LAPORAN PRAKTIKUM
KONSERVASI TANAH DAN AIRACARA I
PENGUKURAN ENERGI KINETIK HUJAN DENGAN METODE SPLASH CUPS
Oleh:
Nama : Sella Wulandari NIM : A1L012151 Kelas : Agroteknologi C
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO
I. PENDAHULUAN
a. Latar Belakang
Air adalah sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup di bumi. Secara umum banyaknya air yang ada di planet ini adalah sama walaupun manusia, binatang dan tumbuhan banyak menggunakan air untuk kebutuhan hidupnya. Jumlah air bersih sepertinya tidak terbatas, namun sebenarnya air mengalami siklus hidrologi di mana air yang kotor dan bercampur dengan banyak zat dibersihkan kembali melalui proses alam.
Air dalam tanah berasal dari air hujan yang ditahan oleh tanah sehingga tidak meresap ke tempat lain, disamping campuran bahan mineral dengan bahan organik, maka dalam proses pembentukan tanah terbentuk pula lapisan – lapisan tanah atau horizon – horison. Tanah akan kehilangan bahan – bahan mineral tersebut jika tanah dipergunakan secara terus -menerus tanpa memperhatikan kaedah – kaedah konservasi maupun pengelolaan tanah yang baik.
Sumber daya alam utama, yaitu tanah dan air, mudah mengalami kerusakan atau degradasi. Kerusakan tanah dapat terjadi oleh kehilangan unsur hara dan bahan organik dari daerah perakaran, terkumpulnya garam didaerah perakaran (salinisasi), terkumpulnya atau terungkapnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi tanaman, penjenuhan tanah oleh air, dan erosi. Kerusakan tanah oleh satu atau lebih proses tersaebut menyebabkan berkurangnya kemampuan tanah untuk mendukung pertumbuhan tumbuhan atau menghasilkan jasa atau barang.
atau tidak berproduksi atau justru menjadi baik. Oleh karena itu, untuk mengetahui kemampuan hujan yang dapat menimbulkan erosi perlu dilakukan pengujian salah satunya ialah dengan metode splash cup.
b. Tujuan
Praktikum Konservasi Tanah dan Air acara Pengukuran Energi Kinetik Hujan dengan Metode Splash Cup bertujuan untuk :
1. Mengetahui besarnya energi kinetis hujan melalui pendekatan splash cup dengan media pasir.
2. Mengetahui energi kinetis hujan pada berbagai macam vegetasi.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Hujan merupakan satu bentuk presipitasi yang berwujud cairan. Presipitasi sendiri dapat berwujud padat (misalnya salju dan hujan es) atau aerosol (seperti embun dan kabut). Hujan terbentuk apabila titik air yang terpisah jatuh ke bumi dari awan. Tidak semua air hujan sampai ke permukaan bumi karena sebagian menguap ketika jatuh melalui udara kering. Hujan jenis ini disebut sebagai virga (Anonim, 2008).
Hujan memainkan peranan penting dalam siklus hidrologi. Lembaban dari laut menguap, berubah menjadi awan, terkumpul menjadi awan mendung, lalu turun kembali ke bumi, dan akhirnya kembali ke laut melalui sungai dan anak sungai untuk mengulangi daur ulang itu semula (Kartasapoetra, 1985).
Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
1. Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es (Arsyad, 1989).
atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan (Arsyad, 1989).
3. Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya (Arsyad, 1989).
Sifat hujan adalah perbandingan antara jumlah curah hujan yang terjadi selama satu bulan dengan nilai rata – rata atau normal dari bulan tersebut di suatu tempat. Sifat hujan dibagi menjadi 3 kriteria, yaitu :
1. Atas Normal ( A )
Jika nilai perbandingan terhadap rata-ratanya lebih besar dari 115 % 2. Normal ( N )
Jika nilai perbandingan terhadap rata-ratanya antara 85 % – 115 % 3. Bawah Normal ( BN )
Jika nilai perbandingan terhadap rata-ratanya kurang dari 85 % (Kartasapoetra, 1985).
Erosi dapat terjadi karena tumbukan air hujan (energi kinetik) yang mengenai tanah yang tidak tertutup atau dari kecepatan aliran air yang tidak dihambat oleh akar – akar atau vegetasi (Sutedjo, 2002).
III. METODE PRAKTIKUM
a. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain pasir lolos saringan 0.5 mm dan aquades.
