Analisis Laju Pencucian Tanah Salin dengan Menggunakan Drainase Bawah Permukaan

(1)

ANALISIS LAJU PENCUCIAN TANAH SALIN DENGAN

MENGGUNAKAN DRAINASE BAWAH PERMUKAAN

NIBRAS NASYIRAH

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

(2)

(3)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Laju Pencucian Tanah Salin dengan Menggunakan Drainase Bawah Permukaan adalah benar karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

(4)

ABSTRAK

NIBRAS NASYIRAH. Analisis Laju Pencucian Tanah Salin dengan Menggunakan Drainase Bawah Permukaan. Dibimbing oleh DEDI KUSNADI KALSIM dan SATYANTO KRIDO SAPTOMO.

Proses pencucian dengan drainase bawahpermukaan diperlukan dalammenangani masalah salinitas di lahan pertanian. Tujuan penelitian ini adalahmenentukan laju pencucian garamdalam tanah melaluipercobaan aliran kontaminan dalam tanah, dan mengetahui kesesuaian formula yang dituliskan ILRI (1994) dalam menentukan laju pencucian.Tahapan pengumpulan data terdiri atas percobaan sifat fisik tanah, kontaminasi garam, dan pencucian tanah.Hasil percobaan menunjukkan bahwa setiap laju perkolasi membutuhkan waktu pencucian yang berbeda, yaitu 0,07,0,13 dan 0,08hari untuk laju perkolasi 1035,73,1614,12, dan 1888,52mm/hari. Hal ini dipengaruhi oleh konsentrasi garam terlarut (Ct), laju perkolasi (q), kemampuan tanah dalam menyimpan (Wfc) dan meloloskan air (K).Namun hasil tersebut berbeda bila dihitung secara teori, sehingga untuk kondisi tanah dan metode yang digunakan seperti dalam proses penelitian perlu adanya pengembangan terhadap formula yang dikeluarkan oleh ILRI (1994), yaitu dengan menambahkan koefisien koreksi untuk nilai Wfc sebesar 0,076, 0,078, dan 0,042 untuk percobaan 1, 2, dan 3 guna memperoleh hasil perhitungan yang lebih sesuai dengan kondisi sebenarnya.

Kata kunci: drainase bawah permukaan, garam, pencucian tanah, salinitas, tanah

ABSTRACT

NIBRAS NASYIRAH. Leaching Rate Of Saline Soil Analysis Using Subdrain. Supervised by DEDI KUSNADI KALSIM and SATYANTO KRIDO SAPTOMO.

Leaching process with subsurface drainage is needed to solve the salinity problem. This research was conducted to determine the leaching rate of saline soil by contaminants flow in the soil experiments, and determine the accuracy of ILRI’s formula (1994) that used in calculating. Data was collected in some experiments, the experimental of soil physical properties, salt contamination, and soil leaching. The experimental of soil physical properties showed the different time leaching for each percolation rate, 0,07, 0,13, and 0,08day, respectively for the percolation rate 1035,73,1614,12,and1888,52mm/day. It is influenced byconcentration of dissolved salts (Ct), rate of percolation (q), water storage in field capacity (Wfc), and permeability (K). However there is has a differentation between an experiment and calculating result, so for this condition needs a development of formula that issued by ILRI (1994) with adding a correction coefficient for Wfc value, 0,076, 0,078, and 0,042 for experiments 1, 2, and 3, so the calculation results may approach by the real condition.

(5)

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada

Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan

ANALISIS LAJU PENCUCIAN TANAH SALIN DENGAN

MENGGUNAKAN DRAINASE BAWAH PERMUKAAN

NIBRAS NASYIRAH

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

(6)

(7)

(8)

Judul Skripsi :Analisis Laju Pencucian Tanah Salin dengan Menggunakan Drainase Bawah Permukaan

Nama : Nibras Nasyirah

NIM : F44090009

Disetujui oleh

Ir Dedi Kusnadi Kalsim MEng DiplHE Pembimbing I

Dr Satyanto Krido Saptomo STP MSi Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Budi Indra Setiawan MAgr Ketua Departemen

(9)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2013 ini ialah pencucian lahan, dengan judul Analisis Laju Pencucian Tanah Salin dengan Menggunakan Drainase Bawah Permukaan.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir Dedi Kusnadi Kalsim MEng Dipl HE dan Bapak Dr Satyanto Krido SaptomoSTP MSi selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Trisnadi selaku kepala laboratorium Mekanika dan Fisika tanah, juga kepada Yanuar Chandra Wijaya ST dan Bapak Supandi beserta staf laboratorium Wisma Wageningen, yang telah membantu selama proses penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, keluarga, serta seluruhrekan mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan IPB Angkatan 2009, atas segala doa, bantuan, dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

(10)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL iii

DAFTAR GAMBAR iii

DAFTAR LAMPIRAN iii

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan dan Manfaat Penelitian 2

METODE 3

Bahan 3

Alat 4

Prosedur Percobaan 4

Prosedur Analisis Data 6

HASIL DAN PEMBAHASAN 10

Pengujian Fisika Tanah 10

Pencucian Tanah Salin 11

Identifikasi Formula Laju Pencucian 13

Drainase Bawah Permukaan 17

SIMPULAN DAN SARAN 20

Simpulan 20

Saran 20

DAFTAR PUSTAKA 20

LAMPIRAN 22

(11)

