LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK PENGAWETAN TANAH DAN AIR (8. Menghitung Erodibilitas Tanah)
Oleh: Kelompok
:
IV (Empat)
Kelas / Hari / Tanggal :
Shift A2 / Kamis / 16 Mei 2013
Nama dan NPM
1. Haidar Rafid Azis (240110100012)
:
2. M. Rais Hasjim
(240110100026)
3. Fia Noviyanti
(240110100053)
4. Mahadyansyah A (240110100044)
Asisten
:
5. M. Mudawir
(240110090030)
6. Saiful Uyun
(240110090089)
1. Grace Yolanda 2. Monika E. Sitompul 3. M. Sulaeman 4. Rizky Patria Dewaner
LABORATORIUM KONSERVASI TANAH DAN AIR JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN 2013
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Erodibilitas adalah kepekaan tanah terhadap erosi (daya penghancuran dan penghanyutan oleh air hujan). Besarnya nilai erodibilitas sangat ditentukan oleh karakteristik tanah seperti tekstur tanah, stabilitas agregat tanah, kapasitas infiltrasi dan kandungan bahan organik serta kimia tanah. Nilai erodibilitas tanah berkisar antara 0-1, dimana semakin besar nilai erodobilitas maka tanah akan semakin peka atau mudah tererosi, demikian pula sebaliknya. Banyak usaha yang telah dilakukan untuk membuat model hubungan fungsional yang sederhana antara besarnya erodibilitas tanah dengan karakteristik tanah yang bersangkutan. Wischmeier et al (1971), mengembangkan persamaan matematis yang menghubungkan karakteristik tanah dengan tingkat erodibilitas tanah. Perkiraan besarnya nilai erodibilitas dapat pula diketahui berdasarkan data persentase debu dan pasir sangat halus, pasir, bahan organik dan struktur serta permeabilitas tanah. Dengan cara memasukkan data yang diperoleh tersebut kedalam table nomograf tersebut, maka akan didapatkan nilai factor erodibilitas tanahnya (K).
1.2 Tujuan Praktikum Mengetahui cara menghitung erodibilitas tanah dengan menggunakan nomograf Wischmeier dan persamaan matematis yang menggambarkan hubungan karakteristik tanah dengan tingkat erodibilitas tanahnya.
1.3 Metodologi Pengamatan dan Pengukuran 1.3.1 Alat dan Bahan 1. Nomograf Wischmeier 2. Mistar/penggaris 3. Alat tulis 4. Kalkulator
1.3.2
Prosedur praktikum
1. Memplotkan data hasil laboratorium ke kurva sebelah kiri pada nomograf. 2. Membaca nomograf dari sisi kiri (skala vertikal) sesuai dengan informasi persen deb dan pasir sangat halus diketahui. 3. Mengikuti secara horizontal sampai ke kurva persentase pasir yang sesuai, kemudian interpolasikan pada angka persentase yang paling dekat. 4. Mengikuti secara vertikal sampai mendapatkan angka kandungan bahan organik yang sesuai. 5. Menarik garis berdasarkan titik-titik yang diperoleh sehingga didapatkan persen debu pasir, persen pasir dan persen bahan organik. 6. Melanjutkan penelusuran ke arah kanan secara horizontal sampai ke kurva struktur yang sesuai. 7. Melanjutkan penelusuran secara vertikal sampai ke kurva permeabilitas yang sesuai. 8. Terakhir melanjutkan penelusuran secara horizontal kearah skala erodibilitas tanah yang terdapat di sisi kiri nomograf untuk mendapatkan nilai faktor K.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Erosi Erosi adalah hilangnya atau terkikisnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat yang diangkut oleh air atau angin ke tempat lain. Erosi menyebabkan hilangnya lapisan atas tanah yang subur dan baik untuk pertumbuhan tanaman serta berkurangnya kemampuan tanah untuk menyerap dan menahan air. Secara umum, terjadinya erosi ditentukan oleh faktor-faktor iklim (terutama intensitas hujan), topografi, karakteristik tanah, vegetasi penutup tanah dan tata guna lahan. Pemahaman tentang pengaruh erosi di daerah tangkapan air (onsite) dan dampak yang ditimbulkannya di daerah hilir (offsite) tidak hanya memerlukan pemahaman tentang mekanisme transfor sedimen melalui aliran sungai (Arsyad, 1989).