Alat yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain splash cups, timbangan analitis, penggorengan, dan kompor.
b. Prosedur Kerja
1.
Lokasi yang mempunyai berbagai vegetasi dan terbuka ditentukan untuk menempatkan splash cup pada masing – masing satu titik dilokasi tersebut.2.
Splash cup yang masih kosong dan bersih ditimbang massanya.3.
Splash cup diisi dengan pasir sampai penuh dan ditimbang kembali massanya.IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Hasil Pengamatan Tabel 1. Tabel Energi Kinetik
no Naungan Ek Non Naungan Ek
Awal (A) Akhir (B) Awal (A) Akhir (B)
1 288,8 285,7 0,517 252,7 249,8 0,483
2 307,9 305,4 0,416 298,2 292 1,033
3 277,2 275,4 0,45 262,3 259,8 0,416
4 334,8 330,4 0,733 295,3 290,5 0,8
5 268,5 263,3 0,866 243,5 238,6 0,816 6 247,5 241,0 1,083 270,5 264,6 0,9833 7 269,6 265,7 0,65 276,9 274,1 0,468
8 253,1 250 0,516 255,5 242,5 2,167
∑
❑ 2247,4 2216 5,213 2154,9 2111,9 7,1655Tabel 2. Tabel uji F
NO Ek Naungan Ek Non Naungan a-b (gram) (a-b)2 gram
1 0,517 0,483 0,03 0,0009
Jadi, energi kinetik antara naungan dan non naungan tidak berbeda nyata karena T hitung < T tabel sehingga erosi tidak terjadi di keduanya (naungan dan non naungan )
b. Pembahasan
Sebagai suatu sistem yang dinamis, tanah akan selalu mengalami perubahan – perubahan yaitu perubahan segi fisik, kimia ataupun biologi. Perubahan – perubahan ini terutama terjadi karena pengaruh berbagai unsur iklim, tetapi tidak sedikit pula yang dipercepat oleh tindakan atau perlakuan manusia. Kerusakan tubuh tanah mengakibatkan berlangsungnya perubahan – perubahan yang berlebihan misalnya kerusakan dengan lenyapnya lapisan olah tanah yang dikenal dengan istilah erosi tanah (Sutedjo, 2002).
Erosi merupakan salah satu sebab timbulnya kerusakan tanah. Secara umum, erosi adalah proses penghancuran tanah oleh kekuatan air dan angin. Kerusakan tanah yang dialami pada tempat terjadinya erosi berupa kemunduran sifat – sifat kimia dan fisika tanah, seperti kehilangan unsur hara dan bahan organik dan memburuknya sifat – sifat fisik tanah yang tercermin antara lain menahan air, meningkatnya kepadatan dan ketahanan penetrasi tanah dan berkurangnya kemantapan struktur tanah yang pada akhirnya menyebabkan memburuknya pertumbuhan tanaman dan menurunnya produktivitas (Sutedjo, 2002).
Di daerah-daerah tropis yang lembab seperti di Indonesia maka air merupakan penyebab utama terjadinya erosi, sedangkan untuk daerah-daerah panas yang kering maka angin merupakan faktor penyebab utamanya. Erosi tanah yang disebabkan oleh air meliputi 3 tahap, yaitu:
a. Tahap pelepasan partikel tunggal dari massa tanah
b. Tahap pengangkutan oleh media yang erosif seperti aliran air dan angin
c. Tahap pengendapan, pada kondisi dimana energi yang tersedia tidak cukup lagi untuk mengangkut partikel
(Suripin 2004),
Proses erosi oleh air merupakan kombinasi dua sub proses yaitu penghancuran struktur tanah menjadi butir – butir primer dan penghancuran struktur tanah diikuti pengangkutan butir – butir tanah tersebut. Proses penghancuran dan pengangkutan oleh erosi air ditentukan oleh tenaga penghancur butir hujan, jumlah, serta kecepatan aliran permukaan, daya tahan tanah terhadap dispersi, dan pengangkutan oleh air (Kartasapoetra, 1985).
