BebasBanjir2015

Infiltrasi

INFILTRASI

PENDAHULUAN

http://dongenggeologi.files.wordpress.com/2007/05/infiltrasi.jpg

Ilustrasi tentang infiltrasi. Sumber: http://dongenggeologi.files.wordpress.com

Meningkatnya frekwensi kejadian banjir, kekeringan, dan longsor akhir-akhir ini, dengan skala yang cenderung membesar dan meluas, merupakan indikator belum optimalnya pengelolaan daerah aliran sungai (DAS) di Indonesia. Hal ini ditandai juga dengan kecenderungan bertambahnya jumlah luas DAS kritis.

Bahkan ibukota negara, sebagai pusat pemerintahan, tak luput dari banjir. Kejadian banjir yang relatif besar di Jakarta terjadi pada tahun 2002 kemudian  tahun 2007. Pada tahun 2002, misalnya, kejadian banjir terjadi akibat hujan dengan intensitas sedang sampai lebat terjadi selama tiga hari berturut-turut (28 Januari sampai 1 Pebruari 2002) di DAS Ciliwung, DAS Pesanggarahan, DAS Sunter dan DAS Cipinang. Rentetan hujan itu membuat Jakarta mengalami banjir besar.

Lukman et al (2006) mencatat beberapa parameter hidrologi tentang kejadian hujan yang menyebabkan banjir besar itu sebagaimana pada Tabel 1.

Dari tabel di atas nampak bahwa koefisien aliran permukaan, yaitu rasio antara kedalaman / ketebalan aliran permukaan dan ketebalan / kedalaman hujan, berkisar antara 0,72 – 0,81. Itu artinya sekitar 70 – 80 %  hujan bertransformasi menjadi aliran permukaan (run off) dan hanya sekitar 20 – 30 % yang terinfiltrasi ke dalam tanah menjadi aliran permukaan (interflow) maupun mengalami perkolasi dan mengisi air tanah (ground water). Dari data itu dapat juga diduga bahwa ketika musim kemarau aliran dasarnya (base flow) akan rendah, karena sumber untuk aliran dasar itu (yang berasal dari air yang terinfiltrasi) relatif rendah.

Dalam penanganan masalah banjir setidaknya terdapat perbedaan pendekatan antara pendekatan pengelolaan DAS (watershed approach) dan pendekatan rekayasa sipil (civil engineering approach). Dalam menangani masalah banjir, pendekatan rekayasa sipil bertujuan agar banjir itu tidak menimbulkan malapetaka. Caranya adalah dengan meninggikan tanggul atau memperbesar dimensi saluran / sungai. Sedangkan pendekatan pengelolaan DAS bertujuan untuk menurunkan debit pada musim hujan dan menaikan debit pada musim kemarau. Caranya adalah dengan memperbesar infiltrasi atau memperbesar bagian air hujan yang masuk ke dalam tanah di seluruh kawasan DAS.

Infiltrasi memang sebuah proses kunci karena proses ini  menentukan berapa banyak  bagian dari curah hujan masuk ke dalam tanah dan berapa banyak yang menjadi aliran permukaan. Infiltrasi juga merupakan proses kunci dalam erosi karena tidak ada erosi tanpa aliran permukaan yang akan menggerus tanah dan mengangkut sedimen.

Namun fakta yang ada menunjukan bahwa penanganan masalah banjir di Indonesia lebih banyak didominasi oleh pendekatan teknis sipil. Padahal dengan penjelasan sederhana pendekatan melalui pengelolaan DAS akan jauh lebih berhasil. Dengan catatan, karena upaya untuk memperbesar kapasitas infiltrasi harus dilakukan di seluruh wilayah DAS, maka setiap warga DAS harus ikut terlibat. Dengan kata lain, keteribatan seluruh stakeholders DAS (pemerintah, masyarakat dan dunia usaha) untuk memperbesar bagian air hujan yang masuk ke dalam tanah menjadi syarat mutlak.

Tulisan ini akan membahas mengenai perngertian dan proses terjadinya infiltrasi, faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi serta tindakan-tindakan yang dapat dilakukan untuk mempertahankan laju infiltrasi tetap tinggi.

PENGERTIAN INFILTRASI

Istilah infilrasi secara spesifik merujuk pada peristiwa masuknya air ke dalam permukaan tanah. Infiltrasi merupakan satu-satunya sumber kelembaban tanah untuk keperluan pertumbuan tanaman dan untuk memasok air tanah. Melalui infiltrasi, permukaan tanah membagi air hujan menjadi aliran permukaan, kelembaban tanah dan air tanah (Schwab et al. 1996).

Infiltrasi berkaitan erat dengan  perkolasi yaitu peristiwa bergeraknya air ke bawah dalam profil tanah. Infiltrasi menyediakan air untuk perkolasi. Laju infiltrasi tanah  yang basah tidak dapat melebihi laju perkolasi (Arsyad 1989).

Sri Harto (1993) mengilustrasikan keterkaitan antara infiltrasi dengan perkolasi dengan sketsa Gambar 1. Pada Gambar 1.a. formasi tanah lapisan atas mempunyai laju infiltrasi kecil tapi lapisan bawah mempunyai laju perkolasi tinggi, sebaliknya pada gambar 1.b. lapisan atas dengan laju infiltrasi tinggi sedangkan laju perkolasi pada lapisan bawah rendah.

Pada Gambar 1.a., meski laju perkolasi tinggi tapi laju infiltrasi yang memberikan masukan air terbatas. Dalam keadaan seimbang kedua kenyataan ini ditentukan oleh laju infiltrasi. Sebaliknya pada Gambar 1.b. laju perkolasi yang rendah menentukan keadaan seluruhnya. Dalam kenyataannya, proses yang terjadi tidak sesederhana itu, karena adanya kemungkinan aliran antara.

Sri Harto 1993)

Gambar 1. Skema infiltrasi dan perkolasi pada dua lapisan tanah (Sumber: Sri Harto 1993)

Infiltrasi air ke dalam tanah didefinisikan sebagai persamaan diferensial (Klute 1952 diacu dalam Schawab et al 1996) sebagai berikut:

Terdapat dua parameter penting berkaitan dengan infiltrasi yaitu laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. Laju infiltrasi berkaitan dengan banyaknya air per satuan waktu yang masuk melalui permukaan tanah. Sedangkan kapasitas infiltrasi adalah laju maksimum air dapat maksuk ke dalam tanah pada suatu saat (Arsyad 1989).

Lebih lanjut dijelaskan, kapasitas infiltrasi tanah pada saat permulaan hujan adalah terbesar, kemudian berkurang dengan semakin lamanya hujan, sehingga mencapai nilai minimum yang konstan (Gambar 2). Dari  gambar itu, aliran permukaan baru terjadi setelah beberapa saat hujan berlangsung, yaitu ketika laju hujan menjadi lebih tinggi dari laju infiltrasi. Selama hujan berlangsung laju aliran permukaan meningkat dengan semakin berkurangnya laju infiltrasi. Laju aliran permukaan pada akhirnya akan mencapai nilai maksimum yang konstan.

Arsyad 1989)

Gambar 2. Hubungan antara infiltrasi dengan aliran permukaan dan curah hujan (Sumber: Arsyad 1989)

PROSES TERJADINYA INFILTRASI

Peristiwa masuknya air ke dalam tanah terjadi karena adanya perbedaan potensial air tanah. Air bergerak dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Dalam Soeperdi (1979), potensial air tanah didefinsiikan sebagai ” jumlah kerja yang harus dilakukan tiap satuan jumlah air murni agar dapat dipindahkan secara berlawanan dan secara isotermal sejumlah air tak terbatas dari suatu gudang (pool) air murni dari ketinggian tertentu bertekanan atmosferik ke air tanah (ke tempat yang dipersoalkan).”