DAFTAR TABEL

1 Pengaruh tingkat salinitas tanah terhadap tanaman 12 2 Kebutuhan ukuran saluran drainase untuk setiap jenis tanah 20

DAFTAR GAMBAR

1 Diagram alir penelitian 3

2 Kotak percobaan aliran dalam tanah 4

3 Ilustrasi falling head permeameter 6

4 Ilustrasi subdrain dan daerah aliran air dalam tanah 9

5 Aliran dalam pipa tidak penuh 10

6 Tanah pasir sebagai media percobaan 11

7 Perubahan nilai hantaran listrik tanah selama proses pencucian 12 8 Hubungan waktu pencucian dengan konsentrasi garam awal 13 9 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1035,73 mm/hari 14 10 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1614,12 mm/hari 14 11 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1888,52 mm/hari 14 12 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1035,73 mm/hari dengan

koefisien koreksi 15

13 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1614,12 mm/hari dengan

14 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1888,52 mm/hari dengan

15 Tipikal kurva laju infiltrasi pada berbagai tekstur tanah 17 16 Ilustrasi saluran drainase bawah permukaan untuk tanah jenis pasir 18 17 Ilustrasi saluran drainase bawah permukaan untuk tanah jenis lempung

dan liat 18

18 Perbandingan debit penggelontoran untuk setiap jenis tanah 19 19 Perbandingan jumlah air pencucian untuk setiap jenis tanah 19

20

DAFTAR LAMPIRAN

1 Hasil pengujian kontaminasi garam 22

2 Perubahan hantaran listrik tanah (ECe) terhadap waktu selama proses

pencucian 23

3 Kebutuhan waktu pencucian untuk laju perkolasi 1035,73 mm/hari 25 4 Kebutuhan waktu pencucian untuk laju perkolasi 1614,12 mm/hari 27 5 Kebutuhan waktu pencucian untuk laju perkolasi 1888,52 mm/hari 29 6 Perbedaan penurunan konsentrasi garam tanah (ECe) antara hasil

percobaan 1 dengan perhitungan 31

7 Perbedaan penurunan konsentrasi garam tanah (ECe) antara hasil

percobaan 2 dengan perhitungan 33

8 Perbedaan penurunan konsentrasi garam tanah (ECe) antara hasil

(12)

(13)

(14)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki potensi pertanian cukup besar dan memegang peranan penting dalam kesejahteraan penduduknya. Menurut data Kementrian Pertanian (2012), rata-rata kontribusi sektor pertanian terhadap angkatan kerja nasional pada kurun waktu 2007-2011 sebesar 33,84% dari keseluruhan tenaga kerja nasional yang bekerja, dengan penyerapan tenaga kerja terbesar berasal dari subsektor tanaman pangan sebesar 51,40%. Peranan sektor pertanian lainnya adalah memberikan kontribusi bagi pembentukkan Produk Domestik Bruto (PDB) sebesar 11,01% (2007-2011) berdasarkan harga berlaku. Hal ini yang menjadikan sektor pertanian penting untuk diperhatikan baik dari sisi kualitas maupun kuantitas guna menciptakan kemandirian pangan.

Pada kenyataannya tidak sedikit ditemukan lahan pertanianyang mengalami kerusakanakibat pencemaran tanah. Tanah merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi penting bagi kehidupan seluruh makhluk hidup, karena tanah merupakan habitat bagi sejumlah organisme, sekaligus mendukung kehidupan tanaman dengan menyediakan unsur hara dan air. Faktor penting yangmenentukan keberhasilan tumbuh tanaman dalam media tanah adalah kondisi tanah atau lahan yang digunakan.

Pencemaran tanah merupakan keadaan ketika materi fisik, kimia, maupun biologis masuk dan mengubah alami lingkungan tanah. Salah satu masalah pencemaran yang banyak ditemukan pada lahan pertanian adalah kandungan garam yang berada di atas batas normal. Lahan pertanian yang kerap mengalami masalah iniadalah lahan dengan bahan induk yang mengandung deposit garam, wilayah pesisir yang terkena pengaruh pasang surut air laut, dan wilayah denganiklim mikro yang memiliki tingkat evaporasi melebihi tingkat curah hujan secara tahunan (Tan 2000, dalam Rusd 2011). Gejala yang terlihat pada lahan pertanian yang terkontaminasi garam dalam jumlah tinggi adalah munculnya kerak putih di permukaan tanah akibat evaporasi dan pertumbuhan yang tidak normal, seperti daun yang mengering di bagian ujung dan gejala khlorosis (Sipayung 2003).

Masalah salinitas terjadi ketika tanah mengandung garam terlarut dalam jumlah yang cukup tinggi sehingga mengganggu pertumbuhan tanaman. Adanya penimbunan garam di daerah perakaran menyebabkan berkurangnya kemampuan tanaman dalam menyerap air. Selain itu, penyerapan unsur penyusun garam dalam jumlah yang berlebih akan menyebabkan keracunan bagi tanaman. Salinitas yang dikombinasikan dengan irigasi dan kondisi drainase yang buruk, dapat menghilangkan kesuburan tanah secara permanen.

(15)

2

berupa beras dari kerusakan tersebut adalah sebesar 120.000 ton per musim tanam (Rachman et al. 2008).

Pada dasarnya setiap tanaman memiliki respon yang berbeda terhadapderajat salinitas. Bagi tanaman padi, kandungangaram sebagai nilai salinitas tanah sebesar 4 mS/cm mampu mengakibatkan penurunan hasil tanaman sebesar 10%, bahkan jika terjadi salinitas tanah diatas 10 mS/cm akan mengakibatkan penurunan hasil tanaman yang semakin besar, yaitu mencapai 50% dari kondisi normal (FAO 2005).

