II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Aliran Permukaan dan Erosi Tanah

Transkripsi

1 3 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Aliran Permukaan dan Erosi Tanah Aliran permukaan adalah air yang mengalir diatas permukaan tanah atau bumi dan bentuk aliran inilah yang paling penting sebagai penyebab erosi (Arsyad, 2006). Di dalam bahasa inggris dikenal kata runoff yang berarti bagian air hujan yang mengalir ke sungai atau saluran, danau, atau laut berupa aliran di atas permukaan tanah atau aliran di bawah permukaan tanah. Akan tetapi di dalam hidrologi istilah runoff digunakan untuk aliran di atas permukaan tanah bukan aliran di bawah permukaan tanah. Dalam pengertian ini runoff dapat berarti aliran air di atas permukaan tanah sebelum air itu sampai ke dalam saluran atau sungai, dan aliran air di dalam sungai (Arsyad, 2006). Kohnke dan Bertrand (1959) menyatakan bahwa aliran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya : presipitasi, intensitas hujan, lamanya hujan, distribusi hujan dalam daerah pengaliran, arah pergerakan hujan, curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah, keadaan penggunaan tanah, jenis tanah, kondisi topografi dalam daerah pengaliran, temperatur, lapisan bawah, tanaman penutup tanah, dan lain-lain. Menurut Arsyad (2006) erosi merupakan suatu peristiwa pindahnya atau terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain oleh media alami. Sedangkan definisi menurut Sarief (1985) erosi adalah proses pengikisan lapisan tanah permukaan sebagai akibat dari tumbukan butir hujan dan aliran air di permukaan. Kejadian erosi merupakan fungsi dari beberapa faktor utama penyebab terjadinya erosi yakni curah hujan, topografi, sifat tanah (terutama sifat fisik), jenis penggunaan tanah dan faktor pengolahan (Morgan, 1979). Menurut Baver et al. (1972) terjadinya erosi tanah tergantung dari beberapa faktor yaitu karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman penutup, dan kemampuan tanah untuk menyerap dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal.

2 Proses Erosi Tanah Erosi tanah merupakan fenomena kompleks alami yang meliputi proses pelepasan (detachment), pengangkutan (transport), dan pemindahan (deposition) partikel tanah (Blanco dan Lal, 2008). Sedangkan menurut Arsyad (2010), proses erosi oleh air merupakan kombinasi dua sub proses yaitu : a.) penghancuran struktur tanah menjadi butir-butir primer oleh energi tumbuk butir-butir hujan yang menimpa tanah (Dh) dan pemindahan butir-butir primer tersebut oleh percikan air hujan (Th), b.) perendaman oleh air yang tergenang di permukaan tanah yang mengakibatkan tanah terdispersi (D1) yang diikuti pengangkutan butir-butir tanah oleh air yang mengalir di permukaan tanah (T1). Jika (Dh + D1) > (Th + T1) maka besarnya erosi lebih kecil dari (Dh + D1), artinya hanya sebagian saja tanah yang telah terdispersi terangkut ke tempat lain dan jika (Dh + D1) < (Th + T1) maka besarnya erosi sama dengan (Dh + D1) Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aliran Permukaan dan Erosi Erosi tanah terjadi akibat interaksi kerja antara faktor-faktor seperti : iklim, topografi, tumbuhan (vegetasi), tanah dan manusia terhadap tanah yang dinyatakan dalam persamaan deskriptif : E = f (i, r, v, t, m); yang menyatakan E adalah besarnya erosi, i adalah iklim, r adalah topografi, v adalah tumbuhan, t adalah tanah dan m adalah manusia (Arsyad, 2006) Iklim Semua faktor iklim seperti hujan, kelembaban, suhu, evapotranspirasi, radiasi surya dan kecepatan angin merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi erosi (Blanco dan Lal, 2008). Faktor iklim yang paling mempengaruhi erosi adalah hujan (Arsyad, 2006). Selama terjadi hujan, jumlah hujan merupakan faktor yang paling berpengaruh terhadap jumlah aliran permukaan, sedangkan penyebaran hujan menentukan luasan erosi (Kohnke dan Bertrand, 1959). Menurut Blanco dan Lal (2008) bahwa intensitas hujan merupakan faktor paling penting dalam mempengaruhi tingkat erosi tanah. Besarnya curah hujan, intensitas, dan distribusi hujan menentukan kekuatan dispersi hujan terhadap tanah, jumlah dan kekuatan aliran permukaan serta tingkat kerusakan erosi yang terjadi (Arsyad, 2006). Pukulan butir hujan

