LAJU INFILTRASI PADA LAHAN SAWAH DI MIKRO DAS CIBOJONG, SUKABUMI. Gian Gardian Sudarman

Transkripsi

1 LAJU INFILTRASI PADA LAHAN SAWAH DI MIKRO DAS CIBOJONG, SUKABUMI Gian Gardian Sudarman DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007

2 LAJU INFILTRASI PADA LAHAN SAWAH DI MIKRO DAS CIBOJONG, SUKABUMI Gian Gardian Sudarman Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007

3 SKRIPSI Judul : Laju Infiltrasi pada Lahan Sawah di Mikro DAS Cibojong, Sukabumi Nama : Gian Gardian Sudarman NRP : G Menyetujui, v Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Daniel Murdiyarso NIP Mengetahui, g Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS. NIP Tanggal lulus :

4 RINGKASAN Gian Gardian Sudarman.Laju Infiltrasi pada Lahan Sawah di mikro DAS Cibojong, Sukabumi. Dibimbing oleh Prof. Dr. Daniel Murdiyarso.. Proses infiltrasi yang merupakan bagian dari siklus hidrologi mempunyai peranan yang besar dalam kelestarian sumberdaya alam khususnya air. Pengukuran infiltrasi yang dilakukan di salah satu sawah terasering yang beririgasi di mikro DAS Cibojong merupakan kelanjutan dari pengukuran infiltrasi sebelumnya yang dilakukan pada tipe penggunaan lahan yang lain, diantaranya hutan. Pengukuran infiltrasi ini adalah salah satu indikator biofisik yang penting untuk DAS Cicatih. Untuk mendapatkan parameter infiltrasi digunakan double ring infiltrometer. Alat ini berupa dua buah panci tak beralas berdinding setinggi 25 cm dengan dua ukuran diameter yang berbeda. Selain mencari parameter infiltrasi, pada lokasi yang sama juga diambil contoh tanah untuk mengetahui sifat fisik yang meliputi berat isi, porositas, permeabilitas, tekstur dan pf. Data sifat fisik tanah ini sebagai data pendukung untuk menentukan lapisan kedap, kondisi air pada saat pengukuran dan pengaruhnya pada proses infiltrasi. Pengukuran di lapangan dilakukan pada empat fase pertumbuhan tanaman padi pada satu musim tanam periode kering di tiga ketinggian lahan (teras atas, tengah dan bawah). Fase 1 pada lahan siap tanam dan lahan dalam keadaan tergenang setelah pengolahan (pembajakan), fase 2 pada lahan yang telah ditanami padi umur 20 hari setelah semai dengan kondisi lahan yang berlumpur, fase 3 umur tanaman padi 49 hari setelah semai dengan biji padi yang telah terbentuk dan kondisi lahan sudah mulai dikeringkan, dan fase 4 pada kondisi lahan setelah panen dimana masih ada sisa-sisa perakaran dan jerami di fase ini lahan langsung diairi agar memudahkan pengolahan lahan untuk musm tanam berikutnya. Kondisi lahan di tiap ketinggian berbeda, untuk teras atas dibawah kedalaman 30 cm lapisan tanah bercampur batuan berukuran sedang dan kerikil, untuk teras tengah dibawah kedalaman 30 cm lapisan tanah di isi oleh batuan-batuan yang padat dan untuk teras bawah semua lapisan berupa tanah. Laju infiltrasi terbesar terjadi pada fase 3 dimana kapasitas infiltrasi awalnya (fo) sebesar 2886 mm/jam dan kapasitas infiltrasi konstannya (fc) sebesar 1065,2 mm/jam dengan laju perubahan kecepatan air (parameter tanah/ k ) sebesar 0,822 dan laju infiltrasi terkecil pada fase 2 dimana tanahnya sudah mencapai kapasitas infiltrasi sehingga fo sama dengan fc sebesar 1,9 mm/jam. Proses infiltrasi yang terjadi pada lahan sawah sangat dipengaruhi oleh kondisi lahan dan sistem perakaran tanaman padi. Kondisi lahan yang berlumpur dan sudah jenuh air seperti pada fase 2 membuat proses infiltrasi yang terjadi sangat lambat, sebaliknya pada lahan yang sudah dikeringkan seperti pada fase 3 proses infiltrasi cepat. Pada fase ini perakaran tanaman padi mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses infiltrasi, perakaran dewasa yang kuat sudah mampu membuka ruang pori dalam tanah sehingga mampu melewatkan air dengan cepat. Pada fase 1 dan 4 kondisi lahan dalam keadaan tergenang dan tanah sudah mencapai kapasitas infiltrasi sehingga laju infiltrasi yang terukur juga lambat seperti pada fase 2 namun nilainya lebih besar dari fase 2. Sifat fisik tanah yang paling mempengaruhi laju infiltrasi adalah permeabilitas, kelas permeabilitas paling cepat pada fase 3 dan hampir seragam untuk tiap teras sebesar 111,08 mm/jam. Nilai porositas dan tekstur di lapangan tidak memberikan nilai yang signifikan seperti besarnya perubahan nilai infiltrasi, namun pengaruhnya lebih disebabkan oleh sistem perakaran tanaman padi yang membuka ruang pori dan membelah struktur tanah. Sedangkan air tersedia dalam tanah nilainya menurun dari fase 1 sampai fase 4 seiring dengan pertumbuhan tanaman padi, penurunan air tersedia tersebut berkisar antara mm untuk tiap teras dan fase. Pada teras bawah ditemukan ciri-ciri lapisan kedap di kedalaman cm tapi pada teras atas dan tengah ciri-ciri lapisan kedap tidak terlihat secara nyata. Lapisan kedap ini berperan untuk mengurangi perkolasi namun lapisan kedap ini bisa membuat lahan cepat jenuh dan limpasan permukaan yang besar. Ketersediaan air pada lahan ini lebih dari cukup, resiko cekaman air untuk tanaman sangat kecil. i

