1 Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Erosi adalah proses terkikis dan terangkutnya tanah atau bagian bagian tanah oleh media alami yang berupa air. Tanah dan bagian bagian tanah yang terangkut dari suatu tempat yang tererosi disebut sedimen. Erosi dapat mempengaruhi produktivitas lahan yang biasanya mendominasi DAS bagian hulu dan dapat memberikan dampak negatif pada DAS bagian hilir (Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi, 2002). Faktor faktor utama yang mempengaruhi erosi tanah adalah iklim, tanah, vegetasi dan topografi. Iklim merupakan faktor alam yang tidak dapat dikendalikan oleh manusia sedangkan faktor lain dapat dikendalikan dengan rekayasa manusia (Shwab,1981). Hujan yang merupakan faktor iklim, memiliki tenaga kinetik yang dapat menghantam lapisan tanah permukaan dan dan memecah agregat-agregat tanah, kemudian sebagian partikel halus yang jatuh kembali akan menutup pori-pori tanah sehingga porositas tanah menurun. Hal ini dapat menyebabkan lapisan tanah keras pada lapisan permukaan, akibatnya kapasitas infiltrasi tanah berkurang sehingga air mengalir di permukaan dan aliran yang bertambah besar mengakibatkan erosi (Suripin, 2001). Kebutuhan akan lahan pertanian dalam dasawarsa terakhir meningkat dengan cepat. Hal tersebut ditunjukkan pada perubahan tataguna lahan yang terjadi di DAS Citarum Hulu selama rentang waktu tujuh tahun (1994-2001) menunjukkan bahwa luas hutan berkurang hampir 60 persen, sebaliknya luas lahan pertanian bertambah hingga 40%. Hal ini berakibat pada pencemaran air sungai berupa sedimen yang merupakan hasil erosi pada lahan lahan pertanian di bagian hulu. Sedimen yang terukur di DAS Citarum Hulu dalam dasawarsa terakhir yang dilaporkan meningkat hampit dua kali lipat. Hal ini ditunjukan oleh laju ekspor sedimen tahunan sebesar 1.18 juta ton pada tahun 1993 yang meningkat menjadi 2.15 juta ton pada tahun 2003 (Poerbandono dkk, 2006).
2 Penelitian ini dilakukan di hulu Daerah Aliran Sungai Citarum yang merupakan sungai dengan panjang sekitar 300 km dan merupakan sungai terpanjang di Jawa Barat. Luas DAS Citarum sekitar 7400 km 2, yang terbagi menjadi tiga bagian yaitu bagian hulu dengan luas 1.771 km 2 dengan batas dari hulunya yaitu Gunung Wayang di Desa Cibeureum Kecamatan Kertasari Kabupaten Bandung sampai dengan inlet Waduk Saguling, bagian tengah dengan luas 4.242 km 2 dari inlet Waduk Saguling sampai Outlet Waduk Jatiluhur, sedangkan bagian hilir dari Outlet Waduk Jatiluhur hingga ke muara Laut Jawa dengan luas 1.387 km 2 (PPSDA,2006). Adapun daerah penelitian berada di Desa Cibeureum Kecamatan Kertasari. Desa Cibeureum merupakan desa yang sebagian penduduknya bermata pencaharian sebagai petani. Desa ini menggunakan sebagian besar atau 81,7 persen wilayahnya sebagai lahan pertanian. Adapun komoditas pertanian yang utama meliputi tanaman sayuran dan umbi-umbian seperti wortel, kol, kubis, pakchoy, daun bawang dan kentang. Desa Cibeureum memiliki topografi daerah yang berbukit hingga bergunung, sebagian besar penggunaan lahan di desa ini yaitu 81.7 persen merupakan lahan pertanian berupa kebun, lahan tadah hujan dan lahan dengan irigasi. Akan tetapi penanaman sayuran banyak dilakukan di lahan yang memiliki kemiringan curam. Penanaman sayuran di lahan kemiringan curam bertentangan dengan pedoman Rehabilitasi Lahan dan Konservasi Tanah atau disingkat RLKT, mengingat lahan kemiringan lebih besar dari 45 persen, tanah yang peka terhadap erosi dan memiliki jarak sekitar 100 meter dari sungai merupakan daerah yang masuk kedalam kawasan lindung karena memiliki bahaya erosi yang cukup besar (RLKT, 1985). Penanganan bahaya erosi akan lebih baik apabila mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya erosi, sehingga tindakan konservasi dapat dilakukan sesuai dengan keadaan masing-masing daerah. Erosi dapat disebabkan dari kesalahan pengelolaan tanah dan air. Pengolahan tanah sebagai salah satu pengelolaan tanah pada lahan pertanian terjadi setiap