Curah hujan adalah salah satu unsur iklim yang besar perannya terhadap kejadian longsor dan erosi. Air hujan yang menjadi air limpasan permukaan adalah unsur utama penyebab terjadinya erosi. Hujan dengan curahan dan intensitas yang tinggi, misalnya 50 mm dalam waktu singkat (<1 jam), lebih berpotensi menyebabkan erosi dibanding hujan dengan curahan yang sama namun dalam waktu yang lebih lama (>1 jam). Intensitas hujan menentukan besar kecilnya erosi. Curah hujan tahunan >2000 mm terjadi pada sebagian besar wilayah Indonesia. Kondisi ini berpeluang besar menimbulkan erosi, apalagi di wilayah pegunungan yang lahannya didominasi oleh berbagai jenis tanah (Anonim, 2008).
Sifat – sifat hujan yang mempengaruhi erosi adalah intensitas hujan, distribusi hujan, jumlah curah hujan, kecepatan jatuh butir hujan, bentuk butir hujan, dan energi kinetik hujan. Terdapat interaksi antara energi kinetik hujan dan intensitas maksimum selama 30 menit yang berkorelasi sangat erat terhadap erosi (Sutedjo, 2002).
Terdapat beberapa jenis erosi yang seringkali terjadi, diantaranya :
1) Erosi Percikan (Splash Erosion)
Erosi percik adalah terkelupasnya partikel-partikel tanah bagian atas oleh
tenaga kinetik air hujan bebas atau sebagai air lolos. Erosi ini terjadi pada awal
hujan, dimana intensitas erosi meningkat dengan adanya air genangan, tetapi
setelah terjadi genangan dengan kedalaman tiga kali ukuran butir hujan, erosi
percik menjadi minimum.
2) Erosi Kulit (Sheet Erosion)
Erosi kulit adalah erosi yang terjadi ketika lapisan tipis permukaan tanah di
daerah berlereng terkikis oleh kombinasi air hujan dan air larian. Erosi kulit
merupakan bentuk erosi yang terjadi setelah erosi percik. Erosi kulit dapat terlihat
secara jelas di daerah yang relatif seragam permukaannya dan daerah yang
memiliki potensi besar mengalami erosi kulit adalah daerah dengan komposisi
lapisan permukaan tanah atas yang rentan atau lepas terletak di atas lapisan bawah
yang sulit. Besar kecilnya tenaga penggerak terjadinya erosi kulit ditentukan oleh
kecepatan dan ke dalaman air larian.
3) Erosi Alur (Rill Erosion)
Erosi alur adalah pengelupasan yang diikuti dengan pengangkutan
partikel-partikel tanah oleh aliran air larian yang terkonsentrasi di dalam saluran-saluran
air. Erosi alur terjadi ketika air larian masuk ke dalam cekungan permukaan tanah,
4) Erosi Parit (Gully Erosion)
Erosi parit merupakan perkembangan lanjut dari erosi alur, dikatakan sebagai erosi parit apabila alur sudah sangat besar dan tidak dapat dihilangkan hanya dengan pembajakan biasa atau alur tersebut berhubungan langsung dengan saluran pembuangan utama. Erosi parit diklasifikasikan menjadi erosi parit bersambungan dan erosi parit terputus-putus. Sedangkan menurut bentuk penampang melintangnya erosi parit dibedakan menjadi parit bentuk V dan parit bentuk U. Erosi parit bentuk V terjadi pada tanah yang relatif dangkal dengan tingkat kerapuhan tanah (erodibilitas) seragam, sedangkan erosi parit bentuk U terjadi pada tanah dengan erodibilitas rendah terletak di atas lapisan tanah dengan erodibilitas tanah lebih tinggi.
Dalam upaya konservasi tanah dan air ada 3 macam atau cara yang digunakan dalam konservasi, yaitu:
1. Metode vegetatif atau yang lebih dikenal cara biologi.
Metode ini bagi konservasi tanah adalah suatu cara pengolahan tanah atau lahan miring (sengkedan) dengan menggunakan tanaman yang dapat menunjang upaya konservasi tanah. Tanaman yang dipakai dalam konservasi tanah ini bertujuan untuk mengembalikan struktur tanah yang telah rusak dan mencegah terjadinya bahaya erosi. Penggunaan tanaman tidak hanya sebagai pencegah terjadinya bahaya erosi, tanaman penutup lahan ini berfungsi juga untuk menahan air hujan yang turun agar tidak langsung jatuh ke permukaan tanah, sehingga dapat menambah kesuburan tanaman dan kesuburan tanah.Contoh penggunaan tanaman penutup dalam konservasi tanah dan air adalah tanaman tumpang sari, mulsa organik yang berasal dari tanaman dan pupuk hijau (Arsyad, 1989).