Menurut Seyhan (1977), potensial air tanah (atau potensial lengas) terutama dibagi menjadi komponen potensial kapiler (atau potensial matriks) dan potensial gravitasi. Namun terdapat komponen lainnya (Yong  1975,  diacu dalam Seyhan 1977) yang juga berperanan pada potensial total tanah, yaitu potensial osmotik, potensial piezometrik, dan potensial bertekanan, sehingga persamaan potensial air tanah total adalah:

Potensial matriks merupakan hasil dari dua gaya, yaitu jerapan dan kapilaritas. Potensial gravitasi bekerja pada air tanah sebagaimana ia mempengaruhi benda-benda lainnya, dan tarikannya adalah ke pusat bumi. Potensial osmotik disebabkan oleh adanya bahan terlarut dalam tanah atau dengan kata lain oleh adanya larutan tanah (Soepardi 1979).

Karena infiltrasi menyebabkan tanah menjadi lebih basah sejalan dengan waktu, maka air pada sisi depan dari muka tanah (water front) akan bergerak maju ke daerah tanah yang lebih kering dibawah pengaruh gradien potensial matrik dan juga potensial gravitasi. Selama fase awal dari infiltrasi ini, ketika muka basah masih berada di dekat permukaan tanah, potensial matrik lebih dominan dibanding dengan potensial gravitasi (Jury dan Horton 2004).

Ketika air hujan jatuh di atas permukaan tanah, tergantung pada kondisi biofisik permukaan tanah, sebagian atau seluruh air hujan tersebut akan mengalir  ke dalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses mengalirnya air hujan ke dalam tanah disebabkan oleh adanya gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah (Asdak 2004).

Laju air infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah.  Di bawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir vertikal ke dalam tanah melalui profil tanah. Pada sisi lain, gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus ke atas, ke bawah dan ke arah horisontal (lateral).  Gaya kapiler tanah ini  bekerja nyata pada tanah dengan pori-pori yang relatif kecil. Pada tanah dengan pori-pori yang relatif besar, gaya ini dapat diabaikan pengaruhnya dan air mengalir ke tanah yang lebih dalam oleh pengaruh gaya gravitasi. Dalam perjalanannya tersebut, air juga mengalami penyebaran ke arah lateral akibat tarikan gaya kapiler tanah, terutama ke arah tanah dengan pori-pori yang lebih sempit dan tanah yang lebih kering (Asdak 2004).

Kekuatan gravitasi harus mengatasi seluruh kekuatan yang menahan   pergerakan masuk dari air seperti adesi dan kekuatan viscous atau kekentalan (Gray et al 1970 diacu dalam Singh 1992).

Asdak (2004) kemudian menyimpulkan bahwa mekanisme infiltrasi melibatkan tiga proses yang tidak saling mempengaruhi: (a) proses masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah, (b) tertampungnya air hujan tersebut ke dalam tanah, (c)  proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain (bawah, samping, atas).

Selama infiltrasi , muka basah (wetting front) dari kandungan air tanah yang lebih tinggi akan bergerak turun melalui tanah selama wakrtu tertentu. Keterjalan muka basah tergantung pada distribusi ukuran pori. Untuk tanah dengan tekstur tanah dengan distribusi ukuran pori yang sempit, muka basah akan lebih terjal. Sedangkan dalam tanah dengan tekstur halus, muka basah akan lebih tersebar. Muka basah adalah kombinasi dari air baru yang ditambahkan oleh hujan dan air lama yang telah dipindahkan ke kedalaman yang lebih rendah.

Berkaitan dengan proses terjadinya infiltrasi ini, Arsyad 1989) menjelaskan bahwa infiltrasi ke dalam tanah (vertikal) yang pada mulanya tidak jenuh, umumnya terjadi di bawah pengaruh sedotan matriks dan gravitasi. Dengan masuknya air lebih dalam dan lebih dalamnya profil tanah yang basah, maka sedotan matriks berkurang oleh karena jarak antara air di permukaan tanah  dengan bagian yang belum basah semakin jauh. Keadaan ini berjalan terus. Dengan makin jauhnya bagian yang belum basah dari permukaan basah dari permukaan tanah, maka sedotan matriks semakin kecil sampai dapat diabaikan, hingga tinggal tarikan gravitasi saja yang menyebabkan air bergerak ke bawah. Hal ini menyebabkan laju infiltrasi berkurang dengan lamanya (waktu) hujan berlangsung.

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI INFILTRASI

Sebagai sebuah proses alam yang kompleks, terdapat banyak faktor yang mempengaruhi (laju) infiltrasi. Tergantung pada latar belakang keilmuan, sudut pandang, dan tingkat kedalamnnya, para ahli telah mengidentifikasikan faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi sebagaimana pada Tabel 2.

Gambar 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi pergerakan air ke dalam tanah (Sumber: Ward dan Elliot, 1995)

Gray et al 1970 dalam Singh 1992)

Gambar 5. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi (Sumber: Gray et al 1970 dalam Singh 1992)

Tulisan ini akan menelaah beberapa faktor yang mempengaruhi infiltrasi yaitu: (1) lapisan tanah, (2) tipe tanah, (3) kadar air tanah, (4) penutupan tanah / pemulsaan, (5) mikroorganisme, (6) pengolahan tanah, (7) penggunaan lahan.

Lapisan Tanah

Laju infiltrasi pada tanah yang porous lebih tinggi dibandingkan dengan laju infiltrasi pada lapisan tanah yang tidak porous. Hal ini disebabkan oleh perbedaan distribusi ukuran pori antara kedua jenis lapisan tanah itu. Berkaitan dengan ruang  pori tanah, yaitu ruang yang ditempati oleh air dan udara, terdapat dua parameter yaitu jumlah ruang pori dan ukuran pori.

jumlah ruang pori ditentukan oleh tersusunnya butiran padat. Jika butiran padat ini berimpitan seperti halnya lapisan bawah yang kompak atau pasir, maka jumlah ruang porinya sedikit. Tapi bila partikel tanah tersusun secara sarang, seperti pada tanah yang bertekstur sedang, maka jumlah ruang pori untuk tiap unit isinya banyak.

Sedangkan ukuran pori berkaitan dengan besarnya ruang pori. Secara umum dikenal dua macam besarnya pori dalam tanah yaitu pori makro dan pori mikro. Walaupun tidak terdapat perbedaan yang tegas, pori makro menstimulasi pergerakan udara dan air, sedangkan pori mikro menghambat pergerakan udara, dan air hanya dibatasi pada pergerakan kapiler saja. Jadi, pada tanah berpasir,  walaupun jumlah ruang porinya sedikit, pergerakan udara dan air sangat cepat disebabkan oleh dominasi pori makro. Sedangkan tanah bertekstur halus melambatkan pergerakan udara dan air karena didominasi oleh pori mikro, walaupun dijumpai jumlah ruang pori yang banyak (Soepardi 1979).

Jika mengacu dari sudut pandang ini, maka banyak tanah yang memiliki lapisan porous memiliki laju infiltrasi yang tinggi dibandingkan tanah yang memiliki lapisan yang tidak porous karena memiliki ruang pori makro yang lebih banyak.

Gambar 5. Pengaruh Lapisan Tanah terhadap Laju Infiltrasi

Gambar 5. Pengaruh Lapisan Tanah terhadap Laju Infiltrasi

Tanah yang memiliki lapisan porous misalnya dijumpai pada tanah yang baru saja dibajak. Tanah yang porous pada lahan yang baru dibajak akan menginfiltrasikan air hujan dengan cepat, namun ketika hujan terus berlanjut, tanah akan terpadatkan dan laju infiltrasi berkurang (Singh 1992).

Pada tanah yang memiliki lapisan berkerak, pori tanah malah tertutup sama sekali, sehingga menghalangi infiltrasi. Penyebab terbentuknya lapisan kerak tanah adalah masuknya partikel halus ke dalam pori-pori tanah memiliki efek mengurangi ukuran bukaan pori. Sumber partikel halus tanah adalah berasal dari struktur tanah yang hancur dan terdispersi oleh energi air hujan , yang kemudian masuk ke pori-pori permukaan atau pori-pori dekat permukaan. Sekali terbentuk, kerak ini akan menghalangi infiltrasi (Rawls et al. 1993).