3 musim tanam. Pengolahan tanah bermaksud untuk menciptakan lahan yang baik untuk penyemaian dan untuk mengurangi kompetisi gulma dengan tanaman. Tetapi hal itu kadang menyebabkan tanah tererosi akibat dari percikan hujan dan limpasan permukaan yang terkonsentrasi. Potensi untuk erosi dan sedimen dari lokasi pengolahan dapat lebih besar dibanding pada lokasi yang sama bila ditanami tumbuhan penutup yang permanen. Kehilangan tanah dari lahan yang diolah dapat menghasilkan tingkat sedimen yang tinggi dan juga berdampak pada kelangsungan dari tanah itu sendiri (Cairns, 2001). Pengolahan tanah dari segi konservasi pengelolaan tanah dapat merugikan dan memperbesar kemungkinan timbulnya erosi pada lahan miring, apalagi bila sistem pengolahan searah dengan kemiringan lahan atau tegak lurus garis kontur. Sepintas tanah yang diolah dapat meningkatkan kapasitas infiltrasi, akan tetapi hal ini hanya sementara, karena tanah yang gembur akan mudah dihancurkan oleh butiran air hujan (Suripin, 2001). Pengelolaan lahan bersifat merubah keadaan penutupan lahan, erodibilitas tanah, topografi, hal ini dapat mengakibatkan erosi permukaan beragam untuk tiap waktu dan keadaan. Prakiraan atau prediksi erosi dari tiap lahan pertanian di Daerah Aliran Sungai menjadi penting mengingat pengelolaan lahan yang beragam menciptakan kondisi berbeda dan mempengaruhi besarnya erosi permukaan. Menurut Brooks (1991) model proses yang terstruktur melalui evaluasi dari hubungan penyebab dan akibat kadang dilakukan untuk memperkirakan kehilangan permukaan tanah. Metoda Universal Soil Loss Equation atau lebih sering disebut USLE, dikembangkan oleh Wischemeir dan Smith pada tahun 1978 adalah metoda yang paling umum digunakan untuk memprakirakan besarnya erosi yang terjadi. Beberapa keterbatasan metoda ini adalah petak petak erosi yang digunakan untuk mengukur besarnya erosi mempunyai kemiringan antara 3 sampai 20 persen dan terletak di daerah iklim sedang. Hal ini menjadi permasalahan ketika diterapkan di daerah tropis, karena sebagian besar daerah aliran sungai mempunyai kombinasi kemiringan lereng lebih besar dari 25 persen dan curah
4 hujan tinggi. USLE dirancang untuk memprakirakan besarnya kehilangan tanah rata rata tahunan, musim hujan dengan intensitas hujan yang lebih besar dari biasanya dapat menghasilkan lebih banyak sedimen daripada yang diprakirakan. Oleh karena itu pemakaian metoda USLE dapat menghasilkan nilai prakiraan yang lebih kecil dari sesungguhnya (Asdak, 1991). Menurut Novotny (1981) baik erosivitas hujan maupun penghancuran partikel tanah oleh limpasan air permukaan berkontribusi pada kehilangan tanah. Begitupun dengan Kirby (1978) limpasan air permukaan Hortonian merupakan sumber utama pembentukan puncak hidrograph sebagai dasar aliran sungai dan sebagai penggerak erosi permukaan. Oleh karena itu faktor erosivitas hujan harus memasukkan efek dari limpasan air permukaan. Penggunaan Intensitas Hujan 30 menit atau I 30 dalam faktor erosivitas persamaan USLE dapat menyebabkan prakiraan erosi yang berlebih, mengingat penggunaan I 30 ditempat asalnya digunakan untuk prakiraan erosi dengan intesitas hujan yang ringan sedangkan apabila diterapkan di daerah tropis, I 30 menghasilkan intensitas hujan yang tinggi. Pernyataan yang memasukkan nilai dari I 30 dalam indeks merupakan usaha untuk memperbaiki nilai intensitas hujan ringan yang melebihi penaksiran, tetapi secara keseluruhan tidak berhasil karena perbandingan intensitas hujan erosif dengan hujan non erosif tidak terkorelasi secara baik dengan I 30. Walaupun demikian penelitian Stocking dan Ewell (1973) menyatakan bahwa EI 30 merupakan indeks terbaik dari semua, hal ini dapat terjadi karena mereka menghitung EI 30 untuk hujan yang berjumlah 12.5 milimeter dan dengan intensitas hujan maksimum 5 menit, lebih besar dari 25 milimeter perjam (Morgan, 1986). Menurut Asdak (1991) dalam penggunaan USLE, kemiringan lereng maksimum yang digunakan untuk plot percobaan lahan pertanian, besarnya faktor kemiringan lereng adalah 25 persen. Dalam banyak kasus, nilai ini lebih kecil daripada kemiringan lereng di daerah aliran sungai di negara tropis termasuk Indonesia. Kajian yang dilakukan oleh Brooks dan kawan kawan (1988) menunjukkan bahwa