3 5 menghancurkan agregat tanah dan partikel tanah mengalir masuk mengisi poripori permukaan tanah sehingga membentuk lapisan cadas pada lapisan permukaan tanah. Infiltrasi lambat pada lapisan tersebut menyebabkan peningkatan aliran permukaan dan erosi (Troeh et al., 2004). Menurut Wischmeier dan Smith (1978), intensitas maksimum 30 menit mempunyai korelasi lebih baik terhadap besarnya erosi bila dibandingkan dengan intensitas maksimum 5, 15, dan 60 menit. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa EI 30 berkorelasi lebih erat dengan erosi dibandingkan dengan sifat sifat hujan lainnya. Dua agen utama yang mempengaruhi erosi tanah oleh air adalah erosivitas curah hujan dan erosivitas aliran permukaan. a. Erosivitas Hujan Erosivitas hujan menunjuk pada kapasitas intrinsik hujan dalam menyebabkan erosi tanah. Sifat hujan yang mempengaruhi erosivitas antara lain: jumlah, intensitas, kecepatan jatuh, distribusi ukuran butir hujan. Parameter tersebut mempengaruhi total erosivitas hujan. Namun kenyataannya data terukur terhadap parameter diatas tidak selalu tersedia pada semua wilayah sehingga mempengaruhi tingkat keakuratan hasil analisis erosivitas hujan. Erosivitas hujan penting untuk memahami proses erosi, memperkirakan tingkat erosi tanah, dan merancang cara untuk mengendalikan erosi. Erosivitas hujan dan pengaruhnya dibedakan oleh wilayah iklim. Hujan pada daerah tropis lebih erosif daripada di wilayah temperate dikarenakan kehadiran angin kuat dan suhu yang tinggi. Distribusi tahunan curah hujan juga mempengaruhi erosivitas hujan (Blanco dan Lal, 2008). b. Erosivitas Aliran Permukaan Erosivitas aliran permukaan merupakan kemampuan aliran permukaan dalam menyebabkan erosi tanah. Pukulan butir hujan memberikan pengaruh yang kuat dalam memercik partikel tanah dan melepaskan agregat di permukaan tanah, sementara aliran permukaan melepaskan dan membawa partikel tanah. Kemampuan aliran permukaan dalam memindahkan partikel tanah meningkat seiring dengan penambahan jumlah, kecepatan, dan turbulensi (Blanco dan Lal, 2008).

4 Topografi Kemiringan dan panjang lereng adalah dua sifat topografi yang paling berpengaruh terhadap aliran permukaan dan erosi (Kohnke dan Bertrand, 1959). Unsur lain yang mungkin berpengaruh adalah konfigurasi, keseragaman dan arah lereng (Arsyad, 2006). Sedangkan Wischmeier dan Smith (1978) menyatakan bahwa sifat-sifat lereng yang mempengaruhi erosi adalah kemiringan, panjang, dan bentuk lereng. Baver (1959) mengemukakan bahwa derajat kemiringan lebih penting pengaruhnya terhadap erosi daripada panjang lereng. Makin besar lereng makin besar erosi yang terjadi, sehingga pada lereng lebih dari 30 persen sudah sangat besar risiko yang akan terjadi jika tanah digarap untuk tanaman semusim. Panjang lereng juga mempengaruhi erosi pada dasarnya makin panjang lereng maka makin besar erosi. Thompson (1957) menyatakan bahwa dengan bertambahnya panjang lereng menjadi dua kali maka jumlah erosi total menjadi dua kali dari jumlah pertama, tetapi erosi per satuan luas (per hektar) tidak menjadi dua kali. Kemiringan lereng dinyatakan dalam derajat atau persen. Dua titik yang berjarak 100 m yang mempunyai selisih tinggi 10 m membentuk lereng 10 %. Kecuraman lereng 100 % sama dengan kecuraman lereng 45 derajat. Selain dari memperbesar jumlah aliran permukaan, semakin curam lereng juga memperbesar kecepatan aliran permukaan yang dengan demikian memperbesar energi angkutan aliran permukaan. Selain daripada itu, dengan semakin miringnya lereng, maka jumlah butir-butir tanah yang terpercik ke bagian bawah lereng oleh tumbukan butir-butir hujan semakin banyak (Arsyad, 2006) Vegetasi Menurut Baver (1959) pengaruh vegetasi terhadap aliran permukaan dan erosi dapat dibagi dalam (1) intersepsi hujan, (2) mengurangi kecepatan aliran permukaan, (3) pengaruh akar, bahan oganik sisa-sisa tumbuhan yang jatuh dipermukaan tanah, dan kegiatan-kegiatan biologi yang berhubungan dengan pertumbuhan vegetatif dan pengaruhnya terhadap stabilitas struktur porositas tanah, dan (4) transpirasi yang mengakibatkan kurangnya kandungan air tanah.

