TINJAUAN PUSTAKA. profil tanah. Gerakan air ke bawah di dalam profil tanah disebut perkolasi

Transkripsi

1 12 TINJAUAN PUSTAKA Infiltrasi Infiltrasi didefinisikan sebagai peristiwa masuknya air ke dalam tanah. Jika cukup air, maka air infiltrasi akan bergerak terus ke bawah yaitu ke dalam profil tanah. Gerakan air ke bawah di dalam profil tanah disebut perkolasi (Arsyad, 2006). Kapasitas infiltrasi adalah kemampuan tanah dalam merembeskan banyaknya air ke dalam tanah. Besarnya kapasitas infiltrasi dapat memperkecil berlangsungnya aliran permukaan tanah. Berkurangnya pori-pori tanah yang umumnya disebabkan oleh pemadatan/kompaksi tanah, menyebabkan menurunnya infiltrasi (Sutedjo dan Kartasapoetra, 2002). Aliran permukaan hanya dapat diatur dengan memperbesar kemampuan tanah menyimpan air, utamanya dapat ditempuh melalui perbaikan atau peningkatan kapasitas infiltrasi. Kapasitas infiltrasi merupakan laju maksimum air yang dapat masuk ke dalam tanah pada suatu saat (Kurnia dkk, 2006). Besarnya hujan setelah dikurangi infiltrasi dikenal sebagai hujan lebih (rainfall excess) diatas permukaan tanah akan menjadi aliran limpasan yang dapat menyebabkan terjadinya banjir dan erosi. Berkurangnya infiltrasi air kedalam tanah, terutama pada kawasan resapan air (recharge area), dapat mengurangi kembalian air bawah tanah (ground water), sehingga banjir dan kekeringan merupakan akibat dari peristiwa tersebut. Air hujan yang jatuh di permukaan tanah akan mengalami evaporasi, infiltrasi, perkolasi, dan air yang mengalir diatas permukaan tanah sebagai limpasan permukaan. Sejumlah air hujan disimpan dalam tanah sebagai air tanah (ground

2 13 water storage) dan air bumi (ground water) yang pada suatu saat dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan (Arief, 2001). Intensitas hujan berpengaruh terhadap kesempatan air untuk masuk ke dalam tanah. Bila intensitas hujan lebih kecil dibandingkan dengan kapasitas infiltrasi, maka semua air mempunyai kesempatan untuk masuk ke dalam tanah. Sebaliknya, bila intensitas hujan lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitas infiltrasi, maka sebagian dari air yang jatuh di permukaan tanah tidak mempunyai kesempatan untuk masuk ke dalam tanah, dan bagian ini akan mengalir sebagai aliran permukaan. Penutupan dan kondisi permukaan tanah sangat menentukan tingkat atau kapasitas air untuk menembus permukaan tanah, sedangkan karakteristik tanah, khususnya struktur internalnya berpengaruh terhadap laju air saat melewati masa tanah. Unsur struktur tanah yang terpenting adalah ukuran pori dan kemantapan pori (Kurnia dkk, 2006). Banyaknya air yang masuk ke dalam tanah melalui proses infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain tekstur dan struktur tanah, kelembaban tanah awal, kegiatan biologi dan unsur organik, jenis dan tebal serasah, tipe vegetasi dan tumbuhan bawah (Asdak, 1995). Faktor-faktor tersebut berinteraksi sehingga mempengaruhi besarnya infiltrasi dan limpasan permukaan. Semakin besar air hujan yang masuk ke dalam tanah, berarti semakin kecil limpasan permukaan yang terjadi, sehingga besarnya banjir dapat ditekan. Dengan semakin besarnya air yang masuk ke dalam tanah (bumi) diharapkan semakin besar aliran air dasar (base flow) yang ke luar dari aliran bawah tanah, dan berfungsi menjaga kontinuitas aliran sungai melalui mata air.