5 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Padaherang pada tanggal 11 Mei 1983, dari Ayah dan Ibu yang bernama Tatang Sudarman dan Ika Gartika. Penulis merupakan anak kedua dari lima bersaudara. Penulis lulus dari SMUN 1 Banjar pada tahun 2002, pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis diterima di Departemen Geofisika dan Meteorologi, Program Studi Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Selama studi di IPB penulis aktif di himpunan keprofesian atau organisasi kemahasiswaan (HIMAGRETO) dan pernah menjabat sebagai ketua Masa Pembinaan Departemen tahun ( ). Penulis juga aktif di keorganisasian kampus, yaitu di Unit Kegiatan Kemahasiswaan Perkumpulan Mahasiswa Pecinta Alam Lawalata IPB. Pada tahun penulis secara rutin melakukan study kecil di kawasan Taman Nasional Gunung Halimun yang sekarang telah berganti nama menjadi Taman Nasional Halimun Salak. Pada tahun 2002 penulis pernah mengikuti pelatihan Tekhnik Hidup Alam Bebas Tingkat Dasar di Gunung Salak, di tahun 2003 penulis melakukan Study Inventarisasi Komodo di Taman Nasional Komodo. Tahun 2006 penulis menjabat sebagai Ketua Umum Lawalata IPB, di tahun yang sama penulis mengikuti berbagai pelatihan, diantaranya Pelatihan Dasar Olah Raga Arus Deras yang dilanjutkan dengan pelatihan rescue sungai (River Rescue Basic Trainning) di sungai Cisadane, menjadi tim SAR air dalam Pelatihan Dasar Olahraga Arus Deras yang diselenggarakan oleh Wanadri di sungai Citarum, Rajamandala dan pelatihan Tekhnik Hidup Alam Bebas Tingkat Lanjutan di Kawah Ratu. Masih di tahun 2006 penulis menjadi staf teknisi pada penelitian mengenai Pengkajian Kualitas Air (Carbon, nutrient, and water fluxes of river basins) Tujuh Sungai di Pulau Jawa (Cisadane, Ciujung, Citarum, Cimanuk, Citanduy, Serayu, dan Bengawan Solo) kerjasama Laboratorium Hidrometeorologi dan BPPT dan menjadi asisten praktikum mata kuliah Hidrometeorologi. ii

