JUDUL PENELITIAN:
Karakterisasi dan Remediasi Lahan Pertanian
Pasca Erupsi Gunung Sinabung Tanah Karo
Tim Pengusul
Ir.Bangun Tampubolon, MS NIDN: 0108106001 (Ketua)
Ir. Parlindungan Lumbanraja, MSi NIDN: 0116086301 (Anggota) Prof. Dr.Ir. Ferisman Tindaon, MS NIDN: 0121036202 (Anggota)
UNIVERSITAS HKBP NOMMENSEN
MEDAN
APRIL 2014
LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN
2
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Indonesia mempunyai jalur gunung api serta rawan erupsi (eruption) di sepanjang ring of fire
mulai Sumatera – Jawa – Bali – Nusa Tenggara – Sulawesi – Banda- Maluku-Papua . Jalur gunungapi tersebut merupakan sumber terjadinya gempa dan letusan, sehingga secara fisik
gunungapi sebagai pemicu terjadinya bencana gempa volkanik, lahar panas, awan panas, longsor,
dan tsunami jika berasal dari gunungapi laut. Indonesia dilalui oleh dua lempeng yang
menunjukkan bahwa daerah di Indonesia rentan terhadap gempa bumi dan letusan gunung api
akibat dari pergeseran kedua lempeng tersebut. Di Indonesia terdapat sekitar 127 gunung api
yang tersebar di berbagai pulau dari Sabang sampai Merauke. Gunung api tersebut beberapa
diantaranya gunung Sinabung di Tanah Karo Sumatera Utara, Gunung Kelud di Jawa Timur,
Gunung Marapi di Sumatra Barat, Gunung Merapi di Yoyakarta, Semeru di Jawa Timur dan anak
Krakatau dan Galungung di Jawa Barat. Pada saat sekarang masing terjadi erupsi gunung
Sinabung, meskipun aktivitasnya sudah mulai menurun, yang telah meletus sejak September
2013 dan ternyata status hingga tanggal 15 Februari 2014 yang lalu.
Gunung Sinabung merupakan salah satu gunung di dataran tinggi Kabupaten Karo,
Sumatera Utara, terletak pada koordinat puncak 03o 10‟ LU dan 98o 23‟ BT dengan puncak
tertinggi gunung ini adalah 2.460 meter dari permukaan laut yang menjadi puncak tertinggi di
Sumatera Utara. Gunung ini belum pernah tercatat meletus sejak tahun 1600. (Global Volcanism
Program, 2008). Letusan Gunung Sinabung menyemburkan debu vulkanis setinggi 3 kilometer
dan gempa bumi vulkanis yang dapat terasa hingga 25 kilometer di sekitar gunung ini. Tanggal 7
September 2013, Gunung Sinabung kembali metelus dan hingga 15 Februari 2014 masih
dinyatakan status awas. Ini merupakan letusan terbesar sejak gunung ini menjadi aktif pada
tanggal 29 Agustus 2010. Debu vulkanis ini tersembur hingga 5.000 meter di udara. Pasca
letusan gunung Sinabung saat terdapat material hasil letusan yang sangat besar dan mengandung
banyak jenis unsur hara sehingga berpotensi untuk digunakan pada tanah sebagai ameliran dan
3 Abu vulkanik atau pasir vulkanik adalah bahan material vulkanik jatuhan yang
disemburkan ke udara saat terjadi suatu letusan. Abu maupun pasir vulkanik terdiri dari batuan
berukuran besar sampai berukuran halus, yang berukuran besar biasanya jatuh disekitar sampai
radius 5-7 km dari kawah, sedangkan yang berukuran halus dapat jatuh pada jarak mencapai
ratusan hingga ribuan kilometer. Material erupsi gunung ini mempunyai ukuran bervariasi dari
batuan, kerikil, pasir sampai debu halus. Material letusan tersebut antara lain adalah Abu
vulkanik, lava, gas beracun, hingga batuan beku yang terlempar ke atmosfer Jika tidak ada
letusan gunung api maka tanah secara alami bekembang menjadi tua, akibatnya produktivitas dan
daya dukungnya juga terus menurun dengan berjalannya waktu. Aliran lava dan lahar halus asal
letusan saat ini merupakan sumberdaya alam luar biasa dan strategis, tetapi peluang dan
kesempatan pemanfaatannya hanya bersifat lokal secara alami. Letusan gunung api akan
membawa perubahan mendasar yang menguntungkan pada sumberdaya tanah yang terjangkau
oleh material letusan karena terjadi ”peremajaan (rejuvenation) dan pengayaan (enrichment)
tanah secara alami.
Karakteristik lahan dapat diukur atau dianalisis tanpa memerlukan usaha-usaha yang sangat
besar. Karakteristik lahan sangat diperlukan dalam suatu evaluasi lahan, yaitu proses pendugaan
potensi lahan untuk berbagai alternatif penggunaannya. Kegiatan evaluasi lahan antara lain
meliputi kegiatan survei bentang alam, survei tanah, tipe dan distribusi vegetasi, serta
pengamatan iklim. Dalam prakteknya, data ini sering dikumpulkan bersamaan dengan
pelaksanaan survei tanah. Hasil kajian terhadap karakteristik lahan dapat digunakan untuk
berbagai kegunaan, diantaranya adalah untuk memberikan arahan pengelolaan kawasan hutan
dan evaluasi kondisi daerah aliran sungai. Ada beberapa aspek karakteristik lahan yang akan
digunakan untuk menilai kualitas suatu lahan, antara lain iklim (curah hujan, suhu, kelembaban),
tanah (tekstur, kedalaman efektif, drainase), retensi hara (KTK, KB, pH), ketersediaan hara (N
total, P tersedia, K dapat ditukar), serta persyaratan pengolahan dan konservasi.
