17 TINJAUAN PUSTAKA Daya Jerap Tanah Daya jerap tanah merupakan satu bagian dari bidang ilmu hidrologi hutan. Daya jerap adalah kemampuan suatu tanah dalam menyimpan dan menahan air dalam tanah yaitu di dalam partikel-partikel tanah seperti partikel debu, liat dan pasir. Daya jerap tanah di pengaruhi oleh beberapa faktor yaitu faktor kedalaman tanah, jenis vegetasi, tekstur tanah, dan lain-lain. Tanah akan memiliki daya jerap terhadap air apabila di ukur dalam kedalaman yang berbeda, karena tanah yang bagian atas lebih banyak mengandung partikel debu di mana debu adalah bagian dari tanah yang dapat menyerap air secara cepat dan menyerap air lebih banyak. Bagian bawah tadi yang lebih banyak liat dan pasirnya, maka daya jerapnya lambat dan sedikit menjerap air (Foth, 1984). Faktor yang mempengaruhi daya jerap tanah yang perlu diperhatikan adalah jenis vegetasi, tekstur tanah dan bahan organik. Faktor kedalaman tanah, dimana tanah itu akan memiliki daya jerap tanah yang berbeda apabila diambil dalam keadaan yang berbeda. Jenis vegetasi, vegetasi dapat mempengaruhi daya jerap dari suatu tanah. Seperti halnya dengan sistim perakaran tanaman yang dapat mempengaruhi daya jerap dan ruang pori tanah. Tekstur tanah, dalam hal ini dikaitkan dengan perbandingan partikel-partikel tanah dari fraksi debu, liat dan pasir. Bahan organik tanah, bila tanah yang memiliki bahan organik yang tinggi, maka daya jerap tanah itu akan tinggi juga (Yunus, 2004). Dari beberapa penelitian mengatakan bahwa daya jerap itu dipengaruhi oleh kedalaman dan jenis vegetasi serta tekstur tanah. Tekstur tanah yang
18 mengandung liat dan debu yang banyak akan memiliki daya jerap yang baik. Daya jerap tanah pada hutan heterogen selalu lebih baik dari hutan homogen, hal ini di sebabkan di hutan alam memiliki vegetasi yang beraneka ragam dan tentunya memiliki daya jerap yang berbeda (Yunus, 2004). Sistem Perakaran Sistim perakaran suatu jenis tanaman mempunyai bentuk yang khas, meskipun kondisi lingkungan, seperti sifat-sifat fisik tanah dan banyaknya air yang tersedia sangat mempengaruhi, baik bentuk sistim akar, maupun seberapa jauh akar itu berkembang. Pada dasarnya hanya ada 2 tipe system perakaran tanaman yaitu akar tunggang dan akar serabut. Sistem perakaran ini berpengaruh terhadap daya jerap tanah terhadap air, Jika tanaman itu memiliki perakaran yang rapat maka ruang tanah semakin banyak sehingga kemampuan tanah menyerap air semakin tinggi (Harjadi, 1984). Air Tanah Air yang berada di wilayah penuh di bawah permukaan tanah disebut air tanah. Secara global, dari keseluruhan air tawar yang berada di planet bumi lebih dari 97% terdiri dari atas air tanah. Tampak bahwa peranan air tanah di bumi adalah penting. Air tanah dapat dijumpai hampir di seluruh permukaan bumi, air dapat ditemukaan di gurun pasir yang paling kering sekalipun. Demikian juga di dalam tanah yang membeku karena tertutup lapisan salju dan es. Sumbangan air tanah yang terbesar dari daerah arid dan semiarid serta daerah lain yang mememiliki formasi geologi paling sesuai untuk penampungan air tanah, dengan
19 semakin berkembangnya industri serta permukiman dengan segala fasilitasnya (Yunus, 2004). Pengetahuan menyeluruh tentang sistim penampungan air (water storage) dan gerakan air tanah dan dianggap penting untuk suatu pemahaman yang lebih baik tentang proses dan mekanisme daur hidrologi. Air permukaan (aliran air sungai, air danau dan genangan permukaan air lainnya). Air tanah pada prinsipnya mempunyai keterkaitan yang erat serta keduanya mengalami proses pertukaran yang langsung secara terus menerus. Selama musim kemarau kebanyakan sungai masih mengalirkan air. Selain faktor faktor permukiman tanah yang ikut mempengaruhi proses terbentuknya air tanah. Faktor tersebut adalah formasi geologi, oleh karenanya penting untuk di pelajari karakteristiknya. Formasi geologi tersebut dikenal sebagai arifer (Hakim et, al., 1986). Perbedaan potensi kelembapan total dan kemiringan antar dua titik atau lokasi dalam lapisan tanah dapat menyebabkan pergerakan air dalam tanah. Air bergerak dari tempat dengan potensi kelembaban tinggi ke tempat dengan potensi kelembaban tinggi ke tempat potensi kelembaban yang lebih rendah. Selanjutnya air dapat bergerak mengikuti lapisan (lempengan) formasi geologi sesuai dengan arah kemiringan lapisan formasi geologi tersebut. Kelembaban tanah tidak selalu mengakibatkan pergerakan air dari tempat basah ketempat kering. Air dapat bergerak dari tempat kering ke daerah basah seperti terjadi pada perkolasi air tanah. Oleh pengaruh energi panas matahari air juga dapat bergerak ke permukaan tanah, sampai tiba gilirannya menguap ke udara atau yang di sebut evaporasi (Asdak, 1995).
