EV ALUASI PERSAMAAN INFIL TRASI KOSTIAKOV DAN PHILIP SECARA E1VIPIRIK UNTUK
'.
T ANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN
Oleh
M.RIZA JANUAR F 27.1068
JURUSANTEKNIK PERTANIAN FAKUL TAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
1998
FAKULTASTEKNOLOGIPERTANIAN INSTITUT PERT ANI AN BOGOR
EVALUASI PERSAMAAN INFILTRASI KOSTlAKOV DAN PHILIP SECARA EMPIRlK UNTUK
TANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN
SKRlPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada
Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
M. RIZAJANUAR F27.1068
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
1998
EV ALUASI PERSAMAAN INFILTRASI KOSTIAKOV DAN PHILIP SECARA EMPIRIK UNTUK
---~
T ANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada
Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
M. RIZA JANUAR F 27.1068
Tanggal Lulus : 29 Agustus 1998 Disetujui :
Bogor, September 1998
~ " \
" . :'- ...
• '. i
'.-/ '.'''---.~: _ /
Of. ITAsep SapeL MS Pembimbing II
Of. If. Nora H Pandjaitan, DEA
Pembimbing I
M. Riza Januar. F 27.1068. Evaluasi Persamaan lnfiltrasi Kostiakov Dan Philip Secara Empirik Untuk Tanah Regosol Coklat Kekelabuan. Pembimbing: Dr. Ir Nora H.Pandjaitan, DEA dan Dr. Ir. Asep Sapei, MS.
RINGKASAN
Infiltrasi penting diketahui karena dapat digunakan untuk memprediksi besarnya air hujan yang berpotensi mempengaruhi besarnya limpasan permukaan, banjir, erosi, ketersediaan air untuk tanaman. air tanah dan ketersediaall aliran sungai selama musim kemarau. Namun, karena persamaan kapasitas infiltrasi yang ada sekarang ini hanya berlaku pada suatu waktu dan kondisi tanah tertentu yang dilakukan pada waktu pengukuran, maka perlu dilakukan pengumpulan data dari berbagai kondisi tanah. Dari berbagai data tersebut kemudian ditentukan suatu persamaan infiltrasi yang berlaku secara umum Dalam penulisan ini, persamaan infiltrasi yang dipakai adalah Persamaan infiltrasi Kostiakov dan Philip.
Penelitian ini bertujuan mengevaluasi konstanta-konstanta persamaan infiltrasi Kostiakov dan Philip terhadap kadar air tanah awal. Pengukllran infiltrasi tersebut dilakukan pada lahan bervegetasi dan lahan yang tidak bervegetasi (Iahan terbuka).
Perhitllngan kapasitas infiltrasi dilakllkan dengan mengukur intiltrasi kumulatif
Pada perhitungan infiltrasi dengan persamaan Kostiakov, persamaan infiltrasi tersebut
dilogaritmakan dan diplotkan pada kertas grafik guna memperoleh persamaan regresi
linier. Besarnya konstanta Kostiakov dapat dihitung dari regresi linier tersebut. Pada
perhitungan infiltrasi Philip, digunakall data dari dua interval waktu dan dua nilai
infiltrasi kumulatif pada interval tersebut. Kedua persamaan yang diperoleh pad a
interval tersebut kemudian digabullg ulltuk mengevaluasi konstantanya sehi~gga
akhirnya diperoleh persamaan infiltrasinya Kemudian hasil perhitungan konstanta- konstanta persamaan Kostiakov dan Philip tersebut dievaluasi terhadap berbagai kadar air tanah awal dan porositas tanah.
Dari hasil analisa terhadap hubungan konstanta (yaitu konstanta K dan n pada
persamaan Kostiakov, dan konstanta C dan D pada persamaan Philip 1 dengan kadar
air tanah awal, maka hubungan erat terdapat dengan (al konstanta K pada lahan
bervegetasi dan pada lahan terbuka di kedalaman rata-rata; (b 1 konstanta D pada
lahan bervegetasi di kedalaman rata-rata, dan pada lahan terbuka di kedalaman
0-10 em. Di antara semua hubungan tersebut, hubungan yang paling erat antara
konstanta dengan kadar air tanah awal ditunjukkan oleh persamaan konstanta K
dengan kadar air tanah awal pad a kedalaman rata-rata di lahan bervegetasi
KATA PEl'IGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWTyang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul
"EVALUASI PERSAMAAN INFILTRASI KOSTIAKOV DAN PHILIP SECARA EMPIRIK UNTUK TANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN" ini dengan baik.
Penulis mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga kepada
1. Dr. Ir. Nora Herdiana Pandjaitan, DEA selaku Dosen Pembimbing Akademik utama yang telah memberikan perhatian dai1 bimbingan
1. Dr. Ir. Asep Sapei, MS selaku pel11bil11bing kedua yang juga telah l11emberikan pengarahan dalam penulisan ini
3. Ir. AriefSabdo Yuwono, MSc atas kesediaannya untuk menjadi penguji
4. Dr. Ir. H. M. Azron Dhalhar, MSAE at as kesediaannya memberikan konsultasi dan saran pada awal penelitian ini
5. Bapak M. Ali Nuriwan yang telah tUrtlt membantu peralatan lapang
6. Bapak, ibu, kakak, serta adik penulis yang telah memberikan dukungan moral yang tiada nilainya
7. Rekan Ir. Setia Daryat beserta keluarga, dan rekan-rekan lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang turut memberi motivasi.
Penulisan ini mertlpakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Program Studi Teknik Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Diharapkan tulisan ini dapat bermanfaat.
Bogor, Agustus 1998
Penulis
RINGKASAN.
KATAPENGANTAR ....
DAFTAR lSI.
DAFT AR T ABEL.
DAFT AR GAMBAR ..
DAFT AR LAMPIRAN I. PENDAHULUAN ..
A Latar Belakang . B. Tujuan ..
II. TtNJAUAN PUSTAKA ...
Inftltrasi . A
B.
C D.
E.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Infiltrasi ... . Porositas Tanah... . ... . Persamaan Inft ltrasi
Pengukuran Inftltrasi ... . III METODOLOGI.
A B.
C
Tempat dan Waktu . Bahan dan Alat
Metode Penelitian ... . IV. HASIL DAl"< PEMBAHASAN ....
III
IV
V
VI
VII
2 2 3 3 3 8 10 13 15 15 15 17
A Kalibrasi Alat Ukur Kelembaban Tanah (Gypsum Block) . 23
B. Analisis Sifat Fisik Tanah.... 25
C Pengukuran Inftltrasi 28
D. Pengepasan (Filling) Persamaan Infiltrasi.. 30
E. Hubungan Antara Nilai Konstanta Dari Persamaan Infiltrasi Kostiakov dan Philip Dengan Faktor Kadar Air Tanah Awal (8) . . 36 V KESIMPULAN DAN SARAN
A Kesimpulan . ... ... . B. Saran. . ... . DAFT AR PUST AKA ... .
LAMPIRAN ..
44
44
45
46
47
DAFT AR T ABEL
Tabel I Kalibrasi gypsum block pada lahan bervegetasi.... . 23 Tabel 2. Kalibrasi gypsum block pada lahan terbuka . 24 Tabel3. Hasil anal isis tekstur tanah dalam 3 fraksi ... 25
Tabel4. Hasil anal isis porositas total tanah 26
Tabel5. Hasil analisis porositas drainase tanah . 28
Tabel6. Hasil perhitungan konstanta K dan n pad a persamaan infiltrasi 31 Kostiakov untuk lahan bervegetasi ... .
Tabel7. Hasil perhitungan konstanta K dan n pada persamaan infiltrasi 32 Kostiakov untuk lahan terbuka. . . ... .
Tabel 8. Hasil perhitungan konstanta C dan D pada persamaan infiltrasi
Philip untuk lahan bervegetasi 34
Tabel9. Hasil perhitungan konstanta C dan D pada persamaan infiltrasi
Philip untllk lahan terbuka ... 35
Tabel 10. Hubungan antara konstanta K dengan kadar air tanah
awal . 36
Tabel II. Hubllngan antara konstanta n dengan kadar air tanah
awal ..
.....
. . . "...
'38 Tabel 12. Hubungan antara konstanta C dengan kadar aIr tanah
awal..
