http://jtsl.ub.ac.id 271
PENGARUH TUTUPAN LAHAN DAN CURAH HUJAN TERHADAP SIFAT FISIK TANAH SERTA DEBIT MATA AIR DI HUTAN
CEMPAKA, PASURUAN, JAWA TIMUR
The Effect of Land Cover and Rainfall on Soil Physical Properties and Spring Discharge in Cempaka Forest, Pasuruan, East Java
Rossi Widhi Utami
1, Iva Dewi Lestariningsih
1*, Kurniawan Sigit Wicaksono
1, Akmaludin Dimas Anggara
2, Sarifudin Lathif
21 Departemen Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang 65145
2 Yayasan Cempaka Education Center, Prigen, Pasuruan
* Penulis korespondensi: [email protected]
Abstrak
Perubahan iklim menyebabkan kebakaran hutan yang berdampak pada kerusakan tutupan lahan yang menimbulkan kerusakan sifat-sifat tanah dan mengganggu karakterisitik hidrologi lahan salah satunya terhadap mata air. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh tutupan lahan dan curah hujan terhadap sifat fisik tanah serta debit mata air di kawasan Hutan Cempaka. Penelitian dilakukan di tiga tutupan lahan yaitu semak, pinus, dan hasil hutan bukan kayu (HHBK) di kawasan Hutan Cempaka Blok Curah Tangkil, Kabupaten Pasuruan, Provinsi Jawa Timur. Parameter yang diamati adalah berat isi, berat jenis, permeabilitas, porositas, infiltrasi tanah, serta hujan dan debit mata air. Analisis data menggunakan analisis ragam (ANOVA) taraf 5%, uji korelasi, dan regresi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perbedaan tutupan lahan belum menunjukkan pengaruh nyata terhadap sifat fisik tanah. Hasil korelasi dan regresi antara curah hujan dengan debit mata air menunjukkan bahwa curah hujan sedang sampai lebat berpengaruh terhadap debit mata air sebesar 38%.
Kata Kunci : curah hujan, debit mata air, sifat fisik tanah, tutupan lahan
Abstract
Climate change causes forest fires that impact land cover damage, which can cause damage to soil properties and disrupt hydrological characteristics such as loss of spring or discharge depletion. This study aimed to assess the influence of land cover and rainfall on soil physical properties and spring discharge in the Cempaka Forest area. The study was conducted on three land covers, i.e., shrubs, pine, and non-timber forest products (NTFPs) in the Cempaka Forest area, Curah Tangkil Block, Pasuruan Regency, East Java Province. The measured parameters were soil bulk density, permeability, porosity, infiltration, daily rainfall, and spring discharge. Data analysis used analysis of variance (ANOVA) test at a 5% level, correlation test, and regression. The results showed that differences in land cover had no significant effect on soil physical properties. The correlation and regression results between rainfall and spring discharge showed that rainfall influenced spring discharge by 4%. The correlation and regression results in the medium-heavy rainfall categories influenced spring discharge by 38%.
Keywords: land cover, rainfall, soil physical properties, spring discharge
Pendahuluan
Kenampakan fisik permukaan bumi dalam hal ini tutupan lahan, sangat terkait dengan aktivitas alam dan manusia. Kegiatan manusia ataupun alam dapat
mengubah bentang alam hutan yang dapat menyebabkan kerusakan tanah di mana sifat fisik, kimia, dan biologi tanah yang mengalami penurunan. Kerusakan pada tutupan lahan dapat
http://jtsl.ub.ac.id 272 mengakibatkan perubahan sifat biofisik tanah yang
dapat mengganggu karakteristik hidrologi lahan dimana dapat mengurangi kapasitas resapan air ke dalam tanah. Hal tersebut dapat terjadi karena hilangnya fungsi vegetasi yang dapat mengabsorbsi air hujan, mempertahankan laju infiltrasi, meningkatkan laju infiltrasi, dan kemampuan dalam menahan air (Utaya, 2008).
Permasalahan kebakaran hutan tengah melanda baik di skala global maupun nasional, dan salah satunya terjadi di Kawasan Hutan Cempaka, Pasuruan, Jawa Timur. Kebakaran hutan yang disebabkan oleh perubahan iklim berdampak pada peningkatan atau penurunan suhu udara secara ekstrim, peningkatan atau penurunan curah hujan, peningkatan permukaan air laut, dan perubahan pola musim hujan (Supriadi, 2014). Perubahan iklim secara tidak langsung memengaruhi siklus hidrologi setempat.
Siklus hidrologi merupakan perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut yang tidak pernah berhenti (Badaruddin et al., 2021). Sebagian air hujan yang jatuh ke permukaan tanah masuk terserap ke dalam tanah dan air bergerak melalui profil tanah karena tenaga gravitasi. Air infiltrasi akan tertahan di dalam tanah yang dipengaruhi oleh gaya kapiler. Saat air tanah menjadi jenuh, maka air hujan yang baru masuk ke dalam tanah akan bergerak mengalir vertikal ke tanah lebih dalam menjadi air tanah. Air tanah tersebut akan mengalir perlahan menuju sungai, danau atau penampungan lainnya seperti mata air. Proses mengalirnya air hujan tentu juga memengaruhi jumlah debit mata air yang dihasilkan. Hujan yang turun dalam membentuk mata air dapat memberi respon secara cepat melalui proses infiltrasi menjadi air tanah kemudian membentuk aliran cepat air tanah sebagai input dari mata air. Oleh karena itu, ekosistem hutan perlu dipulihkan kembali atau direstorasi agar tetap mampu menjalankan fungsi hidrologisnya.