Sumber lain dari partikel halus yang mengisi pori-pori dan membentuk kerak adalah dari partikel halus yang diterbangkan ke udara secara terus menerus oleh angin dan diendapkan di permukaan tanah (Singh 1992). Ketika hujan turun pada tanah yang tertutup oleh partikel halus ini, mereka terbawa ke sela-sela ruangan antar butiran tanah. Kondisi ini mengakibatkan halangan terhadap bukaan pori, sehingga membentuk kerak dan mengurangi laju infiltrasi.

Rawls et al (1993) memberikan ilustrasi perbedaan antara tutupan tanah yang berkerak, yang terolah, dan tutupan rumput, terhadap kurva infiltrasi (Gambar 6). Tanah yang diolah terbuka memiliki infiltrasi lebih tinggi dari tanah yang berkerak pada awalnya, namun bagaimanapun laju infiltrasi pada kondisi tetap (steady state) mendekati laju infiltrasi pada kondisi tetap pada tanah yang berkerak  karena pada saat itu kerak sedang terbentuk. Sedangkan tanah yang tertutup rumput memiliki laju infiltrasi yang lebih tinggi dari tanah berkerak karena rumput melindungi tanah dari pembentukan kerak.

Gambar 6. Pengaruh lapisan kerak terhadap laju infiltrasi

Gambar 6. Pengaruh lapisan kerak terhadap laju infiltrasi

Lapisan kerak juga terbentuk akibat pemadatan oleh manusia dan hewan. Jalur jalan, jejak-jejak hewan, daerah penggembalaan berat, dan daerah yang dipadatkan dengan mesin berat akan membuat lapisan tanah menjadi padat. Pemadatan ini mengurangi laju infiltrasi. Musgrave dan Holtan (1964) mengingatkan bahwa tanah yang memiliki lapisan bawah yang berdrainase baik dapat kerak di permukaan tanah sehingga memiliki laju infiltrasi yang rendah.

Tipe Tanah

Tipe tanah adalah berkaitan dengan tekstur dominan dari tanah yang bersangkutan.  Istilah umum yang sering digunakan adalah tanah berpasir, tanah berlempung, dan tanah berliat. Dalam Soepardi (1979) dikemukakan padanan istilah umum yang sering dipakai untuk melukiskan tekstur tanah sehubungan dengan kelas tekstur tanah Sistem Klasifikasi Departemen Pertanian Amerika Serikat (Tabel 3).

Sama halnya dengan pengaruh tanah dengan lapisan porous terhadap laju infiltrasi, tipe tanah mempengaruhi laju infiltrasi berkaitan dengan distribusi ukuran pori. Tanah dengan tekstur kasar (berpasir) memiliki pori-pori berukuran besar. Menurut Arsyad (1989), laju masuknya hujan ke dalam tanah ditentukan terutama oleh ukuran dan susunan pori-pori besar tersebut.  Pori-pori ini dinamai porositas aerasi karena mempunyai diameter yang cukup besar (sama dengan dan lebih besar dari 0,06 milimeter) yang memungkinkan air keluar dengan cepat sehingga tanah beraerasi baik. Pori-pori tersebut juga memungkinkan udara keluar dari tanah sehingga air dapat masuk.

Withers & Vipond 1974 dalam Morgan 1986)

Gambar 7. Laju infiltrasi pada beragam tipe tanah (Sumber: Withers & Vipond 1974 dalam Morgan 1986)

Morgan (1986)  juga berpendapat bahwa tanah dengan tekstur kasar seperti pasir atau lempung berpasir memiliki laju infiltrasi lebih tinggi dari pada tanah bertekstur liat karena ruang antara partikel tanah yang lebih besar. Kapasitas infiltrasi tanah berpasir lebih dari 200 mm per jam dan kurang dari 5 mm per jam untuk tanah liat.

Kadar Air Tanah Awal (Antecedent Soil Moisture)

Kandungan air tanah awal mempengaruhi serapan air oleh tanah dan laju infiltrasi. Pada kondisi dimana kandungan air tanah awalnya rendah, laju infiltrasi akan maksimum dan akan menurun sejalan dengan meningkatnya kadar air.

Menurut Arsyad (1989), laju infiltrasi terbesar terjadi pada kandungan air yang rendah dan sedang. Makin tinggi kadar air, hingga keadaan jenuh air, laju infiltrasi menurun, sehingga mencapai minimum dan konstan.

Arsyad 1989)

Gambar 8. Laju infiltrasi untuk tanah yang masing-masing pada mulanya basah dan kering (Sumber: Arsyad 1989)

Menurut Singh (1992) tanah kering menciptakan potensial kapilaritas yang kuat  pada pori-pori ukuran kapiler antara butiran-butiran tanah. Daya tarik kapiler yang kuat ini awalnya mendesak sebuah kekuatan yang beraksi untuk menambah kekuatan gravitasi.  Tenaga kapiler tersebut tepat di bawah permukaan tanah yang kering. Kekuatan tenaga kapiler berbanding terbalik dengan ukuran bukaan pori; kekuatannya kecil untuk bukaan pori yang besar dan besar untuk bukaan pori yang kecil.

Ketika permukaan tanah menjadi jenuh dengan air, potensial kapiler terpenuhi dan cenderung untuk menahan air yang melalui bukaan ukuran – kapiler dan menurunkan laju infiltrasi. Jadi kebasahan tanah menciptakan resistensi untuk infiltrasi. Resistensi untuk infiltrasi tertinggi untuk bukaan pori jenuh yang  kecil dan kecil untuk bukaan pori yang besar.

Banyak tanah mengandung kandungan mineral liat seperti ilit dan monmorilonit (bentonit) yang mengembang / membengkak ketika basah. Pembengkakan liat ini mengurangi kapasitas tanah itu untuk menginfiltrasikan air karena terjadinya penyumbatan bukaan pori.

Pemutupan Tanah / Pemberian Mulsa

Penutupan tanah dengan mulsa adalah penggunaan sisa-sisa tanaman  (batang atau daun tumbuhan) yang disebarkan di atas permukaan tanah. Pemberian mulsa mempengaruhi infiltrasi terutama berkaitan dengan perannya dalam mempertahankan / meningkatkan kemantapan struktur tanah sehingga dapat meningkatkan aerasi, dan dengan demikian dapat mempertahankan laju infiltrasi tetap tinggi.

Mulsa mempertahankan aerasi tanah tetap baik, yaitu dengan pori makro sekitar 20 sampai 25 persen dibandingkan dengan berkurangnya jumlah pori makro tanah tanpa mulsa setelah dua bulan dari 20 sampai 25 persen menjadi 8 sampai 11 persen (Arsyad 1989).

Itulah sebabnya jika mulsa dikeluarkan, seperti pada Gambar 9, maka akibat berkurangnya pori makro tersebut, maka laju infiltrasi yang tetap tinggi ketika masih ada mulsa akan berkurang ketika mulsa dikeluarkan dan sampai mencapai titik minimum pada kondisi tanah terbuka tanpa mulsa.

Gambar 9. Laju infiltrasi pada saat ada mulsa dan setelah mulsa dibuang

Gambar 9. Laju infiltrasi pada saat ada mulsa dan setelah mulsa dibuang

Menurut Arsyad (1989) mulsa akan meredam energi hujan  yang jatuh sehingga tidak merusak struktur tanah, mengurangi kecepatan dan jumlah aliran permukaan, dan mengurangi daya kuras aliran permukaan. Sebagai sumber energi, mulsa akan meningkatkan kegiatan biologi tanah dan dalam proses perombakannya akan terbentuk senyawa-senyawa organik yang penting dalam pembentukan struktur tanah. Sebagai hasilnya, struktur tanah akan meningkat, aerasi menjadi lebih baik dan permeabilitas tanah yang tinggi tetap terpelihara.