...40
Tabel13. Hubungan antara konstanta D dengan kadar aIr tanah
awal.. 42
Gambar I.
Gambar 2.
Gambar 3.
Peta lokasi penelitian dan jenis tanah ..
Alat double ring infiltrometer (a) pemasangan di lahan terbuka, dan (b) penampang melintang pemasanganya ...
Kalibrasi alat gipsum dengan sampel tanah ...
Gambar 4. Kurva hasil kalibrasi hubungan antara skala dengan kadar air tanah 16
18 19
awal (% berat) pada lahan bervegetasi . 23
Gambar 5. Kurva hasil kalibrasi hubungan antara skala dengan kadar air tanah
awal (% berat) pad a lahan terbuka 24
Gambar 6 Kurva hubungan antara konstanta K dan rata-rata kadar air tanah
awal ... . . 37
Gambar 7. Kurva hubungan antara konstanta n dan rata-rata kadar air tanah
awal ... ... 39
Gambar 8. Kurva hubungan konstanta C dan rata-rata kadar air tanah awal . 41
Gambar 9. Kurva hubungan konstanta D dan rata-rata kadar air tanah awal . 43
DAITAR LAl\IPIRAN
Lampiran I. Regresi hasil kalibrasi gypsllm block. 48 Lampiran :2 Hasil pengukuran infiltrasi pada lahan bervegetasi 49 Lampiran 3. Hasil pengukuran infiltrasi pada lahan terbuka 5 1 Lampiran 4. Contoh grafik hubungan Log t dan Log F pada persamaan
infiltrasi Kostiakov ... 53
Lampiran 5. Contoh grafik hubungan an tara waktu dan infiltrasi kumulatif dengan menggunakan persamaan yang dihasilkan dari kombinasi
titik t[=5 menit dan t2=180 menit .. 54
Lamp,iran 6. Hasil penelitian Pamuji {I 994) . 55
Lampiran 7. Hasil penelitian Hartono (1991) 56
Lampiran 8. Hasil penelitian Bintari (l996) . 57
A. LATAR BELAKANG
Dalam pertanian. tanah berperan sebagai media tumbuhnya tanaman. Selain un sur hara. di dalam tanah terdapat pula udara dan air.
Air dalam tanah berasal dari air hujan yang ditahan oleh tanah sehingga tidak meresap ke tempat lain. Air yang sam pal ke permukaan tanah baik yang secara langsung maupun yang mengalir setelah tertahan oleh tumbuhan at au bangunan.
sebagian akan masuk ke dalam tanah melalui proses yang disebut infiltrasi.
lntiltrasi (peresapan) adalah proses masuknya air ke dalam tanah melalui sebagian at au seluruh permukaan tanah. Air yang terinfiltrasi 101 akan meningkatkan kelembaban tanah dan kelebihannya akan bergerak ke bawah. terutama akan menglsl all bawah tanah atau menjadi aliran bawah tanah. Peningkatan jumlah aIr yang dapat diinfiltrasikan melalui permukaan tanah. akan mengurangi jumlah aIr yang menjadi limpasan permukaan (s/l~face runoff) dan membantu mengurangl eros!.
Laju infiltrasi perlu diketahui untuk dapat memperhitungkan maksimum intiltrasi pada suatu tanah yang disebut juga dengan kapasitas infiltrasi (daya serap).
Dengan mengetahui besarnya kapasitas infiltrasi suatu tanah, maka besarnya air hujan yang mempunyai potensi untuk melimpas setelah mencapai permukaan tanah dapat diperhitungkan.
Persamaan kapasitas infiltrasi yang ada sekarang ini tidak bersifat umum karena
hanya berlaku untuk kondisi tanah tertentu yang diukur. Persamaan kapasitas
in!iltrasi sangat tergantung pada kondisi tanah (sifat !isik tanah) yaitu kelembaban
2
awal, porositas total, porositas drainase, tekstur dan struktur tanah (Purwowidodo, 1986)
Mengingat hal tersebut perlu adanya pengumpulan data untuk setiap kondisi tanah dan temp at sehingga nantinya dapat ditentukan suatu persamaan infiltrasi yang berlaku secara umum, untuk berbagai kondisi tanah.
B, TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi konstanta-konstanta pada
persamaan infiltrasi Kostiakov dan Philip terhadap kadar air tanah awal pada tanah
regosol coklat kekelabuan.
A. INFILTRASI
Schwab et al. (1981) menyatakan bahwa infiltrasi adalah proses masuk at au merembesnya air ke dalam tanah melalui sebagian atau seluruh permukaan tanah.
1nfiltrasi merupakan proses awal dari proses perkolasi dan menyediakan air utama bagi perkolasi hingga kapasitas infiltrasi tidak dapat melebihi kapasitas perkolasi
Proses infiltrasi dipengaruhi oleh gaya hisapan matriks tanah dan gaya gravitasi Gaya hisapan matriks merupakan gay a pertama yang bekerja pada tanah kering yang digenangi. Gaya tersebut mengakibatkan laju aliran air ke arah lateral sarna besarnya dengan laju aliran air ke arah vertikal. Gaya gravitasi merupakan gaya yang bekerja pada tanah-tanah yang mendekati jenuh (Hillel, 1980).
B. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI INFILTRASI
Sosrodarsono dan Takeda (1985) menyatakan bahwa kapasitas infiltrasi berbeda-
beda menurut kondisi tanah, intensitas curah hujan, kelembaban tanah dan udara
yang terdapat di dalam tanah. Sedangkan Purwowidodo (1986) mengemukakan
bahwa sifat-sifat tanah yang menentukan dan membatasi kapasitas intlltrasi
adalah struktur tanah, tekstur tanah dan kandungan air tanah. Unsur struktur tanah
yang terpenting adalah ukuran pori dan kematangan pori. Menurut Sosrodarsono dan
Takeda (1985) faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas
Dalamnya genangan di atas permukaan tanah dan teballapisan
Air genangan di lekukan permukaan tanah masuk ke dalam tanah, terutama disebabkan oleh gravitasi yang bekerja pada air tersebut. Pada saat ruang-ruang lapisan tanah di dekat permukaan telah jenuh, maka air tersebut bergerak melalui pipa-pipa halus yang panjangnya sama dengan tebal lapisan yang jenuh. Pergerakan air ke bawah melalui pipa-pipa halus disebabkan adanya gay a yang dipengaruhi oleh kedalaman genangan, tebal lapisan jenuh dan gaya-gaya gesekan antara air dengan permukaan part ike I tanah. Besarnya gaya gesekan ini sebanding dengan tebal lapisan jenuh, sehingga jika lapisan '. jenuh semakin tebal maka laju inliltrasi akan semakin kecil.
2. Kelembaban Tanah
Besarnya kelembaban tanah pada lapisan teratas sangat mempengaruhi laju infiltrasi. Potensial kapiler bagian bawah lapisan tanah yang menjadi kering (disebabkan oleh evaporasi), yang lebih kecil dari kapasitas me nahan air normal. akan meningkat jika lapisan teratas basah. Peningkatan potensial kapiler ini bersama-sama dengan gravitasi akan mempercepat infiltrasi.
Menurut Hillel (1980), kandungan ar tanah mempunyai pengaruh terhadap inliltrasi serapan tanah bernilai rendah saat kandungan air tanah awal tinggi dan serapan tanah akan meningkat dengan menurunnya kandungan air tanah.
Akibatnya laju infitrasi awal lebih tinggi pada tanah kering daripada tanah
basah. Bila tanah cukup kering, maka pembasahan pada bagian atas akan
menyebabkan potensi kapilaritas yang tinggi serta dengan gay a gravitasi akan
mendorong infiltrasi. Pengaruh kedua adalah ketika tanah dibasahi, koloid- koloid dalam tanah akan mengembang dan menurunkan laju infiltrasi.
3. Pemampatan oleh curah hujan
Pukulan butir-butir hujan pada permukaan tanah akan mengurangl kapasitas infiltrasi, karena butir-butir halus di lapisan tanah teratas akan berpencar oleh adanya pukulan-pukulan itu dan masuk ke dalam ruang-ruang antara, sehingga terjadi efek pemampatan. Akibatnya permukaan tanah yang terdiri dari lapisan lempung akan menjadi sangat kedap oleh pemampatan butir- butir hujan tersebut sedangkan pam tidak terpengaruh oleh butir-butir hujan.
