DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
III. METODOLOGI 3 1 Tempat Penelitian
Mikro DAS Cibojong yang merupakan bagian dari sub DAS Cicatih Hulu dan bagian dari DAS Cicatih yang secara administratif masuk ke kecamatan Cidahu, Kabupaten sukabumi dengan luas area 1392 ha. 50% daerahnya didominasi oleh hutan diikuti persawahan 28,71%, pemukiman 7,53%, semak belukar 6,87%, kebun campuran 5,79%, ladang 0,94% dan rumput 0,24%. Dari hasil observasi curah hujan pada tahun 2005, daerah ini memiliki curah hujan tertinggi pada bulan Februari sebesar 478 mm dan curah hujan rata-rata bulanannya sebesar 292 mm (Pawitan, 2006).
3. 2. Waktu Penelitian
Pengukuran di lapangan berlangsung dari bulan Mei sampai dengan September 2006 pada periode musim kering dan pengolahan data dari bulan Oktober sampai dengan November 2006.
3. 3. Pengolahan Data
Pengolahan data ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu analisis dan pengolahan data. Analisis sampel dilakukan di Laboratorium Sifat Fisik Tanah, Departemen Ilmu Tanah IPB sedangkan pengolahan data di Laboratorium Hidrometeorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB.
3. 3. 1. Pengukuran dan Pengambilan Sampel di Lapangan.
Pengukuran infiltrasi dan
pengambilan sampel tanah untuk analisis sifat fisik tanah yang meliputi Berat isi, pF, permeabilitas dan tekstur dilakukan di petak sawah beririgasi milik petani setempat yang berada di kampung Cikalong, kecamatan Cidahu, kabupaten Sukabumi. Petak sawah yang digunakan meliputi 3 ketinggian, yaitu teras atas, tengah dan bawah.
Ketinggian antara teras atas, tengah dan bawah kurang lebih 2 meter. Jumlah petak yang digunakan sebanyak: 2 petak pada teras atas, 1 petak pada teras tengah dan 2 petak pada teras bawah. Pada masing- masing teras pengukuran dan pengambilan sampel dilakukan sebanyak 3 ulangan.
kondisi lahan pada tiap teras berbeda. Pada teras atas lapisan bawah didominasi oleh kerikil dan batuan berukuran sedang. teras tengah diisi batuan- batuan yang padat pada lapisan bawahnya dan teras bawah berupa padatan tanah yang licin dan halus. Gambar 3. adalah skema pengukuran di tiga ketinggian. Pemilihan lokasi, penentuan teras di setiap ketinggian dan penempatan titik ulangan didasarkan pada kondisi di lapangan.
Pengukuran dan pengambilan sampel dilakukan sebanyak empat kali
Gambar 2. Peta lokasi mikro DAS Cibojong
3 2 2 Air irigasi Atas Tengah Bawah
Gambar 3. Sistem teras di mikro DAS Cibojong
1 3 1 2 3 1 Sumber: CIFOR, 2005
(fase). Setiap fase menunjukkan kondisi lahan serta tekhnik pemberian air dan menggambarkan pertumbuhan sistem perakaran tanaman padi. Fase 1 di bulan Mei merupakan awal lahan sawah akan ditanami. Pada fase ini akan dilihat proses infiltrasi yang akan terjadi pada lahan yang tergenang/diairi. Fase 2 di pertengahan bulan Juni merupakan fase dimana lahan sawah sudah ditanami padi umur 20 hari setelah semai perakaran tanaman masih sedikit dan lahan sedang dalam masa pelumpuran. Fase 3 di akhir bulan Juli umur padi 49 hari dan biji padi sudah terbentuk dan perakaran tanaman sudah kuat dengan kondisi lahan yang sudah mulai dikeringkan pada fase ini akan dilihat sistem perakaran dan struktur tanah dalam mempengaruhi proses infiltrasi. Fase 4 di pertengahan bulan September adalah fase pada lahan yang sudah melewati masa panen, kondisi lahan tergenang dengan sisa-sisa perakaran dan jerami padi. Penggenangan setelah panen ini untuk memudahkan pengolahan lahan untuk musim tanam berikutnya.