Dalam Rawls et al (1993), dipaparkan hasil penelitian yang menunjukan bahwa penghilangan tutupan permukaan mulsa dalam bentuk jerami (straw)  dan guni (burlap) mengurangi laju infiltrasi dari sekitar 3 – 4 cm per jam menjadi kurang dari 1 cm per jam (Gambar 10). Adanya jerami membuat laju infiltrasi konstan. Setelah sekitar 40 menit berada pada laju infiltrasi yang konstan, jerami dikeluarkan dan laju infiltrasi menurun sekitar seperenam dari laju infitrasi sebelumnya. Adanya jerami itu melindungi tanah dari terbentuknya lapisan yang tidak tembus air.  Ketika jerami dikeluarkan, dengan cepat terbentuk lapisan yang tidak tembus air akibat pori-porinya terisi oleh partikel tanah halus yang terbentuk akibat pukulan curah hujan.

Rawls et al. 1993)

Gambar 10. Pengaruh tutupan pelindung tanah terhadap infiltrasi (Sumber: Rawls et al. 1993)

Mikroorganisme

Mikroorganisme tanah merupakan bagian dari organisme tanah secara keseluruhan yang terdiri dari jenis binatang dan tumbuhan. Pengelompokan organisme tanah (binatang dan tumbuhan adalahs ebagai pada Gambar 11 (Soepardi 1979).

Soepardi 1979).

Gambar 11. Penggolongan Organisme Tanah (Sumber: Soepardi 1979).

Pengaruh organisme terhadap laju infiltrasi terutama berkaitan dengan pembentukan dan pemantapan struktur tanah, serta pembentukan lubang-lubang dalam tanah (pori-pori biologis) apakah itu oleh aktivitas hewan (makro dan mikro) maupun oleh akar tanaman.

Peningkatan butir primer menjadi agregat dapat terjadi oleh pengikatan secara fisik dan mycelia jamur dan actinomycetes. Disamping itu aktivitas mikroorganisme  tanah juga menghasilkan senyawa-senyawa organik yang akan mengikat butir-butir primer menjadi agregat secara kimia. Agar mikroorganisme dapat melakukan aktivitasnya dalam tanah, harus tersedia bahan organik sebagai sumber energi mereka.

Penggalian lubang oleh hewan dan insekta, memberikan bukaan tambahan bagi air untuk menembus tanah. Efek total dari seluruh penggalian lubang adalah penting karena galian-galian ini lebih besar dari bukaan-bukaan pori alami dan memberikan akses yang lebih besar bagi air (Singh 1992).

Diantara mikroorganisme tanah, cacing tanah memiliki posisi yang penting dalam memperbesar laju infiltrasi karena kemampuannya menciptakan pori-pori biologis (biopore) berukuran makro dan dindingnya dimantapkan oleh mucus yang dikeluarkan. Biopore tidak mudah menutup oleh pembasahan walaupun pada tanah yang bersifat mengembang (Dexter 1988, diacu dalam Brata, Sudarno dan Waluyo, 1994).

Pengolahan  tanah

Pengolahan tanah (tillage) adalah manipulasi mekanik terhadap tanah untuk menyediakan kondisi tanah yang sesuai dengan kebutuhan pertumbuhan tanaman, pengendalian gulma, dan untuk memelihara kapasitas infiltrasi dan aerasi.

Schwab (1966) mengidentifikasikan empat jenis pengolahan tanah yaitu pengolahan tanah secara konvensional  (conventional tillage), pengolahan tanah hanya pada barisan atau zone (strip or zone tillage), pengolahan tanah dengan pemulsaan (mulch tillage), dan pengolahan tanah minimum (minimum tillage).

Sinukaban (2006) menyebutkan beberapa jenis pengolahan tanah berkaitan dengan infiltrasi, yaitu (a) conventional tillage, yaitu tanah diolah seluruhnya, (b) chisel tillage, yaitu tanah diolah sekali, (c) buffalo tillage yaitu pengolahan tanah pada barisan tanaman saja, dan (d) no tillage atau zerro tillage,yaitu tanpa pengolahan tanah.

Throw et al yang diacu dalam Rawls et al (1993) menemukan bahwa daerah di sekitar tanaman memiliki laju infiltrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan daerah di antara tanaman.

Gambar 12 mengilustrasikan pengaruh praktek pengolahan tanah (moldboard plow, chisel plow , dan no till) terhadap infiltrasi. Brakensiek et al yang diacu dalam Rawls et al (1993) melaporkan bahwa pengolahan tanah menggunakan bajak moldboard akan meningkatkan porositas (ruang pori) dari 10 sampai 20 % tergantung tekstur tanah dan akan meningkatkan laju infiltrasi dibandingkan dengan tanah yang tidak diolah.

Rawls et al 1993)

Gambar 12. Laju infiltrasi untuk tanah debu berlempung Port Byron 2 bulan setelah pengolahan dengan chisel dan moldboard (Sumber: Rawls et al 1993)

Salah satu pengolahan tanah yang secara signifikan mempertahankan laju infiltrasi tetap tinggi adalah pengolahan tanah dengan menerapkan mulsa vertikal. Mulsa vertikal adalah mulsa sisa tanaman yang diberikan dalam alur lubang (Kohnke 1968 diacu dalam Brata, Sudarmo, dan Waluyo 1994). Lebih lanjut dijelaskan  mulsa vertikal dapat mempertahankan keefektifan pengolahan tanah dalam (subsoiling) untuk meningkatkan infiltrasi air ke dalam tanah yang mudah memadat atau mempunyai lapisan kedap. Mulsa vertikal dapat meningkatkan infiltrasi sampai beberapa musim pertanaman.

Penelitian Brata, Sudarmo, dan Waluyo (1994) menemukan bahwa terdapat pengaruh nyata dalam perlakuan penambahan  cacing tanah dan mulsa vertikal terhadap laju infiltrasi. Terdapat pengaruh saling menguntungkan antaera mulsa vertikal dan cacing tanah. Mulsa vertikal menyediakan makanan, perlindungan dan habitat yang cocok bagi cacing tanah, sedangkan aktivitas cacing tanah dalam menggali lubang, memakan dan mencampur bahan organik, mineral dan mikroorganisme dapat mempercepat dekomposisi sisa tanaman dan perbaikan sifat fisik tanah. itu semua membuat laju infiltrasi meningkat.

Penggunaan Lahan

Penggunaan lahan adalah setiap bentuk intervensi (campur tangan) manusia terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik materil maupun spiritual. Penggunaan lahan dapat dikelompokan dalam dua golongan besar yaitu penggunaan lahan pertanian  dan penggunaan lahan non pertanian.

Penggunaan lahan pertanian  dibedakan secara garis besar  ke dalam macam penggunaan lahan berdasarkan atas penyediaan air dan komoditi yang diusahakan serta pemanfaatan atau apa yang terdapat di atas lahan tersebut (Arsyad 1989). Berdasarkan hal ini dikenal penggunaan lahan pertanian berupa tegalan, sawah, kebun kopi, kebun karet, padang rumput, hutan produksi, hutan lindung, padang alang-alang, dan sebagainya.

Berkaitan dengan infiltrasi, penggunaan lahan dengan tutupan vegetatif akan menyediakan perlindungan  dari pemadatan oleh energi air hujan. Namun besarnya infiltrasi tergantung pada fase pertumbuhan. Tanah dengan tanaman jagung dewasa meiliki infiltrasi yang lebih besar dibandingkan dengan jagung yang baru ditanam. Menurut Rawls et al (1993), peningkatan infiltrasi ini disebabkan oleh  peningkatan bukaan akar dan perlindungan daun-daunan dewasa yang melindungi  tanah dari pemadatan oleh air hujan.