2.2 Proses Terjadinya Erosi Dua penyebab utama terjadinya erosi adalah erosi karena sebab alamiah dan erosi karena aktivitas manusia. Erosi alamiah dapat terjadi karena proses pembentukan tanah dan proses erosi yang terjadi untuk mempertahankan keseimbangan tanah secara alami. Erosi karena faktor alamiah umumnya masih memberikan
media
yang
memadai
untuk
berlangsungnya
pertumbuhan
kebanyakan tanaman. Proses erosi terdiri atas tiga bagian yang berurutan yaitu, pengelupasan (detachment), pengangkutan (transportation) dan pengendapan (sedimentation). Dalam uraian ini, erosi permukaan (tanah) adalah yang disebabkan oleh air hujan. Selain disebabkan oleh air hujan, erosi juga dapat terjadi karena tenaga angin dan salju. Beberapa tipe erosi permukaan yang umum dijumpai di daerah tropis (Glenn et al, 1992): 1) Erosi percikan (splash erosion) Erosi percikan adalah proses terkelupasnya partikel-partikel tanah bagian atas oleh tenaga kinetik air hujan bebas atau sebagai alir lolos. Tenaga kinetik tersebut ditentukan oleh dua hal, yaitu massa dan kecepatan jatuhan hujan air. Tenaga kinetik bertambah besar dengan bertambah besarnya diameter air hujan dan jarak
antara ujung daun penetes (driptips) dan permukaan tanah (pada proses erosi di bawah tegakan vegetasi). Oleh karena itu, air lolos dari vegetasi dengan ujungujung penetes lebar memberikan tenaga kinetik yang besar dan dengan demikian meningkatkan kecepatan air lolos sampai kepermukaan tanah. Arah dan jarak terkelupasnya partikel-partikel tanah ditentukan oleh kemiringan lereng, kecepatan dan arah angin, keadaan kekasaran permukaan tanah, dan penutupan tanah. Pada tanah berlereng, loncatan partikel tanah tersebut lebih banyak kearah tempat yang lebih rendah. Hal ini disebabkan karena sudut datang energi kinetik air hujan akan mendorong partikel-partikel tanah tersebut ke tempat yang lebih rendah. Apabila air hujan jatuh diatas serasah atau tumbuhan bawah, energi kinetik air hujan tersebut akan tertahan oleh penutup tanah dan dengan demikian menurunkan jumlah partikel tanah yang terkelupas. 2) Erosi kulit (sheet erosion) Erosi kulit adalah erosi yang terjadi ketika lapisan tipis permukaan tanah di daerah berlereng terkikis oleh kombinasi air hujan dan air larian (run off). Tipe erosi ini disebabkan oleh kombinasi air hujan dan air larian yang mengalir ke tempat yang lebih rendah. Berdasarkan sumber tenaga penyebab erosi kulit, tenaga kinetik air hujan lebih penting karena kecepatan air jatuhan lebih besar, yaitu antara 0,3 sampai 0,6 m/dt (Schwab et al, 1981). Tenaga kinetik air hujan menyebabkan lepasnya partikel-partikel tanah dan bersama-sama dengan pengendapan sedimen (hasil erosi) diatas permukaan tanah, menyebabkan turunnya laju infiltrasi karena pori-pori tanah tertutup oleh kikisan partikel tanah. 3) Erosi alur (rill erosion) Riil erosion adalah pengelupasan yang diikuti dengan pengangkutan partikelpartikel tanah oleh aliran air larian yang terkonsentrasi di dalam saluran-saluran air. Hal ini terjadi ketika air larian masuk ke dalam cekungan permukaan tanah, kecepatan air larian meningkat dan akhirnya terjadinya transfor sedimen. Tipe erosi alur umumnya dijumpai pada lahan-lahan garapan dan dibedakan dari erosi parit (gully erosion) dalam hal erosi alur dapat diatasi dengan cara pengerjaan/pencangkulan tanah. Hal ini tidak dapat dilakukan terhadap erosi parit. 4) Erosi parit (gully erosion)