3 14 Sifat fisik tanah yang baik dapat menaikkan atau menurunkan laju Infiltrasi. Hubungan laju Infiltrasi berbanding terbalik dengan bulk density dan kadar air tanah. Sehingga semakin tinggi bulk density dan kadar air tanah maka laju infiltrasinya paling rendah. Laju infiltrasi berbanding lurus dengan porositas dan permeabilitas. Sehingga, semakin tinggi porositas dan permeabilitas maka laju infiltrasinya makin tinggi (Andayani, 2009). Ketersediaan air di dalam tanah sangat berpengaruh pada perubahan tata guna lahan di suatu daerah, dan berdampak pada daerah resapan air hujan (Raghunath, 1985). Keberadaaan tanaman dapat memperbesar kapasitas infiltrasi tanah karena adanya perbaikan sifat fisik tanah seperti pembentukan struktur dan peningkatan porositas. Akar tanaman dewasa/tua cukup efektif bekerja di dalam tanah membentuk salurandan menambah bahan organik yang berfungsi untuk memantapkan agregat dan memperbaiki sifat fisik tanah terutama strukturnya sehingga lalu lintas air menjadi lebih lancar.semakin tinggi kerapatan perakaran tanaman, kondisi fisik tanah akan lebihbaik (Hartati, 1998). Tanah yang berbeda-beda menyebabkan air meresap dengan laju yang berbeda-beda. Setiap tanah memiliki daya resap yang berbeda, yang diukur dalam millimeter perjam (mm/jam). Jenis tanah berpasir umumnya cenderung mempunyai laju infiltrasi tinggi, akan tetapi tanah liat sebaliknya, cenderung mempunyai laju infiltrasi rendah. Untuk satu jenis tanah yang sama dengan kepadatan yang berbeda mempunyai laju infiltrasi yang berbeda pula. Makin padat makin kecil laju infiltrasinya (Wilson, 1993). Klasifikasi laju infiltrasi tanah dapat dilihat pada Tabel 1.

4 15 Tabel 1. Klasifikasi Infiltrasi Tanah Deskripsi Infiltrasi (mm/jam) Sangat lambat 1 Lambat 1-5 Sedang lambat 5-20 Sedang Sedang cepat Cepat Sangat cepat 250 (Lee,1990). Proses Terjadinya Infiltrasi Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk ke dalam tanah, dan perkolasi merupakan kelanjutan aliran air tersebut ke tanah yang lebih dalam. Dengan kata lain, infiltrasi adalah aliran air masuk ke dalam tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi mengalir ke tanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi bumi dan dikenal sebagai proses perkolasi. Laju maksimal gerakan air masuk ke dalam tanah dinamakan kapasitas infiltrasi. Kapasitas infiltrasi terjadi ketika intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam men yerap kelembaban tanah. Sebaliknya, apabila intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi sama dengan laju curah hujan (Asdak, 2010). Ketika air hujan menyentuh permukaan tanah, sebagian atau seluruh air hujan tersebut masuk ke dalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses masuknya air hujan ke dalam tanah disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah. Laju air infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah. Dibawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir tegak lurus ke dalam tanah melalui profil tanah. Pada sisi yang lain, gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus ke atas, ke bawah

5 16 dan ke arah horizontal. Gaya kapiler tanah ini bekerja nyata pada tanah dengan pori-pori yang relatif kecil (USDA Natural Resouces Conservation Service, 1998). Laju infiltrasi tertinggi dicapai saat air pertama kali masuk ke dalam tanah dan menurun dengan bertambahnya waktu. Pada awal infiltrasi, air yang meresap ke dalam tanah mengisi kekurangan kadar air tanah. Setelah kadar air tanah mencapai kadar air kapasitas lapang, maka kelebihan air akan mengalir ke bawah menjadi cadangan air tanah (ground water) (Jury dan Horton, 2004). Dapat dikatakan bahwa, proses infiltrasi melibatkan tiga proses yang saling tidak tergantung satu sama lain, yaitu (1) proses masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah, (2) tertampungnya air hujan tersebut di dalam tanah, (3) proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain (bawah, samping, dan atas) (Asdak 1995). Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi Vegetasi Jika permukaan tanah tertutup oleh pohon-pohon dan rumput-rumputan maka infiltrasi dapat dipercepat. Tumbuh-tumbuhan bukan hanya melindungi permukaan tanah dari gaya pemampatan curah hujan, tetapi juga lapisan humus yang terjadi mempercepat penggalian-penggalian serangga dan lain-lain yang akhirnya akan mempercepat laju infiltrasi (Sosrodarsono dan Takeda, 2003). Lahan yang bervegetasi pada umumnya lebih menyerap karena seresah permukaan mengurangi pengaruh - pengaruh pukulan tetesan hujan, bahan organik, mikro organisme serta akar - akar tanaman cenderung meningkatkan porositas tanah dan memantapkan struktur tanah. Vegetasi juga menghabiskan kandungan air tanah hingga jeluk - jeluk yang lebih besar, meningkatkan peluang