Dengan kata lain tanah yang mudah terdispersi akan tertutup pon-ponnya sehingga kapasitas infiltrasinya akan cepat menurun, sedangkan tanah yang agregatnya stabil kapasitas infiltrasinya tetap tinggi. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan Arsyad (1983) bahwa kapasitas infiltrasi hanya dapat terpelihara jika porositas tanah semula tidak terganggu selama waktu terjadi hujan.
4. Penyumbatan oleh bahan-bahan yang halus
Kadang-kadang dalam keadaan kering, banyak bahan-bahan halus terkandung di permukaan tanah. Pada waktu infiltrasi berlangsung, partikel halus ini akan terbawa bersama air ke dalam tanah, dan akan terjadi pengendapan pada ruang pori di dalam tanah, yang selanjutnya akan mengurangi kapasitas infiltrasi di dalam tanah.
5. Pemampatan oleh orang dan hewan
Pada bagian lanah yang sering dilalui orang, hewan atau kendaraan,
permeabilitas tanah berkurang karena struktur butir-butir tanah dan ruang-ruang
6
yang berbentuk ptpa halus telah rusak sehingga mengakibatkan terjadinya penurunan kapasitas infiltrasi.
6. Struktur tanah
Lubang dalam tanah yang digali oleh binatang-binatang kecil dan serangga, akar -akar tanaman mati mengakibatkan permeabilitas yang tinggi Namun Jems tanah ini sangat peka terhadap gaya pukulan oleh hlljan sehingga seringkali kapasitas infiltrasinya tiba-tiba berkurang selama terjadinya hujan karena adanya pemampatan.
Menurut Arsyad (1983) laju masuknya hujan ke dalam tanah ditentukan terutama oleh ukuran dan susunan pori-pori besar. Pori yang demikian itu dinamai porositas aerasi, oleh karena pori-pori mempunyai diameter yang cukup besar (0.06 mm atau lebih besar) yang memungkinkan air keluar dengan cepat sehingga tanah beraerasi baik.
Dari hasil penelitian Pamudj i (1994) di dapatkan bahwa tanah yang terdiri dari partikel kasar memiliki pori lebih besar dibandingkan dengan tanah yang tersusun dari partikel halus Pemasukan air ke dalam tanah terutama tergantllng pada tersedianya pori kosong berukllran besar pada tanah terse but.
engan demikian kapasitas infiltrasi pada tanah yang tersllSlln dari partikel- partikel berukuran besar menjadi lebih besar dibandingkan dengan tanah yang
tersusun dari partikel hal us.
7. Tllmbllhan-tllmbuhan
Infiltrasi dapat dipercepat jika permukaan tanah tertutllp rumput.
T1ll11buhan bubn hanya l11elindllngi perlllllkaan tanah dari gaya pemal11patan
hujan, tetapi Juga lapisan humus yang terjadi mempercepat penggalian oleh serangga at au binatang lain, sehingga memperbesar ruang pori tanah.
Pada tanah yang bercampur lempung yang tidak tertutupi dengan tumbuh- tumbuhan, lapisan teratas akan dimampatkan oleh curah hujan. Tetapi jika tanah itu tertutup lapisan daun-daunan yang jatuh, maka lapisan itu mengembang dan menjadi sangat permeabeL
Dari hasil penelitian Pamudji (1994) dan Hartono (1991) porositas total tanah pada lahan bervegetasi mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan pada lahan yang tidak bervegetasi. Selain itu pada lahan bervegetasi porositas drainase cepat lebih besar dari lahan tidak bervegetasi dan porositas drainase lambat lebih kecil dari lahan yang tidak bervegetasi. Dari hasil penelitian Pamudji (1994) infiltrasi akumulatif dan kapasitas infiltrasi pada lahan bervegetasi lebih besar dibandingkan pada lahan yang tak bervegetasi dengan tekstur yang halus pada kadar air tanah awal yang sama.
8 U dara yang terjebak di dalam tanah
Pada tanah yang sangat datar, infiltrasi yang terjadi dengan kecepatan yang sama akan diperlambat oleh udara yang tertekan, karena air yang masuk membentuk sebuah bidang yang menghalang-halangi udara yang keluar Jadi udara dalam tanah menghambat intiltrasi dan merupakan sebuah faktor yang mengurangt kapasitas infiltrasi selama periode curah hujan.
9. Lain-lain
Besarnya kapasitas infiltrasi ditentukan oleh faktor-faktor tersebut di
atas secara bersama-sama. Beberapa faktor diantaranya mengakibatkan
8
perbedaan kapasitas infiltrasi dari tempat ke tempat dan faktor-faktor yang lain mengakibatkan varlasl infi Itrasi menurut waktu. Tumbuh- tumbuhan mempengaruhi variasi infiltrasi menurut tempat dan waktu.
Disamping faktor-fak1or tersebut di atas, maka pengurangan kelembaban tanah oleh transpirasi melalui tumbuh-tumbuhan, varlaSI kekentalan air dalam ruang-ruang tanah akibat suhu tanah, efek pembekuan (di daerah dingin) juga merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas inliltrasi.
C. POROSITAS TANAH
Hardjowigeno (1989) mengatakan bahwa pori total tanah adalah bagian yang terisi oleh udara dan air. Porositas total tanah sebelum dilakukan infiltrasi dapat dihitung dengan rumus:
Ms
11 ~ (1- ---) x 100%
Gsx V Dengan
11 ~ porositas (% volume (v/v))
Gs ~ kerapatan tanah/particle density (gram/em3)
dihitung di laboratorium dari pengambilan sam pel tanah di lapang V ~ volume sampel tanah
Ms~ be rat padatan tanah kering oven (gram)
Setelah dilakukan infiltrasi, porositas tanah dihitung dengan menggunakan alat
air picnometeNhree phases meter. Penggunaan alat ini untuk menghitung porositas
dari ring khusus yang mempunyai volume 100 em] Alat ini bekerja berdasarkan
hukum Boyle-Charles, di mana volume diukur dengan melihat perbedaan pergerakan
piston yang memberikan tekanan sama pada volume acuan dan pada suhu tetap.
Porositas total tanah dihitung dengan menggunakan rumus:
P=(IOO-Vs)%
Vs= (W - V)/(Gs - \) . Dengan:
P = porositas total tanah (% VIY) Vs = volume padatan (em])
W = berat padatan tanah basah (gram) V = volume padatan + volume air (011)
.. (2) ..(3 )
Volume pori dl'ainase adalah volume air yang dapat didrainasekan dari suatu unit volume tanah yang mempunyai nilai dari ruangan pori total sampai dengan pF 2.54 Menurut Lembaga Penelitian Tanah (1979) pori drainase dapat dibagi menjadi dua. yaitu (a) Pori drainase cepat; yaitu pori drainase yang dapat dilalui air dengan cepat dari suatu
unit volume tanah. Pori ini sangat berhubungan dengan tersedianya pori makro. Pori drainase dihitung dengan rumus:
PDC= RPT - KA pada pF2 . Dengan:
PDC= pori drainase cepat (% volume) RPT= ruang pori total (% volume) KA = kadar air (% volume)
..(4)
(b) Pori drainase lambat; yaitu pori drainase yang dapat dilalui air dengan lambat dari suatu unit volume tanah. Pori drainase dihitung dengan rumus:
PDL= KA pada pF2 - KA pada pF 2.54 ....