1.2. Perumusan Masalah
Erupsi Gunung Sinabung di Kabupaten Tanah Karo pada bulan September 2013 hingga Februari
2014 lalu, masih banyak menyisakan lahan pertanian yang tertutup oleh deposit material
vulkanik, bahkan ada yang kedalamannya lebih dari 50 cm. Aktivitas pencarian nafkah mayoritas
4 dibudidayakan. Rehabilitasi lahan perlu untuk terus diupayakan oleh berbagai pihak guna
kembali menghidupkan aktivitas perekonomian petani. Namun perlu diteliti lebih lanjut apakah
deposit material vulkanik tersebut saja dapat memberikan produksi yang optimal untuk
komoditas tertentu, atau memerlukan pengayaan/ amelioran bahan organik agar memiliki mampu
mendukung produksi yang optimal. Perlu dipelajari lebih lanjut pengaruh penambahan bahan
organik dan mulsa yang relatif minim pada pertumbuhan komoditas pertanian yang bernilai
ekonomis tinggi terhadap tanah endapan deposit vulkanik, agar diketahui upaya yang tepat untuk
rehabilitasi lahan lereng Gunung Sinabung Tanah Karo Sumatera Utara. Bertitik tolak dari latar
belakang diatas maka peneliti merumuskan permasalahannya sebagai berikut:
1. Apakah penambahan abu volkanik memberi pengaruh terhadap perubahan sifat fisik, kimia
dan biologi, tanah dan air lokasi eruspi gunung Sinabung
2. Apakah rehabilitasi sifat fisika dapat memperbaiki tingkat kesuburan tanah pasca erupsi
gunung Sinabung.
3. Apakah perbaikan sifat kimia dan bilogi tanah dapt berpengaruh terhadap perbaikan kesuburan
tanah.
5
BAB. 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gunung Sinabung Tanah Karo
Gunung Sinabung merupakan salah satu gunung di dataran tinggi Kabupaten Karo, Sumatera
Utara, Indonesia. Koordinat puncak Gunung Sinabung adalah 03o 10‟ LU dan 98o23‟ BT dengan puncak tertinggi gunung ini adalah 2.460 meter dari permukaan laut yang menjadi puncak
tertinggi di Sumatera Utara. Gunung ini belum pernah tercatat meletus sejak tahun 1600.
Aktivitas Gunung Sinabung terjadi pada tanggal 27 Agustus 2010, gunung ini mengeluarkan
asap dan abu vulkanis. Kemudian, tanggal 17 September 2013, gunung Sinabung mengeluarkan
lava. Abu Gunung Sinabung cenderung meluncur dari arah barat daya menuju timur laut. Letusan
Gunung Sinabung menyemburkan debu vulkanis setinggi 3-5 kilometer dan gempa bumi
vulkanis yang dapat terasa hingga lebih dari 100 kilometer di sekitar gunung ini. Hasil dari erupsi
Gunung Sinabung tersebut mengeluarkan kabut asap yang tebal berwarna hitam disertai hujan
pasir ,dan debu vukanik yang menutupi ribuan hektar tanaman para petani yang berjarak dibawah
radius enam kilometer tertutup debu tersebut. Debu vulkanik mengakibatkan tanaman petani
yang berada di lereng gunung banyak yang mati dan rusak. Tanah-tanah yang berada disekitar
kawasan Gunung Sinabung sebelum meletus akhir-akhir ini memiliki kesuburan yang lebih tinggi
sehingga tanaman yang tumbuh di atasnya dapat tumbuh subur. Hal ini disebabkan oleh
material-material yang dikeluarkan dari gunung tersebut pada letusan sebelumnya mengandung hara yang
baik bagi tanah setelah melapuk. Debu dan pasir vulkanik yang disemburkan ke langit mulai dari
berukuran besar sampai berukuran yang lebih halus. Debu dan pasir vulkanik ini merupakan
salah satu batuan induk tanah yang nantinya akan melapuk menjadi bahan induk tanah dan
selanjutnya akan mempengaruhi sifat dan ciri tanah yang terbentuk.
2.2. Abu Vulkan dan Kesuburan Tanah
Abu vulkanik adalah bahan material vulkanik jatuhan yang disemburkan ke udara saat terjadi
suatu letusan dan dapat jatuh pada jarak mencapai ratusan bahkan ribuan kilometer dari kawah
karena pengaruh hembusan angin. Debu yang didominasi oleh pasir dan debu halus yang
merupakan material padat. Bahan letusan gunung api yang berupa padatan dapat disebut sebagai
bahan piroklastik (pyro = api, klastik = bongkahan). Bahan padatan ini berdasarkan diameter
(0.25-6
4 mm) yang lepas dan tumpul, lapilli atau „little stone‟ (4-32 cm) yang berbentuk bulat hingga persegi dan bom (> 32 mm) yang bertekstur kasar. Adanya debu dan pasir vulkanik, yang masih
segar ini, akan melapisi permukaan tanah sehingga tanah mengalami proses peremajaan
(rejuvinate soils). Debu yang menutupi lapisan atas tanah lambat laun akan melapuk dan dimulai
proses pembentukan (genesis) tanah yang baru. Debu vulkanik yang terdeposisi di atas
permukaan tanah mengalami pelapukan kimiawi dengan bantuan air dan asam-asam organik yang
terdapat di dalam tanah. Akan tetapi, proses pelapukan ini memakan waktu yang sangat lama
yang dapat mencapai ribuan bahkan jutaan tahun bila terjadi secara alami di alam. Hasil
pelapukan lanjut dari debu vulkanik mengakibatkan terjadinya penambahan kadar kation-kation
(Ca, Mg, K dan Na) di dalam tanah hampir 50% dari keadaan sebelumnya.