6 17 penyimpanan air dan menyebabkan laju - laju infiltrasi yang lebih tinggi (Lee, 1990). Penutupan tanah dengan vegetasi dapat meningkatkan laju infiltrasi suatu lahan, perbedaan kapasitas infiltrasi pada berbagai penggunaan lahan menunjukkan bahwa faktor vegetasi memiliki peran besar dalam menentukan kapasitas infiltrasi. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa kapasitas infiltrasi pada tanah bervegetasi akan cenderung lebih tinggi dibanding tanah yang tidak bervegetasi (Arsyad, 2006). Intensitas Hujan Hujan merupakan faktor yang paling penting di daerah tropika sebagai agensi yang mampu merusak tanah melalui kemampuan energi kinetiknya yang dijabarkan sebagai intensitas, durasi, ukuran butiran hujan dan kecepatan jatuhnya. Faktor iklim dibedakan dalam dua kategori yakni bila curah hujan tahunan <2500 mm diperhitungkan daya rusaknya akan lebih kecil dari pada >2500 mm (Kementrian Lingkungan Hidup, 2008). Menurut Lee (1990), hujan mempengaruhi kapasitas infiltrasi dengan berbagai cara. Pemadatan oleh hujan secara drastis dapat mengurangi kemampuan tanah untuk menyerap air dengan menghilangkan pori kapiler. Tekstur Tanah Menurut Hardjowigeno (2007), kelas tekstur tanah menunjukkan perbandingan butir-butir pasir (0,005-2 mm), debu (0,002-0,005 mm), dan liat < 0,002 mm) di dalam fraksi tanah halus. Tekstur menentukan tata air, tata udara, kemudahan pengelolaan, dan struktur tanah. Penyusun tekstur tanah berkaitan erat dengan kemampuan memberikan zat hara untuk tanaman,

7 18 kelengasan tanah, perkembangan akar tanaman, dan pengelolaan tanah. Berdasarkan persentase perbandingan fraksi-fraksi tanah, maka tekstur tanah dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu halus, sedang, dan kasar. Makin halus tekstur tanah mengakibatkan kualitas tanah semakin menurun karena berkurangnya kemampuan tanah dalam menghisap air. Tekstur tanah menunjukkan komposisi partikel penyusun tanah (separat) yang dinyatakan sebagai perbandingan proporsi (%) relatif antara fraksi pasir (sand) (berdiameter 2,00-0,20 mm atau μμmm, debu (silt) (berdiameter 0,20-0,002 mm atau μμmm) dan liat (clay). Tanah liat banyak mengandung mineral liat montmorillonit dan illit, tanah ini ditunjukkan adanya lapisan permukaan tanah yang pecah-pecah. Semakin besar kandungan liat dan semakin banyak bahan organic tanah semakin besar air yang mampu ditahan atau disimpan oleh tanah. Banyaknya air tersimpan didalam tanah juga dipengaruhi oleh kondisi profil tanah dan permeabilitas tanahnya. Profil tanah yang dalam dan permeabilitas tanah yang baik (sedang-cepat) memungkinkan air permukaan dapat masuk lebih dalam kedalam tanah dang mengisi pori-pori dan rongga-rongga yang ada jauh didalam tanah (Moehansyah, 2006). Kerapatan Massa (Bulk Density) Bulk density atau kerapatan massa tanah banyak mempengaruhi sifat fisik tanah, seperti porositas, kekuatan, daya dukung, kemampuan tanah menyimpan air, drainase, dll. Sifat fisik tanah ini banyak bersangkutan dengan penggunaan tanah dalam berbagai keadaan. Menghitung kerapatan butir tanah, berarti menentukan kerapatan partikel tanah dimana pertimbangan hanya diberikan untuk