Pengembalian potensi lahan yang mengalami penurunan produktivitas akibat kandungan garam yang tinggi, salah satunya dapat dilakukan melalui pencucian (leaching) lahan. Pencucian lahan dapat mengurangi pengaruh negatif bahan beracun yang berbahaya bagi tanaman. Pencucian akan baik bila air cukup tersedia, baik dari hujan maupun air pasang. Namun untuk kondisi wilayah dengan tingkat curah hujan rendah, sulit jika mengandalkan air hujan dalam pencucian. Selain itu pada kondisi lahan pertanian pasang surut, kemungkinan sulit untuk mengandalkan air pasang dalam pencucian lahan, mengingat tingginya kadar garam yang terkandung dalam air pasang. Pencucian lahan dengan menggunakan drainase bawah permukaan sangat diperlukan dalam masalah ini. Untuk mengetahui kemampuan drainase bawah permukaan dalam melakukan pencucian, perlu dilakukan suatu permodelan dan analisis mengenai aliran kontaminan garam di dalam tanah.

Perumusan Masalah

Masalah yang ingin diketahui dalam penelitian ini dapat dirumuskan seperti berikut.

1. Bagaimana laju aliran kontaminangaram dalam tanah?

2. Berapa konsentrasigaram yang terkandung dalam lahan tersebut? 3. Berapa batas konsentrasi garam dalam tanah yang diizinkan? 4. Berapa konsentrasi garam yang harus dihilangkan?

5. Berapa banyak air bersih yang harus diberikan untuk pencucian? 6. Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk pencucian?

7. Bagaimana kesesuaian dengan formula yang digunakan? 8. Bagaimanaspesifikasi subdrain yang dibutuhkan?

9. Bagaimana permodelan untuk mencari solusi dari masalah tersebut?

Tujuan dan Manfaat Penelitian

(16)

METODE

Penelitian mengenai pencucian tanah salin ini dilakukan pada bulan Maret hingga bulan Juli 2013. Lokasi penelitian bertempat pada dua laboratorium, yaitu Laboratorium Mekanika dan Fisika Tanah, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB untuk pengujian sifat fisika tanah, dan Laboratorium Wisma Wageningan, IPB untuk percobaan pencucian tanah. Penelitian yang dilakukan melalui percobaan laboratorium ini terdiri atastiga tahapan, yaitu tahap pengumpulan data primer, tahap pengolahan data, dan tahap analisis. Secara skematik tahapan pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1Diagram alir penelitian

Bahan

(17)

4

Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Kotak percobaan aliran air dalam tanah

2. Pipa PVC berpori 3. Sensor Decagon 5TE 4. Decagon Em50 data logger 5. Piranti lunak ECH2O 6. Neraca analitik 7. Stopwatch 8. Meteran

9. Gelas ukur 250 ml 10. Wadah plastik 11. Ring sampler 12. Oven

13. Personal computer 14. Kalkulator

15. Alat tulis

ProsedurPercobaan

Persiapan Alat dan Bahan

Persiapan alat dan bahan diawali dengan pemasangan pipa horizontal sepanjang 1 m dengan diameter 1 inch pada kotak percobaan. Pipa yang digunakan dilubangi di beberapa sisinya, dengan diameter lubang 3,5 mm dan jarak antar lubang 5 cm. Lubang tersebut dibuat agar air pencucian yang berperkolasi di dalam tanah dapat masuk dan mengalir di sepanjang pipa, lalu keluar melalui katup. Selanjutnya pipa horizontal tersebut disambung dengan pipa vertikal, sehingga bagian atas permukaan pipa terhubung dengan atmosfer, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Hal ini dimaksudkan agar adanya tekanan atmosfer yang mendorong air untuk mengalir. Selanjutnya contoh uji tanahdimasukkan ke dalam kotak percobaan dengan ketebalan 40 cm.

(18)

Pengujian Fisika Tanah

Pengujian sifat fisika tanah yang dilakukan meliputi pengujian permeabilitas (hantaran hidraulik), porositas, bobot isi (bulk density), dan kapasitas lapang. Tujuan dari pengujian adalah memperoleh informasi mengenai kemampuan tanah dalam menyimpan dan meloloskan air.Contoh tanah diambil dengan ring sampler, yang sebelumnya telah diketahui berat dan volume ring. Selanjutnya divakum agar tidak terdapat udara di dalam contoh uji tanah. Langkah berikutnya adalah pengujian dengan menggunakanfalling head permeameter. Untuk mengetahui kapasitas lapang tanah, maka contoh uji tanah dijenuhkan terlebih dahulu dan ditiriskan selama 24 jam. Selanjutnya contoh uji tanah ditimbang untuk memperoleh berat tanah dengan ring dan air, dan dikeringkan selama 24 jam di dalam oven. Setelah contoh uji tanah dikeringkan, dilakukan penimbangan kembali untuk memperoleh berat tanah dengan ring. Data hasil pengujian kemudian diolah untuk mendapatkan nilai hantaran hidraulik, porositas, bobot isi, dan kapasitas lapang tanah.

Percobaan Aliran Air dalam Tanah

Percobaan aliran air dalam tanah dilakukan dengan mengalirkan air bersih ke dalam contoh uji tanah pasir sebanyak Qin hingga mencapai kondisi jenuh. Ketika tanah mencapai kondisi jenuh dan melewati kapasitas lapang yang ditunjukkan dengan keluarnya air dari profil tanah, dan mengalir secara gravitasi ke dalam pipa berpori, hingga keluar melalui katup. Percobaan ini bertujuan memberikan gambaran mengenai pergerakan dan laju aliran di dalam contoh uji tanah.