Dalam banyak kasus, vegetasi asli yang rimbun memiliki banyak bukaan akar yang meningkatkan infiltrasi. Vegetasi yang padat juga menyediakan resistensi untuk aliran lateral dari air melalui vegetasi, meningkatkan kedalaman aliran, dan meningkatkan kesempatan air untuk terinfiltrasi. vegetasi yang lebat  menyediakan selapisan material vegetatif yang melapuk yang menjadi sumber energi bagi bakteri, insekta dan hewan berkembang. Akumulasi serasah di lantai hutan memberikan lapisan padat dari material vegetatif yang mengurangi kecepatan aliran lateral dan meningkatkan infiltrasi (Singh 1992) .

Menurut Sri Harto (1993), tanaman di atas permukaan tanah berpengaruh terhadap laju infiltrasi dengan dua cara, yaitu berfungsi menghambat aliran air di permukaan  sehingga kesempatan berinfiltrasi lebih besar, dan sistem perakaran yang dapat lebih menggemburkan struktur tanahnya. makin baik tutupan tanaman yang ada, laju infiltrasi cenderung lebih tinggi.

Lebih jauh tentang  peranan akar tanaman terhadap laju infiltrasi, Singh 91992) menjelaskan bahwa ketika tanaman bertumbuh, akar  mereka menembus tanah. Kedalaman penetrasi ke dalam tanah oleh akar dapat mencapai antara beberapa inci sampai sekitar 100 ft (30,5 meter). Perkiraan masuk akal rata-rata akar sekitar 30 in (76 cm). Akar dari tanaman tahunan mati dan melapuk setiap tahun dan beberapa tanaman semusim juga mati dan melapuk.  Bukaan akar bekas dari pelapukan akar memberikan akses berupa saluran berbentuk pipa untuk infiltrasi air dan meningkatkan laju infiltrasi. Aksi akar selama pertumbuhan dan perkembangan tanaman juga menyarangkan tanah dan membantu infiltrasi.

Berbagai praktek padang penggembalaan juga mempengaruhi infiltrasi sebagaimana pada Gambar 13. Padang penggembalaan yang tertutup terus menerus akan memiliki laju infiltrasi yang cukup  tinggi secara konstan dan akan berkurang jika padang penggembalaan itu digunakan secara terus menerus dan populasi ternak yang padat.

Gambar 14 menggambarkan kurva infiltrasi untuk berbagai ragam jenis penggunaan lahan. Dari kurva ini nampak bahwa pada tanah yang memiliki apisan berkerak, air yang terinfiltrasi ke permukaan tanah selama 60 menit hanya dangkal, dan semakin  dalam dengan adanya vegetasi. Air terinfiltrasi ke  kedalaman terdalam pada tanah dengan padang penggembalaan permanen  yang lama atau yang diberi banyak mulsa.

Rawls et al 1993)

Gambar 13. Laju infiltrasi rata-rata untuk beragam perlakukan padang penggembalaan di Fort Stanton, New Mexico (Sumber: Rawls et al 1993)

Schwab et al 1966)

Gambar 14. Kurva infiltrasi beberapa jenis penggunaan tanah (Sumber: Schwab et al 1966)

TINDAKAN UNTUK MEMPERTAHANKAN LAJU INFILTRASI TETAP TINGGI

Dari bahasan pada bab-bab terdahulu setidaknya terdapat dua hal yang dapat disimpulkan. Pertama, infiltrasi memegang peranan kunci dalam ikut menentukan terjadinya bencana banjir dan dengan demikian kekeringan yang menyertainya. Kedua, sebagai konsekwensi dari yang pertama, perlu segera dikembangkan strategi yang berorientasi pada tindakan-tindakan untuk mempertahankan agar laju infiltrasi di seluruh kawasan DAS tetap tinggi, sehingga koefisien aliran permukaannya relatif rendah.

Menurut Arsyad (1989), banyaknya air yang dapat diinfiltrasikan dapat ditingkatkan dengan simpanan depresi yang ditimbulkan oleh pengolahan tanah, pembuatan galengan-galengan atau pengolahan menurut kontur. Mengurangi banyaknya evaporasi juga memperbesar jumlah air yang meresap ke dalam tanah. Pemupukan dengan bahan organik dan penutupan tanah dengan tanaman atau sisa-sisa tanaman juga memperbesar kapasitas infiltrasi. Lobang-lobang atau celah-celah pada tanah yang ditimbulkan binatang-binatang  tanah atau serangga memperbesar peresapan air. Hilangnya air dari tanah melalui sistem drainase, transpirasi dan evaporasi mengosongkan pori-pori tanah yang memungkinkan penyerapan air dari hujan berikutnya.

Secara  garis besar tindakan-tindakan yang dapat dilakukan untuk menjaga dan mempertahankan agar laju infiltrasi tetap tinggi adalah: perbaikan sifat fisik tanah dan memperbesar kesempatan air untuk berinfiltrasi.

Perbaikan sifat fisik tanah

Perbaikan sifat fisik tanah terutama bertujuan untuk meningkatkan granulasi (pembentukan agregat) dan mempertahankan  kemantapan agregat. Cara ini dapat memperbesar porositas  tanah (ruang pori makro) dalam tanah. Hal ini dapat dicapai dengan:

  1. Menutup tanah baik dengan vegetasi maupun dengan sisa-sisa tanaman (mulsa) untuk meredam energi tumbukan hujan yang dapat menghancurkan struktur tanah.  Struktur tanah yang hancur akan menutup pori-pori tanah, yang dapat menyebabkan terbentuknya lapisan kerak, sehingga akan mengakibatkan menurunnya laju infiltrasi.
  2. Menambah bahan organik  ke dalam tanah sebagai sumber energi bagi aktivitas organisme tanah. Dengan demikian akan tersedia miselia jamur dan aksinomisetes yang akan mengikat secara fisik partikel primer tanah menjadi agregat dan akan mengeluarkan senyawa-senyawa organik yang akan mengikat secara kimiawi partikel primer menjadi agregat.
  3. Menambah soil conditioner yaitu bahan kimia yang bertujuan mempertahankan susunan agregat dan struktur tanah sehingga dapat meningkatkan porositas.

Memperbesar kesempatan air untuk berinfiltrasi

Upaya untuk memperbesar kesempatan air untuk berinfiltrasi dapat dilakukan  dengan cara

  1. Memperbanyak simpanan depresi (depression storage) dengan pengolahan tanah dan penanaman secara kontur, pembuatan teras (teras kredit, teras gulud, teras bangku), budidaya lorong, pemberian mulsa.
  2. Memperbanyak simpanan depresi melalui pengolahan tanah (tillage). Namun pengolahan tanah jangan sampai berlebihan dan memecah struktur tanah sehingga rentan  terhadap pukulan air hujan. Tanah diolah seperlunya pada kandungan air tanah yang tepat (pF 3 – 4) serta menggunakan herbisida untuk membasmi gulma.
  3. Meningkatkan pori-pori biologis (biopore) berupa lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah / serangga, serta perakaran tanaman.
  4. Memperbanyak simpanan depresi melalui penerapan mulsa vertikal (penempatan mulsa secara vertikal pada saluran teras) dan pembuatan rorak.
  5. Memperbanyak sumur / lubang resapan buatan.

sahroel polontalo

SURFACE SEALING-CRUSTING, PEMBENTUKAN DAN PENGENDALIANNYA

Oleh:  Enni Dwi Wahjunie, A26102001, E-mail: enniwahjunie@yahoo.com

ABSTRAK

Degradasi lahan umumnya diakibatkan oleh rusaknya struktur tanah yang diawali dengan terbentuknya surface sealing dan crusting yang ada pada permukaan tanah . Terbentuknya seal dan crust di permukaan tanah sangat tergantung pada : sifat-sifat tanah, iklim, dan pengelolaan terhadap tanah tersebut. Oleh karena itu dalam tulisan ini diuraikan proses-proses terbentuknya seal dan crust; faktor-faktor yang mempengaruhi, pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah, erosi, dan pertumbuhan serta produksi tanaman; dan cara-cara pengendalian terhadap seal dan crust. Pemberian bahan amelioran berupa gypsum, bahan organik, dan pengaturan sistem pertanaman merupakan metode yang paling mudah dan relatif murah untuk mengendalikan degradasi lahan .