Adanya peranan berbagai jenis tutupan lahan menyebabkan perbedaan sifat-sifat tanah yang dipengaruhi oleh biomasa permukaan tanah, jumlah, dan kualitas bahan organik yang berbeda.
Bahan organik memiliki peran dalam memperbaiki sifat fisik tanah sehingga akan meningkatkan kemampuan tanah yang dapat menyerap air lebih cepat (Delsiyanti et al., 2016). Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh tutupan lahan dan curah hujan terhadap sifat fisik tanah serta debit mata air yang terletak di kawasan Hutan Cempaka, Kecamatan Prigen, Kabupaten Pasuruan, Provinsi Jawa Timur dan dapat dijadikan sebagai acuan
dalam kegiatan konservasi tanah dan air yang akan dilakukan kedepannya untuk menjaga ekosistem hutan.
Bahan dan Metode
Waktu dan tempat penelitian
Kegiatan penelitian dilaksanakan pada bulan April hingga November 2022 dan uji laboratorium dilaksanakan pada bulan Agustus 2022. Lokasi penelitian terletak di kawasan Hutan Cempaka Kawasan Perhutani Blok Curah Tangkil tepatnya di Dusun Gamoh, Desa Dayurejo, Kecamatan Prigen, Kabupaten Pasuruan, Provinsi Jawa Timur.
Kegiatan uji laboratorium dilakukan di Laboratorium Fisika Tanah, Departemen Tanah, Program Studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya.
Alat dan bahan penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian, yaitu ring sampel, ring master, double ring infiltrometer, kamera, alat tulis, frame serasah 50 x 50 cm, karet, plastik, pisau lapang, palu, balok penekan, label, ombrometer, flowmeter, stopwatch, penggaris, gunting, jerigen, labu erlenmeyer, gelas ukur, gelas beaker, mortar, pistil, ayakan, cawan, oven, hotplate, timbangan, mixer listrik, baki, corong, pipet, pengaduk, tabung dispersi, timbangan, jangka sorong, kain kasa, karet, piknometer, botol semprot, permeameter, dan baki. Bahan yang digunakan dalam penelitian, yaitu citra Landsat 8 OLI, DEMNAS, Batas Administrasi Kabupaten Pasuruan, sampel tanah terganggu, aquades, hidrogen peroksida (H2O2), kalgon (Na4P2O7), sampel tanah utuh, air bebas udara, dan air.
Rancangan penelitian
Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak kelompok berdasarkan 3 perlakuan tutupan lahan dengan pengulangan sebanyak 3 kali.
Tutupan lahan terbagi menjadi tutupan lahan semak, pinus, dan Hasil Hutan Bukan Kayu (HHBK). Variabel pengamatan terbagi menjadi tiga aspek, yaitu aspek tanah (tekstur tanah, berat isi tanah, berat jens tanah, porositas tanah, permeabilitas tanah, infiltrasi tanah), tanaman (biomasa serasah dan tumbuhan bawah), dan air (curah hujan dan debit mata air).
Pelaksanaan penelitian
Pelaksanaan penelitian dilakukan melalui beberapa tahapan di antaranya yaitu persiapan, pra survei dan survei lapangan, penentuan lokasi ombrometer,
http://jtsl.ub.ac.id 273 pengambilan sampel tanah, pengukuran curah
hujan, pengukuran infiltrasi, pengukuran serasah dan biomasa tumbuhan bawah (understorey), pengukuran debit mata air, dan analisis laboratorium.
Analisis data
Data yang diperoleh dianalisis menggunakan aplikasi Microsoft Excel dan Genstat 15th. Data yang sudah diperoleh akan dilakukan uji normalitas (Saphiro-Wilk test for normality), kemudian dilakukan uji analisis ragam (ANOVA) taraf 5%. Jika hasil data memiliki pengaruh berbeda nyata pada uji analisis ragam, maka dilakukan uji lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil) dengan taraf 5%. Selain itu, dilakukan juga uji korelasi untuk menentukan keeratan hubungan antar variabel. Selanjutnya, dilakukan uji regresi untuk mengetahui pengaruh variabel yang dapat terhadap nilai variabel tertentu.
Hasil dan Pembahasan
Sifat fisik tanahTekstur tanah
Tekstur tanah pada ketiga tutupan lahan didapatkan hasil yang sama, yaitu kelas tekstur tanah lempung, baik pada kedalaman 0-15 cm maupun 15-30 cm.
Tekstur tanah tersebut didominasi oleh fraksi pasir dan debu. Tekstur tanah dipengaruhi oleh faktor proses pembentukan tanah (genesis tanah). Proses pembentukan tanah terjadi pada bahan induk yang akan menghasilkan tanah yang bertekstur. Bahan induk bertekstur kasar menghasilkan tanah bertekstur kasar dan begitu juga sebaliknya (Hardjowigeno, 2003). Tekstur tanah memiliki kandungan pasir dan debu yang tinggi sehingga dapat diketahui kondisi tanah di kawasan mata air Curah Tangkil Bawah mempunyai kemampuan rendah dalam memegang air. Menurut Bintoro et al.
(2017), tanah bertekstur pasir mempunyai luas permukaan lebih kecil dibandingkan dengan bertekstur liat sehingga tanah tersebut sulit dalam menahan atau menyerap air dan unsur hara. Tanah yang didominasi fraksi pasir bersifat porous yang memiliki pori aerasi tinggi. Sifat aerasi yang lancar dapat meningkatkan oksidasi bahan organik.
Afriani dan Juansyah (2016) menyatakan bahwa tanah dominan fraksi pasir mempunyai kapasitas menahan air rendah.