Kontaminasi Garam

Percobaankontaminasi garam dilakukan dengan memberikan larutan garam pada contoh uji tanahdengan konsentrasi yang dapat menyebabkan gangguan bagi sebagian besar tanaman, yaitu diatas 4 mS/cm (7,8 mS/cm untuk percobaan 1, 12,03 dan 11,8 mS/cm untuk percobaan 2 dan 3), hingga mencapai kondisijenuh. Ketika jumlah larutan yang diberikan sudah melewati kapasitas lapang, maka larutan tersebut akan mengalir dan keluar melalui pipa berpori. Selanjutnya dilakukan pengukuran konsentrasi garam pada contoh uji tanah yang telah dikontaminasi dengan menggunakan sensor Decagon 5TE yang dilengkapi dengan Decagon Em50 data logger untuk mengetahui nilai hantaranlistrik, kelembaban tanah, dan suhu. Konsentrasi garam yang terbaca pada alat tersebut kemudian dijadikan konsentrasi awal garam (C0 NaCl).

Pencucian Tanah

(19)

6

di Decagon Em50 data logger menunjukkan penurunan konsentrasi garampadabatas aman. Selama proses pencucian, laju aliran dijaga agar tetapkonstan dengan cara mengatur katup keluarnya air. Selanjutnya dilakukan pengukuran laju aliran air hasil pencucian untuk mengetahui nilai perkolasi yang terjadi selama proses pencucian.

Prosedur Analisis Data

Data hasil pengujian tanah kemudian diolah untuk mendapatkan nilai hantaran hidraulik, porositas, bobot isi, dan kapasitas lapang. Persamaan /1/ hingga /5/ adalah persamaan yang digunakan untuk memperoleh keempat nilai tersebut.

K , _ATal log h_h (1)

Keterangan:

K = hantaran hidraullik (m/hari) a = luas penampang pipa (m2) l = tinggi tanah (m)

A = luas penampang tanah (m2) T = waktu air meresap (hari)

h1 = tinggi dari garis awal air sampai dasar ring (m) h2 = tinggi dari garis bawah air sampai dasar ring(m)

Gambar 3Ilustrasi falling head permeameter

η ‐ Vs (2)

(20)

Keterangan:

fc = kadar air pada kondisi kapasitas lapang (% volume tanah) BB = berat tanah dengan air (gram)

BK = berat kering tanah (gram) BD = bobot isi (gram/cm3)

Pencucian Tanah

Data yang diperoleh dari hasil pengukuran hantaran listrik pada tanah (ECe) selama proses pencucian, kemudian diplotkan pada grafik untuk mengetahui hubungan penurunan konsentrasi garam terhadap waktu. Selanjutnya nilai perkolasi (q) yang terjadi selama proses pencucian diketahui melalui pengukuran laju aliran air hasil pencucian dengan menggunakan persamaan /6/ dan /7/.

Q = V

q = laju perkolasi dalam tanah (mm/hari) A = luas penampang (mm2)

(21)

8

Ct Ci C ‐Ci e‐ft/T₍₈₎

T

Wfc

q (9)

Keterangan :

C0 = konsentrasi garam dalam tanah saat t=0 (mS/cm) Ct = konsentrasi garam dalam tanah saat t (mS/cm) Ci = konsentrasi air pencuci (mS/cm)

t = waktu yang dibutuhkan dalam proses pencucian (hari)

T = waktu yang dibutuhkan garam untuk keluar dari badan tanah (hari) f = efisiensi pencucian (%)

Wfc = jumlah air yang tersimpan pada kondisi kapasitas lapang (cm) q = laju perkolasi dalam tanah (cm/hari)

Persamaan /8/ dan /9/ juga digunakan untuk mengetahui lamanya waktu pencucian dari setiap target penurunan konsentrasi garam, dengan cara memasukkan beberapa nilai konsentrasi garam awal (C0 NaCl) dari suatu kondisi tanah.

Selain menentukan laju pencucian tanah salin, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui kesesuaian formula yang digunakan dengan kondisi di laboratorium. Identifikasi dilakukan dengan metode coba dan ulang hingga mendapatkan nilai kesalahan terkecil antara data percobaan dengan perhitungan menggunakan persamaan yang dituliskan oleh ILRI (1994). Persamaan yang digunakan dalam menentukan kesalahan adalah persamaan /10/.

E ∑i n x‐y ₍₁₀₎

Keterangan: E = kesalahan

x = data hasil percobaan y = data hasil perhitungan n = jumlah data

Berdasarkan asumsi bahwa jenis subdrain yang akan digunakan di lapangan adalah jenis sheetpipe, maka dalam perencanaan pemasangan subdraindilakukan perhitungan dengan menggunakanpersamaan Hooghoudt (ILRI 1994) seperti yang terdapat pada persamaan /11/.

L

KDh_q (11)

Keterangan :

L = jarak antar subdrain (mm) K = hantaran hidraulik (mm/hari)

D = rata-rata ketebalan daerah aliran (mm)

h = tinggi muka airtanah di atas saluran drainase(mm) q = laju perkolasi(koefisien drainase) dalam tanah (mm/hari)

(22)

Gambar 4Ilustrasi subdrain dan daerah aliran air dalam tanah (Sumber : ILRI 1994)

Jumlah air yang perlu diberikan pada setiap proses pencucian dapat diketahui dengan menggunakan persamaan /12/.

V q A t (12)

Keterangan :

V = volume air pencucian (mm3)

q = laju perkolasi dalam tanah (mm/hari) A = luas lahan (mm2)

t = waktu yang dibutuhkan dalam proses pencucian (hari)

Selanjutnya untuk mengetahui debit air yang harus dikeluarkan melalui saluran drainase guna menjaga tinggi muka air di dalam tanah adalah dengan persamaan /13/.