2. Metode mekanik
dengan metode mekanik yang dipakai dalam bidang pertanian adalah pengolahan tanah dan membuat parit. Pengolahan tanah ini bertujuan untuk menciptakan kondisi tanah agar dalam keadaan baik dan menunjang bagi pertumbuahan tanaman. Membuat parit atau celah antara lahan satu dengan lahan yang lainnya. Hal ini bertujuan untuk menampung aliran air yang mengalir dan yang berasal dari air hujan sehingga saat musim kemarau tiba tanah tidak cepat menjadi kering
3. Metode kimiawi
Metode kimiawi adalah metode konservasi dengan menggunakan bahan-bahan kimia baik organik maupun anorganik guna memperbaiki kesuburan tanah, sifat tanah dan menekan laju erosi. Salah satu cara kimia dalam usaha pencegahan erosi adalah dengan pemanfaatan soil conditioner atau bahan pemantap struktur tanah. Bahan kimia ini memiliki penngaruh yang sangat besar terhadap stabilitas tanah. Selain stabilitas tanah metode ini tahan terhadap mikroba dan mampu memperngaruhi kemampuan tanah untuk menahan unsur hara. Bahan kimia yang banyak di pakai dalam pemantapan struktur tanah ini adalah:
1) MCS : campuran dimethyldichlorosilane dan methyl-trichlorosilane. Cairan ini dapat mudah menguap, gas yang terbentuk akan bercampur dengan air tanah dan membuat agregat tanah stabil.
2) Emulsi Bitumen : Bitumen merupakan bahan kimia termurah di bandingkan dengan senyawa kimia yang lain dan mengandung gugus aktif Carboxyl. Bahan kimia ini menyebabkan tanah lebih hidrofobik sehingga sangat bermanfaat bagi pembentukan agregat tanah yang mudah mengeras
3) Polyacrylamide (PAM).
untuk mencegah terjadinya erosi dan mulsa yang dipakai untuk menahan air hujan yang turun agar tidak langsung jatuh ke permukaan tanah. Selain itu di tepi tiap lahan terdapat bangunan yang berfungsi untuk menampung aliran air, baik yang berasal dari air hujan maupun dari aliran sungai. Hal ini bertujuan agar disaat musim kemarau tiba lahan pertanian tidak kehabisan persediaan air.
Enegi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena gerakannya.
Jadi, setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Sedangkan energi
kinetik hujan adalah energi hujan yang jatuh sampai permukaan tanah mempunyai
energi yang disebut dengan energi kinetik. Menurut Chow (1988) bahwa hujan
yang jatuh dari ketinggian 2,5 m dan 3 m tidak menunjukkan perubahan bentuk
hujan. Besarnya energi kinetik, dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Ek = 0,119 + 0,0873 LogI
Keterangan:
Ek : energi kinetik (MJ/ha.mm)
I : Intensitas hujan(mm/jam).
Persamaan lain dalam menghitung energi kinetik juga dijelaskan oleh
Wischmeier dan Smith (1965), yaitu :
E = 210 + 89 Log I
keterangan:
I : intensitas hujan (cm/jam).
Sedangkan menurut Hudson (1965) dalam Morgan (2005), untuk
menghitung indeks erosivitas di daerah hujan tropis menggunakan persamaan
berikut:
Ek = 0,298 (1−4,29
I )
keterangan:
Ek : energi kinetik air hujan (MJ/ha/mm)
I : intensitas hujan (mm/jam)
Persamaan lain disebutkan oleh LAL (1977) dalam menghitung indeks
erosivitas, yaitu :
Ek = [ (IV 2
) 2 ¿
Keterangan :
Ek : Energi kinetis hujan Watt/m2
I : Intensitas hujan m/det
V : Kecepatan hujan m/det.
Vegetasi penutup tanah yang baik seperti rumput yang tebal, atau hutan yang
lebat akan menghilangkan pengaruh hujan dan topografi terhadap erosi (Arsyad,
menurunkan besarnya erosi adalah tumbuhan bahwa karena ia merupakan stratum
vegetasi terakhir yang akan menentukan besar kecilnya erosi percikan. Pengaruh
vegetasi terhadap aliran permukaan dan erosi dibagi dalam lima bagian (Arsyad,
1989), yakni:
1. Sebagai intersepsi hujan oleh tajuk tanaman.
2. Mengurangi kecepatan aliran permukaan dan kekuatan perusak air. 3. Pengaruh akar dan kegiatan-kegiatan biologi yang berhubungan
dengan pertumbuhan vegetasi dan pengaruhnya terhadap stabilitas
struktur dan porositas tanah.