5 7 Asdak (1995) mengemukakan bahwa yang lebih berperan dalam menurunkan besarnya erosi adalah tumbuhan bawah karena ia merupakan stratum vegetasi terakhir yang akan menentukan besar kecilnya erosi percik. Vegetasi merupakan lapisan pelindung atau penyangga antara atmosfer dan tanah. Suatu vegetasi penutup tanah yang baik seperti rumput yang tebal atau rimba yang lebat akan menghilangkan pengaruh hujan dan topografi terhadap erosi. Bagian vegetasi yang ada di atas permukaan tanah, seperti daun dan batang, menyerap energi perusak hujan, sehingga mengurangi dampaknya terhadap tanah, sedangkan bagian vegetasi yang ada di dalam tanah, yang terdiri atas sistem perakaran, meningkatkan kekuatan mekanik tanah (Styczen dan Morgan, 1995). Vegetasi merubah energi hujan yang menimpa butir-butir tanah dan pengaruh butir-butir tersebut terhadap penghancuran agregat tanah, melalui pengaruhnya terhadap massa hujan yang sampai di permukaan tanah, distribusi ukuran butir dan intensitas lokalnya. Energi butir-butir hujan akan teredam oleh tajuk tumbuhan sehingga ketika sampai dipermukaan tanah kekuatan perusaknya telah berkurang dan menjadi lebih kecil atau menjadi sama dengan energi hujan yang jatuh langsung ke permukaan tanah. Ketinggian tajuk dan kerapatan tajuk menutupi tanah mempengaruhi erosivitas butir-butir hujan yang menimpa permukaan tanah. Semakin rendah tajuk dan semakin rapat tajuk, semakin rendah erosivitas butir-butir hujan dan semakin relatif memperkecil risiko terjadi erosi (Arsyad, 2006) Tanah Arsyad (2006) mengemukakan bahwa sifat tanah yang mempengaruhi nilai erosi adalah erodibilitas tanah dan berbagai tipe tanah mempunyai kepekaan terhadap erosi yang berbeda-beda. Erodibilitas merupakan kepekaan tanah terhadap proses pelepasan dan transportasi. Erodibilitas merupakan atribut yang selalu berubah menurut ruang dan waktu dengan sifat tanah (Blanco dan Lal, 2008). Erodibilitas bervariasi terhadap tekstur tanah, stabilitas agregat, kekuatan partikel, kapasitas infiltrasi, kadar bahan organik, dan kimia tanah (Morgan, 1979). Baver (1959) menyatakan bahwa pengaruh sifat tanah terhadap erosi ditentukan oleh kapasitas infiltrasi tanah dan daya tahan tanah terhadap dispersi.

6 8 Daya tahan terhadap dispersi terutama ditentukan oleh agregat tanah. Agregat yang yang besar dan stabil akan lebih tahan terhadap dispersi (Kohnke dan Bertrand, 1959). Wischmeier dan Smith (1978) juga menyatakan bahwa kepekaan erosi tanah merupakan pernyataan keseluruhan pengaruh sifat-sifat tanah dan bebas dari pengaruh faktor-faktor penyebab erosi lainnya Manusia Keberadaan manusia menjadi penting dalam menentukan besarnya erosi pada suatu areal. Karena manusia yang mengusahakan areal tersebut. Bentuk pengolahan lahan dan orientasi pengolahan menjadi faktor penting yang mempengaruhi terhadap besarnya erosi. Pengolahan lahan yang tidak tepat dapat meningkatkan risiko kejadian erosi. Penggunaan alat berat akan membuat tanah semakin padat sehingga meningkatkan aliran permukaan. Bentuk baris tanam searah kontur pada lahan miring dapat mengurangi erosi tanah dibandingkan searah lereng (Arsyad, 2006) Dampak Erosi Tanah Menurut Blanco dan Lal (2008) dampak erosi terbagi menjadi dua yakni on-site dan off-site. Efek on-site yang paling utama yakni pengurangan ketebalan tanah sehingga menghasilkan degradasi struktur tanah, pemadatan tanah, deplesi nutrisi, kehilangan bahan organik tanah, timbulnya persemaian yang buruk, dan mengurangi hasil panen. Pelepasan nutrisi kaya pada lapisan topsoil menyebabkan pengurangan kesuburan tanah dan penurunan hasil panen. Erosi tanah menurunkan kapasitas fungsional tanah dalam memproduksi hasil tanam, kemampuan filter polutan, dan penyimpanan C organik dan nutrisi tanah. Dampak off-site yakni polusi pada daerah penerima (reservoir) akibat proses transportasi sedimen dan kimia dari daerah on-site. Sedimen hasil transportasi merubah karakteristik bentang lahan, pengurangan habitat alam liar, dan kehilangan ekonomi. Erosi juga mengurangi produksi ternak melalui pengurangan bobot hewan ternak dan produksi makanan ternak, kerusakan reservoir air, dan meningkatkan kematian pohon. Akumulasi bahan tererosi pada daratan aluvial mengakibatkan banjir di daerah pertanaman. Erosi tanah juga berkontribusi pada