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-nya sehingga laporan hasil penelitian (Skripsi) yang berjudul Laju Infiltrasi pada Lahan sawah di mikro DAS Cibojong, Sukabumi dapat segera diselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat kelulusan di program studi Geofisika dan Meteorologi Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya, kepada Allah Yang Maha Esa dan kepada Ayah dan Ibu yang tiada hentinya memberikan dorongan semangat dan motivasi serta yang selalu mendoakan keberhasilan penulis. Teh Vera, Oci, Agil dan Tegar yang menjadi inspirasi penulis, Cici untuk segenap kasih sayangnya. Prof. Daniel Murdiyarso, yang telah bersedia menjadi pembimbing dalam penelitian ini, dosen penguji serta sebagai guru yang membimbing mahasiswanya dengan penuh kesabaran, Prof. Hidayat Pawitan sebagai pembimbing di laboratorium Hidrometeorologi yang turut serta memberikan semangat kepada setiap mahasiswanya dan yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk bekerja. Muhammad Taufik asisten peneliti Laboratorium Hidrometeorologi yang telah banyak membantu penulis khususnya masalah finansial pada saat ke lapangan, Sofyan Kurniarto konsultan dari CIFOR yang telah mengajari dan mendampingi penulis baik itu selama mengambil data di lapangan ataupun pada saat pencarian litelatur. Bapak Maspudin dan Kang Saefulloh staf laboratorium Fisika Tanah yang telah membantu penulis menganalisis sampel tanah, Bapak Ahmad guru olahraga SMP Negeri 1 Cidahu yang selalu menerima penulis di rumahnya pada saat ke lapangan, Ibu Wawat yang selalu dengan sigap menyediakan makanan dan siswa SMP Negeri 1 Cidahu yang tanpa pamrih membantu penulis di lokasi pengukuran. Teman-teman satu laboratorium, Lina Handayani, Oktaviana dan Bapak Anwar, Basyar/gollum teman seperjuangan dan atas pinjaman komputernya, Eko Tarso yang mendampingi penulis pada saat penulis membutuhkan bantuan tambahan orang di lapangan, Zainul dan Deni teman satu kontrakan di Pondok Pink yang selalu memberikan semangat dan pendengar setia setiap keluhan penulis, Samba, Sapta dan Dwi teman di Pondok Kambing, Ridwan atas pinjaman motornya, Anton dari pesantren, Wahyu si autis, Aprian si Jambul, La Ode tabib terapi herbal, Mian dan Joko staf Bengkel, Rudi di Gemesis, Hesti dan Nana di Blok Makam, Vivi dan Lupi di Baping, Linda dan Sasat di Tirta, Dwinita si teman misterius, Ani, Yohana dan Ipit si Trio Padang, Misna di asrama aceh, Nida di Geger Bitung, Fiolenta di Badoneng, Kiki di Pangrango dan An-an dengan putri kecilnya. Segenap civitas GEOMET FMIPA, Pa Toro, Bu Indah, Aa Aziz, Pa Jun, Pa Pono, Mba Wanti, Mba Icha, Pa Kaerun, Pa Udin, serta seluruh staf dosen dan pengajar atas bimbingan dan kuliahnya selama ini. Penulis berharap semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan balasan atas semua kebaikan dan dukungan yang telah diberikan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Bogor, Desember 2007 Gian Gardian Sudarman iii

7 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL...v DAFTAR GAMBAR...v DAFTAR LAMPIRAN...v I. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan...1 II. TINJAUAN PUSTAKA Proses Infiltrasi Laju Infiltrasi pada Berbagai Penggunaan Lahan Infiltrasi dan Lapisan Kedap pada Lahan Sawah...4 III. METODOLOGI Tempat Penelitian Waktu Penelitian Pengolahan Data Pengukuran dan Pengambilan Sampel di Lapangan Pengukuran Infiltrasi Pengambilan contoh Tanah Utuh Pengambilan Contoh Tanah Terganggu Analisis Data dan Sampel Tanah di Laboratorium Infiltrasi Berat Isi dan Porositas Permeabilitas Tekstur pf...10 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Parameter dan Kurva Infiltrasi Pengaruh Sifat Fisik Tanah Terhadap Laju Infiltrasi Berat Isi dan Kedalaman serta Peranan Lapisan Kedap Air...16 V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran...17 VI. DAFTAR PUSTAKA...17 LAMPIRAN...19 iv