Erosi parit membentuk jajaran parit yang lebih dalam dan lebar dan merupakan tingkat lanjutan dari erosi alur. Erosi parit dapat diklasifikasikan sebagai parit bersambungan dan parit terputus-putus. Erosi parit terputus dapat dijumpai di daerah bergunung. Erosi tipe ini biasanya diawali oleh adanya gerusan-gerusan permukaan tanah oleh air larian kearah tempat yang lebih tinggi dan cenderung berbentuk jari-jari tangan. Pada tahap lanjutan, proses pembentukan erosi parit tersebut akan kehilangan karakteristik dinamika perkembangan gerusan-gerusan pada permukaan tanah oleh aliran air, dan pada akhirnya terbentuk pola aliran-aliran kecil atau besar yang bersifat permanent. Namun demikian, proses terbentuknya erosi parit tidak selalu beraturan seperti tersebut diatas. Sedang erosi parit bentuk U umumnya terjadi pada tanah dengan tingkat erodibilitas rendah terletak diatas lapisan tanah dengan erodibilitas yang lebih tinggi. Untuk menangulangi erosi parit ini diperlukan kombinasi bangunan pencegah erosi dan penanaman vegetasi.
2.3 Erodibilitas Tanah Faktor erodibilitas tanah (K) menunjukkan resistensi partikel tanah terhadap pengelupasan dan transportasi partikel-partikel tanah tersebut oleh adanya energi kinetik air hujan. Meskipun besarnya resistensi tersebut diatas akan tergantung pada topografi, kemiringan lereng, dan besarnya gangguan oleh manusia. Besarnya erodibilitas atau resistensi tanah juga ditentukan oleh karakteristik tanah seperti tekstur tanah, stabilitas agregat tanah, kapasitas infiltrasi, dan kandungan bahan organik dan kimia tanah. Karakteristik tanah tersebut bersifat dinamis, selalu berubah. Oleh karenanya, karakteristik tanah tersebut dapat berubah seiring dengan perubahan waktu dan tataguna lahan atau sistem pertanaman. Dengan demikian, angka erodibilitas tanah juga akan berubah. Perubahan erodibilitas tanah yang signifikan berlangsung ketika terjadi hujan karena pada waktu tersebut partikel-partikel tanah mengalami perubahan orientasi dan karakteristik bahan kimia dan fisika tanah. Peranan tekstur tanah terhadap besar-kecilnya erodibilitas tanah adalah besar. Tanah dengan partikel agregat besar resistensinya terhadap daya angkut air larian juga besar karena diperlukan energi yang cukup besar untuk mengangkut partikel-
partikel tanah tersebut. Sedangkan tanah dengan partikel agregat halus resisten terhadap pengelupasan karena sifat kohesi tanah tersebut juga besar. Partikel debu dan pasir halus kurang resisten dibandingkan dengan kedua jenis partikel tanah yang terdahulu dan dengan demikian tanah dengan kandungan debu tinggi mempunyai sifat erodibilitas besar. Menurut Wischmeier. W.H dan Smith D.D (1978) dalam bukunya yang berjudul “Predicting Rainfall Erosion Losses a Guide to Conservation Planning” menyebutkan bahwa nilai indeks erodibilitas tanah (K) didasarkan pada jumlah tanah yang hilang dalam ton/ha/th, dari sebidang tanah pada