3. 3. 1. 1. Pengukuran Infiltrasi Alat dan perlengkapan
a. Ring infiltrometer ganda b. Ember
c. Penggaris besi d. Stop Watch
e. Bantalan kayu dan palu f. Alat pemotong rumput g. ATK
h. Papan jalan/ hard board
i. Data sheet
Cara kerja
a. Membersihkan permukaan tanah dari rumput atau serasah yang akan dimasuki ring. Usahakan tanah tidak terganggu.
b. Kemudian memasukan ring bagian dalam ke dalam tanah sekitar 5-10 cm sampai posisi ring stabil. Gunakan bantalan kayu dan palu untuk membantu memasukan ring ke dalam tanah tetapi proses penekanan oleh bantalan kayu dan palu harus hati-hati dan tidak boleh terlalu keras untuk menghindari kerusakan pada ring dan struktur tanah. Begitu pula proses pemasukan ring bagian luar. Lalu tancapkan penggaris besi menempel pada dinding ring dalam.
c. Menuangkan air ke dalam ring. Air yang dituangkan ke dalam dua ring tersebut kurang lebih sama dengan kedalamann yang tetap. Ring bagian luar mencegah peresapan keluar dari air dalam ring bagian dalam setelah meresap ke dalam tanah.
d. Setelah air dituangkan ke dalam ring, Menentukan ketinggian air awal dan akhir pada penggaris besi. Ketika air sudah mencapai ketinggian awal nyalakan
stopwatch dan catat waktunya sebagai to, tunggu air sampai ke ketinggian akhir dan catat waktunya sebagai t1. lakukan prosedur ini sampai kecepatan turunnya air dari ketinggian awal sampai ketinggian akhir konstan. e. Setelah air di ketinggian akhir
menuangkan air lagi sampai di ketinggian awal, catat waktunya sebagai t2 dan tunggu air sampai ketinggian akhir lalu catat waktunya sebagai t3, begitu seterusnya sampai didapat selisih waktu yang konstan untuk setiap kali penuangan air.
f. Data sheet pengukuran terlampir.
3. 3. 1. 2. Pengambilan sampel tanah utuh Alat dan perlengkapan
a. Ring berupa tabung silinder dari baja stainless yang tajam bagian bawahnya, berukuran tinggi 5,1 cm, diameter luar 5,3 cm dan diameter dalam 5 cm. setiap tabung bernomor dan dilengkapi dengan tutup plastik atas-bawah. Untuk memudahkan dalam penyimpanan dan pengangkutan dari lapangan ke laboratorium, serta menjamin keutuhan contoh tanah, disediakan peti khusus yang terbuat dari kayu. b. Pisau tipis dan tajam
c. Sekop
d. Bantalan kayu untuk penekan
Cara kerja
a. Membersihkan dan meratakan permukaan tanah yang akan diambil contoh tanahnya dari rumput, batu atau kerikil. Letakan ring dengan posisi tegak pada permukaan tanah dengan bagian yang tajam berada di bawah.
b. Kemudian menggali tanah di sekeliling tabung dengan sekop/cangkul membentuk parit kecil melingkar, dengan jarak kira- kira 5-10 cm dari ring.
c. Lalu menekan ring dengan bantalan kayu berada di atasnya sampai ¾ bagian masuk ke dalam tanah, kemudian tumpangkan ring kosong yang lain di atas ring yang pertama dan tekanlah sampai bagian bawah ring kedua ini masuk kira-kira sedalam 1 cm.
d. Setelah itu mengangkat dan menggali ring dan tanahnya dengan sekop.
e. Selanjutnya memisahkan ring kedua dari ring pertama secara hati- hati, kemudian potong kelebihan tanah yang menonjol dari ujung- ujung ring dengan pisau tajam sehingga rata dengan permukaan ring. Agar pemotongan tanahnya betul-betul sejajar/rata dengan ring dan untuk menjaga agar pori-pori tanah tidak tertutup, kelebihan tanah yang menonjol dicacah terlebih dahulu, baru diiris sedikit demi sedikit dengan pisau dengan arah pisau sejajar ring.
f. Apabila telah selesai satu sisi, langsung ditutup agar tanah di dalam ring tidak rontok. Kemudian melakukan pemotongan pada sisi yang kedua, dan segera menutup pula.
g. Selanjutnya Menulis label tentang informasi lokasi dan kedalaman pengambilan contoh tanah pada tutup ring, kemudian masukkan contoh tanah ke dalam peti.
h. Pengambilan contoh tanah utuh dilakukan pada tanah dalam kondisi kapasitas lapang. Kalau tanah terlalu kering dapat dilakukan penyiraman dahulu sehari sebelumnya. Apabila tanahnya keras maka ring dimasukan dengan cara: di atas ring diberi bantalan kayu dan dipukul perlahan-lahan. Masukkan ring ke dalam tanah harus tetap tegak lurus dan tidak goncang.