Berat isi, berat jenis, dan porositas tanah
Nilai berat isi tanah pada kedalaman 0-15 cm berkisar antara 0,73 g cm-3 sampai dengan
0,74 g cm-3. Nilai berat isi tanah pada kedalaman 15-30 cm berkisar antara 0,63 g cm-3 sampai dengan 0,84 g cm-3. Perbedaan tutupan lahan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap berat isi tanah pada kedalaman 0-15 cm maupun 15-30 cm (p>0,05) (Tabel 1). Hal ini karena berat isi tanah tidak hanya dipengaruhi oleh masukan bahan organik dari tutupan lahan, tetapi juga dipengaruhi faktor lain seperti jenis tanah dan manajemen lahan berupa pengolahan tanah yang sama pada ketiga tutupan lahan tersebut. Menurut Rosyidah dan Wirosoedarmo (2013), berat isi tanah sangat dipengaruhi oleh pengolahan tanah di mana pengolahan tanah dapat meningkatkan nilai berat isi tanah dan begitu juga sebaliknya. Nilai berat isi tanah menunjukkan kurang dari 1 g cm-3 yang termasuk ke dalam tanah yang memiliki kandungan bahan organik yang tinggi. Rauf et al. (2015) menyatakan bahwa semakin kecil nilai berat isi tanah, maka kepadatan tanah semakin rendah atau tanah memiliki kesuburan tinggi, sedangkan semakin padat suatu tanah makin tinggi berat isi, maka kondisi tanah sulit untuk meneruskan air atau ditembus akar.
Nilai berat jenis tanah pada kedalaman 0-15 cm berkisar antara 2,04 g cm-3 sampai dengan 2,11 g cm-3. Nilai berat jenis tanah pada kedalaman 15-30 cm berkisar antara 2,00 g cm-3 sampai dengan 2,21 g cm-3. Berat jenis tanah di kawasan mata air Curah Tangkil Bawah tergolong rendah dari rata- rata nilai berat jenis tanah pada umumnya.
Perbedaan tutupan lahan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap berat jenis tanah pada kedalaman 0-15 cm maupun 15-30 cm (p>0,05) (Tabel 1). Hal tersebut karena berat jenis tanah menunjukkan partikel padatan tanah yang cenderung tetap pada tiap jenis tanah di berbagai tutupan lahan di Hutan Cempaka. Menurut Putinella (2011), berat jenis tanah ditentukan oleh partikel padatan tanah yang relatif tetap dan akan berubah melalui penambahan humus serta pelapukan mineral dalam jangka waktu yang cukup lama. Nilai porositas tanah pada kedalaman 0-15 cm berkisar antara 64,45%sampai dengan 65,44%.
Nilai porositas tanah pada kedalaman 15-30 cm berkisar antara 62,16% sampai dengan 70,23%.
Perbedaan tutupan lahan berpengaruh nyata terhadap porositas tanah pada kedalaman 0-15 cm maupun 15-30 cm (p>0,05) (Tabel 1). Hal tersebut karena porositas tanah dipengaruhi oleh berat isi tanah dan berat jenis tanah yang tergolong sama pada ketiga tutupan lahan. Nilai porositas tanah di kawasan mata air Curah Tangkil Bawah tergolong tinggi. Nilai porositas tanah pada tiap tutupan lahan
http://jtsl.ub.ac.id 274 dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti
ukuran butiran, berat isi, dan berat jenis tanah.
Ketiga tutupan lahan memiliki tanah berlempung dengan porositas yang tinggi. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Kusuma dan Yulfiah (2018) bahwa tanah berlempung memiliki porositas tanah yang tinggi berkisar antara 40-75%. Tekstur tanah lempung pada ketiga tutupan mampu menyerap air dengan mudah. Ketiga tutupan lahan memiliki berat
isi tanah yang rendah dimana tanah tidak terlalu padat yang memiliki ruang pori banyak sehingga dapat memudahkan air menyerap ke dalam tanah.
Semakin padat tanah, maka porositas tanah semakin kecil sehingga semakin sulit kemampuan tanah dalam menyerap air. Semakin kurang padat suatu tanah, maka porositas tanah tersebut semakin besar sehingga tanah dapat menyerap air dengan mudah (Hanafiah, 2005).
Tabel 1. Pengaruh tutupan lahan terhadap sifat fisik tanah.
Tutupan
Lahan Kedalaman Tekstur Berat (g cmIsi -3)
Berat Jenis (g cm-3)
Porositas
(%) Permeabilitas (cm jam-1)
Semak 0-15 cm Lempung 0,72 a 2,04 a 64,64 a 27,26 a
15-30 cm Lempung 0,84 a 2,21 a 62,16 a 29,63 a
Pinus 0-15 cm Lempung 0,73 a 2,11 a 65,44 a 49,33 a
15-30 cm Lempung 0,63 a 2,00 a 68,05 a 56,95 a
HHBK 0-15 cm Lempung 0,74 a 2,07 a 64,45 a 43,16 a
15-30 cm Lempung 0,63 a 2,08 a 70,23 a 39,36 a Keterangan: Huruf kecil yang sama menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata antar tutupan lahan berdasarkan uji BNT 5%.
Permeabilitas tanah
Nilai permeabilitas tanah pada kedalaman 0-15 cm berkisar antara 27,26 cm jam-1 sampai dengan 49,33 cm jam-1. Nilai permeabilitas tanah pada kedalaman 15-30 cm berkisar antara 29,63 cm jam-1 sampai dengan 56,95 cm jam-1. Perbedaan tutupan lahan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap permeabilitas tanah pada kedalaman 0-15 cm maupun 15-30 cm (p>0,05) (Tabel 1). Hal tersebut karena permeabilitas tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tekstur, berat isi tanah, dan porositas di mana ketiga faktor ini tergolong sama pada tiap tutupan lahan. Permeabilitas tanah di kawasan mata air Curah Tangkil Bawah tergolong sangat cepat. Hal tersebut karena permeabilitas tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tekstur, berat isi tanah, dan porositas dimana ketiga faktor ini tergolong sama pada tiap tutupan lahan.