panjang lereng 72,6 kaki (feet), kemiringan lereng 9% tanah diolah tetapi dibiarkan tidak ditanami. Adapun analisa indeks erodibilitas tanah (K) dalam metode tersebut didasarkan pada % kandungan pasir sangat halus ditambah % kandungan debu, % kandungan pasir kasar, % bahan organik, tipe dan kelas struktur tanah, dan tingkat permeabilitas tanah. Angka-angka tersebut kemudian diproses dengan nomograf erodibilitas tanah untuk menetapkan nilai indeks faktor erodibilitas tanah (K). Arsyad (1989) dalam bukunya yang berjudul “Konservasi Tanah dan Air” mengemukakan bahwa kemudahan tanah untuk mengalami erosi dikenal dengan erodibilitas. Jadi tanah yang mempunyai erodibilitas tinggi akan mudah mengalami erosi daripada tanah yang mempunyai nilai erodibilitas rendah. Erodibilitas tanah menyangkut ketahanan tanah terhadap pelepasan dan pengangkutan, maka erodibilitas tanah dipengaruhi oleh kondisi tanah yang meliputi tekstur tanah, struktur tanah, kandungan bahan organik dan bahan semen serta permeabilitas tanah. Erodibilitas tanah sangat penting untuk diketahui agar tindakan konservasi dan pengelolaan tanah dapat dilaksanakan secara lebih tepat dan terarah. Namun demikian, Veiche, 2002 dalam Arsyad (1989) menyatakan bahwa konsep dari erodibilitas tanah dan bagaimana cara menilainya merupakan suatu hal yang bersifat kompleks atau tidak sederhana, karena erodibilitas dipengaruhi oleh banyak sekali sifat-sifat tanah. Erodibilitas tanah (ketahanan tanah) dapat ditentukan dengan aturan rumus menurut, perhitungan nilai K dapat dihitung dengan persamaan Weischmeier, et al (1971) : K = 1,292{ 2,1 M 1,14 (10 -4) (12-a) + 3,25 (b-2) + 2,5 (c-3)} Dimana :
M = ukuran partikel (% pasir sangat halus+ % debu x (100-% liat) % pasir sangat halus = 30 % dari pasir (Sinukaban dalam Sinulingga,1990) a = kandungan bahan organik (% C x 1,724) b = harkat struktur tanah c = harkat permeabilitas tanah Erodibilitas tanah juga dapat diduga dengan menggunakan nomograph. Sifatsfat tanah yang menentukan besarnya nilai K berdasarkan Nomograph tersebut adalah (1) Persen kandungan debu dan pasir halus, (2) Persen Kandungan pasir, (3) Persen bahan kandungan bahan organik (4) Struktur tanah, (5) Permeabilitas tanah. Untuk itu diperlukan angka hasil penetapan sifat- sifat tanah seperti tekstur dengan 4 fraksi ( pasir kasar, pasir halus, debu, dan liat ) dan bahan organik tanah sedangkan struktur dan permeabilitas ditetapkan berdasarkan hasil pengamatan pada profil tanah yang dapat digambar dalam Nomograph. Lee dalam Patra (2011) mengatakan bahwa dalam pengelolaan tanah dan penggunaan tanah itu untuk pertanaman, permukaan tanah harus dipilih dengan hati-hati, apakah terdapat erodibilitas yang tinggi atau rendah demikian juga panjangnya larikan-larikan tanah yang miring harus dibatasi apabila erosi dan pencucian tanah-tanah yang dilarutkan itu hendak dibatasi. Kepekaan tanah terhadap daya menghancurkan dan penghanyutan oleh air curahan hujan disebut erodibilitas. Jika erodibilitas tanah tersebut tinggi maka tanah itu peka atau mudah terkena erosi dan jika erodibilitas tanah itu rendah berarti daya tahan tanah itu kuat atau resisten terhadap erosi.
BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Perhitungan 1. Tentukan besarnya faktor erodibilitas tanah (K) apabila diketahui persen debu 25%, pasir halus 10%, pasir 40%, bahan organik 1,0% serta memiliki struktur fine granular dan permeabilitas slow menggunakan nomograf K! Jawab : 0,24
2. Berdasarkan data di atas, hitung faktor erodibiltas tanah (K) dengan menggunakan persamaan matematis yang menghubungkan karakteristik tanah dengan tingkat erodibilitas tanahnya! Jawab: {
(
)
(
)
(
)
}
Dimana : K = Erodibilitas tanah OM = Persentase (%) bahan organik S = Kode klarifikasi struktur tanah (granular, platy, massive, dll) P = Permeabilitas tanah M = Persentase pengukuran partikel = (% debu + pasir sangat halus)
(100 - %liat)
a) Mencari nilai M (Persentase pengukuran partikel) 1) Menghitung persen liat persen liat = 100% - (%debu + pasir halus + pasir) persen liat = 100% - (25% + 10% + 40%) persen liat = 25% 2) Menghitung persentase pengukuran partikel (M) ( (
) )
(
b) Menghitung erodibilitas tanah
)
(
)
{ {
( (
) )
(
) (
( )
) (
} )
}
3.2 Pembahasan Salah satu dari beberapa parameter input untuk menghitung (memprediksi) erosi pada metode USLE adalah faktor erodibilitas tanah. Erodibilitas sendiri merupakan kepekaan tanah terhadap erosi (daya penghancuran dan penghanyutan oleh air hujan). Faktor erodibilitas tanah di simbolkan dengan K pada prediksi erosi metode USLE. Variabel yang diperlukan untuk nilai K ini diantaranya adalah, persentase bahan organik (OM), kode klarifikasi struktur tanah (S), permeabilitas tanah (P), dan persentase pengukuran partikel (M). Pada responsi ini dijelaskan bahwa untuk mendapatkan nilai K ini bisa diperoleh melalui dua cara, yakni melalui perhitungan merupakan persamaan matematis dan dapat diketahui melalui nomograf. Persamaan matematis untuk mencari nilai dari faktor erodibilitas tanah ini dikembangkan oleh Wischeimer dan kawan-kawan pada tahun 1971. Sebelumnya perlu diketahui terlebih dahulu data-data dari persentasi struktur tanah, diantaranya adalah persentasi struktur pasir, pasir halus, liat. Setelah itu perlu diketahui juga data persentase bahan organik. Setelah itu perlu diketahui kode klarifikasi struktur tanah dan nilai permeabilitas tanah. Setelah keseluruhan nilai tersebut diketahui maka faktor erodibilitas tanah ini dapat dihitung melalui persamaan ini. Selain menggunakan persamaan matematis, untuk mendapatkan nilai dari faktor erodibilitas tanah ini dapat menggunakan nomograf. Nomograf merupakan suatu grafik yang menunjukan beberapa nilai yang pada akhirnya dapat digunakan untuk mencari nilai K. Nilai-nilai atau faktor yang tertera pada nomograf sama persis dengan parameter-parameter perhitungan yang sebelumnya sudah
dipaparkan. Setelah diketahui, nilai-nilai tersebut kemudian diplotkan ke dalam monograf. Urutannya adalah dari persentase debu+pasir halus, kemudian di plotkan dengan acuan persentase pasir. Dari titik ini ditarik lagi menuju garis yang menunjukan persentase bahan organik (OM). Dari titik tersebut ditarik menuju klasifikasi struktur tanah, ditarik lagi menuju garis permeabilitas dan akhirnya diperolehlah faktor K atau faktor erodibilitas tanah. Dari perhitungan yang sudah dilakukan di dalam responsi, diperolehlah nilai faktor K dari contoh soal yang tertera pada modul. Pada tugas nomor satu praktikan diharuskan untuk mencari nilai K melalui perhitungan dengan menggunakan persamaan matematis. Dari perhitungan diperoleh nilai K sebesar 0,29. Yang perlu diperhatikan dalam