Q q L B (13)

Keterangan :

Q = debit penggelontoran (mm3/hari) q = laju perkolasi (mm/hari)

L = jarak antar saluran drainase (mm) B = panjang saluran drainase(mm)

Spesifikasi Drainase Bawah Permukaan

(23)

10

Gambar 5Aliran dalam pipa tidak penuh (Sumber : Nasjono et al. 2007)

Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk memperoleh ukuran diameter pipa.

Ø ‐cos‐ , D‐ ,5D

,5D (14)

R _ØØ D (15)

V R S (16)

A Q_V

Keterangan :

Q = debit air yang dikeluarkan saluran drainase (cm3) V = laju aliran dalam pipa (cm/detik)

A = luas penampang aliran (cm2) R = jari-jari hidraulik (cm) S = kemiringan saluran drainase

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tekstur merupakan karakter fisik tanah yang perlu diketahui, karena dapat menunjukkan sifat fisik dan kimia suatu tanah, seperti daya sorpsi tanah terhadap zat pencemar. Salah satu sifat penting yang menunjukkan variasi dalam kondisi lapangan bagi transport kontaminan adalah hantaran hidraulik

(24)

Gambar 6Tanah pasir sebagai media percobaan (Sumber: Dokumentasi pribadi)

Hasil pengujian sifat fisika tanahdi laboratorium menunjukkantekstur tanah pasir dengan nilai hantaran hidraulik rata-rata sebesar 4,3 m/hari, porositas 41,6%, bobot isi 1,3 g/ml, dan kapasitas lapang 25,2% dari volume tanah.

Pencucian Tanah Salin

Salinitas merupakan tingkat kadar garam yang terlarut di dalam air. Tanah dikatakan salin apabila mengandung garam terlarut dalam jumlah tinggi sehingga mengganggu pertumbuhan tanaman. Menurut Suwarno (1985) pengaruh salinitas terhadap tanaman mencakup tiga aspek yaitu, mempengaruhi tekanan osmosis, keseimbangan hara, dan pengaruh racun. Selain itu garam juga dapat mempengaruhi sifat-sifat tanah yang selanjutnya berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman.

Menurut Ayers dan Westcot (1976), salinitas pada umumnya bersumber pada tanah dan air dalam tanah, dimana nilai salinitas air dalam tanah dapat mempengaruhi derajat salinitas tanah yang diukur pada suhu standar. Pada percobaan yang dilakukan, pengukuran nilai salinitas diperoleh dari nilai hantaran listrik(electrical conductivity). Nilai hantaran listrik(EC) dinyatakan dengan satuan mS/cm pada suhu 250C, namun beberapa sumber menggunakan dS/m sebagai satuan EC (1 dS/cm = 1 mS/cm = 1 mmhos/cm ≈ 0,1-0,12 meq/L).

Untuk mendapatkan kondisi tanah yang salin, seperti di lahan pertanian pasca bencana tsunami, dalam penelitian dilakukan simulasi kontaminasi garam secara manual, dengan cara menjenuhkan tanah dengan larutan garam. Hasil kontaminasi garam tersaji pada Lampiran 1. Hasil tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi garam yang diberikan, maka hantaran listrik pada contoh uji tanah (ECe) akan semakin meningkat. Selain itu adanya perbedaan nilai salinitas air sebelum dan setelah keluar dari profil tanah menunjukkan adanya proses pengendapan garam di dalam tanah.

(25)

12

dari akar, dan tanaman akan layu bahkan mati (FAO 2005). Oleh karena itu mengelola kondisi optimum bagian atas perakaran dengan proses pencucian menjadi penting untuk tanah berkadar garam tinggi.

Percobaan pencucian tanah pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan air bersih, sebagai simulasi dari air hujan atau air irigasi pada suatu lahan pertanian. Pencucian lahan dengan metode pemberian air hanya dapat dilakukan jika pencemar yang terkandung berupa zat terlarut air. Dalam setiap percobaan dilakukan pengaturan laju aliran guna memperoleh nilai perkolasi yang berbeda, dengan cara mengatur katup keluaran air. Untuk mengetahui besar penurunan salinitas yang terjadi pada contoh uji tanah terhadap waktu dilakukan perekaman data menggunakan Decagon Em50 data logger selama proses pencucian. Hasil perekaman data tersebut tersaji pada Gambar 7 dan Lampiran 2.

Gambar 7Perubahan nilai hantaranlistrik tanah selama proses pencucian Adanya anomali data berupa peningkatan nilai salinitas selama proses pencucian menunjukkan bahwa garam yang berada di permukaan tanah mengalamiperkolasi secara perlahan hingga mencapai daerah sensor dan menunjukkan peningkatan nilai salinitas. Hal ini karena sensor tidak berada pada permukaan tanah melainkan dibenamkan di dalam tanah pada kedalaman 5 cm.

Toleransi tanaman terhadap salinitas adalah beragam dengan spektrum yang luas diantara spesies tanaman, mulai dari yang peka hingga yang cukup toleran. Follet etal. (1981) dalam Sipayung (2003) mengajukan lima tingkat pengaruh salinitas tanah terhadap tanaman, mulai dari tingkat non-salin hingga tingkat salinitas yang sangat tinggi, seperti diberikan pada Tabel 1.