Ketiga tutupan lahan mempunyai tekstur tanah berlempung dengan komposisi fraksi pasir yang cukup banyak sehingga mampu meloloskan air dengan mudah.
Kandungan pori-pori makro yang mendominasi pada tanah berlempung, sedangkan pori pada tanah bertekstur liat memiliki ruang pori yang kecil. Menurut Dariah et al. (2006), ukuran pori sangat menentukan tingkat permeabilitas dapat tergolong lambat atau cepat di mana permeabilitas mungkin dapat mendekati nol apabila pori-pori
tanah sangat kecil seperti pada tanah liat. Nilai berat isi tanah pada tiap tutupan lahan tergolong rendah yang dapat memengaruhi permeabilitas tanah.
Sudaryono (2001) menyatakan bahwa semakin besar berat isi tanah di mana tanah semakin padat, maka permeabilitas tanah akan semakin lambat dan begitu juga sebaliknya. Porositas tanah pada ketiga tutupan lahan tergolong tinggi sehingga permeabilitas tanah juga menjadi sangat cepat.
Semakin besar porositas, maka semakin besar pula konduktivitas hidrolik (Asmaranto et al., 2012).
Infiltrasi tanah
Nilai infiltrasi tanah pada ketiga tutupan lahan berkisar antara 718,8 mm jam-1 sampai dengan 720 mm jam-1. Perbedaan tutupan lahan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap infiltrasi tanah (p>0,05) (Gambar 1). Nilai infiltrasi tanah di daerah tangkapan mata air Curah Tangkil bawah tergolong sangat cepat. Hal tersebut karena nilai infiltrasi tanah pada tiap tutupan lahan dipengaruhi oleh tekstur tanah, berat isi tanah, porositas tanah, dan banyaknya kandungan bahan organik. Ketiga tutupan lahan mempunyai tekstur tanah berlempung dengan komposisi fraksi pasir yang cukup banyak sehingga mampu mempercepat air masuk ke dalam tanah. Menurut Yunagardasari et al. (2017), semakin kasar tekstur tanah, maka semakin cepatnya air yang dapat masuk ke dalam tanah dan begitu juga sebaliknya. Ketiga tutupan
http://jtsl.ub.ac.id 275 lahan memiliki nilai porositas tanah yang tergolong
tinggi. Sarminah dan Indirwan (2017) menyatakan bahwa porositas tanah merupakan salah satu penentu besarnya laju infiltrasi di mana semakin besar nilai porositas tanah, maka laju infiltrasi cenderung akan semakin meningkat dan begitu pula sebaliknya. Adanya perbedaan pengaruh waktu terhadap infiltrasi dimana air yang sudah masuk
semakin lama akan semakin menurun laju infiltrasinya karena air semakin berkurang ruang geraknya (Gambar 2). Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Wibowo (2010) bahwa air yang sudah masuk ke dalam tanah akan terdesak oleh beratnya air yang ada di atasnya sehingga infiltrasi akan terus berlangsung dan apabila tanah sudah jenuh sepenuhnya, maka infiltrasi akan berhenti.
Gambar 1. Infiltrasi tanah pada berbagai tutupan lahan di Hutan Cempaka.
Gambar 2. Kurva laju infiltrasi tanah pada berbagai tutupan lahan di Hutan Cempaka.
Biomasa atas permukaan tanah Serasah
Nilai biomasa serasah pada ketiga tutupan lahan
berkisar antara 4,41 t ha-1 sampai dengan 18,44 t ha-1. Nilai biomasa serasah terendah pada
ketiga tutupan lahan yaitu tutupan lahan semak, sedangkan biomasa serasah tertinggi terdapat pada
tutupan lahan HHBK. Perbedaan tutupan lahan memberikan pengaruh yang nyata terhadap biomasa serasah (p<0,05) (Tabel 2). Hal tersebut karena jumlah masukan serasah pada tiap tutupan lahan ditentukan oleh tingkat kerapatan tanaman yang beragam dan komposisi jenis tanaman penyusun suatu tegakan. Kerapatan tanaman tinggi terdapat pada tutupan lahan HHBK sehingga
a a a
0 200 400 600 800 1000
Pinus Semak HHBK
Laju Infiltrasi(mmjam-1)
Tutupan Lahan
0 500 1000 1500 2000 2500
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
Laju Infiltrasi (mm jam-1)
Waktu (jam)
Pinus Semak HHBK
http://jtsl.ub.ac.id 276 menghasilkan jumlah serasah yang tinggi,
sedangkan kerapatan tanaman rendah terdapat pada tutupan lahan semak sehingga menghasilkan jumlah serasah yang rendah. Riyanto et al. (2013) menyatakan bahwa semakin tinggi kerapatan tanaman, maka produksi serasahnya akan semakin tinggi dan begitu pula sebaliknya.
Tabel 2. Pengaruh tutupan lahan terhadap biomasa atas permukaan.
Tutupan
Lahan Serasah
(t ha-1) Tumbuhan Bawah (g m-2)
Semak 4,41 a 0,81 b
Pinus 11,94 ab 0,32 ab
HHBK 18,44 b 0,09 a
Keterangan: Huruf kecil yang sama menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata antar tutupan lahan berdasarkan uji BNT 5%.