20 Dengan demikian makin tinggi kedudukan permukiman air tanah, tenaga hisap potensial menjadi lebih kecil dengan kata lain makin besar tenaga hisap tanah menjadi kering. Ketika tenaga hisap potensial bersifat negatif, tanah tidak dikatakan dalam keadaan jenuh. Daerah di bawah pertumbuhan tanaman mempunyai tekanan positif. Dalam hal ini permukaan air tanah didefenisikan sebagai kedudukan titik-titik dengan potensial nol. Apabila daerah tersebut di atas merupakan wilayah terisolasi maka disebut permukaan air tanah sementara (Asdak, 1995) Kelembapan Tanah Pertumbuhan vegetasi memerlukan tingkat kelembapan tanah tertentu. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa kelembapan tanah pada tingkat tertentu dapat menentukan bentuk tata guna lahan. Peristiwa kekeringan yang terjadi di suatu daerah juga lebih banyak berkaitan dengan berapa besar tingkat kelembapan yang ada di dalam tanah daripada jumlah kejadian hujan yang turun. Namun demikian, perlu juga diketahui bahwa tingkat kelembapan tanah yang tinggi dapat menimbulkan permasalahan. Dengan demikian keadaan tanah yan terlalu lembab dapat mengakibatkan kesulitan dalam melakukan kegiatan pemanenan hasil pertanian atau kehutanan yang menggunakan alat-alat mekanik. Secara ringkas dapat dikatakan bahwa pada tingkat tertentu kelembaban tanah sangat penting untuk mendukung kehidupan manusia (Asdak, 1995).
21 Tekstur Tanah dan Struktur Tanah Tekstur tanah adalah keadaan tingkat kehalusan tanah yang terjadi, terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung pada tanah (Badan Pertahanan Nasional). Dari ke tiga fraksi tersebut partikel pasir mempunyai ukuran diameter paling besar yaitu 2 0.05 mm,debu degan ukuran 0.05 0.02 mm dan liat dengan ukuran < 0,02 mm. tekstur tanah di bagi atas 12 kelas, tanah di sebut bertekstur pasir apabila mengandung minimal 85% pasir, bertekstur debu apabila berkadar minimal 80% debu, dan bertekstur liat apa bila berkadar minimal 40% liat. Tanah yang berkomposisi ideal yaitu 22.5 52.5% debu dan 10 30% liat di sebut bertekstur lempung (Hanafiah 2005). Ada 12 tekstur tanah yang dibedakan oleh sejumlah presentase ketiga fraksi tanah tersebut. Berdasarkan kelas teksturnya, Hanafiah (2005) menggolongkan tanah menjadi: 1. Tanah bertekstur kasar atau tanah berpasir berarti tanah yang mengandung minimal 70% pasir atau bertekstur pasir atau pasir berlempung. 2. Tanah bertekstur halus atau tanah berliat berarti tanah yang mengandung minimal 37.5% liat atau berstuktur liat, liat berdebu atau liat berpasir. 3. Tanah bertekstur sedang atau tanah berlempeng terdiri dari: a. tanah bertekstur sedang tapi agak kasar meliputi tanah yang bertekstur lempung pasir (Sandy loam) atau lempung berpasir halus.