3. 3. 1. 3. Pengambilan Sampel Tanah Terganggu
Alat dan Perlengkapan a. Sekop atau cangkul
b. Untuk contoh tanah terganggu, contoh tanah dapat langsung dimasukkan ke dalam kantong plastik. Untuk tujuan penetapan kadar air tanah yang sesuai dengan keadaan waktu pengambilan, diperlukan tempat yang dapat tertutup rapat.
Cara Kerja
a. Menggali tanah sampai kedalaman atau lapisan yang diinginkan. Untuk keperluan tanaman semusim tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm.
b. Mencatat lokasi dan kedalaman pengambilan, beri label pada kantong plastik.
3. 3. 2. Analisa Data dan Sampel Tanah di Laboratorium
Analisis yang dilakukan di laboratorium meliputi:
1. Penentuan Laju infiltrasi (Double Ring Infiltrometer)
2. BI dan porositas (gravimetri)
3. Permeabilitas (bathing - perendaman dan penirisan)
4. Tekstur (hidrometer)
5. pF (presuure plate apparatus dan
pressure membrane apparatus) Data infiltrasi yang didapat dari lapang sebanyak 9 data untuk setiap fase pengukuran dan untuk empat fase data yang diperoleh sebanyak 36 data.
Penilaian terhadap sifat fisika tanah, merupakan bagian dari evaluasi kesuburan tanah. Untuk mendapatkan data hasil analisis sifat fisika tanah yang akurat, diperlukan contoh tanah yang mewakili areal di lapangan dengan cara pengambilan, pengepakan, pengangkutan dan penyimpanan yang benar.
Contoh tanah untuk analisis sifat fisika tanah terdiri atas, yaitu: (1) contoh tanah utuh/ tak terganggu (undisturbed soil sample), digunakan untuk analisis berat isi ( pada 5 kedalaman, yaitu 0-10 cm; 10-20 cm; 20-30 cm; 30-40 cm; dan 40-50 cm, pada satu ketinggian akan diambil di 3 titik ). Dan ruang pori total. Kebutuhan ring sampel
untuk satu kali pengukuran sebanyak 45 ring; kurva pF (3 kali pengukuran pada kedalaman 0-30 di tiap-tiap ketinggian). Dibutuhkan 9 ring; dan permebilitas (3 kali pengukuran pada kedalaman 0-30 di tiap- tiap ketinggian). Dibutuhkan 9 ring; (2) contoh tanah terganggu (disturbed soil samples), untuk analisis tekstur dan kadar air.
3. 3. 2. 1. Infiltrasi
Data infiltrasi yang didapatkan dari pengukuran dengan metode Double Ring Infiltrometer merupakan data laju infiltrasi yang konstan. Nilainya didapat pembagian tinggi muka air dalam mm dibagi dengan waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan tinggi muka air tersebut dalam detik sehingga menghasilkan satuan dalam mm/detik. Selanjutnya satuan tersebut akan dirubah ke mm/jam agar memberikan nilai yang lebih rasional. Persamaan yang digunakan menurut Horton (Bedient dan Huber, 2002):
(
) (
)
kt c o cf
f
e
f
f
−
=
−
− Dimana:f : Kapasitas infiltrasi (mm/jam) fo : Kapasitas infiltrasi awal (mm/jam) fc : Kapasitas infiltrasi konstan (mm/jam) k : Parameter tanah (konstanta)
t : Waktu (jam) e : Bilangan alam
3. 3. 2. 2. Berat Isi dan Porositas
Berat isi adalah bobot kering satu satuan volume tanah dalam keadaan utuh. Satuan bobot isi tanah biasa dinyatakan dalam g/cm3. nilai berat isi tanah dapat digunakan untuk menduga bahan penyusun tanah (bahan mineral dan bahan organik) dan kepadatan tanah. Tanah-tanah padat mempunyai berat isi tinggi dan sebaliknya tanah gembur memiliki berat isi yang rendah. Analisis berat isi menggunakan metode gravimetri, berikut tahap pekerjaannya:
a. Langkah pertama menimbang contoh tanah utuh dengan ringnya, misal A g.
