gumpal dan bila dipecahkan akan membentuk remah. Struktur
dasarnya juga adalah pasir.Begitu juga halnya dengan tanah yang berasal dari bawah tegakan karet kelas umur 27 tahun, memiliki ciri yang sama dengan tanah yang berasal dari bawah tegakan karet kelas umur 7 tahun dan juga kelas umur 17 tahun. Yang berbeda dari ketiga kelas umur ini adalah tekstur tanahnya, dan antara kelas umur 17 tahun dan 27 tahun memiliki tekstur tanah yang sama.
Secara kasat mata jika diamati, tanah ini cenderung agak bergumpal dan bila dipecah lagi, maka akan tampak akan membentuk agregat yang lebih kecil lagi. Hal ini sesuai dengan pendapat Kartasapoetra et.al (1987), jenis tanah yang berasal dari bawah tegakan umur 7 tahun, 17 tahun dan 27 tahun termasuk ke dalam struktur remah-sedang. Struktur yang remah sedang ini akan cepat menyerap air, namun cepat jenuh karena selain mengandung pasir, tanah ini juga mengandung liat yang akan menghalangi air terus masuk ke dalam tanah.
(A) (B)
(C)
Gambar 5. Struktur Tanah tanah kelas umur 7 tahun (A), Struktur tanah kelas umur 17 tahun (B), Struktur tanah kelas umur 27 tahun (C).
Perbedaan penggunaan lahan menyebabkan perubahan sifat fisika tanah, dalam hal ini juga adalah sifat sruktur tanah. Tanah di bawah tegakan hutan akan memiliki agregasi tanah yang baik di seluruh lapisan tanah, sedangkan pada tanah yang diusahakan untuk pertanian memiliki persentase agregasi yang kecil. Hal ini merupakan pendapat Lubis dan Rauf (2003)
Cepat atau lambatnya laju infiltrasi juga dipengaruhi oleh bulk density
(BD) dan Total Ruang Pori (TRP) dari tanah tersebut. Bulk density dan total ruang pori berkaitan erat satu sama lain. Besarnya total ruang pori dapat diketahui bila
bulk density dari tanah tersebut sudah diketahui. Untuk mengetahui besarnya bulk
density tanah, diambil sampel tanah yang tidak terganggu dengan menggunakan
ring sampel. Tanah diambil dari kedalaman kurang lebih 20 cm. Dengan
kedalaman ini diperkirakan, tanah yang diambil bukan serasah tumbuhan yang terdapat di atasnya.
Tabel 6. Bulk density dan total ruang pori tanah setiep kelas umur tegakan karet.
No Kelas Umur Tegakan Karet Bulk density Tanah
(gr/cm3)
Total ruang Pori
1 7 Tahun 0.377 85.7%.
2 17 Tahun 0,377 85.7%
3 27 Tahun 0,375 85.8%
Tabel 6. menunjukkan besarnya bulk density tanah dan juga total ruang pori tanah. Jika nilai bulk densitynya tinggi, maka total ruang porinya akan semakin kecil, dan jika bulk densitynya kecil, maka total ruang porinya akan semakin tinggi.
Dari hasil penelitian jika ditinjau dari besarnya bulk density tanah dan total ruang pori tanah, perbedaannya tidak begitu besar. Antara kelas umur 7 dan 17 tahun besar bulk density dan total ruang porinya sama, sedangakan untuk kelas umur 27 tahun hanya berbeda sedikit dengan kelas umur 7 tahun dan 17 tahun.
Besarnya total ruang pori tanah tersebut menunjukkan tanah tersebut gembur dan memiliki banyak ruang pori. Hal ini berarti proses penyerapan terhadap air cepat.
Menurut Hakim et.al (1986), top soil yang berpasir biasanya mempunyai kerapatan isi yang lebih besar dibandingkan dengan tanah-tanah yang berliat. Hal ini berarti bahwa, dalam kondisi tanah kering, tanah berpasir memiliki volume yang diisi ruang pori lebih rendah. Tetapi bila dilihat dari waktu yang digunakan tanah untuk berinfiltrasi sampai laju infiltrasinya konstan, antara tanah yang berasal dari bawah tegakan kelas umur 7 tahun berbeda dengan tanah dibawah tegakan kelas umur 17 tahun. Tanah di bawah tegakan karet kelas umur 17 tahun, laju infiltrasinya lebih cepat konstan dari pada tanah di bawah tegakan kelas umur 7 tahun.
Laju infiltrasi tanah untuk tiap kelas umur tegakan karet berbeda-beda, baik besarnya laju infiltrasi awal, maupun waktu yang dibutuhkan sehingga laju infiltrasi dapat konstan, yang menandakan bahwa tanah tersebut telah jenuh terhadap air. Perbedaan waktu tersebut dapat disebabkan karena umur tegakan yang lebih tua, sehingga permukaan tanah lebih banyak ditutupi oleh serasah-serasah yang berasal dari tegakan tersebut. Serasah-serasah-serasah tersebut berupa daun-daun yang berguguran, ranting-ranting yang jatuh kemudian membusuk, bahkan tumbuhan yang berada disekitar pohon. Serasah-serasah tersebut akhirnya membuat tanah lebih gembur dan menyerap air lebih cepat di awal dan lebih cepat konstan.
Analisis Statistik Laju Infiltrasi Tegakan Karet
Analisis statistik dilakukan untuk mengetahui pengaruh kelas umur terhadap laju infiltrasi pada berbagai kelas umur tegakan karet tersebut. Tabel Anova laju infiltrasi tegakan karet tersebut dapat dilihat pada lampiran . Dari hasil sidik ragam tersebut, dapat disimpulkan bahwa kelas umur tegakan karet berpengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Hal ini ditunjukkan dengan nilai F hitung yang lebih kecil dari nilai F hitung pada taraf 5%.