5 pemakaian persamaan USLE di daerah aliran sungai dengan topografi bergelombang memberikan hasil prakiraan nilai erosi yang berlebih. Dengan demikian faktor kemiringan lereng dalam persamaan USLE perlu dikoreksi sebelum dimanfaatkan, dengan menggunakan persamaan untuk daerah dengan kemiringan lebih besar dari 20 persen. Penelitian ini meliputi pengamatan lapangan berupa pengamatan karakteristik fisik lahan penelitian, curah hujan, debit limpasan dan erosi yang terjadi pada pengamatan hujan tersebut. Kemudian dilanjutkan dengan prediksi erosi dengan pengembangan formula persamaan Universal Soil Loss Equation yang telah dimodifikasi dengan memperhatikan keterbatasan yang terdapat dalam persamaan tersebut. Setelah itu dilakukan simulasi program untuk mengetahui hubungan antara parameter dengan hasil erosi yang terjadi. I.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah memprediksi erosi yang terjadi di lahan pertanian kemiringan curam dengan menggunakan persamaan USLE yang dimodifikasi untuk karakteristik daerah tersebut. Pada penelitian ini menggunakan program komputer limpasan air permukaan di daerah tropis untuk daerah miring atau steep slope atau Integrated System Tropical Flow Model. Program ini diperlukan untuk menghitung limpasan air permukaan sebagai variabel yang terdapat dalam persamaan USLE. Selain itu penelitian ini mempelajari erosi tanah dari pengaruh variasi klasifikasi hujan, kemiringan dan penutupan lahan. Adapun hal ini dilakukan dengan menganalisis hasil perhitungan dari persamaan modifikasi USLE. I.3 Hipotesis Erosi pada lahan pertanian kemiringan curam dapat diprediksi dengan persamaan Universal Soil Loss Equation yang telah dimodifikasi pada faktor erosivitas hujan dan faktor kemiringan dan panjang lereng. Faktor erosivitas hujan yang dimodifikasi dipengaruhi oleh hujan dan limpasan air permukaan dan diharapkan dengan perhitungan rentang waktu intensitas hujan yang kecil dapat memprediksi
6 erosi dengan lebih akurat dibanding pada intensitas hujan 30 menit. Selain itu persamaan Universal Soil Loss dapat dimodifikasi pada faktor kemiringan panjang lereng dengan persamaan yang digunakan untuk daerah dengan kemiringan curam. I.4 Ruang Lingkup Permasalahan yang akan dikaji pada tesis ini adalah erosi yang terjadi dan penggunaan persamaan USLE yang dimodifikasi pada lahan pertanian kemiringan curam akibat erosi air hujan. Adapun lokasi penelitian berada di desa Cibeureum, kecamatan Kertasari kabupaten Bandung dan kondisi tanah memiliki stuktur remah lepas, tekstur tanah lempung berlanau, porositas yang tinggi dan kedalaman tanah hingga 90 centimeter. I.5 Metode Penelitian Metode penelitian dilakukan melalui beberapa tahap. Mempersiapkan data kepustakaan yang berhubungan dengan limpasan air permukaan dan erosi di lahan pertanian, dan data lokasi penelitian. Pengumpulan data di lokasi penelitian dilakukan untuk mendapatkan nilai erodibilitas tanah berupa struktur tanah, tekstur tanah, kandungan bahan organik tanah serta permeabilitas tanah, selain itu dilakukan pengukuran dan pengamatan curah hujan, debit limpasan, erosi yang terjadi, kemiringan, panjang lahan, faktor pengelolaan tanaman, serta faktor konservasi yang diterapkan di lokasi penelitian. Data input yang diperoleh dimasukkan dalam program komputer dengan formula limpasan air permukaan untuk mendapatkan aliran limpasan pada setiap segmen. Data keluaran limpasan digunakan sebagai data input program prediksi erosi yang disusun. Prediksi erosi ini diharapkan akan menghasilkan output yang sedekat mungkin dengan situasi sebenarnya di lokasi penelitian. Dari hasil perhitungan program prediksi erosi didapat nilai erosi yang terjadi di tiap segmen dan di tiap rentang waktu dalam satu kejadian hujan.
7 I.6 Sistematika Pembahasan Sistematika pembahasan penelitian ini terbagi dalam beberapa bab. Pertama Bab Pendahuluan mengenai latar belakang, tujuan penelitian, hipotesis penelitian, ruang lingkup penelitian dan sistematika pembahasan. Kemudian dilanjutkan dengan Tinjauan Pustaka mengenai teori dari berbagai literatur yang mendasari penelitian ini. Bab Metodologi Penelitian mengenai penjelasan langkah-langkah atau cara yang dilakukan dalam pelaksanaan penelitian ini. Bab Persamaan Matematika berisi mengenai persamaan yang digunakan dalam perhitungan prediksi limpasan air permukaan dan prediksi erosi. Bab berikutnya Hasil dan Pembahasan menguraikan hasil serta pembahasan dari penelitian yang dilakukan. Sedangkan Bab terakhir Kesimpulan mengenai kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.