Tumbuhan bawah (understorey)
Nilai biomassa tumbuhan bawah pada ketiga tutupan lahan berkisar antara 0,09 g m-2 sampai dengan 0,81 g m-2. Nilai biomasa tumbuhan bawah terendah pada ketiga tutupan lahan yaitu tutupan HHBK, sedangkan biomasa tumbuhan bawah tertinggi terdapat pada tutupan lahan semak.
Perbedaan tutupan lahan memberikan pengaruh yang nyata terhadap biomasa tumbuhan bawah (p<0,05) (Tabel 2). Biomasa tumbuhan bawah yang rendah terdapat pada tutupan lahan HHBK dengan kerapatan tanaman yang tinggi, sedangkan biomasa tumbuhan bawah yang rendah terdapat pada tutupan lahan semak dengan kerapatan tanaman yang rendah. Kerapatan tanaman yang tinggi akan
menghasilkan biomasa tumbuhan bawah yang rendah, sedangkan kerapatan tanaman yang rendah akan menghasilkan biomasa tumbuhan bawah yang tinggi.
Latuamury et al. (2012) menyatakan bahwa kerapatan tajuk tanaman berbanding terbalik dengan kerapatan tumbuhan bawah dimana kerapatan tajuk yang cukup tinggi, maka kerapatan tumbuhan bawah menjadi rendah sampai sedang dan begitu juga sebaliknya. Tajuk tanaman yang rapat dapat mengurangi cahaya yang masuk sehingga tumbuhan bawah kekurangan cahaya matahari dalam pertumbuhannya. Menurut Garsetiasih et al. (2018), tajuk tanaman yang lebih rapat mengakibatkan cahaya yang masuk ke lantai hutan menjadi kurang, sedangkan tumbuhan bawah membutuhkan cahaya matahari.
Curah hujan dan debit mata air Curah hujan
Curah hujan harian pada bulan November 2022 sangat beragam (Gambar 3). Curah hujan harian tertinggi terjadi pada bulan November 2022 sebesar 105,22 mm dengan total curah hujan yang terjadi pada bulan November 2022 sebesar 339,05 mm.
Kejadian hujan pada bulan November 2022 terjadi sebanyak 15 kali hari hujan dengan distribusi yang fluktuatif. Berdasarkan kriteria curah hujan dari Badan Meterologi, Klimatologi, dan Geofisika (2018), kategori intensitas curah hujan yang terjadi pada bulan November 2022 termasuk ke dalam kelas hujan ringan sebesar 73,33%, kelas hujan sedang sebesar 6,67%, kelas hujan lebat sebesar 13,33%, dan kelas hujan sangat lebat sebesar 6,67%.
Gambar 3. Curah hujan harian di kawasan mata air Curah Tangkil.
0 20 40 60 80 100
Curah Hujan (mm)
Tanggal Pengamatan
http://jtsl.ub.ac.id 277 Debit mata air
Debit mata air terus mengalami peningkatan pada bulan November 2022 (Gambar 4). Debit mata air pada awal bulan November 2022 sebesar 0,19 L s-1, sedangkan debit mata air pada akhir bulan November 2022 sebesar 0,86 L s-1. Rata-rata debit
mata air yang diperoleh sebesar 0,40 L s-1 yang tergolong ke dalam debit yang kecil. Menurut Wardoyo dan Khotimah (2021), debit mata air yang sangat kecil menandakan bahwa potensi akuifer di wilayah mata air tersebut sangat rendah. Potensi akuifer di setiap wilayah dipengaruhi oleh kondisi lokal wilayah tersebut.
Gambar 4. Debit mata air harian di kawasan mata air Curah Tangkil.
Hubungan antara biomassa atas permukaan tanah dengan sifat fisik tanah
Biomassa serasah memiliki korelasi negatif terhadap berat isi tanah. Nilai korelasi (r) serasah dengan berat isi tanah yang didapatkan sebesar -0,5895 dengan kelas koefisien korelasi sedang di mana semakin tinggi nilai serasah, maka dapat menurunkan nilai berat isi tanah (Gambar 5).
Hubungan antara serasah dengan berat isi tanah ditulis dengan persamaan y = -0,0125x + 0,8425 dimana x merupakan nilai serasah dan y merupakan nilai berat isi tanah. Setiap penambahan 1 t ha-1 serasah, maka dapat menurunkan nilai berat isi tanah sebesar 0,0125 g cm-3. Nilai koefisien determinasi (R2) yang diperoleh sebesar 0,35 dimana nilai tersebut dapat diartikan bahwa serasah memengaruhi nilai berat isi tanah sebesar 35% dan 65% lainnya dipengaruhi oleh faktor lain. Biomassa serasah memiliki korelasi positif terhadap permeabilitas tanah. Nilai korelasi (r) serasah dengan permeabilitas tanah yang didapatkan sebesar 0,5030 dengan kelas koefisien korelasi sedang di mana semakin tinggi nilai serasah, maka dapat meningkatkan nilai permeabilitas tanah (Gambar 5). Hubungan antara serasah dengan berat
jenis tanah ditulis dengan persamaan y = 1,3933x + 23,756 di mana x merupakan nilai serasah dan y merupakan nilai permeabilitas tanah. Setiap penambahan 1 t ha-1 serasah, maka dapat meningkatkan nilai permeabilitas tanah sebesar 1,3933 cm jam-1. Nilai koefisien determinasi (R2) yang diperoleh sebesar 0,25 di mana nilai tersebut dapat diartikan bahwa serasah memengaruhi nilai permeabilitas tanah sebesar 25% dan 75% lainnya dipengaruhi oleh faktor lain. Biomassa serasah yang terdekomposisi akan menghasilkan bahan organik yang dapat meningkatkan kesuburan dan fisik tanah. Bahan organik tersebut masuk ke dalam tanah sehingga nilai berat isi tanah menjadi rendah.