Dalam jangka pendek, abu vulkanik memiliki dampak yang buruk bagi lingkungan hidup.
Namun dalam jangka panjang, abu vulkanik memiliki manfaat untuk kehidupan manusia
khususnya di bidang pertanian.
Abu vulkanik memiliki dampak yang buruk dalam jangka pendek karena di awal
keluarnya dari kepundan gunung berapi, material ini memiliki sifat kimiawi yang akan
menurunkan kesuburan tanah. Abu vulkanik memiliki kadar keasaman (pH) sekitar 4 – 4,3.
Dengan kadar keasamannya, tanah yang terkena abu vulkanik akan memiliki kadar keasaman
(Ph) tanah sebesar 5 – 5,5. Padahal normalnya suatu tanah dikatakan subur jika memiliki tingkat keasaman (pH) seberar 6 – 7. Turunnya keasaman tanah (pH) ini akan turut menurunkan tingkat kesuburan tanah. Sehingga tanah yang terkena abu vulkanik, akan mengalami penurunan
produktivitas lahan, jika dimanfaatkan untuk bidang pertanian. Di samping itu, dalam jangka
pendek abu vulkanik dapat mengusir hama serangga atau gulma yang biasa menjadi musuh
petani. Hal ini dikarenakan, makhluk hidup tersebut tidak dapat hidup dalam suasana terlalu
asam, sehingga populasi makhluk tersebut akan menurun. Dalam jangka panjang, abu vulkanik
juga akan memberikan dampak yang sangat positif bagi peningkatan produktivitas tanah. Saat
kadar keasaman dari abu vulkanik telah dapat dinormalisasi melalui proses alamiah ataupun
dengan bantuan manusia menggunakan dolomit sebagai penetral, maka kandungan mineral yang
tersimpan dalam abu vulkanik akan menjadi pupuk alamiah yang sangat baik untuk
perkembangan tanaman pertanian. Terdapat empat buah mineral utama yang terkandung di dalam
abu vulkanik, diantaranya : Besi (Fe), Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Silika (Si). Keempat
7 Fe, Al, Mg dan Si yang terdeteksi pada abu vulkanik merupakan beberapa unsur logam yang ikut
mempengaruhi kondisi kesuburan tanah di sekitar gunug berapi. Selama kadar masing-masing
unsur yang ada pada abu vulkanik masih berada dalam batas aman, maka abu vulkanik tidak
bersifat racun bagi tanaman.
2.3. Sifat bahan letusan abu gunung api
Tindakan yang segera dilakukan pasca letusan adalah pemulihan status lahan tertutup debu
volkan menjadi lahan produktif. Mengenali sifat-sifat material bahan tutupan adalah kerangka
dasar membingkai percepatan pemulihan lahan. Sifat abu letusan mencakup ketebalan tutupan,
ukuran partikel debu, kandungan berbagai mineral dan unsur kimianya. Bongkah batuan
memerlukan waktu pelapukan ratusan sampai jutaan tahun sedangkan partikel pasir halus sampai
debu halus akan melapuk lebih cepat pada kondisi temperatur dan curah hujan tinggi. Material
berukuran debu, dengan komposisi mineralnya terdiri dari bahan mudah lapuk seperti gelas
volkan, kelompok feldspar dan ferromagesian adalah mineral yang mengandung banyak dan
berbagai jenis cadangan hara (reserved nutrient). Dibawah kondisi suhu dan curah hujan tinggi
jika diintervensi menggunakan teknologi sederhana, pelapukan mineral pembawa cadangan hara
tersebut dapat dipercepat. Teknologi sederhana percepatan pelarutan abu letusan gunung api
dapat dilakukan dengan mencampur debu letusan dengan bahan organik. Bahan organik yang
mengandung berbagai jenis asam organik mampu untuk melepaskan hara yang terikat dalam
struktur mineral dari debu letusan. Disamping itu bahan organik juga mampu menjaga kondisi
kelembaban agar pelapukan fisik, kimia dan biologi berlangsung secara simultan untuk
mempercepat pelepasan hara tanaman dari mineral pembawa cadangan hara. Pelepasan unsur
hara makro baik yang melekat pada permukaan debu melalui kondensasi maupun sebagai bagian
struktur mineral mudah lapuk (easily weatherable minerals) adalah Si, Ca, Mg, K, P dan S.
Disamping itu juga terdapat unsur mikro seperti Fe, Zn, Mn dan Cu. Semua unsur tersebut
dibutuhkan tanaman sehingga kehadiran abu volkan akan meningkatkan kandungan dan
cadangan nutrisi tanah untuk meningkatkan produktivitas tanah. Sumber bahan organik dapat dari
kompos, blotong (hasil samping pabrik tebu) dan tandan sawit kosong merupakan pilihan yang
tersedia. Dalam kondisi tanpa asam organik pelapukan fisik akan dominan diikuti kimia secara
terbatas sehingga waktu melapuk lebih lama.
8 yang tinggi. Jenis tanah volkanik dapat dijumpai di sekitar lereng gunung berapi. Tanah volkanik
dibentuk dengan tambahan abu volkanik dari gunung berapi yang meletus. Abu volkanik ini
merupakan hasil dari peleburan dan pembakaran bahan-bahan mineral. Lapisan tanah yang
dilapisi abu tersebut kemudian menjadi sangat kaya mineral dan bisa menumbuhkan aneka
tanaman dengan baik tanpa memerlukan tambahan pupuk. Namun, jika tanah volkanik diberi
tambahan pupuk organik atau kotoran hewan, maka kesuburan tanah akan akan semakin
meningkat. Tingginya kandungan pasir pada lahan-lahan yang terdampak erupsi gunung
menyebabkan kurang baiknya lahan tersebut bagi pertanian.