Dengan:
PDL= pori drainase lambat (% volume) KA = kadar air (% volume)
. . ( 5 )
to
D. PERSAMAAN INFIL TRASI
1. Pendekatan Analitis
Richard (1931) dalam Dhalhar (1972) mengemukakan bahwa pendekatan analitis pergerakan air dalam tanah dapat ditentukan dari persamaan Darcy - Richard
v = -K(S) ilH (6)
dimana
v = debit flux at au debit per satuan penampang (em/jam) K(S) = konduktivitas hidrolik yang dipengaruhi oleh S (em/jam) S = hisapan matriks tanah (-em H 2 0)
ilH = gradien potensial ( em H 2 0)
H = potensial total (potensial hisapan matriks dan gravitasi) (-em H 2 0) Persamaan kontinuitas'
1i8/lit = - ilv .... . .(7)
Bila persamaan (\) digabungkan dengan persamaan (2), maka
ilK(S). ilH = 1i8/at ... (8)
a (Kx. IiHilix) lix + Ii (Ky. IiHi ay)! liy + Ii (Kz. IiHiliz) liz =1i8/1it (9)
Hydraulic Potential adalah:
H = S+z. . .. (I 0)
8 (Kx. 8S/lix) lix + Ii (Ky. IiSI 8y)/liy + 8 (Kz. IiS/8z) liz + IiK(8)/liz=88/8t
. .. . ... ( II )
Aliran diasumsikan berlangsung hanya pada arah vertikal, maka akan didapatkan:
B(Kz. BS/liz)/liz+IiK(8)IBz=88/8t .... ( 12)
IiS/5z = (IiS/1i8) (68/6z) ... ( 13)
Dengan memasukkan persamaan (13) ke persamaan (12), maka didapatkan
88/5t = Ii [Kz(8S/68).(58/8z)JIliz + IiK(8)/liz. ' ... ( 14)
BS/Bt = B[O(S).(BS/Bz)]/ Bz + BK(S)/Bz .... (15) dimana:
S = kelembaban tanah (% volume) S = hisapan matriks (-em H20)
O(S)= difusivitas, setara dengan Kz(iSS/iSS) t = wah.1u Uam)
z = koordinat vertikal at au kedalaman (em)
Persamaan (15) memberikan dasar untuk memprediksi gerakan air ke tanah di bawah kapasitas lapang. Persamaan ini sulit untuk diselesaikan seeara analitis, dan harus dipeeahkan dengan met ode numerik untuk setiap perubahan nilai z dan t. Oleh karena itu dicari persamaan infiltrasi yang lebih sederhana.
2: Pendekatan Empiris
Menurut Ohalhar (1972) persamaan infiltrasi empirik seeara garis besar dapat dibedakan atas dua tipe yaitu persamaan berdasarkan variabel waktu dan persamaan infiltrasi berdasarkan variabel bukan waktu.
a. Persamaan intiltrasi berdasarkan variabel waktu a. I. Persamaan Horton
Horton (1940) dalam Schwab et at. (1981) menentukan persamaan intiltrasi sebagai berikut:
fp = fe + (fo - fe)e -kt
dimana:
fp = kapasitas intiltrasi (em/jam) fe = kapasitas intiltrasi awal (em/jam)
k = parameter tanah yang dipengaruhi oleh tipe tanah, kondisi permukaan tanah dan kelembaban tanah awal
t = waktu Uam)
fo = kapasitas intiltrasi akhir atau laju infiltrasi konstan (em/jam)
(16)
12
a.2. Persamaan Philip
Philip (1969) dalam Dhalhar, 1972 menentukan persamaan infiltrasi sebagai berikut :
fp = C+Dfo 5 ... (17)
dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (mmlmenit)
C,D= konstanta yang dipengaruhi oleh faktor lahan dan kadar air tanah awal
= waktu (menit) a.3. Persamaan Kostiakov
Kostiakov (1932) dalam Dhalhar, 1972 menentukan persamaan infi Itrasi sebagai berikut :
fp = Kt n ... . . ... (18)
dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (mmlmenit)
K,n= konstanta yang dipengaruhi oleh faktor lahan dan kadar air tanah awal
t = waktu (meni t)
b. Persamaan infiltrasi berdasarkan variabel bukan waktu b. I. Persamaan Green dan Amp
Persamaan Green dan Amp (Hillel, 1971) menggunakan asumsi bahwa tanah adalah homogen, memiliki lapisan yang dalam dan memiliki kelembaban yang seragam, dan dinyatakan dalam:
fp=fc+BfF dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (cm/detik) fc = laju infiltrasi konstan (cmldetik) F = infiltrasi akumulatif(cm)
... (\9)
B = konstanta tergantung pada tipe dan kondisi tanah
U ntuk tanah yang digenangi:
fp = A(I+(B(P+H»IF ... (20)
dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (em/detik) F = infiltrasi akumulatif(em) P = hisapan matriks (em)
H = perbedaan tekanan air di permukaan (em)
A,B = konstanta tergantung pada tipe dan kondisi tanah b.2. Persamaan Holtan
Persamaan Holtan dalam Dhalhar (I 972) dinyatakan sebagai:
fp = a(S-F)n+fe dimana:
fp = Kapasitas infiltrasi (em/detik)
S potensial penyi mpanan air dalam tanah diatas lapisan kedap (em)
F = infiltrasi akumulatif(em)
fe laju infiltrasi konstan setelah tanah dibasahi (em)
... (21)
a,n = konstanta yang dipengaruhi oleh tipe dan permukaan tanah serta kondisi vegetasi
E. PENGUKURAN INFILTRASI
Menurut Harrold et al. (I 974), terdapat beberapa eara pengukuran infiltrasi di lapang yaitu: (a) infiltrometer silinder. dengan eara menggenangkan air di permukaan tanah tanpa ali ran permukaan; (b) trlgasl genangan lapangan, dengan menggenangkan air pad a lahan bereoeok tanam dan mengukur ali ran air masuk dan keluar; (c) infiltrometer simulasi eurah hujan, yaitu simulasi eurah hujan alami dengan pereikan air dalam jumlah aliran permukaan yang diperbolehkan dan diukur;
(d) plot atau penampungan eurah hujan alami-aliran permukaan.
l~
Infiltrasi pada luasan kecil dapat dilakukan dengan rnenggunakan alat infiltrorneter (Arsyad, 1989). Dengan cara ini air diberikan ke tanah dengan laju yang sarna dengan kapasitas Infiltrasi. lurnlah air yang rneresap dalarn suatu jangka waktu tertentu diukur.
Menurut Harrold et at. (1974), infiltrorneter silinder rnenyediakan kedalaman air
konstan di atas permukaan tanah melalu i dindingnya. Infiltrometer ditanam di dalam
tanah dengan disisakan I hingga 2 inci di atas permukaan tanah. Untuk mengurangi
pengaruh pergerakan air lateral, maka dipergunakan infiltometer silinder ganda. Air
dimasukkan ke dalam ruang tengah, dan diukur untuk menentukan jumlah air yang
terinfiltrasi (F) dalam waktu tertentu (t)
A. TEMPAT DAN WAKTU
Penelitian ini dilaksanakan di tepi Sungai Ciapus, Kampus IPB Darmaga, Bogor.
Jenis tanah di lokasi penelitian adalah regosol coklat kekelabuan (Gambar I) berdasarkan Peta Tinjau Mendalam Sekitar Bogor (LPT dalam Nelliza, 1996) Penelitian ini dilakukan pada bulan Desember 1997 sampai April 1998.
C. BAHAN DAN ALA T
Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah petakan lahan yang berukuran 3m x 3m dengan dua kondisi yaitu (I) lahan yang tidak ditanami vegetasi apa pun dan (2) lahan bervegetasi rumput.
Alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah (I) dua pasang infiltrometer
silinder ganda atau double ring il!/iltrometer, yang berdiameter 30 em dan 60 em, (2)
alat pengukur kelembaban tanah atau gyp511m block, (3) alat pengambil sampel tanah
atau ring sample, (4) alat pengukur kedalaman air yaitu penggaris, (5) alat pengukur
waktu yaitu stop walch, (6) neraea berketelitian 0.001 gram, (7) oven, (8) alat
pengaduk tanah, ember, palu dan corong penyemprot air.
1~.o·41"
Keterangan:
- / Jalan rayaJ kedl Jalan 9 erobak.
~ Jalan kereta api sungal
0- Danau (Situ)
if Garis tinggi
- .. - .. balaS SPT
[!J Lok.asi Penelitian
Sumber: Peta Tinjau Mendalam Sekitar Bogor (LPT, 1966)
Skala: 1: 87 500
Legenda:
Nomor
1 2 3
<I 5 6
0
\~\ U
~
, I
_.
\ J
s-ploI<. ' I
)
/ /
/00""#
MacamTanah
AJuvial Kelabu
Regosol Coklat Kekelabuan Latosol Coklat Kemerahan Latosol Coklat Kemerahan LatosoJ Coklat Kekuningan Asoslaso PodsoUk Coklat Kekunlngan dan PodsoUk Merah Kekunlngan
(j,lInbar I Pcta Lokasi Pcnclitian dan Jenis Tanah Lokasi I'enclitian
SUl1lbcr Nclliza (\996)
B. METODE PENELITIAN
L Penyiapan Lahan Penelitian
Pada tahap ini dilakukan persiapan dan pemilihan terhadap lokasi penelitian. Tanah dipetakkan berukuran 3 m x 3 m. Ini dilakukan pada dua kondisi lahan yaitu lahan tidak bervegetasi dan lahan bervegetasi rumput.