4. Transpiransi yang mengakibatkan kandungan air tanah berkurang
sehingga meningkatkan kapasitas infiltrasi.
Pada praktikum pengukuran energy kinetik hujan ini, digunakan metode
splash cup yang terdiri dari 4 buah. Dua buah splash cup akan diletakkan di
tempat yang ternaungi, dan dua buah lagi diletakkan di tempat yang tidak
ternaungi. Masing-masing kelompok menempatkan splash cup di titik yang
berbeda untuk mendapatkan nilai Energi Kinetik dari tempat yang berbeda. Splash
cup ini terbuat dari potongan botol air mineral. Sebelum splash cup diisi dengan
pasir, splash cup diukur terlebih dahulu diameter nya untuk mendapatkan luas
lingkaran. Setelah itu baru dilakukan pengisian splash cup dan ditimbang untuk
mengetahui berat awal nya. Setelah dilakukan peletakkan splash cup selama 2 x
24 jam, kemudian pasir dikeringkan dengan cara di sangrai lalu ditimbang
kembali untuk mendapatkan berat akhir.
Selanjutnya dihitung energy kinetik setiap splash cup dan dihitung rata-rata
hasil energy kinetik rata-rata yang berbeda karena peletakkan splash cup ditempat
yang berbeda.. Nilai rata-rata energy kinetik yang ternaungi kelompok 4 yaitu
0,653875 Joule/m2. Sedangkan nilai rata-rata energy kinetik yang tidak ternaungi
adalah kelompok 4 yaitu 0,895 Joule/m2.
Setelah itu dianalisis menggunakan T tabel 5% dan didapat nilai sebesar
1,833 sedangkan untuk T hitung sebesar – 4,2667. Dapat ditarik kesimpulan
bahwa pada EK splash cup yang di naungi maupun EK splash cup yang tidak
ternaungi, F hitung lebih kecil daripada F tabel sehingga tidak berbeda nyata yang
artinya erosi tidak terjadi di keduanya.
V. SIMPULAN DAN SARAN
1. Berdasarkan hasil praktikum rata-rata energy kinetis hujan pada non naungan adalah 0,653875 joule/ jam mm sedangkan pada daerah ternaungi adalah 0,895 joule jam mm.
2. Semakin besar jumlah curah hujan bulanan maka energy kinetik hujannya semakin besar.
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad, S. 1989. Konservasi Tanah dan Air. IPB Press. Bogor
Brata, K. R. 1995b. Peningkatan Efektivitas Mulsa Vertikal sebagai Tindakan Konservasi Tanah dan Air pada Pertanian Lahan Kering dengan Pemanfaatan Bantuan Cacing Tanah. J. Il. Pert. Indon. 5 (2): 69 – 75.
Dariah, A., F. Agus, S. Arsyad, Sudarsono, dan Maswar. 2004a. Erosi dan aliran permukaan pada lahan pertanian berbasis tanaman kopi di Sumberjaya, Lampung Barat. Agrivita 26 (1): 52-60.
Djajadi, Mastur, dan A.S. Murdiyati. 2008. Teknik konservasi untuk menekan erosi dan penyakit lincat pada lahan tembakau Temanggung. Jurnal Littri 14(3), September 2008. Hlm. 101 – 106.
Huffman, G.J., R.F. Adler, D.T. Bolvin, and E.J. Nelkin. 2010. “The TRMM Multi-satellite Precipitation Analysis (TMPA)”. In M. Gebremichael and F. Hossain (Ed.). Satellite Rainfall Applications for Surface Hydrology (pp. 3-22). Springer Verlag, Netherlands
Kartasapoetra, A.G, dan M.M. Sutedjo. 1985. Teknologi Konservasi Tanah dan Air. Penerbit Rineka Cipta. Jakarta
Sutedjo, M.M., dan A.G Kartasapoetra. 2002. Pengantar Ilmu Tanah. Penerbit Bineka Cipta. Jakarta.
