METODOLOGI PENELITIAN
4.2 Keterkaitan Antar Peubah .1 Analisis Korelasi
Analisis korelasi sangat bermanfaat untuk mengetahui keeratan dan arah hubungan antara peubah respon dengan peubah bebas. Hasil dari analisis korelasi menunjukkan bahwa data secara keseluruhan mengalami multikolinearitas dengan indikasi terdapat korelasi yang tinggi antar peubah bebas. Peubah-peubah tersebut yaitu landuse-pF2, landuse-PDC, landuse-PM, lereng-pF4,2, KA-PD, KA-PDC, KA-PM, BD-pF4,2, BD-RPT, PD-pF1, PD-pF2,54, PD-pF4,2, PD-PDC, PD-PM,
pF1-pF2, pF1-pF2,54, pF1-PDC, pF2-pF2,54, pF2-pF4,2, pF2-PDC, pF2- pF2,54, pF2-pF4,2, pF2,54-pF4,2, pF2,54-PDC, pF2,54-PM, AT-PM, dan AT-PDC.
Keterkaitan ini dikuatkan oleh hasil penelitian terdahulu dan teori yang menyebutkan bahwa terdapat keterkaitan antara pori tanah dengan bobot isi. Drainase memiliki hubungan yang erat dengan perakaran tanaman/penggunaan lahan (Sarief, 1985). Hasil penelitian sebelumnya juga menunjukkan bahwa ketersediaan air dipengaruhi jenis tanaman (Sinukaban, 1986).
Hasil perbandingan peubah-peubah yang berkorelasi terhadap laju infiltrasi disajikan pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Korelasi antara penggunaan lahan, lereng, dan sifat fisik terhadap laju infiltrasi
Land LRG KA BD PD Pf1 Pf2 Laju 0,262 -0,053 -0,565 -0,643 -0,608 -0,349 -0,118 p-value 0,411 0,870 0,056 0,024 0,036 0,266 0,715 Pf2,54 Pf4,2 RPT PDC PDL AT PM Laju -0,515 -0,476 0,266 0,783 0,129 0,004 0,762 p-value 0,086 0,118 0,403 0,003 0,689 0,991 0,004 Keterangan :
- Land : landuse (nilai NDVI) - LRG : kemiringan lereng - KA : kadar air - BD : bulk density /bobot isi - PD : particle density - RPT : ruang pori total - PDC : pori drainase cepat - PDL : pori drainase lambat - AT : air tersedia - PM : permeabilitas - P : nilai signifikansi statistik
Nilai p menunjukkan seberapa ekstrim data yang ditemui di lapang secara aktual dalam bandingannya dengan selang kepercayaan. Selain itu, p-value juga menunjukkan letak hasil penelitian pada area distribusi dan hanya bisa diketahui setelah uji statistik (Fisher, 1955). Fisher menggunakan nilai p untuk menunjukkan uji signifikansi dan inferensi induktif. Suatu inferensi disebut induktif jika bertolak dari pengamatan dan eksperimen. Umumnya inferensi induktif digunakan untuk penelitian empiris. Dalam logika induktif, kesimpulan yang didapatkan tidak pernah seratus persen yakin akan kebenarannya.
Berdasarkan hasil korelasi (Tabel 2), dapat ditunjukkan bahwa terdapat empat peubah berkorelasi secara nyata dengan laju infiltrasi pada p-value < 0,05. Peubah-peubah tersebut yaitu : bulk density (p-value = 0,024), particle density (
p-value = 0,036), pori drainase cepat (p-value = 0,003), dan permeabilitas (p-value = 0,004).
Bobot isi tanah merupakan perbandingan antara massa partikel padat tanah atau tanah kering dengan volume tanah total (Hardjowigeno, 2003). Berat tanah merupakan suatu sifat tanah yang menggambarkan taraf kemampatan tanah. Tanah dengan kemampatan tinggi dapat mempersulit perkembangan perakaran tanaman, pori makro terbatas dan penetrasi air terhambat (Darmawijaya, 1997) sehingga kondisi ini menentukan tinggi rendahnya peresapan air ke dalam tanah.