8 DAFTAR TABEL 1. Tabel 1. Laju infiltrasi pada beberapa jenis vegetasi Tabel 2. Berat isi dan porositas dengan laju infiltrasi Tabel 3. Kelas Permeabilitas Tabel 4. Proporsi fraksi menurut kelas tekstur tanah Tabel 5. Laju infiltrasi selama musim hujan 95/ Tabel 6. Kriteria laju infiltrasi konstan Tabel 7. Laju infiltrasi akhir pada beberapa penelitian Tabel 8. Parameter infiltrasi Tabel 9. Kelas infiltrasi konstan rata-rata pada 4 fase Tabel 10. Perbandingan kelas infiltrasi dengan kelas permeabilitas Tabel 11. Tekstur dan kelas tekstur Tabel 12. Kadar air tanah pada berbagai nilai pf (mm)...15 DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 1. Proses infiltrasi dalam siklus hidrologi Gambar 2. Peta Lokasi mikro DAS Cibojong Gambar 3. Sistem teras di mikro DAS Cibojong Gambar 4. Infiltrasi pada fase Gambar 5. Infiltrasi pada fase Gambar 6. Infiltrasi pada fase Gambar 7. Infiltrasi pada fase Gambar 8. Kurva pf pada setiap fase Gambar 9. Berat isi pada setiap fase...16 DAFTAR LAMPIRAN 1. Lampiran 1. Data sheet pengukuran infiltrasi pada lahan sawah Lampiran 2. Data hasil pengukuran infiltrasi fase Lampiran 3. Data hasil pengukuran infiltrasi fase Lampiran 4. Data hasil pengukuran infiltrasi fase Lampiran 5. Data hasil pengukuran infiltrasi fase Lampiran 6. Data hasil analisis laboratorium (Berat isi) Lampiran 7. Data hasil analisis laboratorium (Porositas) Lampiran 8. Data hasil analisis Laboratorium (Permeabilitas) Lampiran 9. Data hasil analisis laboratorium (Tekstur) Lampiran 10. Data hasil analisis Laboratorium (pf)...34 v

9 I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Proses infiltrasi yang merupakan bagian dari siklus hidrologi mempunyai peranan yang sangat penting dalam kelestarian sumberdaya alam. Kapasitas infiltrasi tanah rendah, akan menyebabkan sebagian besar curah hujan yang jatuh pada suatu daerah akan mengalir sebagai aliran permukaan dan hanya sebagian kecil yang masuk ke dalam tanah yang menjadi simpanan air tanah. Efeknya pada musim hujan besar kemungkinan terjadi banjir dan pada musim kemarau akan terjadi kekeringan. Sebaliknya kapasitas infiltrasi tanah tinggi akan merugikan karena dapat menurunkan produktivitas lahan pertanian atau perkebunan karena kapasitas infiltrasi yang besar dapat menyebabkan meningkatnya proses pencucian unsur hara tanah. Oleh karenanya nilai kapasitas infiltrasi tanah merupakan informasi penting dan berharga bagi perancangan dan penentuan jenis penggunaan lahan yang cocok untuk berbagai aktivitas kehidupan, seperti untuk bermukim, bertani, berkebun ataupun untuk pembuatan saluran irigasi. Dengan demikian pengukuran untuk mendapatkan nilai infiltrasi merupakan hal yang sangat penting dalam upaya untuk mendapatkan nilai infiltrasi yang bisa dijadikan patokan untuk menghitung dan mengetahui jumlah air hujan yang masuk ke dalam tanah dan yang menjadi limpasan permukaan. Air hujan yang jatuh ke permukaan tanah akan terinfiltrasi sampai kapasitas tanah untuk menampung air terpenuhi dan berikutnya air hujan itu akan menjadi aliran permukaan. Konsep ini hanya berlaku di daerah yang memiliki intensitas hujan tinggi dimana tanahnya akan baik untuk pertumbuhan tanaman. Pada penelitian ini pengukuran laju infiltrasi akan dilakukan di sub Daerah Aliran Sungai (DAS) Cicatih Hulu (52979 ha), mikro DAS Cibojong (1392 ha) pada penutupan lahan sawah. Pengukuran infiltrasi di lahan sawah ini merupakan kelanjutan dari pengukuran infiltrasi yang sudah dilakukan di lahan hutan sebelumnya. Pawitan (2006) menyebutkan lahan sawah di mikro DAS Cibojong memiliki persentase luas sekitar 28,71% dari keseluruhan penutupan lahan yang ada dan kedua terbesar setelah hutan. Lahan sawah tersebut tersebar di wilayah mikro DAS Cibojong dengan tipe lahan sawah yang hampir seragam, yaitu berterasering baik untuk daerah perbukitan ataupun daerah yang agak landai. Perbedaan yang mencolok adalah kondisi pengairannya yang tidak sama. Sebagian lahan sawah pengairannya selalu terpenuhi setiap saat dengan sistem irigasi namun sebagian lagi pengairannya mengandalkan air hujan saja, sehingga masa tanam dan panen tidak selalu sama di wilayah ini. Pada penelitian ini lahan sawah dipilih secara acak dan didapatkan pada lahan sawah bertipe terasering yang beririgasi. Pengukuran infiltrasi pada lahan sawah dimaksudkan untuk melihat seberapa besar pengaruh perakaran tanaman padi dan sifat fisik tanahnya serta pengaruh lapisan kedap akibat perlakuan petani pada lahan sawahnya terhadap proses infiltrasi. Pengukurannya akan dilakukan pada satu periode musim tanam yang dibagi dalam 4 fase pengukuran. Untuk mengetahui pengaruh perakarana tanaman padi atau pengaruh sifat fisik tanah terhdap laju infiltrasi pada lahan sawah, digunakan ring infiltrometer ganda (Double Ring Infiltrometer). Metode ini banyak dipakai karena selain mudah dilakukan juga praktis walaupun pelaksanaan dilapangan butuh kesabaran dan ketelitian. Pemakaian metode ini lebih tepat untuk analisis yang bersifat kuantitatif, seperti efek perubahan metode pengolahan tanah pada suatu area dan perubahan tata guna tanah (Haridjaja, 1990). Pengukuran infiltrasi di lahan sawah ini merupakan salah satu indikator biofisik yang penting untuk sub DAS Cicatih Tujuan 1. Menduga laju infiltrasi di lahan sawah selama satu musim tanam pada masa periode musim kering di bulan Mei sampai dengan September. 2. Mengetahui hubungan antara sifat fisik tanah (Berat isi (BI), porositas, permeabilitas, pf dan tekstur) dengan infiltrasi. 3. Menduga kedalaman dan mengetahui peranan lapisan kedap air dalam proses infiltrasi. 1