Karena kelas umur tegakan karet berpengaruh nyata terhadap laju infiltrasi, maka dilakukan uji lanjutan. Uji lanjutan yang digunakan adalah uji BNT (Beda Nilai Terkecil). Dari hasil uji BNT tersebut diketahui kelas umur 27 tahun berbeda nyata pada taraf 5% terhadap kelas umur 7 tahun dan berbeda tidak nyata pada umur 17 tahun. Sementara untuk kelas umur 17 tahun berbeda tidak nyata dengan kelas umur 7 tahun. Kondisi ini dapat disebabkan oleh karena faktor sifat fisik tanah ketiga kelas umur tersebut yang tidak jauh berbeda satu sama lain.
Laju Infiltrasi Tanah pada Beberapa Penggunaan Lahan
Menurut susswein et.al (2001), dalam supriyogo (2002), tanah hutan
mempunyai laju infiltrasi permukaan yang tinggi dan makroporositas yang relatif banyak, diiringi dengan tingginya aktivitas biologi tanah dan perakaran. Dengan demikian, maka memungkinkan tanah untuk mengalirkan air hujan masuk lebih dalam ke dalam tanah. Tanaman hutan akan menghasilkan akar-akar yang membuat agregat-agregat tanah renggang, sehingga akan menimbulkan celah-celah yang merupakan jalannya air masuk ke dalam tanah. Selain itu yang sudah
mati akan meningkatkan aktivitas mikroorganisme yang akan menghasilkan bahan organik
Dengan meningkatnya konversi hutan menjadi lahan perkebunan, memungkinkan fungsi hutan sebagai pencegah erosi akan berkurang. Keadaan itu dapat disebabkan karena perubahan sifat-sifat tanah tersebut dalam hal ini juga termasuk sifat fisik tanah yang akan mempengaruhi laju infiltrasi tanah. Terdapat perbedaan laju infiltrasi dan lapasitas infiltrasi pada beberapa penggunaan lahan hutan.
Tabel 7. Laju infiltrasi beberapa penggunaan lahan
No. Keterangan Laju
infiltrasi (cm/jam)
Sumber
1 Tegakan pinus (Pinus
merkusii) umur tua
182.84 Octavia dan Agung (2007)
2 Tegakan pinus (Pinus
merkusii) umur muda
23.29 Octavia dan Agung (2007)
3 Kebun ketela pohon 4.7899 Witthawatchutikul dan Rouysungnern
4 Tegakan rambutan 8.8893 Witthawatchutikul dan Rouysungnern
5 Tegakan durian 8.1346 Witthawatchutikul dan Rouysungnern
6 Hutan lapangan FISIP
USU-Medan
3.6 Siagian, 2005
7 Taman Air
Mancur-Medan
7.2 Siagian, 2005
8 Taman KONI Gajah
Mada-Medan 6 Siagian, 2005 9 Hutan Lindung Gunung Sinabung 24.96 Simanjuntak, 2004 10
Octavia dan Agung (2007) melakukan penelitian ini pada berbagai
tegakan pinus (Pinus merkusii). Dari hasil penelitian, disimpulkan bahwa dengan semakin meningkatnya umur tegakan pinus, laju infiltrasinya semakin meningkat dan kapasitas infiltrasinya juga tinggi. Tegakan pinus yang paling tua memiliki laju infiltrasi awal 210 cm/jam dan kapasitas infiltrasinya 182.84 cm/jam. Dan untuk kelas umur yang paling muda laju infiltrasinya 24 cm/jam dan kapasitas
infiltrasinya 23.29 cm/jam. Bila dibandingkan dengan laju infiltrasi tegakan karet pada penelitian ini, maka laju infiltrasi tegakan pinus lebih besar dan lebih banyak menyimpan air.
Penelitian tentang laju infiltrasi juga dilakukan pada perkebunan ketela pohon, dibawah tegakan rambutan, dan dibawah tegakan durian. Penelitian ini dilakukan oleh Witthawatchutikul dan Rouysungnern. Penelitian ini menunjukkan bahwa laju infiltrasi pada perkebunan ketela pohon adalah 478.99 mm/jam. Dan laju infiltrasi untuk rambutan dan durian berturut-turut adalah 888.93 mm/jam, 813.46 mm/jam. Nilai ini menunjukkan bahwa tegakan karet lebih baik dalam hal meningkatkan laju infiltrasi dari pada perkebunan ketela pohon, rambutan dan durian.
Penelitian ini juga telah dilakukan pada beberapa hutan buatan yang ada di kota Medan. Seperti pada hutan Tridharma USU yang tegakannya adalah Mahoni. Hutan buatan ini menunjukkan laju infiltrasi yang lebih baik dari pada laju infiltrasi pada tegakan karet.
Dengan demikian telah terbukti bahwa laju infiltrasi tegakan hutan lebih baik dari pada tegakan lainnya. Sehingga mampu menurunkan limpasan permukaan dan erosi. Hal ini disebabkan karena hutan memiliki lapisan seresah yang cukup tebal. Kenyataan ini akan memberikan kesempatan bagi cacing tanah untuk hidup karena memiliki persediaan makanan yang cukup, sehingga diduga ukuran tubuhnya lebih besar dibandingkan dengan cacing tanah yang ada di perkebunan. Kondisi ini akan menyebabkan tingginya aktivitas cacing dan mikroorganisme tanah lainnya dan meningkatkan kandungan bahan organik tanah. Dengan demikian tanah hutan lebih banyak memiliki pori-pori makro yang akan
meningkatkan penyerapan air. Hutan juga memiliki sistem perakaran yang panjang dan berkembang dengan sangat baik dalam sistem tanah.