Tabel 1Pengaruh tingkat salinitas tanah terhadap tanaman Tingkat

Salinitas

ECe

(mmhos/cm) Pengaruh Terhadap Tanaman

Non salin 0 - 2 Dapat diabaikan

Rendah 2 - 4 Tanaman yang peka terganggu

Sedang 4 - 8 Kebanyakan tanaman terganggu

Tinggi 8 - 16 Tanaman yang toleran belum terganggu

Sangat tinggi > 16 Hanya beberapa tanaman toleran yang dapat tumbuh

Sumber: Follet etal. (1981), dalam Sipayung (2003)

(26)

Berdasarkan tiga nilai perkolasi (q) yang berbeda, yaitu 1035,73,1614,12, dan 1888,52mm/hari, dapat diketahui lamanya waktu pencucian untuksetiap laju perkolasi dengan beberapa nilai konsentrasi garam awal (C0). Analisisdilakukan menggunakan persamaan /8/ dengan target batas aman salinitas 2 mS/cm, dan asumsi tanah yang digunakan memiliki sifat fisik yang serupa dengan media percobaan. Hasil analisis tersaji pada Gambar 8 dan Lampiran 3 hingga 5.

Gambar 8Hubungan waktu pencucian dengan konsentrasi garam awal Gambar 8 menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi garam awal (C0) suatu tanah, maka semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk menurunkannya hingga mencapai batas aman. Selain itu, lamanya waktu pencucian juga dipengaruhi oleh perkolasi yang terjadi dalam proses pencucian. Dalam hal ini laju perkolasi yang tinggi akan mempercepat pergerakan garam terlarut di dalam tanah, sehingga waktu pencucian semakin singkat. Namun pada kondisi nyata di lapang, laju perkolasi adalah faktor pembatas berdasarkan jenis tanah, sehingga tidak dapat diatur besarnya.

Identifikasi Formula Laju Pencucian

(27)

14

Gambar 9Perbedaan waktu pencucian untuk q=1035,73 mm/hari

(28)

Berdasarkan persamaan /8/ yang digunakan, diketahui bahwa selain konsentrasi garam, parameter yang mempengaruhi waktu pencucian adalah laju perkolasi dalam tanah (q), water in field capacity (Wfc), dan efisiensi pencucian (f). Perbedaan hasil yang diperoleh mengindikasikan bahwa adanya parameter lain yang mempengaruhi proses pencucian. Parameter tersebut mengarah pada kondisi tanah yang mempengaruhi kemampuannya dalam menyimpan air pada kondisi kapasitas lapang (Wfc). Hal ini karena konsentrasi garam dan laju perkolasi merupakan data primer yang diperoleh dari proses pengujian, sedangkan nilai efisiensi (f) diasumsikan bernilai 1 mengingat seluruh air yang diberikan keluar melalui proses pencucian.

Nilai parameter baru tersebut diketahui dari rentang perbedaan antara hasil percobaan dan perhitungan, dengan cara membandingkannilai Wfc dari percobaan dengan Wfchasil optimasi, dan perbedaan tersebut dijadikan sebagai koefisien koreksi. Untuk percobaan 1 dan 2 diperoleh nilai koefisien koreksi Wfc yang mendekati konsisten, yaitu 0,076 dan 0,078. Hal berbeda ditemukan pada percobaan 3, dengan nilai koefisien yang diperoleh sebesar 0,042. Perbedaan ini disebabkan perubahan kondisi tanah pada saat percobaan 3 dilakukan, yaitu media tanah yang digunakan terlebih dahulu dikeluarkan dan dikeringkan di bawah sinar matahari.

Dengan menambahkan koefisien baru (a) pada persamaan, maka persamaan yang digunakan menjadi seperti persamaan /17/ dan /18/.

Ct Ci C ‐Ci e‐ft/T (17)

T

Wfc

q (18)

Dari persamaan tersebut, diperoleh hasil perhitungan yang lebih mendekati dengan hasil percobaan. Gambar 12 hingga 14, menunjukkan perbandingan hasil antara percobaan dan perhitungan dengan menggunakan faktor koreksi.

(29)

16

Gambar 13 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1614,12 mm/haridengan koefisien koreksi

Gambar 14 Perbedaan waktu pencucian untuk q=1888,52 mm/haridengan koefisien koreksi

Gambar 12 hingga 14 menunjukkan bahwa pengembangan formula dalam menentukan laju pencucian, untuk kondisi tanah dan metode yang digunakan seperti dalam proses penelitian, dapat dilakukan guna memperoleh hasil yang lebih menyerupai kondisi sebenaranya. Hal ini terlihat kedua grafik antara hasil percobaan dan perhitungan yang saling berhimpit dan memiliki nilai yang berdekatan.

Selain adanya penambahan koefisisen koreksi, adanya hal lain yang tidak diperhitungkan dalam proses percobaan merupakan salah satu penyebab perbedaan tersebut. Pada proses percobaan yang dilakukan, pengaruh lain seperti retardasi dan sorpsi ion tidak diperhitungkan atau diasumsikan telah termasuk ke dalam turunan rumus yang digunakan dalam proses perhitungan, yaitu perubahan jumlah kontaminan selama proses transportasi akibat reaksi antara kontaminan dengan media tanah.

(30)

Drainase Bawah Permukaan

Garam yang terlarut di dalam tanah akan berakumulasi pada bagian atas muka airtanah yang asin, sehingga jika muka airtanah terlalu dekat dengan perakaran, maka tanaman akan terpengaruh. Dalam hal ini kualitas air dan masalah drainaseberkaitan erat, sehingga pengendalian kedalaman airtanah menjadi sangat penting.