Banyaknya hara yang disumbangkan oleh abu letusan tergantung dari tebalnya tutupan
dan kandungan hara mineralnya. Secara umum sifat kimia abu letusan dapat dibedakan
berdasarkan kandungan silika (SiO2%) yaitu abu bersifat basis (45-55%), intermedier (55-62%)
dan masam (>62%). Makin masam abu letusan makin sedikit cadangan unsur hara yang
dilepaskan (Badan Litbang Pertanian. 2010). Dari berbagai data analisa total kandungan unsur
dalam abu volkan, umumnya abu letusan di Indonesia termasuk bersifat intermedier dan
peralihan dari basis ke intermedier. Dengan sifat tersebut maka cadangan kandungan hara dalam
mineral abu letusan masih termasuk tinggi. Abu letusan tersebut bersifat intermedier, yaitu
kandungan silika 56%. Berdasarkan analisa total tiap unsur maka setiap satu cm ketebalan
tutupan abu mempunyai potensi cadangan unsur makro kalsium 7.3 ton/ha atau setara 18 ton
kapur. Kandungan cadangan unsur kalium sebesar 2.4 ton/ha atau setara 4.7 ton pupuk KCl,
sedangkan unsur fosfor sebesar 240 kg/ha atau setara 1.5 ton pupuk SP-36. Sumbangan unsur
sulfur 120 kg/ha atau setara 0.4 ton kiserit (Badan Litbang Pertanian. 2010). Karakteristik debu
vulkanik yang terdapat pada Gunung Merapi memiliki kandungan P dalam abu volkan berkisar
antara rendah sampai tinggi (8-232 ppm P2O5). KTK (1,77-7,10 me/100g) dan kandungan Mg
(0,13-2,40 me/100g), yang tergolong rendah, namun kadar Ca cukup tinggi (2,13- 15,47
me/100g). Sulfur (2- 160 ppm), kandungan logam berat Fe (13-57 ppm), Mn (1.5-6,8 ppm), Pb
(0,1-0,5 ppm) dan Cd cukup rendah (0,01-0,03 ppm). (Sudaryo dan Sucipto, 2009).
2.4. Pengelolaan material erupsi volkan
Secara lokal tutupan abu volkan pada tanah dengan ketebalan kurang dari 20 cm dapat dicampur
tanah asli pada saat pengolahan tanah. Pencampuran endapan abu dengan tanah akan memberikan
9 abu letusan ke dalam tanah. Pengolahan lahan dengan mencampur tanah asli dengan bahan debu
erupsi adalah resep mujarab untuk meremajakan (rejuvenation) tanah atau dengan kata lain
pemulihan status kesuburan tanah. Sebagai contoh bahwa abu Gunung Merapi umumnya
bertekstur agak kasar sehingga dampak kerusakan terhadap tanaman cukup besar (Suriadikarta
dkk, 2010). Data hasil analisis fisika tanah yang dilakukan oleh Idjuddin dkk (2010)
menunjukkan bahwa berat volume tanah (bulk density) tertinggi, yaitu sekitar 1,37 – 1,41 g/cc, dimana hasil pengamatan total menunjukkan bahwa berat volkume tanah adalah 1,02 – 1,37 g/cc. Pori aerasi tertinggi pada rata-rata kedalaman 0-20 cm yaitu sekitar 20%, dimana sebaran pori
aerasi di seluruh wilayah pengamatan dengan rata-rata kedalaman adalah sekitar 13-17%. Air
tersedia tertinggi yaitu sekitar 20,5% sampai dengan kedalaman 20 cm. Sifat fisik abu volkan G.
Merapi yang khas adalah apabila jatuh ke permukaan tanah akan cepat mengeras karena adanya
proses sementasi Si, Ca dan Mg yang menyebabkan BD tanah cukup tinggi dan relative sulit
ditembus air.
10
BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
1.3.Tujuan Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian tahap pendahuluan (multi years) dengan tujuan untuk
mengetahui apakah tanah dan material vulkanik pasca erupsi Gunung Sinabung bulan September
2013 mampu menjadi media tumbuh tanaman yang baik dengan penerapan berbagai teknologi
pemulihan seperti penambahan bahan organik dan mulsa atau pemulihan dengan perlakukan kimia
(pemupukan) dan biologis. Melalui penelitian ini diharapkan potensi lahan-lahan yang tertutup oleh
deposit material vulkanik yang relative tinggi, lebih dari 20 cm, untuk budidaya tanaman dapat segera
dilkan pemulihan lahan.
1.4. Manfaat Penelitian
Data-data dan analisis kesuburan ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan dalam penilaian
aspek kesuburan tanah di lokasi penelitian maupun referensi terhadap nilai kesuburan abu vulkan.
Hasil penelitian diharapkan dapat bermanfaat dalam pengelolaan lahan kritis bekas erupsi Gunung
Sinabung, Tanah Karo khususnya dalam upaya rehabilitasi daerah tersebut. Hasil penelitian ini dapat
dijadikan saran dan acuan untuk Pemerintah Daerah Provinsi Sumatera Utara, khususnya Dinas
Pertanian di Kabupaten Tanah Karo untuk menata kembali tata guna lahan dan pemulihan lahan
11
BAB 4. METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi Penelitian
Penelitian direncanakan akan dilaksanakan pada bulan Januari hingga Mei 2015. Penelitian
dilakukan dengan metode survey pengambilan contoh abu dan tanah serta contoh air di lokasi
penelitian yang secara administratif terletak di desa-desa dan kecamatan lokasi gunung Sinabung
di kabupaten Tanah Karo Sumatera Utara. .Pengambilan contoh abu dan tanah, serta air
dilakukan berdasarkan toposequen dari lahan pertanian, dengan jarak terjauh 20 km dan terdekat
3 km dari puncak Gunung Sinabung Tanah Karo.