Kata kunci: Degradasi lahan, surface sealing, crusting, struktur tanah, erosi, amelioran, sistem pertanaman

I. PENDAHULUAN

Salah satu penyebab degradasi lahan yang cukup penting adalah penurunan kualitas fisik tanah, dalam hal ini adalah rusaknya struktur tanah. Kerusakan struktur tanah umumnya dimulai oleh terbentuknya lapisan (seal) dan kerak (crust) di permukaan tanah (surface sealing dan crusting). Akibat dua keadaan tersebut dapat menyebabkan kesulitan perkecambahan biji, menghambat pertumbuhan tanaman, dan pengurangan laju infiltrasi tanah. Selanjutnya, penurunan laju infiltrasi tanah dapat mengurangi persediaan air dalam tanah, meningkatkan jumlah dan laju aliran permukaan dan pada akhirnya meningkatkan bahaya erosi pada tanah.

Terbentuknya crust di permukaan tanah tergantung pada: 1. sifat dan proses pembentukan crust, 2. pengaruh pengelolaan lahan, dan 3. tindakan pengelolaan untuk mengurangi degradasi struktur tanah (Bresson, 1995; Angers 1998). Selanjutnya Angers (1998) mengemukakan bahwa kondisi struktur tanah cukup bervariasi dengan waktu dan tempat, di mana tergantung pada jenis tanah, iklim, dan pengelolaan lahan. Faktor-faktor tersebut saling berinteraksi secara komplek yang selanjutnya mempengaruhi proses-proses fisik dan biologi dalam tanah untuk mengontrol struktur tanah.

Usaha pengendalian degradasi tanah akibat terbentuknya crust dapat dilakukan dengan berbagai tindakan tergantung pada jenis tanah, dan jenis crust yang terbentuk, antara lain dengan penambahan gypsum atau bahan organik, pengurangan intensitas pengolahan tanah, dan penutupan permukaan tanah.

Hasil-hasil penelitian terhadap soil crusting telah banyak di lakukan di luar negeri, namun di Indonesia selama ini penelitian tentang degradasi lahan lebih banyak difokuskan pada penurunan kualitas fisik tanah akibat erosi dan aliran permukaan. Padahal, penurunan kualitas fisik tanah diawali oleh rusaknya agregat tanah yang diikuti oleh terbentuknya seal dan crust di permukaan tanah. Oleh karena itu dalam tulisan ini akan diuraikan secara rinci mengenai proses-proses terbentuknya seal dan crust, faktor-faktor yang mempengaruhi, pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah yang lain, serta cara-cara pencegahan dan pengendalian seal dan crust dengan pemilihan teknik konservasi tanah dan air.

II. PEMBENTUKAN SURFACE CRUSTING

2.1. Pengertian Soil Sealing dan Crusting

Soil crusting adalah lapisan tipis yang mengeras di permukaan tanah, terjadi pada tanah kering (Bresson, 1995). Istilah soil sealing digunakan untuk menjelaskan impermeabilitas secara dangkal terutama pada lingkungan basah. Soil sealing terjadi jika agregat-agregat yang hancur menjadi partikel-partikel yang lebih kecil masuk ke dalam pori tanah untuk membentuk horizon tanah yang padat dan kemudian dapat menurunkan infiltrasi (Scheffer-Schachtschabel, 1998 dalam Thierfelder et al, 2002).

Menurut Le Bissonnais (1996), terbentuknya struktur crust pada permukaan tanah disebabkan energi kinetik hujan yang menimpa permukaan tanah dan terjadi pembasahan secara cepat yang menyebabkan slaking (perpecahan agregat) dan dispersi liat, selanjutnya liat menutupi pori-pori tanah. Lapisan seal yang tipis ini berkembang dan bila kering menjadi lapisan crust yang keras.

2. 2 Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan seal dan crust

Terbentuknya crust di permukaan tanah, menurut Bresson dan Valentin (1994) dalam Bresson (1995) tergantung pada jenis tanah, iklim, dan pengelolaan tanah. Berbagai faktor tersebut saling berinteraksi antara satu dengan yang lain secara komplek. Zhang dan Miller (1996) mengemukakan bahwa terbentuknya crusting disebabkan oleh dua proses yang saling komplementer, yaitu 1. disintegrasi fisik agregat tanah dan pemadatan tanah yang disebabkan oleh energi tetesan butir hujan, dan 2. dispersi kimia dan pergerakan partikel liat yang menyebabkan tertutupnya pori-pori dan membentuk lapisan kurang permeable di bawah permukaan tanah. Peranan dua proses di atas secara relatif tergantung pada energi curah hujan, kualitas air, dan sifat tanah. Proses fisik akan dominan apabila tanah memiliki Electrolyte Concentration (EC) tinggi atau Exchangeable Sodium Percentage (ESP) rendah yang terbuka terhadap intensitas hujan yang tinggi. Dengan cara lain, proses kimia dapat menambahkan proses fisik. Interaksi kedua proses menjadi nyata jika tanah memiliki ESP dan EC rendah, dan didominasi oleh mineral liat 1:1 yang terbuka oleh curah hujan dengan EC rendah

Adapun Le Bissonnais (1996) merangkum dari peneliti-peneliti sebelumnya, bahwa pembentukan crust didahului oleh pecahnya agregat tanah yang dapat dibedakan ke dalam empat proses utama:

  1. Slaking, yaitu pecahnya agregat tanah oleh desakan udara   yang terjerap, Selama terjadi pembasahan, volume udara berkurang dan terjadi penurunan gradien potensial matrik. Chan dan Mullins (1994) mengemukakan bahwa pecahnya agregat tanah akibat slaking berkurang apabila kadar liat tanah meningkat.
  2. Pecahnya agregat oleh perbedaan pembengkakan dan pengkerutan pada saat basah dan kering liat tanah sehingga menyebabkan terbentuknya microcracking pada agregat. Terbentuknya microcracking dapat mempercepat pembentukan struktur crust.,
  3. Pecahnya agregat oleh energi kinetik hujan, dan
  4. Dispersi fisiko-kimia akibat tekanan osmotic. Selama terjadi pembasahan, gaya tarik antar partikel koloid tanah berkurang. Stabilitas atau dispersi agregat tergantung pada ukuran kation dan valensinya. Kation monovalen menyebabkan dispersi dan kation polivalen menyebabkan flokulasi. Dispersi juga dipengaruhi oleh electrolyte concentration (EC) dan exchangeable sodium percentage (ESP) tanah. Perbedaan masing-masing cara ditampilkan dalam Tabel 1.

Ramos et al (2000)  mengemukakan bahwa faktor penting yang dapat memudahkan terbentuknya sealing adalah tingginya kadar debu dan rendahnya kadar bahan organik tanah.

Secara umum sifat-sifat tanah yang berperan dalam stabilitas agregat mempengaruhi pembentukan crust. Sifat-sifat tersebut adalah: tekstur, jenis mineral liat, kadar bahan organik, tipe dan konsentrasi kation, kadar sesquioksida, dan kadar CaCO3. Untuk tanah-tanah tropika dan Laterit, pembentukan crust dipengaruhi oleh ESP, Fe dan Al oksida dan Oksihidroksida yang dapat menyemen agregat, serta bahan organik tanah yang merupakan agent pengikat antar partikel mineral tanah. Besarnya pengaruh dari sifat-sifat tanah tersebut tidak terlepas dari system pengelolaan yang diterapkan pada suatu lahan.