22 b. Tanah bertekstur sedang yang meliputi tekstur lempung berpasir sangat halus lempung (Loam), lempung berdebu, (silty loam), atau debu (silti) c. Tanah bertekstur sedang tapi agak halus mencakup lempeng liat (Clay loam), lempung liat berpasir (Sandy clay loam), atau lempeng liat berdebu, (Sandy silt loam) Keadaan tekstur tanah sangat berpengaruh terhadap keadaan sifat-sifat tanah yang lain seperti struktur tanah, permeabilitas tanah, porositas, dan lain-lain. Istilah tekstur di gunakan sehubungan dengan hubungan partikel tanah, tetapi apabila susunan partikel dipertimbangkan, maka digunakan istilah struktur. Struktur tanah adalah penyusunan partikel-partikel tanah primer membentuk satu agregat-agregat, dimana satu agregat dengan yang lainnya dibatasi oleh bidang belah alami lemah. Struktur dapat memodifikasi pengaruh tekstur dalam hubungannya dengan kelembaban, porositas, tersedianya unsur unsur hara kegiatan hidup jasad dan pertumbuhan akar. Struktur horizon horizon profil tanah yang berbedakan ciri penting tanah seperti halnya warna tekstur atau komposisi kimia (Foth,1994). Menurut Hakim dkk. (1986) semakin besar ukuran agrerat yang terdapat di dalam tanah maka semakin berkurang kemantapannya. Berkaitan dengan kandungan bahan organik karena bahan organik bertindak sebagai perekat antar partikel mineral primer (Foth, 1994). Tekstur dan struktur tanah mempengaruhi penyebaran tanah dan pori-pori tanah rada gilirannya dan mempengaruhi laju limpasan permukaan, semakin banyak jumlah pori-pori tanah maka kemampuan air untuk menyerap air semakin tinggi (infiltrasi) dan sebaliknya semakin sedikit jumlah pori-pori tanah maka
23 semakin rendah kemampuan tanah menyerap air pada akhirnya meningkatkan laju aliran permukaan (Asdak, 1995). Selain itu kedalaman atau solum, tekstur, dan struktur tanah menentukan besar kecilnya air limpasan permukaan dan laju aliran permukaan dan laju penjenuhan tanah dan air. Pada tanah bersolum dalam (>90 cm), struktur gembur, dan penutupan lahan rapat, sebagian besar air hujan terinfiltrasi ke dalam tanah dan hanya sebagian kecil air limpasan permukaan. Sebaliknya tanah yang bersolum dangkal, struktur padat dan penutupan lahan kurang rapat, hanya sebagian kecil air hujan yang terinfiltrasi dan sebagian besar yang menjadi aliran permukaan (Poerwowidodo, 1991). Kerapatan Lindak (Bulk Density) dan Porositas Tanah Kerapatan lindak (bulk density) adalah bobot persatuan volume tanah kering oven, yang biasanya dinyatakan sebagai gram per sentimeter kubik (gr/cm 3 ). Ketersediaan air untuk pertumbuhan tanaman dan jumlah air yang bergerak melalui tanah sangat berkaitan dengan jumlah dan ukuran pori-pori tanah. Berat dan ukuran ruang pori-pori tanah bervariasi dari satu horizon ke horizon yang lain. Perubahan yang terjadi pada struktur tanah mungkin mengubah jumlah ruangan pori dan begitu juga per unit volume. Apabila dinyatakan dalam gram persentimater kubik, kerapatan lindak pada pemukaan tanah liat yang berbutir butir biasanya berkisar dari 1.0 sampai 1.3 gram. Tanah permukaan yang bertekstur halus menjadi penyebab lebih rendahnya kerapatan lindak dibandingkan tanah yang berpasir (Foth, 1994). Kerapatan partikel tanah adalah konstan dan tidak bervariasi dengan jumlah ruangan antar partikel, kerapatan ini didefenesikan sebagai massa (bobot) per unit volume