7 9 perubahan pemanasan global, C organik dalam jumlah besar akan mudah teroksidasi selama terjadi erosi, memperburuk pelepasan CO 2 dan CH 4 ke atmosfer (Lal, 2003) Petak Erosi Standar Petak kecil yang banyak dilakukan merupakan salah satu metode pengukuran erosi menggunakan petak standar Wischmeier dan Smith (1978) yang bertujuan untuk membandingkan erosi yang terjadi pada berbagai penggunaan lahan (Sa ad, 2004). Erosi dan aliran permukaan yang terukur hanya menggambarkan skala petak. Menurut Van Noordwijk et al. (1998), hasil pengukuran erosi pada skala petak belum dapat menggambarkan keadaan yang sebenarnya terjadi pada skala DAS. Demikian juga pendapat Dickinson dan Collins (1998) bahwa hasil pengukuran erosi dan aliran permukaan pada skala petak tidak dapat di scale up untuk mengevaluasi erosi seluruh daerah tangkapan (catchment) yang luas karena terdapat faktor-faktor yang tidak dapat ditentukan pada petak kecil seperti erosi parit, erosi tebing sungai dan pengendapan sementara pada lahan Teh (Camelia sinensis (L)) Tanaman teh merupakan tanaman subtropis yang telah sejak lama dikenal di Indonesia. Teh memiliki nama latin (Camelia sinensis (L)). Tanaman teh termasuk dalam marga (genus) Camelia dari suku (famili) Theaceae. Agar dapat tumbuh dan berproduksi optimal, tanaman teh menghendaki persyaratan iklim dan tanah yang sesuai dengan keperluan pertumbuhannya. Daerah pertanaman teh yang lebih cocok di Indonesia adalah daerah pegunungan (Setyamidjaja, 2000) Syarat Tumbuh Tanaman Teh Secara umum, lingkungan fisik yang paling berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman teh adalah keadaan iklim dan tanah. Faktor iklim yang berpengaruh terhadap pertanaman teh adalah curah hujan, suhu udara, tinggi tempat, sinar matahari, dan angin (Setyamidjaja, 2000). Iklim. Tanaman teh menghendaki daerah pertanaman yang lembab dan sejuk. Tanaman teh tidak akan tahan terhadap kekeringan, oleh karena itu memerlukan daerah yang mempunyai ciri hujan yang cukup tinggi dan merata