Spesifikasi drainase bawah permukaan berbeda menurut karakteristik tanah.Pada analisis jenis tanah yang digunakan adalah pasir, lempung, dan liat, dengan masing-masing memiliki hantaran hidraulik (K) 12,5,1, dan 0,2m/hari. Berdasarkan Gambar 15, dilihat dari nilai laju infiltrasi yang konstan (terminal rate),ketiga jenis tanah tersebut memiliki laju perkolasi (q) yang berbeda, yaitu 1,301 m/hari untuk tanah pasir, dan 0,749, 0,150m/hari untuk jenis tanah lempung dan liat.

Gambar 15Tipikal kurva laju infiltrasi pada berbagai tekstur tanah

(Sumber: Kalsim 2007)

(31)

18

0,64 m untuk tanah pasir, dan 1,73 m untuk tanah jenis lempung dan liat, sehingga diperoleh kedalaman saluran drainase yang tepat untuk setiap jenis tanah adalah 1,4 m untuk tanah pasir, dan 2,5 m dari permukaan tanah untuk tanah lempung dan liat, seperti yang terlihat pada Gambar 16dan 17.

Gambar 16Ilustrasi saluran drainase bawah permukaan untuk tanah jenis pasir

Gambar 17Ilustrasi saluran drainase bawah permukaan untuk tanah jenis lempung dan liat

Lamanya waktu pencucian berbeda untuk ketiga jenis tanah, hal ini karena adanya perbedaan ukuran rongga tanah yang mempengaruhi kemampuan meloloskan air (K) untuk setiap jenis tanah. Hasil analisis dengan menggunakan persamaan /8/ menunjukkan bahwa tanah pasir dengan ukuran rongga tanah yang lebih besar membutuhkan waktu pencucian yang lebih singkat, yaitu 2,3 jam, sedangkan tanah lempung dan liat masing-masing membutuhkan 1,5 dan 16 hari untuk mencapai batas salinitas aman dengan asumsi waktu operasi 10 jam per hari.

(32)

Gambar 18Perbandingan debit penggelontoran untuksetiap jenis tanah

Gambar 19Perbandingan jumlah air pencucian untuksetiap jenis tanah Namun hasil berbeda ditunjukkan jika menggunakan faktor koreksi sebesar 0,08, yaitu jumlah waktu pencucian dan air pencuci yang dibutuhkan menjadi lebih kecil jika dibandingkan dengan hasil perhitungan tanpa menggunakan faktor koreksi. Perbedaan tersebut tersaji pada Lampiran 9.

Penentuan ukuran saluran drainase dilakukan dengan menggunakan persamaan /14/ hingga /16/ yang kemudian dapat dibandingkan dengan hasil dari penggunaan nomogram yang terdapat pada Lampiran 10. Hasil analisis menunjukkan bahwa proses pencucian pada tanah pasir membutuhkan saluran drainase berdiameter 10,6 cm, sedangkan untuk jenis tanah lempung dan liat masing-masing membutuhkan pipa berdiameter 8,6 dan 4,7 cm. Namun bila disesuaikan dengan ukuran yang ada di pasaran, maka ukuran saluran drainase yang dibutuhkan adalah 4, 3, dan 1,5 inch masing-masing untuk jenis tanah pasir, lempung, dan liat.Perbedaan ukuran diameter pipa dipengaruhi oleh jumlah air yang harus dikeluarkan dari ketiga jenis tanah. Hasil analisis tersebut terdapat pada Tabel 2.

Laju perkolasi (m/hari) Lempung

Laju perkolasi (m/hari) Pasir

Lempung

(33)

20

Tabel 2Kebutuhan ukuran saluran drainase untuk setiap jenis tanah

Jenis

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa salah faktor penentu dari laju pencucian adalah sifat fisik tanah, mengingat adanya perkolasi yang mempengaruhi laju pencucian. Selain itu, berdasarkan perbedaan hasil yang diperoleh dari percobaan dan perhitungan, maka dapat disimpulkan bahwa terdapat parameter lain yang mempengaruhi proses pencucian selain yang terdapat pada persaman yang terdapat dalam ILRI (1994). Parameter tersebut mengarah pada nilai Wfc, yaitu untuk kondisi tanah dan metode yang digunakan seperti dalam proses penelitian, diperlukan koefisien koreksi Wfc sebesar 0,076, 0,078, dan 0,042 untuk percobaan 1, 2, dan 3, guna mendapatkan hasil yang lebih sesuai dengan kondisi yang terjadi di laboratorium.

Saran

Cara lain dalam menangani masalah salinitas pada lahan pertanian diantaranya adalah dengan meningkatkan intensitas irigasi dengan air yang bersalinitas rendah, memodifikasi profil tanah untuk memperbaiki aliran perkolasi air, atau mengganti jenis tanaman yang lebih toleran terhadap garam. Untuk penelitian lebih lanjut, sebaiknya menggunakan jenis tanah yang variatif agarlebih sesuai dengan kondisi di lapangan. Selain itu untuk menjaga keakuratan data, disarankanmengkalibrasi alat ukur pada hasil ekstraksi tanah terkontaminasi yang telah dijenuhkan dengan air destilasi, sekaligus memperhitungkan waktu tinggal garam di dalam tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Ayers R S, Westcot D W. 1976. Water Quality for Agriculture. Rome (IT): FAO Pr.

(34)

Kalsim DK. Teknik Drainase Bawah Permukaan Untuk Pengembangan Lahan Pertanian. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu.

[Kementan] Kementrian Pertanian 2012. Perencanaan Tenaga Kerja Sektor Pertanian 2012-2014. Jakarta (ID): Kementan.