Penelitian Tahun Pertama (2015-2016):
Pada penelitian Tahun Pertama ini dilakukan identifikasi kondisi fisik lahan, diantaranya kondisi
iklim, fisiografi daerah setempat, geologi, tanah, hidrologi dan vegetasi. Adapun cara
mengumpulan dan analisis data tersebut adalah sebagai berikut: 1. Iklim : Penelitian Tahun
pertama Teknologi Pemulihan Lahan Pertanian Pasca Erupsi Gunung Sinabung Tanah Karo dan
penelitian tahun kedua dan ketiga dapat diringkaskan dalam roadmap penelitian seperti pada
Gambar 1.
Penelitian direncanakan akan dilaksanakan pada bulan Januari hingga Mei 2015. Penelitian
dilakukan dengan metode survey pengambilan contoh abu dan tanah serta contoh air di lokasi
penelitian yang secara administratif terletak di desa-desa dan kecamatan lokasi gunung Sinabung
di kabupaten Tanah Karo Sumatera Utara. .Pengambilan contoh abu dan tanah, serta air
dilakukan berdasarkan toposequen dari lahan pertanian, dengan jarak terjauh 20 km dan terdekat
3 km dari puncak Gunung Sinabung Tanah Karo.
3.2. Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain adalah peta-peta tematik (tanah, geologi),
data iklim dan contoh tanah. Alat-alat yang digunakan antara lain adalah plastik untuk contoh
tanah, spidol, ring sample, double ring infiltrometer, thermometer, hygrometer, soil tester,
clinometer, GPS, pisau lapangan, meteran, mistar plastik serta alat tulis.
3.3. Metode Penelitian
12 Stratified Random Sampling (sampel acak berstrata). Sampel tanah yang diambil berdasarkan
lokasi sebaran debu vulkanis yang berada di sekitar letusan gunung Sinabung. Contoh tanah
yang diambil adalah contoh tanah komposit. Contoh tanah komposit diambil pada tiga lapisan
yaitu pada kedalaman 0 – 20 cm, 20 – 40 cm, dan 40 – 60 cm. Dimana pada satu satuan peta diambil contoh tanah pada beberapa tempat yang berbeda tapi masih termasuk ke dalam satu
satuan peta lalu dicampurkan menjadi satu dan dibawa ke laboratorium untuk dianalisis. Pada
penelitian ini dilakukan identifikasi kondisi fisik lahan, diantaranya kondisi iklim, fisiografi
daerah setempat, geologi, tanah, hidrologi dan vegetasi.
Penelitian Tahun Pertama (2015-2016):
Pada penelitian Tahun Pertama ini dilakukan identifikasi kondisi fisik lahan, diantaranya kondisi
iklim, fisiografi daerah setempat, geologi, tanah, hidrologi dan vegetasi. Adapun cara
mengumpulan dan analisis data tersebut adalah sebagai berikut: 1. Iklim : Faktor iklim yang
menjadi parameter karakteristik lahan di Gunung Sinabung adalah curah hujan, tipe iklim, suhu
dan kelembaban udara. Data curah hujan adalah data hujan bulanan Stasiun Tanah Karo atau data
iklim yang diperoleh dari Balai Besar Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Medan.
Data ini menggambarkan besarnya curah hujan bulanan dan kecenderungan hujan di Gunung
Sinabung
13
.
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian Karakterisasi dan Remediasi Lahan Pertanian Pasca Erupsi Gunung Sinabung Tanah Karo akan diteliti pada Penelitian Tahun ke I, dan ke II.
Penelitian Tahun Kedua (2016-2017)
Penelitian telah dilaksanakan pada bulan November dan Desember 2010. Penelitian dilakukan
dengan metode survey pengambilan contoh abu dan tanah serta contoh air. Pengambilan contoh
abu dan tanah, serta air dilakukan berdasarkan toposequen dari lahan pertanian, dengan jarak
terjauh 20 km dan terdekat 3 km dari puncak Gunung Sinabung. Abu pada lahan pertanian
diukur ketebalannya kemudian diambil contohnya secara komposit, dan contoh tanah komposit
diambil dibawah lapisan abu serta tanah campuran antara abu vulkanik dan tanah. Pengambilan
14 dianalisis pada laboratorium tanah Pusat Penelitian Kelapa Sawit Jl. Brigjen Katamso Medan.
Sifat-sifat tanah dan abu yang dianalisis adalah: pH, P tersedia, basa-basa, S, unsur mikro dan
logam berat. Sedangkan untuk air yang dianalisis adalah pH, kation dan anion. Contoh tanah
untuk analisis fisika tanah diambil dengan menggunakan ring sampel dengan 2 kedalaman yaitu
0-10 dan 10-20 cm. Contoh dianalisis: BD, ruang pori total, pori aerasi, air tersedia dan
permeabilitas. Selain itu juga dilakukan pengamatan biologi tanah
Gambar 3. Diagram Sirip Ikan Faktor-Faktor dalam Karakterisasi dan Remediasi Lahan Pertanian Pasca Erupsi Gunung Sinabung Tanah Karo akan diteliti pada Penelitian Tahun ke I, dan Tahun ke II.