Pada penelitian ini, kedua jenis lahan tersebut berjarak sekitar 3 meter antara satu dengan lainnya. Kedllanya tidak diolah terlebih dahlllll, hanya dibersihkan dari rumput bagi lahan tidak bervegetasi.
2. Kalibrasi Gypsum Block
Gypsum block dikaliblllSi di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah, jllrusan Teknik Pertanian IPB sebelum digunakan di lapang. lumlah alat yang dikalibrasi sebanyak empat buah yaitu untuk pengukuran pada lahan tidak bervegetasi pada kedalaman IO em dan 20 em, dan pada lahan berumpllt lIntuk kedalaman 10 em dan 20 em. Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan eontoh tanah pada lahan yang akan digunakan sesllai dengan kedalaman dan keadaan seperti yang telah disebutkan di alas
Kadar air untuk kalibrasi alat ditentukan melailli metode gravimetri Hasil kalibrasi lalll diplotkan pada grafik (skala pad a sllmbll x dan kadar air pada sllmbll y), sehingga akan didapatkan hubungan antara skala dan kadar air.
3. Pengllkuran di Lapang
Infiltrometer silinder ganda dimasllkkan ke dalam tanah sedalam 20 em
(Gambar 2). Pada bagian yang tidak tertanam, air dimasllkkan dengan
(a)
(ll)
[]..:ktroJa gyjl!iurn
...-
... - ... _ ... 1 - - - + -
Illli III "I1I.:lo:r
/
ril1~
15 15
~----~----~>~~-->
elll
20
':111(j"lllb"r 2 ;\1"1 dO/lhl" rlllg ili/i/fwlllc/a (a) pClllasallgall di lahan tcrbuka.
dan (b) pcnampang meiilltang pcm<tsallgan
IX
Gambar 3. Kalibrasi alat gipsum dengan sample tanah
ketinggian tertentu. Penurunan mllka air diukur setiap selang waktu 2, 5, 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180,240 menit. Air ditambahkan ke dalam siliilder
secara berkala agar infiltrasi selalu berlangsung dari kedalaman yang sarna.
4. Analisa Fisik Tanah
Sebeillm dan sesudah dilakukan penelitian, sampel tanah diambil dari lokasi pengukuran untuk dianalisa tekstur, porositas dan kadar airnya Pengambilan sampel tanah yang akan diukur dilakukan dengan menggunakan ring sample dan kantong plastik. Sampel tersebut kemudian dianalisa di Laboratorium Pusat Penelitian Tanah, Bogor.
Alat ukur kelembaban tallah yang telah dikalibrasi ditanam pada kedalaman yang telah ditentllkan dalam silinder berukuran kecil.
Pengukuran dilakukan pada tahap awal infiltrasi yaitu sebelum air dimasukkan
20
ke dalam silinder. Hasil yang didapatkan (skala yang tertera) diinterpolasikan dengan hasil kalibrasi alat ini sebelumnya sehingga didapatkan besarnya kadar air tanah awal.
5. Pendekatan Persamaan Infi Itrasi
Pendugaan kapasitas infiltrasi dilakukan dengan menggunakan dua persamaan infiltrasi yaitu: Persamaan infiltrasi Kostiakov (18) dan Persamaan infiltrasi Philip (17).
Nilai infiltrasi akumulatif diperoleh dengan mengintegralkan persamaan 17 dan 18. Infiltrasi akumulatifdapat dicari untuk periode tertentu dari pengukuran . intiltrasi mulai dari t=O sampai t=t. dan dapat dituliskan sebagai berikut:
I. Infiltrasi akumulatif dari Kostiakov
F= oj"(K.tn)dt= {KJ(n+I)).tn+l ... . . ... (22) 2. Infiltrasi akumulatif dari Philip
F = oY{D.t"°l+C)dt = C.t+2D.r ... . .... (23)
dimana:
F = infiltrasi akumulatif(mm) K.D.C,n = konstanta infiltrasi
t = waktu
Persamaan kapasitas infiltrasi dapat dicari dari persamaan intiltrasi akumulatif di atas.
I. Pengepasanlfitting persamaan infiltrasi Kostiakov
Jika persamaan infiltrasi akufllulatif dari Kostiakov dilogaritmakan maka akan diperoleh:
log F=log [KJ(n+ I )]+(n+ 1)log t .... . ... (24)
Persarnaan tersebut akan rnenghasilkan garis lurus (Iinier). Nilai K dan (n+l) dapat dihitung dengan cara regresi linier. Hal ini sarna saja dengan rnenggarnbarkan hubungan antara F dan t tanpa dilogaritrnakan.
Dari grafik tersebut, nilai (n+l) adalah kerniringan dari garis yang dapat dihitung, sehingga nilai n dapat diternukan. Nilai dari K/(n+ I) adalah sarna dengan nilai F untuk t= I.
Dengan dernikian nilai K/(n+l) dapat dihitung sehingga nilai K dapat diperoleh dan persarnaan kapasitas infiltrasi dapat dicari.
2. Pengepasan/fitting persarnaan intiltrasi Philip
Persarnaan infiltrasi akurnulatif Philip dapat dituliskan:
F-Ct=2.D.tO J ... (25)
Proses pengepasan dari persarnaan di atas dapat dilakukan dengan rnenggunakan data dari dua interval waktu yaitu tl dan h serta dua nilai dari infiltrasi akurnulatif pad a interval tersebut yaitu F 1 dan F 2 . Sehingga:
F 1 -Ctl=2.D.tl°.5 ... .
Untuk rnendapatkan nilai 0, rnaka dilakukan elirninasi:
(FI-Ctl=2.D.t[o.J) x h (F2-Ctz=2.D.t20 J) X tl FI.t2-Ct t.12
F 2 .tl-Ctt.12 F 1 .tz-F2.tl Sehingga:
0=
. ... (26) ... (27)
.. (28)
22
Nilai D kernudian dirnasukkan ke dalarn persarnaan (26) atau (27) hingga diperoleh nilai C. Nilai C dan D kernudian dirnasukkan ke dalarn persarnaan (\7).
Persarnaan Philip ditentukan berdasarkan hasil kornbinasi dari pernilihan titik yang paling rnendekati persarnaan Kostiakov. Hasil persarnaan Philip dengan rnenggunakan kornbinasi tersebut diplotkan di at as kertas grafik dan dibandingkan dengan has"il garnbar dari persarnaan Kostiakov. Pernilihan titik yang sesuai adalah berdasarkan garnbar yang paling rnendekati dengan garnbar dari persarnaan Kostiakov (Dhalhar, 1972).
Evaluasi dilakukan terhadap konstanta-konstanta dari persarnaan Kostiakov
(konstanta K dan n) dan dari persarnaan Philip (konstanta C dan D) yang
diperoleh dari hasil pengukuran infiltrasi untuk berbagai kadar air tanah awal di
lapang. Dari evaluasi ini akan ditentukan hubungan antara konstanta-konstanta
dari kedua persarnaan tersebut dengan kadar air tanah awal. Hubungan tersebut
dapat diperhitungkan terhadap kadar air tanah awal pada dua kedalarnan dan rata-
rata dari keduanya (Dhalhar. 1972).
A KALmRASI ALAT UKUR KELEMBABAN TANAH (GYPSUM BLOCK)
. -
Hasil kalibrasi gypsum block dari sampel tanah pada lahan bervegetasi dan tidak bervegetasi dapat dilihat pada Tabel 1 dan 2. Dari hasil kalibrasi tersebut kemudian dapat diperoleh persamaan regresi liniernya, yang menggambarkan hubungan skala dan kadar air t,mah seperti terlihat pad a Gambar 4 dan 5.