8 10 sepanjang tahun. Curah hujan tahunan yang diperlukan adalah mm tahun -1, dengan jumlah hujan pada musim kemarau rata-rata tidak kurang dari 100 mm tahun -1 (Setyamidjaja, 2000). Selain curah hujan, tanaman teh juga memerlukan daerah pertanaman dengan suhu udara berkisar antara C dan cahaya matahari yang cerah serta kelembaban relatif pada siang hari tidak kurang dari 70 % (Ditjenbun, 2007). Tanah. Tanaman teh cocok hidup pada tanah dengan derajat kemasaman (ph) antara 4,5-5,6. Jenis tanah yang cocok yaitu Latosol dan Podsolik. Kedalaman efektif struktur remah tanah lebih dari 40 cm (PPTK, 2006). Tinggi tempat. Tanaman teh di Indonesia hanya ditanam di dataran tinggi. Daerah pertanaman ini umumnya terletak pada ketinggian lebih dari 400 meter di atas permukaan laut. Ada kaitan erat antara elevasi dan suhu, yaitu semakin rendah elevasi, suhu udara makin tinggi. Di Indonesia pertanaman teh dilakukan pada ketinggian antara 400 m m dari permukaan laut (Setyamidjaja, 2000). Menurut Schoorel et al. (2000) terdapat tiga kategori perkebunan teh berdasarkan ketinggian tempat yaitu : 1. Daerah dataran rendah : elevasi dibawah 800 mdpl, dengan suhu rata-rata 23,86 0 C 2. Daerah dataran sedang : mdpl, dengan suhu rata-rata 21,42 0 C 3. Daerah dataran tinggi : di atas 1200 mdpl, dengan suhu rata-rata 18,98 0 C Pemangkasan Teh Dalam perjalanan pertumbuhan tahunan tanaman teh terdapat aktifitas pembuangan salah satu organ vegetatif tanaman. Pada jangka waktu pendek dilakukan dengan proses pencabutan dan waktu panjang dengan proses pemangkasan. Proses pemangkasan dilakukan pada semua daun dan sebagian batang muda pada pucuk tanaman teh (Eden, 1958). Pemangkasan dilakukan dalam siklus setiap 4 tahun dimana pada saat itu hasil teh mulai mengalami penurunan dan pencabutan yang terlalu tinggi (McDonald dan Low, 1984). McDonald dan Low (1984) telah menyebutkan bahwa pada masing-masing pemangkasan, seharusnya ketinggian tanaman teh akan bertambah tinggi sekitar 5 cm tiap tahunnya setelah pemangkasan sebelumnya. Setelah beberapa kali pemangkasan semak/kanopi teh dipotong

9 kembali hingga menjadi 45 cm yakni pada tahun ke-5 setelah pemangkasan sebelumnya (McDonald dan Low, 1984). 11 a.) b.) c.) Gambar 1. Sketsa Berbagai Jenis Pemangkasan Tanaman Teh Eden (1958) telah mengemukakan bahwa terdapat beberapa tujuan dilakukannya pemangkasan, yaitu untuk : 1. Menjaga tumbuhan secara permanen agar tetap berada pada fase vegetatif 2. Merangsang, khususnya tunas muda yang merupakan bagian terpotong dari semak 3. Tetap menjaga ketinggian semak pada batas yang mudah dan efisien dalam proses pemetikan 4. Pertumbuhan tunas muda (flush) akan semakin cepat dan regenerasi secara terus menerus 5. Memperbarui pertumbuhan aktif cabang sehingga dapat menggantikan kayu dan dedaunan sehat yang segera mati atau rusak; tetap menjaga kecukupan volume dedaunan dewasa agar seimbang dengan kebutuhan fisiologi tanaman, dan mempercepat proses pembaharuan flush yang cocok untuk meningkatkan kualitas teh Pemangkasan Teh dan Erosi Tanah Erosi tanah adalah permasalahan yang timbul pada awal mendirikan perkebunan dalam hal ini perkebunan kelapa sawit, kakao, kopi, dan teh dimana sebagian besar dari wilayah tersebut mendapati curah hujan berlebih dari iklim tropis (Hartemink, 2003). Pada lahan pertanaman teh dewasa, kejadian erosi hampir tidak berarti karena lahan telah tertutup secara sempurna dan beberapa erosi mungkin terjadi setelah proses pemangkasan dan pemindahan tanaman teh (Hartemink, 2006). Erosi tanah mungkin akan menjadi permasalahan yang serius

10 12 ketika terjadi penurunan tutupan yang sempurna pada perkebunan teh (Hartemink, 2006). Pemangkasan akan menurunkan/menghilangkan kerapatan kanopi sempurna teh untuk beberapa waktu. Penurunan kerapatan kanopi pada suatu tanaman akan memperbesar berkurangnya air hujan tertahan akibat intersepsi (Arsyad, 2006). Erosi tanah pada pertanaman teh dapat menjadi sebuah masalah ketika perkebunan berkurang. Hal tersebut telah ditemukan di Sri Lanka dimana perkebunan teh telah diabaikan sejak pertengahan tahun 1970 dan menyebabkan erosi tanah terberakan (Botschek et al., 1998). Menurut Salim (2000) berdasarkan penelitiannya mengenai tingkat erosi pada kebun teh di tanah Andosol setelah pemangkasan, disebutkan bahwa lahan kontrol (lahan sehabis pangkas tanpa pengendalian erosi) menghasilkan erosi sebesar ton ha -1 th -1. Pemberian mulsa daun teh sisa pemangkasan memberi pengaruh yang nyata terhadap jumlah erosi tanah dan laju aliran permukaan karena lahan lebih terlindung dari daya tumbuk butir-butir hujan dan daya kikis aliran permukaan dengan adanya penutup permukaan tanah oleh mulsa yang lebih rapat (Salim, 2000).