Peubah particle density ditemukan berkorelasi nyata terhadap infiltrasi. Hasil uji regresi ini sesuai dengan pendapat Marshal (1988) yang menyatakan bahwa bobot partikel tanah merupakan sifat dasar yang sangat penting karena dapat menentukan jumlah dan distribusi ukuran pori tanah sehingga akan menentukan kemampuan menahan dan mengalirkan air. Kerapatan jenis butir tanah (particle density) adalah perbandingan antara massa partikel padat tanah dengan volume partikel padat tanah (Hardjowigeno, 2003). Oleh karena itu, adanya hubungan antara particle density dengan infiltrasi dipengaruhi oleh kerapatan butir tanah pada titik pengukuran. Particle density terdiri dari butir-butir yang berbeda dalam hal susunan kimia, mineral, ukuran butir-butir, bentuk, dan arah penyebarannya.
Pori drainase cepat merupakan perbandingan volume pori tanah yang berukuran > 100 m dengan volume total (Koorevaar, et al. 1983). Kajian empirik yang dilakukan oleh Rohmat dan Soekarno (2006) membuktikan bahwa kandungan pori drainase cepat bergantung pada nilai permeabilitas tanah sedangkan nilai permeabilitas berbanding lurus dengan infiltrasi. Infiltrasi menjadi besar jika nilai permeabilitas juga besar serta pori drainase cepatnya besar.
Arsyad (2006) mengemukakan bahwa besarnya permeabilitas tanah pada lapisan teratas sangat mempengaruhi laju infiltrasi. Potensial kapiler bagian bawah lapisan tanah yang menjadi kering (oleh evaporasi) kurang dari kapasitas menahan air normal akan meningkat jika lapisan teratas dibasahi oleh hujan. Peningkatan potensial kapiler ini bersama-sama dengan gravitasi akan mempercepat infiltrasi. Jika permeabilitas suatu tanah kurang oleh air infiltrasi,
maka selisih potensial kapiler akan menjadi kecil. Pada waktu yang bersamaan kapasitas infiltrasi pada permulaan curah hujan akan berkurang tiba-tiba yang disebabkan oleh pengembangan bagian koloidal tanah.
Kadar air tidak mempunyai korelasi nyata pada hasil regresi dengan p-value >0,05. Hal ini dimungkinkan karena sebenarnya kadar air yang berpengaruh terhadap infiltrasi adalah kadar air kondisi lapang yang di ukur secara langsung. Sedangkan nilai kadar air hasil penelitian ini adalah hasil analisis laboratorium. Asdak (2002) menyatakan bahwa berkurangnya laju infiltrasi dapat terjadi karena bertambahnya kadar air sehingga menyebabkan butiran tanah berkembang dengan demikian menutup pori-pori tanah. Kadar air yang dimaksudkan Asdak (2002) adalah kadar air kondisi lapang.
Ruang pori total merupakan perbandingan antara volume pori tanah terhadap volume tanah total (Sunggono, 1984). Hasil analisis menunjukkan bahwa ruang pori total tidak berkorelasi nyata terhadap laju infiltrasi. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa jika suatu tanah mengandung banyak pori total maka nilai infiltrasi akan besar karena banyaknya ruang pori akan mampu melewatkan air dengan cepat dan dikuatkan dengan hasil penelitian Mbagwu (1997) yang menyebutkan bahwa laju infiltrasi berkorelasi positif terhadap porositas. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh pori pada porositas total berukuran mikro karena pori yang ditelaah oleh Mbagwu (1997) tersebut adalah pori yang berukuran lebih dari 15 m, yang mempunyai peranan besar untuk menginfiltrasikan air ke dalam tanah. Selain itu, menurut Baver (1972) pori tanah yang berukuran makro lebih berperan dalam proses pertukaran air dan udara dalam tanah dibandingkan dengan tanah yang berukuran mikro.
Hasil analisis korelasi menunjukkan bahwa pori drainase lambat (PDL) pada wilayah studi tidak terkait dengan nyata terhadap laju infiltrasi. Hal ini mungkin dipengaruhi oleh ukuran pori yang kecil. PDL adalah perbandingan volume pori tanah yang berukuran (30-100) m terhadap volume total (Koorevaar, 1983). Kecepatan rembes air di dalam tanah tergantung pada besarnya masing-masing pori (Soetoto dan Aryono, 1980). Dengan demikian, pori yang berukuran kecil tidak mampu untuk meloloskan air dengan cepat (Yanrilla, 2001). Soetoto dan Aryono (1980) menambahkan bahwa selain ukuran pori, kekontinuan pori
juga mempengaruhi proses masuknya air ke dalam tanah. Pori yang mampu meloloskan air adalah pori yang berada di antara butir tanah yang berhubungan satu dengan yang lainnya. Sedangkan jika pori tersebut tidak saling berhubungan (sekalipun persentasenya besar), maka tanah tersebut dapat dikatakan kedap air sehingga tidak dapat meloloskan air.