Tabel I. Kalibrasi gypsum block pada lahan bervegetasi
Kedalaman 0-10 em Kedalaman 10-20 em
No Skala Kadar Air (%beral) Skala Kadar Air (% beral)
. 1 18.00 16.90 55.00 20.90
,
2 25.00 18.45 115.00 22.82
3 65.50 19.27 140.00 24.80
4 110.00 22.25 170.50 27.29
5 135.00 24.22 196.50 28.65
6 172.50 27.50 228.00 30.45
7 205.00 30.20 260.00 30.25
8 242.00 30.15 273.00 32.95
9 274.00 31.90 282.00 33.50
10 279.00 32.15 297.00 34.25
"
35"
30~
-
~ 25 ~
. .
20 25'"
20
"
0300 15 ~ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ _ ~
100 200 100 200 300
50 150 250 350
S ka!a
S ka la
Kedalaman 0-10 em Kedalaman 10-20 em
Gambar 4. Kurva hubungan antara skala dengan kadar air tanah awal (% berat)
pad a lahan bervegetasi (hasil kalibrasi)
2~
Tabel2. Kalibrasi gypsum block pada lahan terbuka
Kedalaman 0-10 em Kedalaman 10-20 em No Skala Kadar Air (%berat) Skala Kadar Air (%berat)
1 18.50 16.25 25.00 16.95
2 55.00 17.40 50.00 17.75
3 85.50 18.52 70.50 18.55
4 116.00 21.04 95.00 21.25
5 150.00 22.90 120.00 22.30
6 164.00 23.88 145.00 23.15
7 169.00 24.25 190.00 24.94
8 215.00 25.20 200.00 26.72
9 225.00 25.50 230.00 28.54
10 250.00 28.90 260.00 30.35
30~---~ 35
y = 0.0521 x
+14.8357 o
~ 30 y=O.0571 x+15.1282
« :;; 25
."
.. '" " 20
15~~~-~--L-~_-J_~
15
o 50 100 150 200 250 300
Skala
Kedalaman 0-10 em
0 50 100 150 200 250 300
Skala
Kedalaman 10-20 em .
Gambar 5. Kurva hubungan antara skala dengan kadar air tanah awal (% berat) pada lahan terbuka (hasil kalibrasi)
Hasil perhitungan regresi linier untuk masing-masing kondisi tersebut (dapat
dilihat pada Lampiran 1) mempunyai nilai koefisien determinasi (R') yang
mendekati 100%. Nilai koefisien determinasi tersebut menunjukkan hubungan erat
antara skala dan kadar air tanah terukur sehingga tidak mengurangi ketelitian dalam
penentuan nilai kadar air tanah awal.
B. ANALISIS SIFAT FISIK TANAH
Analisis sifat fisik tanah meliputi analisis (I) tekstur tanah, (2) porositas total tanah, dan (3) porositas drainase tanah. Analisis terhadap porositas total tanah dan porositas drainase tanah dilakukan dua kali yaitu sebelum dan setelah penelitian, sedangkan untuk analisis tekstur tanah dilakukan hanya sebelum penelitian.
1. Tekstur Tanah
Tekstur tanah dilihat dari proporsl tiga partikel pembentuk tanah yaitu partikel liat, debu, dan pasir. Hasil analisa tekstur pada lahan bervegetasi dan tidak bervegetasi dapat dil ihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil analisa tekstur tanah dalam 3 fraksi
No. Tekstur Tanah Bervegetasi Tanah Terbuka (%) 0-10 em 10-20 em 0-10 em 10-20 em
1 Pasir 67.6 67.5 59.7 61.3
2 Debu 22.7 20.4 27.8 25.2
3 Liat 9.7 12.1 12.5 13.5
Dari hasil analisa tersebut (pesentase pasir, debu dan liat) diperoleh bahwa lokasi penelitian memiliki jenis tanah lempung berpasir berdasarkan diagram segitiga tekstur.
Pada Tabel 3 terlihat bahwa tanah bervegetasi memiliki kandungan pasir
yang relatif lebih besar (67.6% pada kedalaman 10 em dan 67.5% pad a
kedalaman 20 em) daripada tanah terbuka (59.7% pada kedalaman 10 em dan
61.3% pada kedalaman 20 em), tetapi memiliki kandungan debu yang relatif
lebih rendah (22.7% pada kedalaman 10 em dan 20.4% pada kedalaman 20 em)
dibandingkan kandungan debu pada tanah terbuka (27.8% pad a kedalaman J(i em
dan 25.2% pada kedalaman 20 em). Kandungan liat pada tanah bervegetasi relatif
26
rendah (9.7% pada kedalaman 10 em dan 12.1% pada kedalaman 20.em) dibanding kandungan Ii at pada tanah terbuka (12.5% pada kedalaman 10 em dan 13.5% pada kedalaman 20 em). Hal ini menunjukkan bahwa tanah bervegetasi memiliki tekstur yang relatif lebih kasar dibanding tanah terbuka. Dan ditinjau dari kedalamannya, tanah bervegetasi memiliki kandungan liat yang semakin meningkat pada kedalaman 10-20 em.
2. Porositas Total Tanah
Hasil analisis porositas total tanah sebelum dan setelah dilakukan infiltrasi dapat dilihat pada Tabel4.
Tabel4. Hasil analisis porositas total tanah
Sebelum penelitian Sesudah penelitian Kondisi Lahan Kondisi Lahan No. Kedalaman
(em) BelVegetasi Terbuka BelVegetasi Terbuka
(o';) (%) (o';) (%)
1 10 66.4 69.1 64.8 67.6
2 20 71.7 75.5 67.5 70.2
Dari hasil analisa, porositas total tanah sebelum penelitian infiltrasi memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan setelah penelitian infiltrasi. Hal tersebllt didllga akibat adanya proses pemampatan dan penlltllpan pori-pori tanah setelah pemberian air secara terus menerus selama pengukuran infiltrasi dilakukan. Penlltllpan pori tersebllt disebabkan terbawanya partikel dari permllkaan ke dalam tanah, kemlldian mengendap di ruang pori dalam tanah.
Pad a Tabel 4 terlihat bahwa tanah bervegetasi memiliki persentase porositas
total yang relatif lebih kecil dibandingkan tanah terbllka. Hal ini karena tanah terbllka
memiliki persentase liat yang relatif lebih besar daripada tanah bervegetasi. Ditinjall
dari segi kedalamannya, persentase pori total lebih tinggi pada kedalaman 10-20 cm dibanding pada kedalaman O-IOcm. Hal ini dapat disebabkan oleh kandungan liat yang lebih tinggi pad a kedalaman 10-20cm dibanding pada kedalaman 0-10cm, dan kandungan pasir yang relatif lebih rendah pada kedalaman 10-20cm dibanding pada kedalaman 0-lOcm. Dengan demikian, diduga pori -pori makro lebih ban yak terdapat pada kedalaman 0-lOcm dan menyebabkan terbawanya partikel tanah yang lebih halus dari permukaan ke dalam tanah ketika dilakukannya pemberian air. Partikel tersebut mengendap di bagian tanah yang lebih dalam dan menimbulkan persentase pori-pori total yang lebih rendah setelah dilakukannya penelitian infiltrasi.
Demikian pula hasil penelitian Hartono (1991) dan Bintari (1996) yang secara keseluruhan, porositas tanah di lahan terbuka mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan dengan lahan bervegetasi. Berbeda dengan hasil penelitian Pamuji (1994) yang secara keseluruhan, porositas total tanah pada lahan bervegetasi mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan pada lahan yang terbuka.
Adanya perbedaan tersebut lebih disebabkan pada pemanfaatan lahan di masing-masing lokasi misalnya adanya pengolahan lahan, serta terjadinya proses pemampatan maupun pemadatan akibat lalu lintas manusia mapun air hujan.
3. Porositas Drainase Tanah
Perhitungan porositas drainase tanah dilakukan pada Lembaga Penelitian Tanah Bogor. Hasil analisis terse but, yang dilakukan sebelum dan sesudah pengukuran intiltrasi, dapat dilihat pada Tabel 5.
Berdasarkan kelas drainasenya, tanah dapat dibedakan menjadi kelas
drainase lamb at dan drainase cepa!. Kelas tersebut dipengaruhi oleh ukuran pori
28
drainase tanah, sedangkan ukuran pori drainase ditentukan oleh tekstur tanah.
Semakin kasar tekstur tanah, akan semakin besar jumlah pori makro dan semakin cepat drainasenya.