b. Kemudian ambil contoh tanah dari dalam tabung ± 20 g untuk penetapan kadar air.
c. Selanjutnya membersihkan ring lalu menimbangnya, misal B g.
d. Menetapkan kadar air contoh tanah yang diambil (butir 2), misal C%. e. Lalu mengukur diameter dalam
tabung, misal D cm.
f. Diukur juga tinggi tabung, misal T cm.
g. Terakhir menghitung berat isi dengan cara berikut:
- Hitung bobot tanah lembab = (A-B) g.
- Hitung bobot tanah kering dengan rumus: 1 + = KA BL BK
BK = Bobot tanah kering BL = Bobot tanah lembab KA = Kadar air = 100 C , Jadi:
(
)
(
)
⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + − = 1 100 / C B A BK Volume tabung:( )
cm D T V =Π× × 2 2 3 3 /cm g V BK BI= % 100 1 ⎟× ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = BJP BI RPTh. Porositas ditentukan dari persamaan: 100 65 , 2 1 ⎟⎟× ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − BI 3. 3. 2. 3. Permeabilitas
Permeabilitas adalah kecepatan air dalam medium massa tanah. Sifat ini penting artinya dalam keperluan drainase dan tata air tanah. Nilai permeabilitas suatu solum tanah ditentukan oleh suatu lapisan tanah yang mempunyai nilai permeabilitas kecil. Tahap pekerjaannya sebagai berikut:
a. Mengambil contoh tanah dari lapang dengan tabung kuningan. b. Selanjutnya contoh tanah dengan
tabungnya dipasang pada set permeabilitas, kemudian direndam dalam air pada bak peredam sampai
setinggi 3 cm dari dasar bak selama 24 jam. Maksud peredaman ialah untuk mengeluarkan semua udara dalam pori-pori tanah, sebab permeabilitas ini ditetapkan dalam keadaan jenuh. Untuk membuat jenuh tanah berat, diperlukan waktu lebih dari 24 jam.
c. Setelah peredaman selesai, contoh tanah dengan tabungnya dipindahkan ke alat penetapan permeabilitas, kemudian air dari kran dialirkan ke alat tersebut. d. Jika tanah diletakan pada alat pukul
9 pagi, maka pengukuran pertama dilakukan pada pukul 15 sampai 16, pengukuran kedua pukul 16 sampai 17, pengukuran ketiga pukul 9 sampai 10 hari kedua, pengukuran keempat pada pukul 9 sampai 10 hari ketiga dan pengukuran kelima pada pukul 9 sampai 10 hari keempat. Yang diamati pada setiap pengukuran ialah banyaknya volume air yang keluar setelah melalui massa tanah selama satu jam.
e. Setelah selesai kemudian merata- ratakan nilai kelima pengukuran tadi.
f. Terakhir, menghitung nilai permeabilitas menggunakan persamaan Darcy, data-datanyanya diperoleh dari hasil pengukuran.
A l h L t Q K= × × Dimana, K = permeabilitas (cm/jam), Q = banyaknya air yang mengalir setiap pengukuran (ml), t = waktu pengukuran (jam), L = tebal contoh tanah (cm), h = water head, ialah tinggi permukaan air dari permukaan contoh tanah (cm), A = luas permukaan contoh tanah (cm2).
3. 3. 2. 4. Tekstur
Tekstur adalah susunan relatif dari tiga ukuran butir tanah, yaitu pasir (berukuran 2 mm – 50 µm), debu (50 µm – 2 µm) dan liat (< 2 µm).