24 partikel tanah, dan sering dinyatakan sebagai gram/cm 3. Besarnya ruang pori pada tanah dihitung dari kerapatan lindak dan kerapatan partikel bila keduanya dinyatakan dalam unit pengukuran yang sama (Harsono, 1995). Kebanyakan tanah hutan memiliki volume pori antara 30-60%, pori-pori tersebut ditempati oleh udara dan air ketika tanah berada dalam keadaan alami di lapangan. Volume pori demikian juga menunjukkan tanah-tanah hutan tersebut memiliki kapasitas infiltrasi yang tinggi (Suripin, 2002). Porositas adalah suatu indeks relatif, nilainya berkisar antara 30-60%. Ruang pori pada tanah berpasir (tekstur kasar) adalah rendah, karena volume poripori kecil penyusunnya sangat rendah, walaupun tersusun atas pori-pori besar yang sangat efisien untuk pergerakan air dan udara. Sehingga kapasitas penahanan airnya juga rendah, sedangkan tanah dengan permukaan yang bertekstur halus mempunyai ruang pori total yang lebih banyak dan relatife sebagian besar tersusun dari pori-pori kecil, sehingga memiliki kapasitas menahan air yang lebih tinggi. Bila dibandingkan antara tanah berpasir dengan tanah bertekstur halus, tanah yang bertekstur halus lebih baik untuk mencegah terjadinya aliran permukaan yang cukup besar sehingga dapat mengurangi terjadinya erosi (Rahim, 2000). Penutupan tanah dengan vegetasi dapat menjadi salah satu cara yang baik karena dapat meningkatkan infiltrasi, dimana perakaran tanaman akan memperbesar grabulasi dan porositas tanah, di samping itu juga mempengaruhi aktivitas mikroorganisme yang berakibat pada meningkatkan porositas tanah. Hal ini secara berkala tentunya akan dapat mengurangi laju limpasan permukaan dan dapat mengurangi erosi (Harsono, 1995).
25 Faktor Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Pohon Tegakan Hutan Tapak adalah jumlah seluruh kondisi yang efektif saat tanaman atau masyarakat tumbuh-tumbuhan dapat hidup. Faktor- faktor yang mempengaruhi tapak ialah: iklim, tanah, fisiografi dan biotik. Kelembapan pada tanah hutan selalu tinggi sehingga serasah, ranting dan kayu mati secara alami membusuk sehingga menjadi top soil. Proses ini dipercepat dengan adanya bakteri yaitu sejenis mikroorganisme yang menguraikan serasah. Demikan juga semut, rayap dapat memakan ranting dan kayu. Hal ini mempercepat pelapukan yang dapat menjadi bahan pembentuk tanah pada lantai hutan (Gunadi, 1993). Sifat Fisik Tanah Sifat fisis tanah di ketahui, sangat mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman. Kondisi fisik tanaman menentukan penetrasi akar di dalam tanah, retensi air, draenase, aerase dan nutrisi tanaman.sifat fisis tanah ini juga tergantung pada jumlah, ukuran, bentuk susunan, dan komposisi mineral dan partikel-partikel tanah, macam dan jumlah bahan organik, volume dan bentuk pori-porinya, serta perbandingan air dan udara yang menempati pori-pori pada waktu tertentu (Hakim, et al., 1986). Pada umumnya, dalam tanah ada dua macam pori, pori makro dan pori mikro. Meskipun tidak ada garis batas yang jelas, namun pori-pori makro mempunyai ciri menunjukkan lalu lintas udara dan memudahkan perkolasi air. Sebaliknya pori-pori mikro sangat menghambat lalu lintas udara, sedangkan gerakan air sangat dibatasi menjadi gerakan kapiler yang lambat (Buckman and Brady, 1969).
