4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Lereng 2.1.1 Kemiringan Lereng Kemiringan lereng menunjukan besarnya sudut lereng dalam persen atau derajat. Dua titik yang berjarak horizontal 100 meter yang mempunyai selisih tinggi 10 meter membentuk lereng 10 persen. Kecuraman lereng 100 persen sama dengan kecuraman 45 derajat. Selain dari memperbesar jumlah aliran permukaan, semakin curamnya lereng juga memperbesar energi angkut air. Jika kemiringan lereng semakin besar, maka jumlah butir-butir tanah yang terpercik ke bawah oleh tumbukan butir hujan akan semakin banyak. Hal ini disebabkan gaya berat yang semakin besar sejalan dengan semakin miringnya permukaan tanah dari bidang horizontal, sehingga lapisan tanah atas yang tererosi akan semakin banyak. Jika lereng permukaan tanah menjadi dua kali lebih curam, maka banyaknya erosi per satuan luas menjadi 2,0-2,5 kali lebih banyak (Arsyad, 2000 dalam Saribun, 2007). Table 1. Klasifikasi kelas kemiringan lereng Kemiringan Lereng (%) Kelas lereng Bentuk Relief 0 3 3 8 8 15 15 30 30 45 45 60 60 100 A B C D E F G Sumber : Puslitanak (2003) dalam Saribun (2007) 2.1.2 Panjang Lereng Datar Agak landai Landai Agak curam Curam Sangat curam Terjal Panjang lereng dihitung mulai dari titik pangkal aliran permukaan sampai suatu titik di mana air masuk ke dalam saluran sungai, atau di mana kemiringan lereng berkurang sedemikian rupa sehingga kecepatan aliran air berubah. Air yang mengalir di permukaan tanah akan terkumpul di ujung lereng. Dengan demikian berarti lebih banyak air yang mengalir dan makin besar kecepatannya di bagian bawah lereng dari pada di bagian atas (Arsyad, 2000 dalam Saribun, 2007).
5 2.1.3 Bentuk Lereng Bentuk lereng merupakan wujud visual lereng pada suatu sekuen lereng. Lereng biasanya terdiri dari bagian puncak (crest), cembung (convex), cekung (voncave), dan kaki lereng (lower slope). Daerah puncak (crest) merupakan daerah gerusan erosi yang paling tinggi dibandingkan dengan daerah dibawahnya, demikian pula lereng tengah yang kadang cembung atau cekung mendapat gerusan aliran permukaan relatif lebih besar dari puncaknya sendiri, sedangkan kaki lereng merupakan daerah endapan (Salim, 1998 dalam Saribun, 2007). 2.1.4 Posisi Lereng Posisi lereng terdiri dari puncak lereng, lereng atas, lereng tengah, lereng bawah, dan kaki lereng. Pergerakan air secara vertikal akan melarutkan bahanbahan tanah dan mengakibatkan bahan-bahan tanah menurun serta terakumulasi di lereng bawah. Posisi lereng turut mempengaruhi besar aliran permukaan. Air yang mengalir di permukaan tanah akan terkumpul di bagian bawah lereng, dengan demikian berarti lebih banyak air yang mengalir dan makin besar kecepatannya di bagian bawah lereng. Tanah yang hancur oleh tumbukan air hujan, kemudian akan diangkut oleh aliran permukaan, sehingga pada lereng bawah terjadi input (deposisi) bahan-bahan tanah yang berasal dari lereng atas, penghancuran tanah, dan pengangkutan. Di lain pihak, terjadi output (erosi) di lereng atas akibat pengangkutan. Deposisi pada lahan berlereng umumnya terjadi di lereng tengah dan lereng bawah. Deposisi terjadi bila daya angkut air lebih kecil daripada total tanah yang dihancurkan. Hasil deposisi akan dihanyutkan kembali jika daya angkut meningkat, ini artinya deposisi yang terjadi pada lahan berlereng merupakan deposisi sementara (Saribun, 2007). 2.2 Sifat Fisik Tanah 2.2.1 Infiltrasi Infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah yang umumnya melalui permukaan dan secara vertikal (Suripin, 2002 dalam Arsyad, 2010). Lebih lanjut Arsyad (2010) menjelaskan bahwa jika cukup air, maka infiltrasi akan bergerak terus ke bawah yaitu kedalam profil tanah. Gerakan air ke bawah di dalam profil tanah tersebut disebut perkolasi. Sebelumnya, Suripin (2002)