8 19 partikel yang solid. Oleh karena itu kerapatan partikel setiap tanah merupakan suatu tetapan dan tidak bervariasi menurut jumlah ruang partikel. Untuk kebanyakan tanah mineral kerapatan partikelnya rata rata sekitar 2,6 gram/cm 3. Kandungan bahan organik di dalam tanah sangat mempengaruhi kerapatan butir tanah, akibatnya tanah permukaan biasanya kerapatan butirnya lebih kecil dari subsoil. Meskipun demikian kerapatan butir tanah tidak banyak berbeda. Jika berbeda maka terdapat variasi yang harus mempertimbangkan kandungan tanah organik (Madjid, 2010). Bulk density sangat berhubungan dengan particle density, jika particle density tanah sangat besar maka bulk density juga besar. Hal ini dikarenakan particle density berbanding lurus dengan bulk density, namun apabila tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi maka particle density dan bulk density akan rendah. Dapat dikatakan bahwa particle density berbanding terbalik dengan kadar air. Hal ini terjadi jika suatu tanah memiliki tingkat kadar air yang tinggi dalam menyerap air tanah, maka kepadatan tanah menjadi rendah karena pori-pori di dalam tanah besar sehingga tanah yang memiliki pori besar akan lebih mudah memasukkan air di dalam agregat tanah (Hanafiah, 2005). Semakin tinggi kepadatan tanah, maka infiltrasi akan semakin kecil. Kepadatan tanah ini dapat disebabkan oleh adanya pengaruh benturan-benturan hujan pada permukaan tanah. Tanah yang ditutupi oleh tanaman biasanya mempunyai laju infiltrasi lebih besar daripada permukaan tanah yang terbuka. Hal ini disebabkan oleh perakaran tanaman yang menyebabkan porositas tanah lebih tinggi, sehingga air lebih banyak dan meningkat pada permukaan yang tertutupi

9 20 oleh vegetasi, dapat menyerap energi tumbuk hujan dan sehingga mampu mempertahankan laju infiltrasi yang tinggi (Sarief, 1989). Kerapatan Partikel (Particle Density) Kerapatan partikel adalah berat tanah kering persatuan volume partikelpartikel tanah (jadi tidak termasuk pori-pori tanah). Tanah mineral mempunyai partikel density yaitu 2,65 gr/cm 3. Dengan mengetahui besarnya nilai partikel density dan bulk density, maka dapat dihitung banyaknya persentase (%) pori-pori tanah. Kandungan bahan organik memberikan pengaruh pada partikel density (Hardjowigeno, 2003). Tanah permukaan (top soil) biasanya mempunyai kerapatan yang lebih kecil dari sub-soil, karena berat bahan organik pada tanah permukaan lebih kecil daripada berat benda padat tanah mineral dari sub soil dengan volume yang sama, dan top soil banyak mengandung bahan organik sehingga particle densitynya rendah. Oleh karena itu partikel density setiap tanah merupakan suatu tetapan dan tidak bervariasi menurut jumlah partikel. Untuk kebanyakan tanah mineral partikel densitynya rata-rata sekitar 2,6 g/cc (Foth, 1994). Kerapatan partikel (bobot partikel) adalah bobot massa partikel padat persatuan volume tanah, biasanya tanah memiliki kerapatan partikel 2,6 gr/cm 3. Kerapatan partikel erat hubungannya dengan kerapatan massa. Hubungan kerapatan partikel dan kerapatan massa dapat menentukan pori-pori pada tanah (Hanafiah, 2006). Porositas Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang dapat ditempati oleh udara dan air, serta merupakan indikator kondisi drainase dan