Tahapan dan pelaksanaan penelitian ini secara garis besarnya dilakukan dalam 2 tahap utama,
yaitu :
1. Penelitian identifikasi dan karakteristik lahan bekas letusan gunung ini agar dapat disusun
suatu strategi pemulihan/ rehabilitasi lahan. Karakteristik lahan yang dikaji antara lain
meliputi iklim, fisiologi dan geologi, tanah, hidrologi, serta vegetasi dan penutupan lahan.
15 mengetahui apakah tanah dan material vulkanik pasca erupsi agar mampu menjadi media
tumbuh tanaman yang baik dengan teknologi perbaikan sifat fisik tanah (penambahan
bahan organik). Penelitian ini difokuskan kepada pemulihan dan peningkatan
produktivitas lahan volkanik yang dapat dilakukan dengan cara teknik konservasi
vegetative dengan disain penelitian beberapa perlakuan: jenis tanaman dan pemupukan.
3.5. Parameter Penelitian
Abu pada lahan pertanian diukur ketebalannya kemudian diambil contohnya secara komposit,
dan contoh tanah komposit diambil dibawah lapisan abu serta tanah campuran antara abu
vulkanik dan tanah. Pengambilan contoh air dilakukan terhadap air sungai, sawah, dan sumur
petani. Contoh tanah, abu, dan air dianalisis pada laboratorium tanah Pusat Penelitian Kelapa
Sawit Jalan Brigjen Katamso Medan . Paramater tanah yang akan dianalisis yaitu: pH, P tersedia,
basa-basa, S, unsur mikro dan logam berat. Sedangkan untuk air yang dianalisis adalah pH,
kation dan anion. Contoh tanah untuk analisis fisika tanah diambil dengan menggunakan ring
sampel dengan 2 kedalaman yaitu 0-10 dan 10-20 cm. Contoh dianalisis: BD, ruang pori total,
pori aerasi, air tersedia dan permeabilitas.
3.6. Pelaksanaan Penelitian
Penelitian diawali dengan survei pendahuluan, yaitu dengan mengadakan orientasi lapangan
penelitian seperti pengambilan titik koordinat daerah yang memiliki abu vulkanik yang cukup
tebal untuk dijadikan sampel. Setelah survei dilakukan, dilanjutkan dengan pelaksanaan
pengambilan contoh atau sampel tanah komposit dengan kedalaman 0-15 cm dan 15-30 cm,
sekaligus pengambilan sampel abu vulkanik pada titik yang sama dimana sampel tanah komposit
diambil.
3.7. Pengambilan Sampel Tanah, Abu Vulkan dan Air
Sampel tanah yang akan diambil ± 2 kg, untuk setiap contoh tanah, lalu dimasukkan kedalam
pelastik yang telah diberi label sebagai penanda sampel tanah sesuai dengan lokasi dari sampel
tanah yang diambil, agar kemudian dianalisis di laboratorium. Sampel tanah yang diambil berasal
dari Kecamatan Namanteran yaitu Desa Naman dan Desa Sukanalu, Kecamatan Simpang Empat
16 Desa Selandi. Kemudian untuk sampel abu vulkanik juga dilakukan hal yang sama, yaitu dengan
terlebih dahulu menetapkan titik koordinatnya dengan menggunakan GPS, dan lalu mengambil
sampel dan lalu memasukkannya kedalam plastik yang telah diberi label. Data tanah yang
diperlukan adalah sifat fisik dan kimia tanah. Data diperoleh dari pengambilan contoh tanah di
lapangan yaitu dari Kecamatan Namanteran yaitu Desa Naman dan Desa Sukanalu, Kecamatan
Simpang Empat yaitu Desa Seibintun dan Desa Berastepu, Kecamatan Payung yaitu dari Desa
Gurukinyan dan Desa Selandi yang kemudian dianalisis di Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa
17
BAB 5. HASIL YANG DICAPAI
4.1. Lokasi Penelitian
Gunung Sinabung terletak di Dataran Tinggi Karo, Kabupaten Karo, Sumatera Utara, Indonesia.
Ketinggian Gunung Sinabung 2.460 meter dan menjadi puncak tertinggi di Sumatera Utara
dengan koordinat puncak Gunung Sinabung adalah 3o10” LU, 98o23” BT. Gunung ini belum pernah tercatat meletus sejak tahun 1600.
Gambar 4. Peta Lokasi Penelitian dan Sebaran Abu Vulkan Gunung Sinabung Tanah Karo, Sumatra Utara (Sumber:
Peristiwa erupsi Gunung Sinabung, pertama berlangsung pada tahun 2010 dan yang ke dua ini
telah berlangsung sekitar 21 (sejak September 2013), menyisakan masalah krusial dengan tetap
18 pada zona merah (radius 3-5 km dari puncak Gunung Sinabung) yaitu warga yang berasal dari
beberapa Desa/Dusun di Kecamatan Payung, Tiganderket, Namanteran dan Kecamatan Simpang
Empat. Erupsi dan semburan lahar serta awan panas yang belum menunjukkan tanda-tanda untuk
berakhir hingga kini mendorong diperlukannya kawasan untuk relokasi penduduk ke daerah yang
aman dari ancaman eruspi Gunung Sinabung itu. Daerah penelitian termasuk daerah Kecamatan
Naman Teran (desa Naman dan desa Suka Nalu), Kecamatan Simpang Empat (desa Sibintun dan
Desa Beras Tepu) dan Kecamatan Payung (Desa Guru Kinayan dan Selandi) Kabupaten Karo
19 Tabel 2. Matrik dampak erupsi G. Sinabung terhadap komoditas pertanian di Kecamatan Simpang Empat
No.