Nasjono JK, Triatmadja R, Yuwono N. 2007. Formulasi Sistim Pipa Berpori Bawah Tanah Dan Penerapannya. Jakarta (ID): Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Notodarmojo S. 2005. Pencemaran Tanah dan Air Tanah. Bandung (ID): Penerbit ITB.

Rusd AMI. 2011. Pengujian toleransi padi (Oryza sativa L.) terhadap salinitas pada fase perkecambahan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Rachman A, Erfandi D, Ali MN. 2008. Dampak Tsunami Terhadap Sifat-Sifat

Tanah Pertanian di NAD dan Strategi Rehabilitasinya [jurnal]. Bogor (ID): Balai Penelitian Tanah.

Sipayung R. 2003. Stres Garam Dan Mekanisme Toleransi Tanaman [jurnal]. Medan (ID): Universitas Sumatera Utara.

Sitorus TA. 2012. Analisis salinitas dan dampaknya terhadap produktivitas padi di wilayah pesisir Indramayu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Suwarno. 1985. Pewarisan dan fisiologi sifat toleran terhadap salinitas pada

tanaman padi [disertasi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

(35)

22

Lampiran 1Hasil pengujian kontaminasi garam 1

Pengujian

Air Tanah

Masukan Keluaran EC VWC T

V in Konsentrasi garam

EC V out Konsentrasi garam

EC Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 Port 1 Port 2 (ml) (ppt) (mS) (ml) (ppt) (mS) (mS/cm) (m3/m3) (⁰C)

1 3250 6,2 11,05 3430 0,3 0,88 0,72 0,89 0,206 0,221 32,4 32,4

12,75 0,95

2 3250 13,8 23,23 3112 0,6 1,22 1,77 1,86 0,258 0,279 33,6 32,9

27,05 1,35

3 3250 17,4 32,58 2830 0,5 1,00 4,06 3,85 0,282 0,338 30,8 30,9

(36)

Lampiran 2Perubahan hantaran listrik tanah (ECe) terhadap waktu selama proses pencucian

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 (q = 1035,73 mm/hari) (q = 1614,12 mm/hari) (q = 1888,52mm/hari)

Waktu ECe Waktu ECe Waktu ECe

pengukuran pengukuran pengukuran

(37)

(38)

(39)

(40)

Lampiran 4Kebutuhan waktu pencucian untuk laju perkolasi 1614,12 mm/hari

q

f

T Co Ci Ct t

(mm/hari) (menit) (mS/cm) (mS/cm) (mS/cm) (hari)

(41)

(42)

Lampiran 5Kebutuhan waktu pencucian untuk laju perkolasi 1888,52 mm/hari

q f T Co Ci Ct t

(mm/hari) (menit) (mS/cm mS/cm mS/cm hari

(43)

(44)

Lampiran 6Perbedaan penurunan konsentrasi garam tanah (ECe) antara hasil percobaan 1 dengan perhitungan

Percobaan 1

Hasil pengukuran Hasil perhitungan

(45)

32

50 37 0,34 _0,33

51 38 0,34 _0,30

52 39 0,34 _0,28

53 40 0,34 _0,25

(46)

(47)

(48)

(49)

36

41 37 0,31 _0,52

42 38 0,30 _0,47

43 39 0,29 _0,43

44 40 0,29 _0,40

45 41 0,29 _0,37

46 42 0,29 _0,34

47 43 0,29 _0,31

48 44 0,29 _0,28

49 45 0,29 _0,26

50 46 0,29 _0,24

51 47 0,29 _0,22

52 48 0,28 _0,20

53 49 0,28 _0,19

(50)

Lampiran 9Perbandingan kebutuhan waktu dan volume air dalam pencucian antara menggunakan faktor koreksi dengan tanpa faktor koreksi

Tanpa faktor koreksi = 0,08

Jenis tanah q h K Wfc T f C0 Ct Ci t A L B V air

pencuci

(m/hari) (m) (m/hari) (cm) (menit) (mS/cm) (mS/cm) (mS) (hari) (m2) (m) (m) (m3)

Pasir 1,301 0,64 12,5 4 44,3 1 41 2 0,1 0,23 10000 4 100 1227,7

Lempung 0,749 1,73 1 15 288,5 1 41 2 0,1 1,48 10000 4 100 4603,9

Liat 0,150 1,73 0,2 32,5 3120 1 41 2 0,1 15,96 10000 4 100 9975,1

Dengan faktor koreksi = 0,08

Pasir 1,301 0,64 12,5 0,32 3,5 1 41 2 0.1 0,02 10000 4 100 98,2

Lempung 0,749 1,73 1 1,20 23,1 1 41 2 0.1 0,12 10000 4 100 368,3

(51)

38

Lampiran 10Diagram untuk menentukan kapasitas pipa halus

(52)

Lampiran 11Dokumentasi pengujian sifat fisika tanah

Proses penghilangan udara dengan vakum

Pengujian permeabilitas dengan falling head permeameter

(53)

40

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 8 Februari 1991. Penulis merupakan anak tunggal dari pasangan Bapak Iman Suwandi dan Ibu Enita.

Penulis memulai pendidikan formal saat masuk SDNegeri Puspiptek pada tahun 1997 dan lulus tahun 2003. Tahun 2006 penulis menyelesaikan studi di SMP Negeri 2 Cisauk. Penulis lulus dari SMA Negeri 3 Tangerang Selatan pada tahun 2009. Pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima sebagai mahasiswa Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian. Pada bulan Juni-Agustus 2012 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Krakatau Tirta Industri Cilegon dengan judul Desain Optimasi Jaringan Pipa Transmisi Bendung Cipasauran-Rumah Pompa Cidanau PT Krakatau Tirta Industri Cilegon.