Semakin tinggi bahan organik yang diberikan, maka berat volume tanah dan berat jenis tanah akan semakin rendah. Berat isi tanah yang rendah disebabkan adanya masukan bahan organik hasil dekomposisi serasah akan memengaruhi porositas tanah. Konduktivitas hidraulik jenuh tanah dan porositas memiliki hubungan yang berbanding lurus karena ruang pori tanah yang kosong dan tidak terisi oleh bahan mineral ataupun yang lainnya akan memperbesar kemampuan tanah dalam mengalirkan air (permeabilitas) (Alista dan Soemarno, 2021).
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Debit (L detik-1)
Tanggal Pengamatan
http://jtsl.ub.ac.id 278 (a)
(b)
Gambar 5. Hubungan antara biomassa atas permukaan tanah dengan sifat fisik tanah.(a) serasah dengan berat isi tanah, dan (b) serasah dengan permeabilitas tanah.
Hubungan antara sifat fisik tanah dengan pergerakan ait
Berat isi tanah memiliki korelasi negatif terhadap permeabilitas tanah. Nilai korelasi (r) berat isi tanah dengan permeabilitas tanah yang didapatkan sebesar -0,6130 dengan kelas koefisien korelasi kuat dimana semakin tinggi nilai berat isi tanah, maka dapat menurunkan nilai permeabilitas tanah (Gambar 6). Hubungan antara berat isi tanah dengan permeabilitas tanah ditulis dengan persamaan y = -178,35x + 169,81 di mana x merupakan nilai berat isi tanah dan y merupakan nilai permeabilitas tanah. Persamaan tersebut dapat diartikan bahwa setiap penambahan 1 g cm-3 berat isi tanah, maka dapat menurunkan nilai permeabilitas tanah sebesar 178,35 mm jam-1. Nilai koefisien determinasi (R2) yang diperoleh sebesar 0,38 dimana nilai tersebut dapat diartikan bahwa nilai berat isi tanah memengaruhi nilai permeabilitas
tanah sebesar 38% dan 62% lainnya dipengaruhi oleh faktor lain. Berat isi tanah memiliki korelasi negatif terhadap infiltrasi tanah. Nilai korelasi (r) berat isi tanah dengan infiltrasi tanah yang didapatkan sebesar -0,6130 dengan kelas koefisien korelasi kuat dimana semakin tinggi nilai berat isi tanah, maka dapat menurunkan nilai infiltrasi tanah (Gambar 6). Hubungan antara berat isi tanah dengan infiltrasi tanah ditulis dengan persamaan y = -2.211,1x + 2.330 di mana x merupakan nilai berat isi tanah dan y merupakan nilai infiltrasi tanah.
Persamaan tersebut dapat diartikan bahwa setiap penambahan 1 g cm-3 berat isi tanah, maka dapat menurunkan nilai infiltrasi tanah sebesar 2.211 cm jam-1. Nilai koefisien determinasi (R2) yang diperoleh sebesar 0,39 dimana nilai tersebut dapat diartikan bahwa nilai berat isi tanah memengaruhi nilai permeabilitas tanah sebesar 39% dan 61%
lainnya dipengaruhi oleh faktor lain.
y = -0,0125x + 0,8425 R² = 0,3475
r = -0,5895
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0 5 10 15 20 25
Berat Isi Tanah (g cm-3)
Serasah (t ha-1)
y = 1,3933x + 23,756 R² = 0,253 r = 0,5030
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 5 10 15 20 25
Permeabilitas (cm jam-1)
Serasah (t ha-1)
http://jtsl.ub.ac.id 279 (a)
(b)
Gambar 6. Hubungan antara sifat fisik tanah dengan pergerakan air. (a) berat isi tanah dengan permeabilitas tanah dan (b) berat isi tanah dengan infiltrasi tanah.
Nilai berat isi tanah dapat memengaruhi permeabilitas tanah. Kepadatan tanah yang meningkat akan menyebabkan adanya penurunan permeabilitas tanah sehingga air bergerak dengan lambat. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Sudaryono (2001) bahwa semakin besar berat isi tanah dimana tanah semakin padat, maka permeabilitas tanah akan semakin lambat dan begitu juga sebaliknya. Kemampuan permeabilitas tanah akan memengaruhi kecepatan resapan air di dalam tanah. Air permukaan akan dengan cepat diresapkan ke dalam tanah yang kemudian meningkatkan pasokan air (Fakhrudin, 2010). Berat isi yang rendah berbanding lurus dengan porositas tanah yang mendukung permeabilitas tanah.
Rekahan-rekahan dan pori-pori tanah dapat mengakulumukasikan air tanah dengan cepat sehingga membentuk rembesan-rembesan air yang
keluar sebagai mata air. Hal tersebut tentu akan mendukung bertambahnya debit mata air.