Pada Tabel 5 terlihat bahwa tanah bervegetasi memiliki porositas drainase cepat yang lebih kecil dan porositas drainase lambat yang lebih besar dibanding tanah terbuka, namun nlainya tidak jauh berbeda jika dibanding pad a lahan tebuka. Hal ini terutama dilihat pada kedalaman 10-20 cm. Dengan demikian, walau kandungan pasir lahan bervegetasi lebih tinggi dibandingkan lahan terbuka, namun jumlah porositas drainase cepat lahan bervegetasi lebih rendah dibandingkan pada lahan terbuka.
Tabel 5. Hasil analisis porositas drainase
Sebelum Sesudah
Kondisi lahan penelitian penelitian dan Porositas drainase Porositas
No. kedalaman (em) (%) drainase (%)
Cepat Lambat Cepat Lambat 1 Bervegetasi
10 41.8 3.6 35.6 4.6
20 54.9 2.7 48.3 3.3
2 Terbuka
10 46.2 3.4 41.8 3.9
20 55.6 2.6 50A 3.7
C. HASIL PENGUKURAN INFILTRASI
Hasil pengukuran infiltrasi untuk lahan bervegetasi dapat dilihat pada Lampiran :2 dan untuk lahan terbuka pada Lampiran -'.
Pada umumnya, sebagaimana terlihat pada Lampiran 2 dan 3, hasi I
pengukuran infiltrasi menunjukkan balma laju inliltrasi akan semakin berkurang
dengan semakin benambahnya waklu. Hal ini karena pada saal lanah belum jenuh,
terdapat gaya hisapan matrik dan gay a gravitasi yang bekerja. Namun semakin lama, tanah semakin mendekati jenuh, maka gaya hisapan matrik menjadi semakin kecil dan hanya gaya gravitasi yang bekerja. Akibatnya laju infiltrasi berkurang dengan bertambahnya waktu hingga mencapai minimum dan konstan.
Adapun terjadinya penurunan kapasitas infiltrasi pada waktu tertentu adalah disebabkan oleh proses pembasahan secara terus menerus pada partikel tanah. Proses pembasahan tersebut menyebabkan lepasnya ikatan butir-butir tanah, kemudian butiran tersebut menutupi atau mengisi ruang pori tanah. Akibatnya terjadi penurunan jumlah air yang terinfiltrasi.
. Ditinjall dari pengaruh tekstur dan porositas tanah terhadap kapasitas infiltrasi, maka semakin kasar tekstllr cenderung akan semakin banyak memiliki pori berdiameter besar. Dengan demikian, kapasitas infiltrasi tanah bertekstllr kasar akan lebih besar dibandingkan kapasitas infiltrasi pada tanah bertekstllr hal LIS.
Pada hasil pengukuran infiltrasi (Lampiran 2 dan 3) terlihat bahwa ketika kadar air tanah awal rata-rata relatif sa 111 a yaitll 26.9% (pada hari ke 911ntuk lahan bervegetasi, dan pada hari ke I untuk lahan terbllka) infiltrasi kllmlllatif lahan bervegetasi adalah sebesar 192 111m dan pada lahan terbllka adalah sebesar 443 mm.
Hal tersebllt menllnjllkkan bahwa infiltrasi kllmlllatif dan kapasitas infiltrasi pada
lahan terbuka memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan pada lahan bervegetasi
Hal tersebllt dapat disebabkan oleh jumlah porositas drainase cepat relatif lebih besar
pada lahan terbllka dibandingkan pada lahan bervegetasi, walall tekstllr lahan terbllka
memilki kandungan pasir yang relatiflebih rendah dibandingkan lahan bervegetasi.
30
Ditinjau dari segi kadar air tanah, terlihat bahwa nilai infiltrasi kumulatif akan menjadi semakin kecil dengan semakin besarnya kadar air tanah awal, sehingga akan mempercepat lercapainya laju infiltrasi konstan. Hal ini karena semakin tinggi kadar air, maka semakin banyak pori yang telah diisi dengan air sehingga mengurangi air yang terinfiltrasi
D, HASIL PENGEPASAN (FITTING) PERSAMAAN INFILTRASI
L Hasil pengepasan persamaan infiltrasi Kostiakov
Pengepasan persamaan infiltrasi Kosliakov dilakukan dengan cara regresi linier terhadap nilai logaritma waktu (I) dan infiltrasi kumulalif (F) Dari persamaan linier yang dihasilkan dapat dihitung nilai K dan n.
Pada Tabel 6 dapat dilihat hasil perhitungan nilai koefisien K dan n serta
hasil persamaan Kostiakov untuk lahan bervegetasi, dan pada Tabel 7 dapat
dilihat hasil perhilungan nilai koefisien K dan n untuk lahan terbuka. Dari kedua
tabel tersebut terlihat bahwa nilai K dan n semakin kecil dengan semakin
tingginya kadar air tanah awal. Hubungan lersebul dapat juga dilihat pada contoh
grafik hubungan log t dan log F pada Lampiran 4.
Tabel 6. Hasil Perhitungan konstanta K dan n serta persamaan infiltrasi Kostiakov untuk lahan bervegetasi
Kadar air lanah awal Konstanta Pcrsamaan
No. (% berat)
10 eIll 20 em rata-rata K n f=K.lll
I 22 . .\900 27.0856 2.\.7878 7.3953 -0.3366 [ _7.::1953.r
O.Db62 22.7855 27.9286 25.3570 6.7753 -(U225 f~6.7753.t -lB"-'
-' 230810 28.3501 25_7156 6.7053 -0.3183 f~6_7053.t
-031S3.\ 2J.II06 28_.\906 25_8006 5_8731 -0.3178 [=5.8731.1
_031"785 23.2288 28.7716 26.0002 5.6.\75 -tUO.\3 [=5.6~75.1
-u3U43 (,23.()720 29.0526 26_3623 '\_1212 -0.297.\ f~'\_12I2.t
-U09"7 13.9675 29.3336 26.6506 .\.0897 -0_3028 f=~.0897.1
_!)3(1288 2'\_1153 29.3617 26_7385 3_9966 -0_2932 [=3.9-1-61.1
·032329 2,\.2630 29_61.\6 26.9388 3.875.\ -0_3557 f ~3 .875.\.t
-03;;-10 2'\_2926 30..\576 27.3751 3.8.\69 -0_2852 f=3.6596.t
-03r-1II 2.\.\ 108 30.\857 27.4.\82 3_6596 -0_3374 f=3.6382.1
_1)312812 25_ .\.\50 313006 28_3728 3.6382 -0.3128 [=3.2867.1
-(31)5313 25.5928 31.5816 28_5872 3_2867 -0.3053 f~2_8397.t
_002031,\ 25.7.\05 31.6097 28.6751 3.2537 -0_2630 [=3.2537.1
_0:6315 260360 31.7221 28_8791 2.9349 -0.ISI5 f~2.93.\9.t
_01'1316 26_6270 31.8626 29_2.\.\8 2.8397 -0_2203 f=2.8383.1
-(I ]"76)17 26_9225 31.8907 29..\066 2.8383 -0_1763 f ~2. 7228.1
-017"18 27.2180 32.0031 29_6106 2_7228 -0.1742 f~2.69IS.t -o.,n 19 28.10.\5 32.1436 30_12'\ I 2.66.\8 -0_3312 f~2.66.\8_t
-0331'20 28.\Om 32_28,\1 30_3.\21 2 . .\907 -0.226.\ f ~2_.\907_t
-U."6-121 28.6955 32.7056 30.7006 2.3725 -0_2.\26 f=2.::1725.1
-0.242622 29.2865 32_9866 31.1366 2.098.\ -0_1238 f ~2.l)98.\.t
_ff 1'""
--, 29.5820 33_2676 31..\2.\8 2_0389 -0.2044 f~2_0389_t
-020442,\ 30.1730 33.5486 31.8608 1.9773 -0_2998 f = 1. 9773.t
_0.299825 30.\6S5 33_8296 32.1.\91 1.7172 -0.2515 f~1.7172.t -fr,m 26 30_76.\0 )'\_1106 32.\373 1.670.\ -0.1284 f~1.670.\.t
-01'"27 30.7936 3'\_1106 32..\521 1.6372 -0_1615 [=1.6372.1
·1)161528 30_9118 35_5156 33.2137 1.66S1 -0.1648 f~1.668l.t
-0164829 31.6505 36.6396 3,\_1.\51 1..\.\99 -0.3355 f=lA-I-99.1
-0335530 3 L9.\60 36_9206 3-"-1-333 1.3092 -0.2131 f = l.3092.t _().~\31
32
Tabel 7. Hasil Perhitungan konstanta K dan n selia persall1aan intiltrasi Kostiakov llntllk lahan terbuka
Kadar air tallah awal Konstanta Pcrs3maan
No. ('X) befat)
lOeill 20 eill rala-r,II;1 K n f=K.tll
I nnl7 29.1177 26.9262 8.3507 -0.2922 [ -8.35071
1_) __} 2-1.9952 29.-1032 27.19n 7.8765 -U.3-188 f=7.8765.1
-113..j1<~3 25.1255 29.8029 27.-16-12 7.2933 -0.3-167 [=7.2933.1·(1.1..Jt,- -I 25.2557 29.8315 27.5-136 7.1163 -O.301l} f =7 .1163.1
_lJ 3(lfl~5 257767 29.97-12 27.8755 6.8277 -0.3372 [=6.8277.1 ·owc 6 26.0372 30.2026 28.1199 6.-101-1 -0.3128 [=6.-101-1.1 -0.""