perhitungan ini adalah pada tahapan mencari nilai M, yaitu persentase pengukuran partikel. Nilai ini harus dihitung dalam nilai persen. Artinya bila dikatakan persentasi pasir, misalnya 25 %, maka di dalam perhitungannya perlu dihitung dalam 25, bukan dalam bentuk 0,25. Sebelumnya kami melakukan sedikit kesalahan. Setelah nomor tersebut diselesaikan, nomor dua adalah mencari faktor erodibilitas tanah dengan kondisi parameter-parameter yang sama seperti yang disebutkan pada nomor satu. Untuk urutan proses plotting pada monograf sudah dipaparkan sebelumnya mulai dari persentase debu + pasir halus diplotkan dengan persentase pasir hingga akhirnya diperoleh nilaik K. Awalnya, kami memperoleh nilai K ini sebesar 0,24 tanpa menggunakan penggaris, namun setelah di lakukan plot ulang yang dilakukan menggunakan penggaris, kami memperoleh nilai K yang sama persis dengan hasil perhitungan, yakni 0,29. Hal ini menunjukan bahwa untuk mencari nilai K melalui nomograf secara akurat, diperlukan bantuan penggaris sehingga hasil K yang diperoleh tepat dari nilai yang sebenarnya. Pengecekan dapat dilakukan dengan membandingkan nilai ini dengan hasil perhitungan secara matematis.
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Erodibilitas sendiri merupakan kepekaan tanah terhadap erosi (daya penghancuran dan penghanyutan oleh air hujan). 2. Persamaan matematis untuk mencari nilai dari faktor erodibilitas tanah ini dikembangkan oleh Wischeimer dkk pada tahun 1971. 3. Nomograf merupakan suatu grafik yang menunjukan beberapa nilai yang pada akhirnya dapat digunakan untuk mencari nilai K. 4. Proses plotting pada monograf dilakukan mulai dari persentase debu + pasir halus diplotkan dengan persentase pasir hingga akhirnya diperoleh nilaik K.
4.2 Saran Disarankan kepada praktikan yang akan melakukan praktikum serupa agar: 1. Memahami terlebih dahulu materi yang akan dipraktikkan agar mempermudah jalannya praktikum. 2. Praktikan melakukan praktikum dengan serius dan hati-hati agar terhindar dari kesalahan. 3. Praktikan menggunakan penggaris pada saat mencari nilai K dengan nomograf agar hasilnya lebih akurat. 4. Praktikan lebih teliti dalam melakukan perhitungan dengan kalkulator agar hasil perhitungan lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad, Sitanala. 1989. Konservasi Tanah dan Air. Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penerbit IPB, Bogor. Glenn O. Schwab., Delmar D. Fangmeir., William J. Elliot., Richard K. Frevert. 1992. Soil and Water Conservation. Fourth Edition. John Wiley and Sons, Inc. Kohnke, H. and A.R. Bertrand. 1959. Soil Conservation. Mc-Graw Hill Book Co., Inc. Patra. 2011. Pendugaan Erosi dengan Metode USLE. Tersedia: http://red-patra.blogspot.com (Diakses pada tanggal 21 Mei 2013 pukul 20.11 WIB) Schwab, D.J., Schuchman, R.A. and Liu, P.C., 1981. Wind wave directions determined form synthetic aperture radar imagery and from a tower in Lake Michigan. Journal of Geophysical Research 86: doi: 10.1029/0JGREA0000860000C3002059000001. issn: 0148-0227. Wischmeier, W.H., C. B. Johnson, dan B.V. Cross, 1971. A Soil Erodibility Nomograph for Farmland and Construction Sites. Journal of Soil and Water Conservation. Wischmeier, W.H dan D.D. Smith. 1976. A Universal Soil Loss Estimating Equation to Guide Conservation Farm Planning. Trans 7th Congress International Soil Sci. I : p. 418-425. Wischmeier, W.H., dan D.D. Smith, 1978, Predicting Rainfall Erosion Losses: a Guide to Conservation Planning. USDA Agriculture Handbook No.537.