Nilai berat isi tanah dapat memengaruhi infiltrasi tanah. Tanah padat dapat menyebabkan adanya penurunan infiltrasi tanah sehingga air dari permukaan tanah masuk dengan lambat. Berat isi tanah yang rendah menunjukkan kepadatan tanah yang mudah meloloskan air yang kaitannya dengan infiltrasi tanah menjadi lebih cepat. Menurut Hardjowigeno (2003), semakin padat suatu tanah, maka semakin tinggi nilai bulk density di mana tanah sulit dilewati oleh air dan ditembus oleh akar tanaman. Berat isi tanah berbanding lurus dengan porositas tanah dimana porositas tanah yang tinggi menunjukkan tanah memiliki ruang pori yang banyak sehingga pergerakan air dan udara masuk keluar tanah berjalan dengan mudah sehingga infiltrasi tanah dapat menjadi lebih cepat. Hal y = -178,35x + 169,81
R² = 0,3758 r = -0,6130
0 20 40 60 80
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
PermeabilitasTanah(mm jam-1)
Berat Isi Tanah (g cm-3)
y = -2211,1x + 2330 R² = 0,3862
r = -0,6214
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Infiltrasi Tanah (cmjam-1)
Berat Isi Tanah (g cm-3)
http://jtsl.ub.ac.id 280 tersebut sesuai dengan pernyataan Sarminah dan
Indirwan (2017) bahwa porositas tanah merupakan salah satu penentu besarnya laju infiltrasi dimana semakin besar nilai porositas tanah, maka laju infiltrasi cenderung akan semakin meningkat dan begitu pula sebaliknya. Peningkatan kecepatan infiltrasi, dapat memudahkan lolosnya air dan bergerak secara gravitasi masuk ke dalam tanah dan dapat mendukung bertambahnya air membentuk mata air.
Hubungan antara curah hujan dengan debit mata air
Curah hujan sedang-lebat memiliki korelasi negatif terhadap debit mata air. Nilai korelasi (r) curah hujan rendah dengan debit mata air yang didapatkan sebesar 0,6173 dengan kelas koefisien korelasi kuat dimana semakin tinggi nilai curah hujan, maka dapat menurunkan nilai debit mata air (Gambar 6). Hubungan antara curah hujan dengan
debit mata air ditulis dengan persamaan y = -0,0049x + 0,857 di mana x merupakan nilai
curah hujan dan y merupakan nilai debit mata air.
Persamaan tersebut dapat diartikan bahwa setiap penambahan 1 mm curah hujan, maka dapat menurunkan nilai debit mata air sebesar 0,0049 L s-1. Nilai koefisien determinasi (R2) yang diperoleh sebesar 0,38 dimana nilai tersebut dapat diartikan bahwa curah hujan sedang-lebat memengaruhi nilai debit mata air sebesar 38% dan 62% dipengaruhi oleh faktor lain.
Gambar 7. Hubungan antara curah hujan dengan debit mata air. Keterangan: curah hujan sedang-
lebat dengan debit mata air.
Respon peningkatan debit mata air terhadap curah hujan membutuhkan waktu yang berkaitan dengan intensitas curah hujan dan proses masuknya air hujan ke dalam tanah melalui media akuifer.
Pelepasan air dilakukan dari media matriks tanah dimana aliran air dalam matriks relatif lambat dan lebih lama dan dapat berlangsung lebih dari 100 jam (Chang et al., 2021). Curah hujan sedang hingga
lebat yang turun tidak selalu mampu meresapkan air hujan ke dalam tanah sehingga tidak dapat meningkatkan debit mata air. Hal tersebut karena kawasan Hutan Cempaka bukan termasuk daerah resapan air (recharge area) sehingga air hujan yang turun tidak memengaruhi peningkatan debit mata air. Kawasan Hutan Cempaka terletak di bagian lereng gunung Arjuno dimana muka air tanah lebih dangkal dibandingkan dengan muka air tanah di bagian atas Gunung Arjuno. Tekanan hidraulik di lereng gunung untuk menekan air hujan ke bawah tanah lebih rendah dibandingkan dengan yang berada di bagian atas gunung. Kedudukan muka air tanah di daerah resapan air relatif dalam sehingga kenaikan muka air tanah tersebut membentuk kolom air yang cukup tebal dan menimbulkan tekanan hidraulik yang cukup kuat untuk menekan ke bawah sehingga air hujan meresap akan terus mengalir ke bawah dan akan menambah volume air tanah yang terdapat di lapisan jenuh (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi, 2017).
Kesimpulan
Perbedaan tutupan lahan tidak memengaruhi sifat fisik tanah di Hutan Cempaka Blok Curah Tangkil.
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa sifat fisik tanah seperti berat isi tanah, berat jenis tanah, porositas tanah, permeabilitas tanah, dan infiltrasi tanah pada setiap tutupan lahan menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata, baik pada kedalaman 0- 15 cm maupun 15-30 cm. Curah hujan dalam jangka pendek berpengaruh terhadap peningkatan debit mata air Curah Tangkil Bawah. Hasil analisis regresi menunjukkan bahwa curah hujan sedang-lebat memiliki 38% pengaruh terhadap debit mata air.
Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Yayasan Cempaka Education Center, PT. Sorini Agro Asia Corporindo, dan Perum Perhutani KPH Pasuruan yang telah memfasilitasi pelaksanaan penelitian, dan Pranata Laboratorium Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya yang telah membantu dalam uji laboratorium.
Daftar Pustaka
Afriani, L. dan Juansyah, Y. 2016. Pengaruh fraksi pasir dalam campuran tanah lempung terhadap nilai CBR dan indeks plastisitas untuk meningkatkan daya dukung tanah dasar. Jurnal Rekayasa 20(1):23-32.
Alista, F.A. dan Soemarno. 2021. Analisis permeabilitas tanah lapisan atas dan bawah di lahan kopi robusta.
y = -0,0049x + 0,857 R² = 0,3811 r = - 0,6173
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0 50 100 150
Debit (Ldetik-1)
Curah Hujan (mm hari-1)
http://jtsl.ub.ac.id 281 Jurnal Tanah dan Sumberdaya Lahan 8(2):493-504,
doi:10.21776/ub.jtsl.2021.008.2.20.
Asmaranto, R., Soemitro, R.A.A. dan Anwar, N. 2012.
Penentuan nilai konduktivitas hidrolik tanah tidak jenuh menggunakan uji resistivitas di laboratorium.
Jurnal Teknik Pengairan 3(1):81-86.
Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika. 2018.
Buletin Meteorologi. Volume VI No. 1. Stasiun Meteorologi Syamsudin Noor Kelas II. Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika.
Banjarbaru.
Badaruddin, Kadir, H.S. dan Nisa, K. 2021. Buku Ajar Hidrologi Hutan. Cetakan Pertama. Penerbit CV.
Batang. Banjarmasin. p 141.
Bintoro, A., Widjajanto, D. dan Isrun. 2017.
Karakteristik fisik tanah pada beberapa penggunaan lahan di Desa Bekas, Kecamatan Marawola, Kabupaten Sigi. Jurnal Agrotekbis 5(4):423-430.
Chang, W., Wan, J., Tan, J., Wang, Z., Jiang, C. and Huang, K. 2021. Responses of spring discharge to different rainfall events for single-conduit karst aquifers in Western Hunan Province, China.
International Journal of Environmental Research and Public Health 18:5775:1-17, doi:10.3390/ijerph18115775.
Dariah, A., Yusrial, dan Mazwar. 2006. Penetapan Konduktivitas Hidrolik Tanah dalam Keadaan Jenuh: Metode Laboratorium: Sifat Fisik Tanah dan Metode Analisisnya. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Bogor.
Delsiyanti, Widjajanto, D. dan Rajamuddin, U.A. 2016.
Sifat fisik tanah pada beberapa penggunaan lahan di Desa Oloboju Kabupaten Sigi. Jurnal Agrotekbis 4(3):227-234.
Fakhrudin, M. 2010. Kajian sumur resapan sebagai pengendali banjir dan kekeringan di Jabodetabek.
LIMNOTEK 17(1):8-16.
Garsetiasih, R., Rianti, A. dan Heriyanto, N.M. 2018.
Potensi tumbuhan bawah pada tegakan hutan tanaman Acacia crassicarpa A. Cunn. Ex Benth sebagai pakan gajah dan penyimpan karbon di Kabupaten Ogan Komering Ilir. Jurnal Penelitian Hutan Tanaman 15(2):67-145.
Hanafiah, K.A. 2005. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Cetakan Pertama. Raja Grafindo Persada. Jakarta.
Hardjowigeno, S. 2003. Klasifikasi Tanah dan Pedogenesis. Akademika Pressindo. Jakarta.
Kusuma, M.N. dan Yulfiah. 2018. Hubungan porositas dengan sifat fisik tanah pada Infiltration Gallery.
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan VI, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. pp 43-49.
Latuamury, B., Gunawan, T. dan Suprayogi, S. 2012.
Pengaruh kerapatan vegetasi penutup lahan terhadap karakteristik resesi hidrograf pada beberapa Sub DAS di Propinsi Jawa Tengah dan Propinsi DIY.
Majalah Geografi Indonesia 26(2):98-118, doi:10.22146/teknosains.5998.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi. 2017. Modul Geologi: Pelatihan Perencanaan Air Tanah. Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. Bandung.
Putinella, J.A. 2011. Perbaikan sifat fisik tanah regosol dan pertumbuhan tanaman sawi (Brassica juncea L.) akibat pemberian bokashi ela sagu dan pupuk urea.
Jurnal Budidaya Pertanian 7(1):35-40.
Rauf, A., Rahmawaty, dan Wijoyo, H. 2015. Kajian karakteristik lahan kawasan relokasi pengungsi erupsi Gunung Sinabung Kabupaten Karo sebagai dasar penggunaan lahan berbasis pengelolaan DAS. Jurnal Pertanian Tropik 2(1):41-53.
Riyanto, Indriyanto, dan Bintoro, A. 2013. Produksi seresah pada tegakan hutan di blok penelitian dan pendidikan Taman Hutan Raya Wan Abdul Rachman Provinsi Lampung. Jurnal Sylva Lestari 1(1):1-8, doi:10.23960/jsl111-8.
Rosyidah, E. dan Wirosoedarmo, R. 2013. Pengaruh sifat fisik tanah pada konduktivitas hidrolik jenuh di 5 penggunaan lahan (Studi kasus di Kelurahan Sumbersari Malang). Agritech 33(3):340-345.
Sarminah, S. dan Indirwan. 2017. Kajian laju infiltrasi pada beberapa tutupan lahan di kawasan karst Sangkulirang-Mangkalihat Kabupaten Kutai Timur.
Jurnal Agrifor 16(2): 301-310.
Sudaryono. 2001. Pengaruh pemberian bahan pengkondisi tanah terhadap sifat fisik dan kimia tanah pada lahan marginal berpasir. Jurnal Teknologi Lingkungan 2(1):106-112.
Supriadi, H. 2014. Budidaya tanaman kopi untuk adaptasi dan mitigasi perubahan iklim. Perpesktif 13(1):35-52.
Utaya, S. 2008. Pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap sifat biofisik tanah dan kapasitas infiltrasi di Kota Malang. Forum Geografi 22(2):99-112, doi:10.23917/forgeo.v22i2.4986.
Wardoyo, M.A.I. dan Khotimah, N. 2021.
Hidrogeomorfologi mata air stratovolkano di area Celah Selo Jawa Tengah. Geomedia 19(2):136-148.
Wibowo, H. 2010. Laju infiltrasi pada lahan gambut yang dipengaruhi air tanah (Studi kasus Sei Raya dalam Kecamatan Sei Raya Kabupaten Kubu Raya). Jurnal Belian 9(1):90-103.
Yunagardasari, C., Paloloang, A.K. dan Monde, A. 2017.
Model infiltrasi pada berbagai penggunaan lahan di Desa Tulo Kecamatan Dolo Kabupaten Sigi. Jurnal Agrotekbis 5(3):315-323.