7 26.0631 30.2597 28.1615 6.3909 -0.3109 f=6.3909.1
-03lU98 260633 31.1162 28.5898 6.2151 -0.2728 [=6.215I.t -oc-"
9 262977 31.-1017 28.8-1<)7 SAil 2 -0.238-1 f =5"+ 112.1
.(1 :3S410 26.-1019 31.-D03 28.9 \(>1 -1.9317 -0.21113 f=-+.93 17.1
.1,:'\1,.,II 26.5582 31.5159 290371 -1.3287 -0.3765 f= .. 1-.:)287.1
_ll.:n.'12 26.58-13 31.5·U5 29.06-1-1 -1.0521 -lU79 f =.+.0521.1
-I) T'"l.1 26.5999 J 1.6872 29.1-135 3.655-+ -0.3262 f=J.655 .. U
.ODi:1-1 26.8187 31.7386 29.2787 3.4599 -0.2263 f=3..t599.t
·O::'b315 26.8-1-18 31.9156 29.38112 32159 -0.193-1 f=3.2259.1·
11\93..\,16 27.0792 3 I. 9727 29.5250 2.9915 -0.1507 f=2.9915.1
·Ll151(17 27.2355 32.018-1 29.62(,9 2.8069 -0.1563 [=2.8069.1
. I I ] ' d18 27.3397 32.2582 29.7989 2.6918 -0.2870 [=2.6918.1·<leg- 19 27.3918 32.2868 29.8393 2.5809 -0.3195 f=2.5809.t
-113]<,)20 27.6002 32.8292 30.21-17 2.-1037 -0.2997 [=2.-1037.t -"CO'·- 21 27.6002 32.8806 30.2-111-1 2.1708 -0.2591 [=2.1708.1 ." :'~I 22 27.70-14 33.-1002 30.5523 2.0802 -0.2513 [=2.0802.t -" ""
2J 27.7305 33.51-1-1 30.6225 1.7666 -0.1120 f = I. 7666.1 -'(,I:
24 27. 7513 33.6857 30.7185 1.5485 -0.21-12 f = 1.54851
-0::1 ~:25 27.8607 33.7143 30.7875 1.4795 -0.0209 f=1.4795.1 _uu:m 26 28.2515 33.7371 30.99·B I.·U28 -0.2776 [= 1.-1-128.1
·0c--"
27 28.3817 33.9712 31.1765 IAI09 -0.1258 [=1.-1109.1
-"iO.'>l28 28.6422 3-1.5-122 31.5922 1.3453 -0.1796 f=1.3453.t
.11]-91:>29 28.7725 34.8277 31.8001 12729 -0.1777 [=1.2729.1
-0]---:;0 28.9027 3-l.X563 31.8705 1.22 I7 -0.2006 f=I.2217.t
.11:\")/"7 Hasil pengepasan persal11aan inliltrasi Philip
Persamaan Philip ditentukan berdasarkan hasil kOl11binasi dari pel11ilihan
titik yang paling l11endekati persamaan Kostiakov. Kombinasi titik tersebut yang
dipilih adalah kOl11binasi 2-240, 5-240, 10-240, 2-180, dan 5-180. Setelah
dianalisa, terlihat bahwa titik kombinasi tl~5 l11enit, dan t2= 180 l11enit )'ang
paling l11endekati persal11aan Kostiakov. Dengan del11ikian nilai C dan D
dihitung berdasarkan persal11aan kOl11binasi titik tersebut (contoh grafik
hubungan antara waktu dan infiltrasi kUl11ulatif dengan l11enggunakan persal11aan
yang dihasilkan dari kOl11binasi titik tersebut dapat dilihat pada Lal11piran 5).
Tabel 8. Hasil perhitungan konstanta C dan D serta persamaan infiltrasi Philip untuk lahan bervegetasi
Kadar air tanah awal Konstanta Pcrsamaan
No. (1% bcrat) f=C + D.t.'II)
Weill 20 elll rata-rata C D
1 22.4900 27.0856 24.7878 0.7200 6.5740 [ -0.7200 + 6.5740 C'"
2 22.7855 27.9286 253570 0.7333 6.1119 [ =0.7333 + 61119C'"
3 lJ.0810 28.3501 25.7156 il.6067 1.2286 [ =0.6067 + 1.2286 Co, 4 23.1106 28.4906 25.8006 0.5800 4.9417 [ =0.5800 + 4.9417 C'"
5 23.2288 28.7716 26.0002 0.5667 4.9566 [=0.5667 + -+.9566 rll ~ 6 23.6720 29'()526 26.3623 0.6133 3.1156 [=0.6133 + 3.1156.-
11."7 23.9675 29.3336 26.6506 0.5467 3.1901 [=0.5467 + 3.1901 r'"
S 24.1153 29.3617 26.7385 0.5933 3.3616 [=0.5933 + 3.3(Jl6 r"-~
9 H.2630 29.6146 26.9388 0.3733 3.6075 [=0.3733 + 3.6075
rll:'10 24.2926 30.4576 27.3751 0.5~67 3.1901 [=0.5467 + 3.1901 r
ll"II 24.4108 30.4857 27.4482 0.3667 3.3914 [ =0.3667 + 3.3914 r(l~
12 25.4450 313006 28.3728 0.4800 30411 [=0.4800 + 3.0411 r'"
13 25.5928 31.5816 28.5872 0.3533 3.1827 [ =0.3533 + 3.1827 C'"
14 25.7405 3 1.6097 28.6751 0.5333 2.7578 [=0.5333 + 2.7578
ell:'15 26.0360 31.7221 28.8791 0.7133 6.1343 [=0.7133 + 6.1343 r
W;16 26.6270 31.8626 29.2448 0.6533 2.4000 [=0.6533 + 2.4000 r'"
17 26.9225 31.8907 29.4066 0.7467 2.2957 [=0.7467 + 2.2957 ell'>
18 27.21S0 32.0031 29.6106 0.6667 2.6087 [=0.6667 + 2.6087 r'"
19 28.1045 32.1-D6 30.1241 0.2067 3.1230 [ =0.2067 + 3.1230 r
ll)21) 28.400ll 32.2841 3U.3-+21 0.5800 1.5876 [ =0.5800 + 1.5876 rll"
21 28.6955 32.7056 30.7006 0.4933 1.6845 [ =0.4933 + 1.68~5 r'"
22 29.2865 32.9866 31.1366 0.8067 1.3342 [=0.8067 + 1.33+2
rll:'"
_J 29.5820 33.2676 314248 0.6600 1.0510 [=0.6600 + 1.0510 r'"
24 30.1730 33.5486 31.8608 0.2000 2.0125 [ =0.2000 + 2.0125 r'"
25 30.4685 33.8296 32.1491 0.3133 1.8858 f=0.3133 + 1.8858 C'"
26 30.7640 34.1106 32-1373 0.7733 0.2534 [=0.7733 + 0.253-1- t
J527 30.7936 34.1106 32.~521 0.4800 12522 [=OA8()0 + L2522r
IJ528 31l.9118 35.5156 :n.2137 0.5533 0.7230 [=0.5533 + 0.7230 r'"
21.) .3 1.6505 36.6396 3~.1451 0.1533 1.3938 [=0.1533 + 1.3938 r
IJ5~o