Demikian juga dengan air tersedia yang ditemukan tidak mempunyai pengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Hasil penelitian ini cukup berbeda dengan kajian empirik yang dilakukan Rohmat dan Soekarno (2006) yang menyatakan bahwa air tersedia diduga berpengaruh terhadap permeabilitas tanah yang berkorelasi positif terhadap infiltrasi. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh adanya pengaruh kadar air tanah di lokasi penelitian yang ternyata tidak mempunyai pengaruh nyata pula terhadap infiltrasi. Selain itu, juga dimungkinkan adanya kesalahan dalam pengaturan air ketika pengukuran infiltrasi yang dilakukan secara in-situ.
4.2.2. Analisis Faktor yang Mempengaruhi Laju Infiltrasi
Analisis regresi secara simultan yang melibatkan semua peubah ditemukan tidak memunculkan hasil. Hal ini disebabkan karena terdapat multikolinearitas antar peubah bebas yang menjadikan data tidak memberikan hasil yang sama dibandingkan dangan pendekatan parsial. Demikian juga jika analisis hanya mengujikan peubah-peubah yang telah berkorelasi nyata pada uji korelasi. Hasil analisis regresi simultan disajikan pada Tabel 3 berikut:
Tabel 3. Regresi laju dengan BD, PD, PDC, dan PM.
Prediktor Coef SE Coef T P
BD PD -49,75 13,26 52,36 45,99 -0,95 0,29 0,374 0,782 PDC 2,948 2,422 1,22 0,263 PM 3,163 2,809 0,83 0,434 S = 15,6768 R-Sq = 70,9% R-Sq(adj) = 54,3%
Analisis secara simultan antar peubah bebas yang diambil dari hasil korelasi dengan r2 sebesar 70,9% pada selang kepercayaan 95% memberikan informasi awal bahwa dari ketiga peubah bebas yaitu bobot isi, ukuran jenis
partikel, pori drainase cepat, dan permeabilitas tidak mempengaruhi secara nyata pada laju infiltrasi.
Yanrilla (2001) menyatakan bahwa proses terjadinya infiltrasi disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi bumi dan gaya kapiler tanah. Laju air infiltrasi dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan dibatasi oleh diameter pori tanah. Di bawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir tegak lurus ke dalam tanah melalui profil tanah. Gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus ke atas, ke bawah, dan ke arah horisontal. Pada tanah dengan pori-pori berdiameter besar gaya ini dapat diabaikan pengaruhnya dan air mengalir ke tanah yang lebih dalam yang dipengaruhi gaya gravitasi. Dalam perjalanannya air mengalami penyebaran ke arah lateral akibat gaya tarik kapiler tanah, terutama ke arah tanah dengan pori-pori yang lebih sempit.
Untuk memahami lebih lanjut keterkaitan antar peubah terhadap laju infiltrasi, maka penelitian ini juga menelaah melalui analisis regresi parsial. Hasil analisis regresi secara parsial antara laju infiltrasi dengan masing-masing penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan sifat fisik tanah disajikan pada tabel di bawah ini:
Tabel 4. Pengaruh laju infiltrasi dengan peubah-peubah bebas
Prediktor P Persamaan regresi
LANDUSE 0,411 1. laju = - 5,1 + 44,3 LANDUSE LRG 0,870 2. laju = 26,5 - 0,27 LRG KA 0,056 3. laju = 178 - 5,51 KA BD 0,024* 3. laju = 142 - 132 BD PD 0,036* 4. laju = 187 - 75,2 PD pF 1 0,276 5. laju = 131 - 3,43 pF1 pF 2 0,715 6. laju = 34,2 - 0,57 pF 2 pF 2,54 0,086 7. laju = 118 - 4,02 pF 2,54 pF 4,2 0,118 8. laju = 78,7 - 3,93 pF 4,2 RPT 0,403 9. laju = - 56,7 + 1,30 RPT PDC 0,003* 10. laju = - 38,9 + 5,30 PDC PDL 0,689 11. laju = - 20,4 + 10,6 PDL AT 0,989 12. laju = 18,1 + 0,05 AT PM 0,004* 13. laju = - 1,90 + 6,60 PM Keterangan= *: nyata pada selang kepercayaan 95%
Berdasarkan hasil regresi di atas, terlihat bahwa beberapa peubah tidak memiliki pengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Pengaruh ini ditandai dengan
p-value > 0,05. Sementara itu, terdapat tiga peubah yang berpengaruh nyata terhadap laju infiltrasi yang ditandai dengan p-value < 0,05. Peubah tersebut adalah bobot isi, particle density, pori drainase cepat, dan permeabilitas.
Hasil regresi ini lengkap bersama persamaannya masing-masing baik peubah yang mempunyai hubungan positif maupun peubah yang mempunyai hubungan negatif.
4.2.3. Perbaikan Model
Analisis statistika awal menunjukkan bahwa data ini mengalami multikolinearitas. Kendala seperti ini dapat dikurangi melalui teknik analisis secara bertahap dan seleksi peubah bebas yaitu metode regresi stepwise (Wardiana dan Izza, 2009). Stepwise dimaksudkan untuk menganalisis hubungan dengan melibatkan semua peubah bebas yang diujikan terhadap peubah respon. Analisis dilakukan secara simultan antara peubah respon dengan peubah bebas dan menghasilkan model sebagai berikut:
Tabel 5. Regresi antar laju infiltrasi, penggunaan lahan, lereng, dan sifat-sifat fisik tanah Respon laju infiltrasi
pada 14 prediktor dengan 12 sampel Step 1 2 Constant -38,11 -125,96 PDC 5,3 7,2 T-Value 3,98 5,54 P-Value 0,003 0,000 Alternatif terbaik PM 0,004 BD 0,024 PD 0,036
Tabel di atas merupakan perbaikan model sebelumnya karena model ini dapat memberikan hasil yang melibatkan semua peubah secara bersama-sama. Hasil analisis regresi stepwise (Tabel 5) menunjukkan bahwa pada selang kepercayaan 95% dengan nilai r2 yang didapatkan sebesar 77,66%, hanya terdapat satu peubah yang berkorelasi nyata dengan laju infiltrasi. Peubah tersebut adalah pori drainase cepat. Pencarian peubah lain yang mempunyai pengaruh nyata setelah PDC terdapat tiga peubah tambahan yaitu permeabilitas, bobot isi,
dan partcle density yang ditunjukkan dengan p-value < 0,05. Sedangkan hasil analisis regresi stepwise secara parsial disajikan pada diagram berikut:
Gambar 6. Regresi antara laju infiltrasi dengan peubah bebas. Hasil analisis regresi stepwise secara parsial (Gambar 6) menunjukkan hasil bahwa terdapat tujuh peubah bebas yang dapat dianalisis. Sedangkan peubah yang mempunyai pengaruh nyata dengan laju infiltrasi yaitu pori drainase cepat, permeabilitas, bobot isi, dan particle density. Peubah lain yang tidak berpengaruh nyata pada selang kepercayaan yang digunakan adalah kadar air, pF 2,54, dan pF 4,2.
Dalam hubungannya pada proses infiltrasi, pori tanah mempunyai pengaruh besar terutama dalam proses penyerapan air menuju konstan. Pori yang berperan dalam menentukan tinggi rendahnya serapan air ke dalam tanah adalah pori yang berukuran lebih dari 100 m. Pori drainase cepat merupakan perbandingan volume pori tanah yang berukuran >100 m dengan volume total (Koorevaar, et al. 1983). Oleh karena itu, pori drainase cepat termasuk peubah yang paling berpengaruh terhadap laju infiltrasi.
Suatu massa tanah terdiri dari butiran tanah dan ruang pori di antara butiran tanah. Ruang pori ini dapat terisi oleh air, udara atau gabungan antara keduanya. Bila seluruh ruang pori terisi oleh air maka massa tanah berada pada kondisi jenuh. Sedangkan bila sebagian ruang pori ditempati oleh air dan sisanya terisi udara maka dapat dikatakan tanah berada dalam kondisi tidak jenuh (Arsyad, 2006).
4.3 Variabilitas NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Pada