6 menjelaskan bahwa air yang masuk melalui permukaan tanah persatuan waktu dikenal sebagai laju infiltrasi. Nilai laju infiltrasi sangat tergantung pada kapasitas infiltrasi, yaitu kemampuan tanah untuk melewatkan air dari permukaan tanah secara vertikal. Hal ini sejalan dengan pernyataan Arsyad (2010) bahwa laju infiltrasi (infiltration rate) adalah banyaknya air persatuan waktu yang masuk melalui permukaan tanah, dinyatakan dalam mm jam -1 atau cm jam -1. Pada saat tanah masih kering laju infiltrasi cenderung tinggi. Setelah tanah menjadi jenuh air, maka laju infiltrasi akan menurun dan menjadi konstan. Hubungan laju infiltrasi dengan porositas dalam penelitian Wirosoedarmo et al. (2009) menunjukkan bahwa setiap kenaikan nilai porositas akan diikuti dengan laju infiltrasi konstan. Kemungkinan hal ini bisa disebabkan karena banyaknya perakaran tanaman yang dapat menembus agregat tanah. Proses infiltrasi tidak terlepas dari pengaruh tekstur dan struktur tanah. Andayani (2009), menjelaskan kecepatan tanah untuk menginfiltrasikan air hujan dipengaruhi oleh keadaan sifat fisik tanah. Setiap jenis tanah mempunyai sifat fisik yang khas, di antaranya yang erat hubungannya dengan tekstur dan stuktur. Tekstur dan struktur tanah adalah ciri fisik tanah yang berhubungan. Dalam tulisan Hanafiah (2010), tekstur tanah menunjukan komposisi partikel penyusun tanah sedangkan struktur mencerminkan ukuran partikel dari fraksi tanah. Tekstur dan struktur tanah sangat mempengaruhi infiltrasi air dan porositas tanah. Menurut Suhardianto dan Susanto (2002), dalam hubungannya dengan infiltrasi, untuk tanah-tanah dengan tekstur kasar, seperti tekstur pasir, memiliki kapasitas infiltrasi yang tinggi. Sedangkan untuk tanah-tanah bertekstur halus, seperti tekstur liat, memiliki kapasitas infiltrasi kecil karena liat akan tersuspensi oleh butir-butir hujan yang menimpanya, yang kemudian menyumbat pori-pori tanah. 2.2.2 Porositas Tanah Hanafiah (2010), menjelaskan porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah. Sebelumnya Hayuningtyas (2006), menjelaskan bahwa ruang pori dipengaruhi oleh faktor kedalaman tanah, cara pengolahan tanah dan pori tanah. Tanah yang poreus berarti tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk
7 pergerakan air dan udara masuk keluar tanah secara leluasa. Suprayogo et al. (2003) menjelaskan bahwa perubahan makroporositas tanah secara nyata dipengaruhi oleh sebaran partikel tanah, kandungan bahan organik tanah terutama di lapisan atas. Lebih lanjut Andayani (2009) menjelaskan bahwa porositas tanah akan menentukan kapasitas penampungan air infiltrasi, juga menahan terhadap aliran. Semakin besar porositas maka kapasitas menampung air infiltrasi semakin besar. Sebaliknya, Suhardianto dan Susanto (2002), menyatakan semakin kecil ukuran pori pada permukaan tanah semakin kecil pula infiltrasinya. Pemberian mulsa sebagai bahan organik dapat meningkatkan porositas total tanah. Dengan adanya bahan organik, maka aktivitas mikroorganisme akan meningkat yang pada akhirnya meningkatkan porositas tanah. Pada tanah bertekstur kasar seperti pasir mempunyai pori kasar yang lebih banyak daripada tanah bertekstur halus. Tanah yang banyak mengandung pori kasar tidak mudah menahan