Pengelolaan tanah yang dapat mempengaruhi pembentukan sealing dan crusting meliputi: pengolahan tanah, system pertanaman, dan penambahan bahan kimia maupun amelioran ke dalam tanah. Ketiga faktor tersebut sulit untuk dipisahkan pengaruhnya karena dalam penerapannya di lapangan sering dilakukan secara bersama-sama (kombinasi).

Adanya tanaman yang selalu tumbuh di atas tanah akan selalu menutupi permukaan tanah dari daya perusak butir hujan. Di samping itu tanaman yang ada di lapangan dapat meninggalkan residu, yang merupakan sumber bahan organik. Hasil penelitian Moss, (1991) menyebutkan besarnya proporsi curah hujan yang diintersepsi oleh

tanaman telah dilepaskan kembali sebagai tetesan gravitasi yang besar dimana lebih erosive. Namun tetesan butir hujan yang jatuh pada ketinggian kurang dari 30 cm di atas permukaan tanah memiliki erosivitas yang dapat diabaikan, sehingga penutupan serasah dan sisa tanaman dapat mengubah raindrops menjadi impact droplets yang hampir tidak erosive karena kecilnya kecepatan jatuh dan ukuran butir hujan. (Moss dan Watson, 1991). Penutupan ruang diameter antara 1-3 mm oleh bahan tanaman (misalnya rumput, daun-daun dan serasah) terutama efektif dalam mengurangi crusting akibat hujan.

Hasil penelitian Caron et al (1996) mengemukakan bahwa adanya bahan organik yang masih tinggi pada lahan yang tidak diusahakan dapat melindungi slaking dan mellowing agregat. Bahan organik dapat memperlambat masuknya air ke dalam agregat, sehingga agregat tidak mudah pecah.

Pertumbuhan tanaman di lapangan juga dapat mempengaruhi stabilitas agregat makro tanah oleh pengaruh perakaran, hifa fungi, dan eksudat yang dihasilkan, baik oleh mikroba maupun perakaran tanaman. Dekompossi sisa tanaman menyebabkan lingkungan di sekitarnya membentuk agregat akibat terikatnya partikel-partikel tanah oleh hifa fungi maupun mucilages oleh mikroba dekompuser.(Angers, 1998). Chantigny et al (1997), mengemukakan bahwa perubahan dari bera menjadi system pertanaman telah merubah agregasi tanah yang dicerminkan oleh banyaknya fraksi berukuran besar (>2 mm)

2. 3. Jenis-Jenis Soil Sealing dan Crusting

Gambar 1. Diagram hubungan antara perpecahan agregat, crusting, dan erosi (Le Bissonnaise 1990 dan Hairsine dan Hook, 1995 dalam Le Bissonnais, 1996)

West et al (1992) dalam Le Bissonnais (1996) membedakan morfologi crust ke dalam dua tipe utama, yaitu structural crust dan depositional atau sedimentary crust. Structural crust terbentuk oleh reorganisasi dengan sedikit perpindahan fragmen. Crust ini umumnya terbentuk oleh proses slaking dan microcracking. Adapun depositional crust terbentuk oleh perpindahan dan pemilihan fragmen di bawah kondisi tergenang.

Crust ini umumnya terbentuk oleh proses dispersi dan perpecahan mekanik oleh energi kinetik hujan. Hubungan antara crusting dan erosi dapat dilihat pada Gambar 1.

Adapun Valentin dan Bresson (1992) membagi structural crust kedalam empat kelompok, yaitu: slaking crust, infilling crust, coalescing crust, dan sieving crust; sedangkan depositional crust dibagi ke dalam tiga kelompok, yaitu:run off depositional crust, still depositional crust, dan erosion crust.

III. PENGARUH SURFACE CRUSTING PADA SIFAT-SIFAT FISIK, EROSI, DAN PRODUKSI TANAMAN

3.1. Pengaruh Surface crusting pada sifat-sifat fisik tanah

Terbentuknya sealing dan crusting pada permukaan tanah telah dapat mempengaruhi berbagai sifat-sifat tanah, antara lain: penurunan laju infiltrasi tanah, penurunan permeabilitas tanah, peningkatan bobot jenis tanah, dan soil strength. Hasil penelitian Ramos et al (1999) menunjukkan bahwa laju infiltrasi telah menurun 1-7 mm/jam hanya dalam waktu 20 menit akibat terbentuknya crust.

3. 2. Pengaruh Surface crusting pada Erosi

Pengaruh crust yang terbentuk di permukaan tanah terhadap erosi tanah cukup komplek. Pada satu pihak, pengurangan laju infiltrasi akibat terbentuknya crust di permukaan tanah menyebabkan peningkatan jumah dan laju aliran permukaan, selanjutnya meningkatkan erosi. Di lain pihak, daya hancur kerak ( crust detachability) sering lebih rendah dibandingkan detachability tanah asal, sehingga crust yang terbentuk menurunkan erodilitas tanah. Sebagai akibatnya, kehilangan tanah oleh erosi antara alur (interrill) berkurang akibat terbentuknya crust. Pada gilirannya, tingginya aliran permukaan dan rendahnya sedimen akibat crusting dapat meningkatkan penghancuran alur (rill detachment) (Nearing et al, 1990). Dengan demikian erosi tidak hanya dipengaruhi oleh crust yang terbentuk, dan kehilangan tanah sering mencapai maksimum setelah beberapa menit kejadian hujan kemudian berkurang menuju nilai konstan (Moore dan Singer, 1990). Pengurangan erosi berhubungan dengan peningkatan tinggi aliran permukaan dimana mengurangi daya hancur oleh energi hujan.

Terbentuknya seal dan crust menyebabkan permukaan tanah antar alur (interrill) menjadi lebih tahan terhadap energi kinetik hujan dan daya angkut aliran permukaan, tetapi di dalam alur tanah lebih potensial tererosi (Zhang dan Miller, 1996). Aliran permukaan pada alur memiliki daya hancur yang kurang, tetapi daya angkut tinggi; sebaliknya pada antar alur memiliki daya angkut rendah dan daya hancur tinggi Dengan demikian bahan sedimen yang berasal dari alur lebih kasar dibandingkan antara alur karena tidak selektifnya pemindahan bahan masiv dari alur.

3. 3. Pengaruh Surface crusting pada pertumbuhan dan produksi tanaman

Pengaruh pengkerakan permukaan tanah pada pertumbuhan tanaman melalui berbagai cara , antara lain:1. Kerak di permukaan tanah dapat menurunkan infiltrasi dan permeabilitas tanah di permukaan. Besarnya penurunan ini sangat tergantung pada sejauh mana tingkat degradasi struktur tanah yang telah terjadi. Keadaan ini dapat mengurangi imbibisi biji, untuk selanjutnya menghambat percecambahan biji, dan pertumbuhan tanaman juga terhambat. Kerak di permukaan tanah juga dapat menghambat permeabilitas udara. 2. Dalam keadaan kering, kerak di permukaan memiliki ketahanan penetrasi yang cukup tinggi sehingga dapat menghambat penyerapan hara, selanjutnya mempengaruhi produksi tanaman. 3. Albedo permukaan tanah meningkat tajam akibat terbentuknya bare silt dan sand grains pada permukaan kerak. Hal ini sangat penting , terutama untuk daerah lintang tinggi, dapat menghambat pemanasan tanah guna menunjang perkecambahan biji.

Perbaikan kondisi fisik tanah akibat berkurangnya crusting dapat meningkatkan produksi singkong sampai 30,92 ton/ha dibanding kontrol yang hanya 4,33 ton/ha ( Thierfaelder, 2002).