10 II. TINJAUAN PUSTAKA Proses Infiltrasi Proses masuknya air hujan ke dalam lapisan permukaan tanah dan turun ke permukaan air tanah disebut infiltrasi (Sosrodarsono dan Takeda, 1977). Laju infiltrasi adalah kecepatan masuknya air ke dalam tanah dan kapasitas infiltrasi adalah kemampuan maksimum tanah dalam meresapkan air dalam kondisi tertentu. Baik laju maupun kapasitas memiliki satuan yang sama, yaitu satuan panjang per satuan waktu (mm/jam). Air yang menginfiltrasi itu pertama-tama diabsorbsi untuk meningkatkan kelembaban tanah, selebihnya akan turun ke permukaan air tanah dan mengalir ke samping. Chu and Marino (2005) menyebutkan bahwa proses infiltrasi bisa tergantung dari jenis tekstur tanah. Perbedaan lapisan tanah dan susunannya merupakan faktor yang signifikan dalam mempengaruhi infiltrasi. Laju infiltrasi pada tanah liat akan lebih lambat daripada pada tanah berpasir. Dalam Sosrodarsono dan Takeda (1977), lapisan yang dapat dilalui dengan mudah oleh air tanah seperti lapisan pasir atau lapisan kerikil disebut lapisan permeabel. Lapisan yang sulit dilalui air tanah seperti lapisan lempung atau silt disebut lapisan kedap air (aquiclude) dan lapisan yang menahan air seperti lapisan batuan disebut lapisan kebal air (aquifuge). Kedua jenis lapisan ini disebut lapisan impermeabel. Simpanan air dalam tanah tergantung dari keseimbangan air dalam tanah (Weiler dan McDonnell, 2004). Perubahan air di dalam simpanan air akan tergantung dari jumlah air yang masuk dan keluar. Air yang terinfiltrasi ke dalam tanah akan tersimpan sampai kapasitas tanah untuk menampung air terpenuhi kemudian air akan bergerak secara vertikal menuju groundwater melalui perkolasi dan sebagian lagi akan mengalir ke samping menjadi aliran permukaan atau mengalir dibawah permukaan Laju Infiltrasi pada Berbagai Penggunaan Lahan Laju infiltrasi ditentukan oleh besarnya kapasitas infiltrasi dan laju penyediaan air (Intensitas hujan). Selama intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi sama dengan intensitas hujan. Jika intensitas hujan melampaui kapasitas infiltrasi, maka terjadilah genangan di atas permukaan atau aliran permukaan. Dengan demikian laju infiltrasi berubah-ubah sesuai dengan variasi intensitas curah hujan. Infiltrasi yang terjadi pada suatu tempat berbeda-beda dengan tempat yang lain dan waktu yang lain, salah satunya ditentukan oleh tipe penggunaan lahan. Tegakan batang dan akar yang keluar permukaan tanah dapat mengurangi laju aliran permukaan sehingga memberikan kesempatan yang lebih lama kepada air untuk masuk ke dalam tanah. Gambar 1. Proses infiltrasi dalam siklus hidrologi Sumber: 2