Analisis tekstur tanah sangat penting untuk mengetahui laju infiltrasi. Karena masuk tidaknya air ke dalam tanah akan sangat ditentukan oleh tekstur tanah itu sendiri. Tahap pekerjaan sebagai berikut:
a. Menimbang 50 gr tanah kering udara yang lolos saringan 2 mm (100 gr bila tanah banyak mengandung pasir), dan dimasukkan ke dalam gelas piala 1 liter.
b. Menambahkan 50 ml natrium heksametafosfat 5% dan 100 ml air destilata, aduk rata dan biarkan selama 30 menit.
c. Selanjutnya memindahkan secara kuantitatif ke dalam tabung milk shaker dan dikocok selama 15 menit.
d. Lalu memindahkan secara kuantitatif ke dalam gelas ukur 1 liter dengan ditambahkan air destilata sampai volume air mencapai 1 liter.
e. Gelas ukur selanjutnya dimasukkan ke dalam bak air biarkan dalam beberapa menit agar suhunya sama dengan suhu air bak.
f. Lalu mengaduk dengan pengaduk tekstur 20 kali, pada akhir pengadukkan catat waktu dan masukkan hidrometer, setelah 40 detik hidrometer dibaca, catat sebagai pembacaan I (H1).
g. Kemudian mengangkat hidrometer, catat suhu dalam bak air (T1). h. Selanjutnya membiarkannya 180
menit, lalu masukkan kembali hidrometer dan baca, catat sebagai pembacaan II (H2), angkat hidrometer, catat suhu air bak (T2). i. Bacaan I (H1) adalah bobot pasir
dan liat dan bacaan II (H2) adalah bobot liat.
Hasil pengukuran harus dikoreksi dengan standar 68ºF, untuk setiap kenaikkan tiap derajat Fahrenheit harus ditambah 0,2 satuan pada bacaan hidrometer, demikian pula sebaliknya untuk setiap penurunanan 1ºF dari 68º harus dikurangi dengan 0,2 satuan pada bacaan hidrometer. Hindarkan bekerja pada suhu yang ekstrim (100º F atau 150º F) juga bacaan hidrometer harus dikurangi 2,0 satuan untuk kompensasi pengembangan natrium heksametafosfat.
Untuk menentukan persen pasir, liat dan debu dipakai persamaan:
(
)
[
]
% 100 0 , 2 68 2 , 0 % = − 1− 1− − × BKM T H BKM pasir(
)
[
]
% 100 0 , 2 68 2 , 0 % = 2− 2− − × BKM T H liat pasir liat debu 100 % % % = − −Semua analisis sifat fisik tanah dibutuhkan untuk mengetahui karakteristik tanah dalam mempengaruhi infiltrasi.
3. 3. 2. 5. pF
pF ialah logaritma dari tegangan air tanah yang dinyatakan dalam sentimeter tinggi kolom air. Pori-pori dalam suatu masa tanah merupakan rongga-rongga diantara partikel-partikel tanah yang dapat berisi air atau udara. Proporsi antara air dan udara dalam pori-pori tanah tergantung dari kadar air tanah. Semakin tinggi kadar air tanah, maka semakin rendah pori-pori yang dapat diisi oleh udara atau sebaliknya. Untuk mengetahui distribusi pori dalam tanah di tetapkan kurva pF, yaitu suatu kurva yang menyatakan hubungan antara kandungan air tanah dengan pF. Tahap pekerjaannya sebagai berikut:
a. Mengambil tanah dari lapang dalam ring setebal 1,5 cm di bagian tengah ring
b. Kemudian membaginya menjadi 3, masing-masing untuk pF 1 (tekanan 10 cm air), pF 2 (tekanan 100 cm air), dan pF 2,54 (tekanan 1/3 atm). Untuk pF 4,2 (tekanan 15 atm) digunakan contoh tanah kering udara berukuran < 2 mm.
c. Tanah untuk penetapan pF 1, 2 dan 2,54 diletakan diatas piringan (plate) dalam pressure plate apparatus, sedangkan tanah untuk penetapan pF 4,2 diletakan diatas piringan dalam pressure membrane apparatus.
d. Memenuhi contoh tanah ini dengan air sampai berlebihan. dibiarkan selama 48 jam.
e. Menutup alat rapat-rapat, kemudian diberikan tekanan sesuai dengan pF yang dikehendaki.
f. Keseimbangan tercapai setelah kira-kira 48 jam tekanan-tekanan tersebut bekerja.
g. Setelah keseimbangan tercapai keluarkan contoh tanah tersebut untuk ditetapkan kadar airnya. h. Terakhir membuat kurva pF pada
excel, kandungan air sebagai absis dan pF sebagai ordinat.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN