Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei hingga September 2014 di kawasan DAS Lepan. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu survey lapangan dan analisis data. Survey lapangan dilakukan di Kabupaten Langkat. Analisis data dilakukan di Laboratorium Riset Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah GPS (Global Positioning System), bor tanah, ring sampel tanah, meteran, pita ukur, turbidimeter, kantong plastik, plastik kiloan, kertas label, karet gelang, parang, cutter, botol plastik, sekop semen, broti, kamera digital dan perangkat komputer dilengkapi software Arcview Gis 3.3.
Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah contoh tanah, contoh air, peta administrasi, peta jenis tanah peta geologi, peta kelas lereng, peta penutupan dan penggunaan lahan, dan data sekunder curah hujan selama 10 tahun terakhir.
Prosedur Penelitian
Adapun prosedur penelitian adalah : 1. Pengumpulan Data
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data primer dan sekunder. Data primer diperoleh dari hasil peninjauan langsung ke lapangan. Data primer tersebut berupa pengambilan contoh tanah, air dan pengecekan di lapangan. Data sekunder
yang digunakan yaitu data peta jenis tanah, peta kelas lereng, peta kedalaman tanah, peta penutupan dan penggunaan lahan yang diperoleh dari BPDAS Wampu Sei Ular, dan data curah hujan selama 10 tahun terakhir yang diperoleh dari BMKG.
2. Penentuan Lokasi
Lokasi yang menjadi titik pengambilan sampel meliputi DAS Lepan bagian hulu, tengah dan hilir. Dari masing-masing bagian akan diambil sampel sebanyak 3 titik. 3. Pengambilan Sampel Tanah
Pengambilan sampel tanah dilakukan dengan cara purposive sampling. Pengambilan sampel tanah dilakukan dalam dua bentuk, yaitu tanah tidak terganggu dengan menggunakan ring sampel dan tanah terganggu dengan menggunakan plastik. Sampel tanah tidak terganggu digunakan untuk analisis sifat fisik tanah seperti permeabilitas, bulk density, dan struktur tanah. Sedangkan tanah terganggu digunakan untuk analisis tekstur dan bahan organik.
4. Pengambilan Sampel Air
Pengambilan sampel air bertujuan untuk mengukur sedimen melayang yang terbawa oleh arus sungai. Sampel air diambil dengan menggunakan botol plastik pada 3 titik, yaitu pada tepi kiri, tengah, dan tepi kanan sungai. Setelah pengambilan sampel maka dilakukan pengujian tingkat kekeruhan air dengan menggunakan turbidimeter.
5. Analisis Laboratorium
Parameter-parameter yang dianalisis di laboratorium adalah tekstur tanah, struktur tanah, bahan organik tanah, bulk density, permeabilitas, dan konsentrasi sedimen melayang.
6. Pengolahan Data dan Perhitungan
Data yang telah diperoleh dari laboratorium kemudian diolah dan dihitung dengan menggunakan rumus USLE.
7. Pembuatan Peta dengan Mengunakan ArcView GIS 3.3
Indeks erosivitas, erodibilitas, kelerengan, faktor vegetasi dan konservasi lahan setelah diolah dan dihitung kemudian dipetakan masing-masing. Setelah itu peta-peta tersebut dioverlay hingga menjadi peta-peta tingkat bahaya erosi.
Perhitungan (Prediksi) Laju Erosi Menggunakan Metode USLE
Universal Soil Loss Equation (USLE) adalah suatu persamaan untuk memperkirakan kehilangan tanah yang telah dikembangkan oleh Wichmeier and Smith tahun 1978. Alasan utama penggunaan metode USLE untuk memprediksi erosi DAS karena model tersebut relatif sederhana dan input parameter model yang diperlukan mudah diperoleh.
Keterangan:
A = Besarnya erosi yang diperkirakan (ton/ha/tahun) R = Faktor erosivitas hujan
K = Faktor erodibilitas tanah L = Panjang lereng
S = Kemiringan lereng
C = Faktor pengolahan tanah dan tanaman penutup tanah P = Faktor teknik konservasi tanah
Hasil akhir yang diperoleh dari perhitungan faktor-faktor tersebut merupakan nilai erosi yang terjadi pada suatu lahan tertentu (ton/ha/thn). Distribusi nilai erosi tersebut dapat dibagi menjadi beberapa kelas seperti pada Tabel 1.
Tabel 1.Klasifikasi Kelas Laju Erosi
Kelas Keterangan Laju Erosi (ton/ha/thn)
I Sangat Rendah <`15
II Rendah 15-60
III Sedang 60-180
IV Tinggi 180-480
V Sangat Tinggi >480
Sumber : Kementerian Kehutanan (2005) dalam Rahmawaty, et al (2011)
Masing-masing faktor tersebut akan ditentukan nilainya dengan mempergunakan rumus seperti berikut ini:
Faktor erosivitas hujan (R)
Erosivitas merupakan kemampuan hujan untuk menimbulkan erosi pada tanah. Penelitian ini menggunakan data curah hujan bulanan di 7 stasiun penakar curah hujan yang tersebar di sepanjang DAS Lepan. Data curah hujan diperoleh dari BMKG Sampali dan BPDAS Wampu Sei Ular. Data tersebut kemudian dihitung nilai erosivitasnya melalui persamaan Lanvine (1989) dalam Rahmawaty, et al (2011) :
Keterangan :
R = erosivitas
Rm = curah hujan bulanan (cm) Faktor erodibilitas (K)
Erodibilitas adalah tingkat kepekaan tanah terhadap erosi atau mudah tidaknya suatu tanah tererosi. Faktor erodibilitas dihitung dengan persamaan berikut (Arsyad, 1989).
Keterangan :
OM = organic matter, yaitu bahan organik tanah (% C x 1,724) A = kode struktur tanah (Tabel 4)
B = kode permeabilitas profil tanah (Tabel 5)
Untuk menentukan kode struktur dan kode permeabilitas tanah, hasil perhitungan yang diperoleh dari laboratorium dipadankan ke Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2. Kode Struktur Tanah
Kelas Struktur Tanah (Ukuran Diameter) Kode
Granuler sangat halus (< 1 mm) 1
Granuler halus (1 hingga 2 mm) 2
Granuler sedang sampai kasar (2 hingga 10 mm) 3 Kubus/gumpal, gumpal bersudut, plat, masif 4 Sumber : Arsyad (2010)
Tabel 3. Kode Permeabilitas Profil Tanah
Kelas Permeabilitas Kecepatan (cm/jam) Kode
Sangat Lambat < 0,5 6
Lambat 0,5 hingga 2,0 5
Lambat sampai sedang 2,0 hingga 6,3 4
Sedang 6,3 hingga 12,7 3
Sedang sampai cepat 12,7 hingga 25,4 2
Cepat > 25,4 1
Sumber : Arsyad (2010) Faktor Topografi (LS)
Faktor ini merupakan gabungan antara pengaruh panjang dan kemiringan lereng. Nilai LS dalam penelitian ini ditentukan hanya dengan menggunakan faktor kemiringan saja, sedangkan faktor panjang lereng dapat diabaikan karena sulit untuk mendapatkan atau menghitung panjang lereng.
Data kemiringan lereng dalam penelitian ini bersumber dari peta kelerengan DAS Lepan yang dibuat oleh BPDAS Wampu Sei Ular. Untuk memperoleh nilai LS maka kemiringan lereng dipadankan dengan Tabel 4.
Tabel 4. Penilaian Kelas Lereng dan Faktor LS
Kelas Lereng Kemiringan Lereng Nilai LS
I 0 – 8 0,40
III 15 – 25 3,10
IV 25– 40 6,80
V > 40 9,50
Sumber : Kementerian Kehutanan (2006) dalam Rahmawaty, et al (2011).
Faktor Pengelolaan Lahan (CP)
Nilai C dan P adalah faktor pengelolaan tanaman dan tindakan konservasi lahan yang sangat berpengaruh terhadap laju erosi permukaan. Dalam penelitian ini nilai C dan P diduga dari hasil penelitian terdahulu seperti pada Tabel 5. Tabel 5. Nilai CP untuk berbagai faktor penutupan lahan
No. Penutupan Lahan Nilai CP
1. Belukar Rawa 0,010
2. Rawa 0,010
3. Semak / Belukar 0,300
4. Pertanian Lahan Kering Campur 0,190
5 Pertanian Lahan Kering 0,280
6. Perkebunan 0,500
7. Pemukiman 0,950
8. Hutan Lahan Kering Sekunder 0,010
9. Hutan Mangrove Sekunder 0,010
10. Hutan Rawa Sekunder 0,010
11. Hutan Tanaman 0,050
12. Sawah 0,010
13. Tambak 0,001
14. Tanah Terbuka 0,950
15. Tubuh Air 0,001
Sumber : BPDAS Wampu Sei Ular dalam Jayusri (2012) Penentuan Tingkat Bahaya Erosi
Penentuan tingkat bahaya erosi dapat dihitung dengan menggunakan tabel hubungan nilai kedalaman tanah dan kelas laju erosi seperti disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Tingkat Bahaya Erosi (TBE) Berdasarkan Laju Erosi dan Kedalaman Tanah
Kedalaman Tanah (cm)
Kelas Laju Erosi (TON/HA/THN) I (<15) II (15-60) III (60-180) IV (180-480) V (>480) Dalam (>90) SR R S B SB Sedang (60-90) R S B SB SB Dangkal (30-60) S B SB SB SB Sangat Dangkal (<30) B SB SB SB SB
Analisis Sedimen
Analisis sedimen diperlukan untuk mengetahui besarnya angka produksi sedimen dan tingkat erosi. Muatan layang (suspended load) dapat juga dihitung dengan menggunakan metode USBR (United State Beureu Reclamation). Untuk menghitung debit muatan layang diperlukan pengukuran debit air (Qw) yang dikombinasikan dengan konsentrasi sedimen (Cs). Debit muatan layang dihitung dengan persamaan berikut.
Keterangan :
Qs = Debit muatan layang / debit sedimen (ton/hari)
Cs = Konsentrasi muatan layang atau konsentrasi sedimen (mg/l) Qw = Debit aliran sungai (m3/s)
Debit aliran sungai (Q = A x V)
A : Luas bagian penampang basah (m2) V : kecepatan aliran sungai (m/detik) K = 0,0864
Analisis Spasial
Analisis spasial dilakukan untuk membuat peta dasar atau peta lokasi penelitian berdasarkan atas Peta Rupa Bumi Indonesia. Melakukan plot/digitasi titik koordinat pada peta lokasi penelitian dan dilakukan overlay peta.
Gambar 1. Diagram Alir Pemetaan Tingkat Bahaya Mulai
Pengumpulan Data
Data Curah Hujan Peta Jenis Tanah Peta Kelerengan Peta Penutupan Lahan
Analisis dan pengolahan Data
Peta CP Peta LS
Peta K Peta R
Overlay Peta
Peta Prediksi Erosi
Selesai
Solum Tanah
Analisis Sedimen Peta Tingkat Bahaya