10 21 aerasi tanah. Pori-pori tanah dapat dibedakan menjadi pori-pori kasar (makro) dan pori-pori halus (mikro). Pori-pori kasar berisi udara atau air gravitasi (air yang mudah hilang karena gaya gravitasi), sedangkan pori-pori halus berisi air kapiler atau udara. Tanah-tanah pasir mempunyai pori-pori kasar lebih banyak daripada tanah liat. Tanah yang banyak mengandung pori-pori kasar sulit menahan air sehingga tanahnya mudah kekeringan. Tanah liat mempunyai pori total (jumlah pori-pori makro ditambah pori-pori mikro), lebih tinggi daripada tanah pasir (Hardjowigeno 2007). Perbandingan ruang pori terhadap padatan merupakan sifat tanah yang penting dan banyak menentukan ekonomi air, udara, temperatur dan hara tanah, ruang perakaran tanaman, mudah atau tidaknya tanah untuk diolah serta mempengaruhi proses-proses perkolasi yang terlibat dalam pembentukan tanah tersebut (Saidi, 2006). Kemampuan tanah menyimpan air tergantung dari porositas tanah. Pada porositas yang tinggi, maka tanah akan dapat menyimpan air dalam jumlah yang besar, sehingga air hujan yang datang akan dapat meresap atau mengalami infiltrasi dengan cepat tanpa terjadinya aliran permukaan (Suryatmojo, 2006). Bahan Organik Tanah Tanah tersusun oleh bahan padatan, air dan udara.bahan padatan ini meliputi bahan mineral berukuran pasir, debu, dan liat, serta bahan organik. Bahan organik tanah biasanya menyusun 5% bobot total tanah, meskipun hanya sedikit tetapi memegang peran penting dalam menentukan kesuburan tanah, baik secara fisik, kimiawi maupun secara biologis tanah. Komponen tanah yang berfungsi sebagai media tumbuh, maka bahan organik juga berpengaruh secara langsung

11 22 terhadap perkembangan dan pertumbuhan tanaman dan mikrobia tanah, yaitu sebagai sumber energi, hormon, vitamin, dan senyawa perangsang tumbuh lainnya. Secara fisik bahan organik berperan dalam menentukan warna tanah menjadi coklat-hitam, merangsang granulasi, menurunkan plastisitas dan kohesi tanah (Brady, 1984), memperbaiki struktur tanah menjadi lebih remah sehingga laju infiltrasi lebih tinggi, dan meningktakan daya tanah menahan air sehingga drainase tidak berlebihan, kelembaban dan temperatur tanah menjadi stabil (Hanafiah, 2005). Kadar Air Air yang tersedia dalam tanah dapat diserap tanaman bagi kelangsungan pertumbuhan dan perkembangannya. Pada satu jenis tanah dengan jenis tanah lainnya tersedianya air adalah berbeda-beda, tanah yang berlempung misalnya ketersediaan air lebih banyak dibandingkan dengan tanah pasir. Gerakan air didalam tanah selain mempengaruhi keberadaan air disuatu tempat, juga serta kaitannya dengan jumlah air yang ada dan sifat tanah (aliran jenuh, aliran tidak jenuh dan aliran uap) (Kartasapoetra dan Sutedjo, 2002). Tata Guna Lahan Kemampuan sistem lahan dalam meretensi air hujan sangat tergantung kepada karakteristik sistem tajuk dan perakaran tipe vegetasi penutupnya. Sistem tata guna lahan dengan vegetasi penutup bertipe pohon yang disertai dengan adanya tumbuhan penutup tanah adalah sistem lahan yang mempunyai kemampuan meretensi air hujan lebih baik dari pada sistem lahan tingkat semai/ semak atau tiang. Dengan demikian vegetasi tingkat pohon mempunyai fungsi