Saran /rekomendasi Jangka Waktu Kebutuhan hand traktor
2 Kec. Simpang Empat
Tipis (< 2 cm)
2.953 Ringan- Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Pencampuran abu dengan tanah menggunakan cangkul dekat tanaman untuk tanaman sayuran.
- Pengolahan tanah normal dengan cangkul/traktor, pemberian bahan organik 10 ton/ha
- Penyemprotan air untuk membersihkan debu, pemangkasan ranting kering untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat sebanyak 6390 buah
Sedang (2-5 cm)
374 Sedang-berat Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Pengolahan tanah dengan traktor, pemberian bahan organik 15-20 ton/ha, - Penyemprotan air untuk membersihkan
debu, pemangkasan ranting tertisier untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
Pendek
Tebal (>5-10 cm)
225 Berat-Sangat berat
Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Penggantian tanaman dengan tanaman baru,
- Pengolahan tanah dengan traktor, pemberian bahan organik 20 ton/ha untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
Panjang
Lahar 336 Tertimbun Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
Untuk areal konservasi, lahan perlu direhabilitasi dengan tanaman tahunan/hutan
Panjang
Tabel 3. Matrik dampak erupsi G. Sinabung terhadap komoditas pertanian di Kecamatan Naman Teran
20
3 Kec. Naman Teran
Tipis (< 2 cm)
2.286 Ringan Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Pencampuran abu dengan tanah menggunakan cangkul dekat tanaman untuk tanaman sayuran.
- Pengolahan tanah normal dengan cangkul/traktor, pemberian bahan organik 10 ton/ha
- Penyemprotan air untuk membersihkan debu, pemangkasan ranting kering tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat sebanyak 9270 buah pangan dan tan. tahunan
- Pengolahan tanah dengan traktor, pemberian bahan organik 15-20 ton/ha, - Penyemprotan air untuk membersihkan
debu, pemangkasan ranting tertisier untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
Pendek
Tebal (>5-10 cm)
250 Sangat berat Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Penggantian tanaman dengan tanaman baru,
- Pengolahan tanah dengan traktor, pemberian bahan organik 20 ton/ha untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
Panjang
Lahar 316 Tertimbun Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
Untuk areal konservasi, lahan perlu direhabilitasi dengan tanaman tahunan/hutan
Panjang
Tabel 4. Matrik dampak erupsi G. Sinabung terhadap komoditas pertanian di Kecamatan Payung
No.
Saran /rekomendasi Jangka waktu Kebutuhan hand traktor
4 Kec. Payung Tipis (< 2 cm)
1.199 Ringan Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Pencampuran abu dengan tanah menggunakan cangkul dekat tanaman untuk tanaman sayuran.
- Pengolahan tanah normal dengan cangkul/traktor, pemberian bahan organik 10 ton/ha
21
- Penyemprotan air untuk membersihkan debu, pemangkasan ranting kering untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
- Diperlukan 20 hand traktor dengan kapasitas 6-8 jam/ha - Diperlukan
gunting pangkas sebanyak 4020 buah
Sedang (2-5 cm)
414 Sedang- Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Pengolahan tanah dengan traktor, pemberian bahan organik 15 ton/ha, - Penyemprotan air untuk membersihkan
debu, pemangkasan ranting tertisier untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
Pendek
Tebal (>5-10 cm)
620 Berat Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
- Penggantian tanaman sayuran - Pengolahan tanah dengan traktor,
pemberian bahan organik 20 ton/ha - Penyemprotan air untuk membersihkan
debu, pemangkasan batang utama yang patah untuk tanaman jeruk, kopi, kakao, cengkeh, alpokat
Panjang
Lahar 92 Tertimbun Sayuran, buah-buahan, tan. pangan dan tan. tahunan
Untuk areal konservasi, lahan perlu direhabilitasi dengan tanaman tahunan/hutan
22 Tabel 5. Hasil Analisa Kimia dan Tekstur Tanah Vulkan di Lokasi Penelitian
No Paramet er
Unit
Nilai dan Lokasi Desa Penelitian Metoda Analisa
23
Tabel 6. Komposisi Total Kimia dan Tekstur Abu Vulkanik Gunung Sinabung
No. Parameter Satuan
Nilai dan Sampel
Metode
Leached Unleached (Fresh) 1
Tabel 8. Komposisi Total Kimia dan Tekstur Lumpur Lapindo Sidoarjo
No. Parameter Satuan Nilai dan Sampel Metode
1
24 Tabel 9. Kandungan Kimia Air Sunga Sekitar Gunung Sinabung
No Parameter Satuan
Nilai menurut Lokasi
Metoda Naman Suka
Nalu
Sibintun Guru Kinayan
25 Tabel 10. Hasil Analisa Kimia Tersedia dan Tekstur Abu Vulkan di Lokasi
Penelitian
No Parameter Unit
Nilai dan Sampel Penelitian AAS/Ammonium Acetate 1N AAS/Ammonium Acetate 1N AAS/Ammonium Acetate 1N AAS/Ammonium Acetate 1N Ammonium acetate 1N Volumetric/NaCl 10% Ammonium acetate 1N
26 Table 11. Elemental composition (expressed as oxides, in %) of Mt Sinabung volcanic ash
No. Parameter Satuan Nilai dan Sampel Metode
Leached Unleached
27
BAB 6. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA
1. Saat ini data-data abu vulkan, tanah-tanah vulkan, air yang berasal dari hasil analisa
sedang di analisis secara statistik dan akan dilengkapi dengan data-data sekunder.
Beberapa data hasil analisis laboratorium sedang akan dihasilkan. Kompilasi data
kemudian akan melengkapi hasil dan pembahasan yang akan dilengkapi pada Bab Hasil
dan Pembahasan pada laporan akhir penelitian ini.