26 Cara biasanya menyatakan jumlah air yang terdapat dalam persen terhadap tanah kering. Bobot tanah lembab tidak di pakai karena berfluktuasi denga kadar airnya. Cara penetapan kadar air tanah dapat digolongkan kedalam: (1) grafimetrik, (2) tegangan dan hisapan, (3) hambatan listrik, dan (4) pembauran neutron. Cara Gravimetrik merupakan cara yang paling umum digunakan. Dengan cara ini sejumlah tanah basah dikeringkan dalam oven pada suhu 100 0-110 0 C untuk waktu tertentu. Air yang hilang karena pengeringan tersebut merupakan sejumlah air yang terdapat dalam tanah basah (Hakim, et al., 1986). Infiltrasi Proses infiltrasi merupakan hal yang sangat penting bila ditinjau dari segi hidrologi karena hal tersebut menandai peralihaan dari permukaan bumi yang bergerak cepat kedalam air dalam tanah. Kapasitas infiltrasi suatu tanah di pengaruhi oleh sifat-sifat fisiknya dan derajat kemampuannya, kandungan air dan permeabilitas lapisan-lapisan bawah permukaan, kemudian nisbi air yang bersifat berinfiltrasi dan iklim mikro tanah, kondisi-kondisi optimum biasanya berlaku pada tanah bertahun yang utuh. Kapasitas infiltrasi adalah sifat dinamis yang dapat berubah secara nyata selama kejadian hujan tertentu, sebagai reaksi terhadap perubahan-perubahan musiman dalam air tanah, suhu, dan penutupan vegetasi, maupun sebagai akibat kegiatan-kegiatan pengelolaan hutan (Lee, 1990). Menurut Asdak (1995) Proses infiltrasi melibatkan tiga proses yang saling tergantung sama lain, yaitu: 1. Proses masuknya air hujan melalui pori-pori tanah 2. Tertampungnya air hujan tersebut di dalam tanah
27 3. Proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain (bawah, samping dan atas) Kapasitas infiltrasi adalah kemampuan tanah dalam merembeskan (menginfiltrasikan) air yang terdapat di permukaan atau aliran air permukaan kebagian dalam tanah tersebut, yang dengan sendirinya dengan adanya perembesan itu aliran air permukaan akan sangat berpengaruh. Jelasnya semakin besar kapasitas infiltrasi maka aliran air di permukaan tanah makin berkurang. Sebaliknya, makin kecil kapasitas infiltrasi yang disebabkan banyaknya pori tanah yang tersumbat, maka aliran air permukaan bertambah atau meningkat (Kartasaputra, 1989). Letak dan Luas Wilayah Lokasi konsesi HPHTI PT. Toba Pulp Lestari, Tbk terletak dibeberapa kabupaten, yaitu: Kabupaten Simalungun, Tapanuli Utara, Toba Samosir, Dairi, Tapanuli Tengah, Humbang Hasundutan, Pakpak Barat, Samosir dan Tapanuli Selatan dan luas totalnya adalah 269.060 Ha. HPHTI PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. - 00 50 LU dan 98 0 00 50 02-00 40 0 Sektor Habinsaran terletak pada koordinat 02 0 mm/tahun, BT, ketinggian 500-1400 mdpl, curah hujan 1000-4000 00 10 99 0 luasnya kira-kira 12.000 Ha (Environment PT TPL. Tbk, 2004). Batas-batas wilayah HPHTI PT. Toba Pulp Lestari sektor Habinsaran sebagai berikut : 1. Sebelah utara berbatasan dengan kecamatan Habinsaran 2. Sebelah timur berbatasan dengan Kabupaten Toba Samosir 3. Sebelah barat berbatasan dengan Kabupaten Tanuli Utara 4. Sebelah selatan berbatasan dengan kecamatan Silaen
28 Sektor Habinsaran terdiri dari lima Estate (blok kerja) yaitu: estate Habinsaran, estate Borbor, estate Natumikka, estate Simare dan estate Pangururan. Jenis tanaman yang terdapat pada sektor Habinsaran adalah Eucalyptus grandis, Eucalyptus uropilla, Eucalyptus hybrid dan tanaman yang paling banyak terdapat di sektor Habinsaran adalah Eucalyptus hybrid (Toba Pulp Lestari, 2005). Jenis Vegetasi Eukaliptus (Eucalyptus spp) merupakan jenis tanaman yang eksotis karena ditanam di luar habitat aslinya, tanaman ini umumnya berasal dari Australia dan Papua New Guinea dan dikembangkan di Indonesia. Eucalyptus spp merupakan salah satu jenis tanaman hutan yang diprioritaskan untuk dikembangkan dalam program HTI, mengingat bahwa jenis ini adalah fast growing dan kegunaannya sebagai bahan baku pulp dan kertas yang baik. Sutisna, et al., (1998), mengemukakan bahwa tanaman Eucalyptus spp banyak dikembangkan karena memiliki daya adaptasi yang tinggi terhadap iklim dan tempat tumbuh, sifat kayu yang cukup baik, dan memiliki daur hidup yang pendek/cepat (6-7 tahun). Iklim Iklim daerah penelitian menurut klasifikasi Oldeman termasuk B1 yaitu iklim kering yang meimiliki sifat utama hilangnya air tahunan potensial melalui evaporasi dan transpirasi. Suhu udara berkisar antara 18 0-21 0 C dengan suhu rata- rata tahunan 19 0 C, kelembaban udara rata-rata berkisar 78.0-85.3%.