air, sehingga mudah mengalami kekeringan. Tanah bertekstur liat memiliki porositas total yang lebih banyak dibandingkan dengan tanah yang bertekstur kasar, karena lebih banyak mengandung ruang pori mikro. Tanah berstruktur granular atau remah porositasnya lebih besar daripada tanah bertekstur masif atau pejal (Hardjowigeno, 2003 dalam Damanik, 2010). Porositas tanah erat hubungannya dengan bobot isi tanah (bulk density) serta permeabilitas. Apabila total ruang pori tinggi maka memiliki tekstur tanah yang halus yang dapat menyimpan air dan udara dalam tanah sehingga menyebabkan kerapatan massa (bulk density) yang rendah. Total ruang pori dapat dihitung dengan menggunakan data bobot jenis partikel partikel dan bobot isi tanah sebagai berikut: TRP = 1 - x 100% Dimana : TRP adalah Total Ruang Pori, BD adalah Bulk Density, PD adalah Partikel Density (Sutanto, 2005 dalam Sinuraya, 2010). 2.2.3 Bobot Isi Tanah (Bulk density) Hanafiah (2005) mengemukakan bahwa partikel tanah berukuran kecil seperti liat memberikan ruang pori yang kecil pula, sementara pasir dan kerikil adalah sebaliknya. Menurut Utomo (2008), Kandungan liat yang tinggi menyebabkan isi tanah kedap air, laju infiltrasi rendah, aliran permukaan dan erosi meningkat.
8 Bobot isi tanah mencerminkan tingkat kepadatan tanah (Hayuningtyas, 2006). Bobot dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Bobot Isi = Adanya mulsa yang berasal dari sisa tanaman dapat meningkatkan kandungan bahan organik yang menyebabkan bobot isi tanah menurun, porositas tanah dan stabilitas agregat meningkat sehingga tidak terjadi kepadatan tanah. Dengan demikian perlu dilaksanakan teknik konservasi dalam meningkatkan laju infiltrasi dan memperbaiki sifat fisik tanah. 2.2.4 Kadar Air Air tanah merupakan fase cair tanah yang mengisi sebagian atau keseluruhan ruang pori tanah. Air tanah berperan penting dari segi pedogenesis maupun dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman (edapologi). Pertukaran kation, dekomposisi bahan organik, pelarutan unsur hara, evapotranspirasi, dan kegiatan jasad jasad mikro hanya dapat berlangsung dengan baik bila tersedia air dan udara yang cukup. Persediaan air dalam tanah tergantung dari banyaknya curah hujan atau air irigasi, kemampuan tanah menahan air, besarnya evapotranspirasi, dan tingginya muka air tanah. Air dapat meresap atau ditahan oleh tanah karena gayagaya adhesi, kohesi, dan gravitasi (Saribun, 2007). Kadar air tanah dapat dinyatakan sebagai perbandingan berat air tanah terhadap berat tanah basah, perbandingan berat air tanah terhadap berat tanah kering, dan perbandingan volume air tanah terhadap volume tanah (Sarief, 1993 dalam Saribun, 2007). 2.3 Teknik Konservasi Tanah dan Air dengan Memanfaatkan Mulsa Vertikal Penerapan teknik konservasi tanah dan air dalam upaya meningkatkan laju infiltrasi dan memperbaiki sifat fisik tanah, dapat diupayakan dengan pembuatan rorak. Dalam tulisan Subagyono et al. (2004), rorak adalah lubang penampung yang dibuat memotong lereng, berukuran kecil sampai sedang, dibuat di bidang olah atau saluran peresapan. Selanjutnya rorak dapat diisi sisa tanaman atau serasah (mulsa) untuk meningkatkan kemampuan rorak dalam menyimpan dan menjerap sedimen. Kombinasi antara rorak dan mulsa ini disebut sebagai mulsa vertikal. Menurut Dariah et al. (2004), dalam hubungannnya dengan perbaikan