2. Hasil Penelitian ini juga telah didaftarkan dan diterima untuk dipresentasikan di
International Alumni Seminar "Climate change in South-East Asia: how to manage
disaster mitigation and ensure food and nutrition security ", Banda Aceh, Medan
Indonesia, on 3-11 October 2015 dengan judul” A Preliminary Study of
Characterization and Remediation on Agricultural Soils After The Eruption of Mount
Sinabung, in Tanah Karo Sumatera Indonesia”
3. Selanjutnya akan dilakukan penulisan naskah/artikel ilmiah untuk publikasi pada jurnal
terakreditasi/internasional dan dipresentasikan pada kegiatan –kegiatan ilmiah di dalam maupun di luar negeri. Jika dilakukan penulisan draft awal bahan ajar atau buku teks yang
28
29 DAFTAR PUSTAKA
Anda, M. dan W. Wahdini. 2010. Sifat, Komposisi Mineral, dan Kandungan Berbagai Unsur pada Abu Erupsi Merapi, Oktober-November 2010 [Unpublish]. Bogor Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian
Alexander, 2010. Waspada Gunung Sinabung. http://www.medanmagazine.com
Ebo, A.G.A. 2010. Gunung Sinabung Meletus. http://www.regional.kompas.com
Fiantis, 2006. Laju Pelapukan Kimia Debu Vulkanis Gunung Talang dan Pengaruhnya TerhadapProses Pembentukan Mineral Liat Non-Kristalin. Universitas Andalas, Padang.
Global Volcanism Program, 2013. Sinabung. Diakses dari http://www.volcano.si.edo.com
Badan Litbang Pertanian. 2010. Laporan Hasil Kajian Singkat (Quick Assessment) Dampak Erupsi Gunung Merapi di Sektor Pertanian. Desember 2010.
Hardjowigeno, S., & Widiatmaka.,2007. Evaluasi kesesuaian lahan dan perencanaan tata guna tanah Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
Hermawati, Nofia.dkk. 2010. Aplikasi Teknologi Nuklir untuk Penentuan Kandungan Unsur Abu Vulkanik Gunung Merapi Pasca Erupsi 2010 dengan Metode Analisis Aktivitas Neutron Cepat. Yogyakarta.
Idjudin, Abdullah Abas, Mas Dedy Erfandi dan S. Sutono. 2011. Teknologi Peningkatan Produktivitas Lahan Endapan Volkanik Pasca Erupsi G. Merapi. Badan Pengkajian Teknologi Pertanian.
Hikmatullah. 2009. Karakteristik tanah-tanah volkan muda dan kesesuaian lahannya untuk pertanian di Halmahera Barat. Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan Vol. 9, No. 1 (2009) p:20- 29.
Kusnadi, R. 2008. Jenis-jenis tanah di Indonesia. http://zahiosofie.word press.com (2 November 2010).
Sudaryo dan Sutjipto, 2009. Identifikasi dan penentuan logam berat pada tanah vulkanik di daerah Cangkringan, Kabupaten Sleman dengan metode Analisis Aktivasi Neutron Cepat. Makalah disampaikan pada Seminar Nasional V SDM Teknologi, Yogyakarta, 5 November 2009.
Sukarman, Herry H. Djohar, dan Permadhy Sudewo. 1993. Masalah klasifikasi tanah merah dari bahan tuf andesitik-basaltik di daerah beriklim kering, studi kasus Rhodustalfs dari Kabupaten Dompu, Propinsi Nusa Tenggara Barat. Pemb. Penelitian Tanah dan Agroklimat, No. 11:47-53.
30
31
LAMPIRAN
A Preliminary Study of Characterization and Remediation on Agricultural Soils
After The Eruption of Mount Sinabung, in Tanah Karo Sumatera Indonesia1)
Tindaon, F; Sumihar, T.T. S; Pardede, E; Tampubolon, B and P. Lumbanraja2)
1)
. Presented in International Alumni Seminar "Climate change in South-East Asia: how to manage disaster mitigation and ensure food and nutrition security ", Banda Aceh, Medan Indonesia, on 3-11 October 2015 2)
. Agroecotechnology Department, Faculty of Agriculture, Universitas HKBP Nommensen Jalan Sutomo No. 4A Medan Indonesia 20234
Abstract
Volcanic eruptions are generally viewed as agents of destruction, yet they provide the
parent materials which some of the most productive soils in the world are formed.
Volcanic ash, emitted by Mount Sinabung in Karo District, Sumatera Indonesia during
September 2013 and February 2015, volcanic soils, water samples from different rivers
in this area were evaluated for its agricultural soil fertility value. This study is related to
the chemical, physical, mineralogical characterizations and to the availibility of mineral
nutrients in fresh volcanic soils, volcanic ash and water samples generated after Mount
Sinabung eruption in Tanah Karo, North Sumatera Indonesia. The objective of the study
is to estimate the agronomic potential soil fertility and to find out some methods of soil
remediation. Volcanic ash-, soils and water samples were collected from six villages
three subdistricts related to the distance from source and distribution area of volcanic
ash. This preliminary study focused on the evaluation on soil fertility, water quality
included physicochemical properties and measurements of nutrients extracted and
determined with various solution and standard methods. The initial results indicated the
potential providing nutrients of volcanic ash to the agricultural soils, corroborating the
results of other studies. The following characteristics were identified in the sampels:
presence of macro nutrients such as P,S,Ca,Mg,K,Na and others, carbonates, CEC,
pH, base saturation, textures, and the presence of micronutrients and other
physicochemical propertis. Series of experiments are still on going and this needs to be
further investigated.