12 23 yang lebih baik untuk meningkatkan kapasitas infiltrasi dan menyimpan air (Suharto, 2006). Lahan Permukiman Hampir setiap aktivitas manusia melibatkan penggunaan lahan dan karena jumlah aktivitas manusia bertambah dengan cepat, maka lahan menjadi sumber yang langka. Keputusan untuk mengubah pola penggunaan lahan mungkin memberikan keuntungan atau kerugian yang besar, baik ditinjau dari pengertian ekonomis, maupun terhadap perubahan lingkungan. Dengan demikian, membuat keputusan tentang penggunaan lahan merupakan aktivitas politik, dan sangat dipengaruhi keadaan sosial dan ekonomi (Sitorus, 2004). Pertanian Lahan pangan Lahan kering merupakan salah satu agroekosistem yang mempunyai potensi besar untuk usaha pertanian, baik tanaman pangan, hortikultura (sayuran dan buah-buahan) maupun tanaman tahunan dan peternakan. Berdasarkan Atlas Arahan Tata Ruang Pertanian Indonesia skala 1: (Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat, 2001) Indonesia memiliki daratan sekitar 188,20 juta ha, terdiri atas 148 juta ha lahan kering (78%) dan 40,20 juta ha lahan basah (22%). Tidak semua lahan kering sesuai untuk pertanian, terutama karena adanya faktor pembatas tanah seperti lereng yang sangat curam atau solum tanah dangkal dan berbatu, atau termasuk kawasan hutan. Dari total luas 148 juta ha, lahan kering yang sesuai untuk budi daya pertanian hanya sekitar 76,22 juta ha (52%), sebagian besar terdapat di dataran rendah (70,71 juta ha atau 93%) dan sisanya di dataran tinggi.

13 24 Lahan Perkebunan Lahan perkebunan adalah lahan usaha pertanian yang luas, biasanya terletak di daerah tropis atau subtropis, yang digunakan untuk menghasilkan komoditi perdagangan (pertanian) dalam skala besar dan dipasarkan ke tempat yang jauh, bukan untuk konsumsi lokal. Perkebunan dapat ditanami oleh tanaman keras/industri seperti kakao, kelapa, dan teh atau tanaman hortikultura seperti pisang, anggur, atau anggrek. Dalam pengertian bahasa Inggris, "perkebunan" dapat mencakup plantation dan orchard. Ukuran luas perkebunan sangat relatif dan tergantung ukuran volume komoditi yang dipasarkannya. Namun demikian, suatu perkebunan memerlukan suatu luas minimum untuk menjaga keuntungan melalui sistem produksi yang diterapkannya. Selain itu, perkebunan selalu menerapkan cara monokultur, paling tidak untuk setiap blok yang ada di dalamnya. Penciri lainnya, walaupun tidak selalu demikian, adalah terdapat instalasi pengolahan atau pengemasan terhadap komoditi yang dipanen di lahan perkebunan itu, sebelum produknya dikirim ke pembeli. Perkebunan merupakan usaha pemanfaatan lahan kering dengan menanam komoditi tertentu. Berdasarkan jenis tanamannya, perkebunan dapat dibedakan menjadi perkebunan dengan tanaman musim, seperti perkebunan tembakau dan tebu, serta perkebunan tanaman tahunan, seperti perkebunan kelapa sawit, karet, kakao, kopi, cengkeh, dan pala (Syamsulbahri, 1996). Menurut Susila (2004), subsektor perkebunan merupakan salah satu subsektor yang mengalami pertumbuhan paling konsisten, baik ditinjau dari areal maupun produksi. Secara keseluruhan, areal perkebunan meningkat dengan laju 2.6% per tahun pada periode tahun , dengan total areal pada tahun 2003

14 25 mencapai 16.3 juta. Dari beberapa komoditas perkebunan yang penting di Indonesia (karet, kelapa sawit, kelapa, kopi, kakao, teh, dan tebu), kelapa sawit, karet dan kakao tumbuh lebih pesat dibandingkan dengan tanaman perkebunan lainnya dengan laju pertumbuhan diatas 5% per tahun.