9 sifat fisik tanah, salah satu fungsi utama dari mulsa vetikal adalah untuk menyediakan lingkungan yang kondusif bagi terciptanya biofore di dalam tanah. Berdasarkan prinsip Sutedjo dan Kartasapoetra (2010), pelaksanaan konservasi dapat dilakukan dengan metode vegetatif dengan memanfaatkan mulsa atau serasah tanaman. Arifin (2010), dalam penelitiannya menyatakan bahwa seresah yang berasal dari daun-daun dapat meningkatkan kandungan bahan organik tanah. Hal ini yang dapat mengakibatkan perbaikan terhadap sifat fisik tanah, yaitu pembentukan struktur tanah yang baik maupun peningkatan porositas yang dapat meningkatkan infiltrasi. Sebelumnya dari penelitian yang dilakukan oleh Pratiwi (2001) dalam Rauf (2010) diperoleh bahwa perlakukan mulsa vertikal terbukti dapat meningkatkan infiltrasi tanah, menekan laju limpasan permukaan, meningkatkan kadar unsur hara dan biota tanah secara signifikan. BPPTPD IBT, (2006) dalam Wibowo, (2007) mengembangkan teknik mulsa vertikal pada lahan kering di dataran tinggi. Dalam teknik tersebut dibuat kombinasi antara teras gulud, pengolahan tanah searah kontur serta menggunakan teknik mulsa vertikal. Teknik mulsa vertikal dilakukan dengan memasukkan sisasisa tanaman pada setiap saluran di antara bedengan dengan memperdalam saluran (+ 30cm). Mulsa vertikal tersebut dapat meningkatkan infiltrasi sampai beberapa musim pertanaman (Harianja, 2011). Dalam skala percobaan laboratorium Fairbourn dan Gardner (1972) dalam Harianja (2011) menunjukkan bahwa alur yang diberi mulsa vertikal dapat meningkatkan infiltrasi yang lebih besar dari pada alur tanpa mulsa. Selanjutnya Harianja (2011), menambahkan manfaat mulsa vertikal dapat meningkatkan aktivitas organisme yang membantu proses pelapukan sisa tanaman bahkan dapat memperbaiki kondisi fisik tanah sekitar saluran dan meningkatkan daya resap saluran. 2.4 Tanaman Jagung Jagung termasuk tanaman C 4 yang mampu beradaptasi baik dari faktor-faktor pembatas pembatas pertumbuhan dan hasil. Sifat - sifat yang menguntungkan dari tanaman jagung sebagai tanaman C 4 antara lain : aktivitas fotosintesis pada keadaan normal yang relatif tinggi, tingkat tingkat fotorespirasi yang sangat
10 rendah, tingkat transpirasi rendah serta efisiensi dalam penggunaan air (Muhadjir, 1988 dalam Fachrawati, 2003). Kedudukan tanaman jagung dalam taksonomi adalah sebagai berikut: Ordo: Tripsaceae, Family : Poaceae, Sub family: Paniconideae, Genus : Zea, Species: Zea Mays L. Jagung merupakan tanaman semusim yang terdiri dari bagian-bagian akar, batang, daun, bunga dan biji (Suprapto, 1998 dalam Fachrawati, 2003). Batang jagung beruas dan umumnya tidak bercabang. Tunas batang yang telah berkembang menghasilkan tajuk bunga betina. Bagian tengah terdiri dari sel-sel parenkim dengan seludang pembuluh. Daun jagung muncul dari buku-buku sedangkan pelepah daun menyelubungi ruas batang untuk memperkuat batang. Terdapat lidah daun (ligula) yang transparan dan tidak mempunyai telinga daun (auriculae). Tepi helaian daun halus dan kadang-kadang berombak. Bagian atas epidermisnya umumnya berbulu dan bagian bawah permukaan daun tidak berbulu dan umumnya mengandung stomata lebih banyak dari pada permukaan atas daun. Jagung merupakan tanaman berumah satu (monoecious), yaitu letak bunga jantan terpisah dari bunga betina dalam satu tanaman. Bunga jantan terbentuk pada ujung batang sedangkan bunga betina terletak pada pertengahan batang. Tanaman jagung bersifat protandry, umumnya bunga jantan muncul1-2 hari sebelum munculnya rambut jagung (style) pada bunga betina. Penyerbukan jagung bersifat silang sesuai dengan sifatnya yang protandry (Muhadjir, 1988 dalam Fachrawati, 2003).