IV. PENGENDALIAN SEALING DAN CRUSTING

Pengendalian crusting dapat dikelompokkan ke dalam pencegahan terbentuknya dan perbaikan permukaan tanah yang telah terbentuk crust. Cara-cara pengendalian tergantung proses-proses yang menyebakan terjadinya crust. Bresson dan Valentin (1994) dalam Bresson (1995) mengemukakan bahwa pada kenyataannya crust dapat terjadi di bawah pengaruh energi kinetik hujan yang rendah, terutama pada tanah-tanah yang tidak stabil. Berbagai penelitian telah banyak dilakukan dalam rangka mencegah atapun memperbaiki sealing dan crusting yang telah terbentuk. Pengaruh berbagai cara pengelolaan tanah telah dilakukan dengan mengukur suatu indikator terbentuknya seal dan crust berupa beberapa sifat tanah, seperti laju infiltrasi minimum, permeabilitas, konduktivitas hidrolik, ketahanan penetrasi tanah, persentase perkecambahan biji, kemantapan agregat, dan aliran permukaan, serta erosi (Green et al, 2000).
Usaha pencegahan sealing dan crusting di permukaan tanah dapat diusahakan dengan cara menanam sesegera mungkin dengan mempercepat perkecambahan biji sebelum tanah kering, sehingga dapat mengurangi kerugian akibat crusting. Mulsa dapat digunakan untuk mencegah terbentuknya crust yang disebabkan oleh energi kinetik hujan. Apabila crust terjadi akibat slaking oleh udara yang terjerap, pencegahan crusting dapat dilakukan dengan membasahi tanah melalui irigasi (Bresson,1995). .

Pada tanah – tanah dengan ESP dan EC rendah dan didominasi oleh mineral liat tipe 1:1, penutupan kanopi atau mulsa ditambah dengan pemberian gypsum lebih efektif dibandingkan tanpa perlakukan. Penambahan gypsum dan kanopi dapat meningkatkan laju infiltrasi minimum hampir 26%, dan 132% pada perlakuan kombinasi (Zhang dan Miller, 1996).

Secara umum pengendalian crusting dapat dilakukan melalui pencegahan kerusakan struktur tanah dan perbaikan struktur tanah yang telah rusak. Pencegahan dan perbaikan kerusakan struktur tanah dapat dilakukan dengan penambahan bahan organik dan melindungi permukaan tanah dari energi butir hujan dengan mengatur system pertanaman,

Le Bissonnais dan Arrouays (1997) mengemukakan bahwa penambahan bahan organik ke dalam tanah telah dapat meningkatkan stabilitas agregat tanah sehingga dapat mengurangi surface sealing. Thierfelder (2002) mendapatkan hasil bahwa penambahan pupuk kandang telah memperbaiki kondisi tanah seperti: soil hardening pada tingkat sedang, agregasi terjadi, dan laju infiltrasi meningkat. Penambahan bahan organik dapat dilakukan melalui pemberian pupuk kandang, pengembalian sisa tanaman ataupun dengan cara pergiliran tanaman dengan tanaman penutup tanah.

Pengaturan sistem pertanaman menyangkut pola tanam dan jenis tanaman yang diusahakan, Dengan mengatur pola tanam yang disesuaikan dengan distribusi hujan sepanjang tahun, maka perlindungan terhadap permukaan tanah dapat terjadi secara terus-menerus. Sehingga pada bulan-bulan dengan curah hujan tinggi, tanah telah tertutup dengan vegetasi secara sempurna.

Pengendalian kerusakan tanah, terutama pada lahan pertanian intensif dengan pengaturan sistem pertanaman yang dikombinasikan dengan penambahan bahan organik berupa pupuk kandang dapat disarankan sebagai salah satu metode pengawetan tanah yang relatif murah dan mudah. Keadaan permukaan tanah yang selalu tertutup oleh vegetasi akan memberikan sisa tanaman yang dapat digunakan sebagai sumber bahan organik.

V. KESIMPULAN

  1. Surface sealing dan crusting dipengaruhi oleh sifat-sifat tanah, iklim, dan cara-cara pengelolaan lahan
  2. Adanya sealing dan crusting dapat menurunkan kualitas fisik tanah, meningkatkan erosi dan aliran permukaan, serta mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman.
  3. Pemberian bahan amelioran berupa gypsum dan bahan oraganik dan pengaturan sistem pertanaman dapat digunakan untuk mengendalikan degradasi lahan secara mudah dan relatif murah.

DAFTAR PUSTAKA

Angers, D. A. 1998. Water-stable aggregation of Quebec silty clay soils: some factors controlling its dynamics. Soil Tillage Research. 47:91-96.

Bresson, L.M. 1995. A Review of Physical management for crusting control in Australian ropping systems research opportunities. Aust. J. Soil Res. 33:195-209.

Chan, K. Y. dan Mullins, C. E. 1994. Slaking characteristics of some Australian and British soils. Europ. J. Soil Sci. 45:273-283.

Chantigny, M. H., D.A. Angers, D. Prevost, L.P. Vezina, and F. P. Chalifour. 1997. Soil aggregation and fungal and bacterial biomass under annual and perennial cropping systems. Soil Sci. Soc. Am . J. 61:262-267.

Greent, V. S., D.E. Stott, L.D. Norton, dan J. G. Graveel. 2000. Polyacrylamide molecular weight and charge effects on infiltration under simulated rainfall. Soil Sci. Soc. Am. J. 64 : 1786-1791.

Le Bissonnais, Y. 1996. Aggregate stability and assessment of crustability and erodibity : I. Theory and methodology. Europ. J. Soil Sci. 47:425-437.

Le Bissonnais, Y. dan D. Arrouays. 1997. Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility : II. Application to humic loamy soils with various organic carbon contens. Europ. J. Soil Sci. 48:39-48.

Moore, D. C. dan Singer, M. J. 1990. Crust formation effects on soil erosion processes. Soil Sci. Soc. Amer J. 54:1117-1123.

Moss.A.J. 1991. Rai-impact soil crust. 1: Formation on granite derived soil. Australian Journal of Soil Research 29:271-290

Moss, A. J., and Watson C. L. 1991. Rain-impact soil crust3: Effect of continuous and flawed crust oninfiltration, and the ability of plant covers to maintain crustal flaws. Aust. J. Soil Res. 29:311-330

Nearing,M.A., Lane, L.J., Alberts, E. E., and Laflen, J.M. 1990. Prediction technology for soil erosion by water: status and research needs. Soil Sci Soc Amer. J. 54:1702-1711.

Ramos, M. C., S. Nacci, dan I. Pla. 2000. Soil sealing and its influence on erosion rates for some soils in the Mediterranean area. Soil Sci.165: 398-405.

Thierfelder, C. E. Amezquita, R. J. Thomas, and K. Stahr. 2002. Characterization of the phenomenen of soil crusting and sealing in the Andean Hillsides of Colombia: physical and chemical constrain. Procceding 12 th ISCO Conference. Beijing 2002.

Valentin, C. dan l. M. Bresson. (1992). Morphology, genesis, and classification of surface crusts in loamy and sandy soils. Geoderma 55:225-245.

Zhang, X. C. dan W. P. Miller. 1996. Physical and chemical crusting processes affecting runoff and erosion in furrows. Soil Sci. Soc. Am J. 60:860-865.

Sumber: http://tumoutou.net/702_07134/enni_dw.htm

1 Komentar »

  1. […] di dalam sungai, waduk, danau atau saluran-saluran air. Disamping itu dengan berkurangnya kapasitas infiltrasi tanah yang mengalami erosi akan menyebabkan aliran permukaan (run off) meningkat. Peningkatan […]

    Ping balik oleh ANALISIS DAMPAK PERUBAHAN PENGGUNAAN LAHAN TERHADAP DAERAH ALIRAN SUNGAI DI KABUPATEN BENGKULU UTARA | Jurnal Bengkulu Mandiri — Januari 4, 2014 @ 6:38 pm


Umpan RSS untuk komentar-komentar pada pos ini. TrackBack URI

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

The Shocking Blue Green Theme. Buat website atau blog gratis di WordPress,com.

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 164 pengikut lainnya.

%d bloggers like this: