3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Pengertian Erosi Erosi adalah peristiwa terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah dari
suatu tempat ke tempat lain oleh media alami. Pengikisan dan pengangkutan tanah tersebut terjadi oleh media alami, yaitu air dan angin (Arsyad 2006). Menurut Hakim et al. (1986), erosi yang terjadi pada kondisi alami, yaitu lahan yang tertutup oleh vegetasi asli tanpa campur tangan manusia, disebut erosi alami (erosi geologi atau erosi normal). Prosesnya berlangsung lambat dan tidak henti-hentinya karena laju pembentukan tanah masih mampu mengimbangi besarnya kehilangan lapisan atas tanah, tetapi ketika vegetasi dibabat dan padang rumput dibakar, erosi menjadi dipercepat. Erosi yang melampaui kecepatan normal, akibat ulah manusia sehingga merusak karena menghilangkan lapisan tanah, prosesnya disebut erosi tanah. Hal ini juga dijelaskan oleh Jacks (1939), proses penggundulan tanah yang dipercepat dikenal sebagai erosi tanah. Erosi tanah hampir tak terelakkan mengurangi batas bawah tertentu kesuburan alami tanah. Erosi tanah yang terjadi merupakan erosi aktual karena sudah ada campur tangan menusia di dalamnya, sedangkan erosi yang terjadi tanpa faktor manusia (penanaman vegetasi dan pengolahan lahan) disebut erosi potensial. Macam-macam erosi berdasarkan bentuknya, dibedakan menjadi (1) erosi percikan, yaitu erosi hasil dari percikan atau benturan air hujan secara langsung pada partikel tanah dalam keadaan basah, (2) erosi lembaran, yaitu erosi akibat terlepasnya tanah dari lereng dengan tebal lapisan yang tipis, (3) erosi alur, yaitu erosi akibat pengikisan tanah oleh aliran air yang membentuk parit atau saluran kecil, (4) erosi parit, proses yang terjadi sama seperti erosi alur, terjadi bila aluralur menjadi semakin lebar dan dalam yang membentuk parit dengan kedalaman yang mencapai 1 sampai 2,5 meter atau lebih, (5) erosi sungai atau saluran, terjadi akibat terkikisnya permukaan tanggul sungai dan gerusan sedimen di sepanjang dasar saluran (Hardiyatmo 2006).
4
2.2
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi Erosi sebagai suatu proses alami terjadi akibat faktor-faktor yang
mempengaruhinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi erosi, yaitu iklim, kondisi tanah, topografi, vegetasi, dan aktifitas manusia. Menurut Bennett (1955), iklim memiliki pengaruh yang besar pada pengembangan dan distribusi tanah. Hal ini paling mudah dipahami dengan mempertimbangkan cara bagaimana tanah terbentuk. Melalui proses kimia dan pelapukan fisik, pembekuan, pencairan, batuan yang retak teroksidasi, terpecah, terpisah, dan larut oleh air hujan, sehingga membentuk suatu massa dari bahan yang terutama terdiri dari fragmen batuan. Kondisi klimatis sebagian besar menentukan seberapa cepat dan dengan cara apa proses pelapukan primer berlangsung. Oleh karena itu, kondisi iklim dapat mempengaruhi perubahan baik kualitas maupun kuantitas tanah. Salah satu unsur klimatis yang dapat mempengaruhi kualitas dan kuantitas tanah adalah hujan. Hujan akan menimbulkan erosi jika intensitasnya cukup tinggi dan jatuhnya dalam waktu relatif lama. Ukuran butir hujan juga sangat berperan dalam menentukan erosi. Hal tersebut disebabkan karena dalam proses erosi, energi kinetik merupakan penyebab utama dalam penghancuran agregat-agregat tanah. Besarnya energi kinetik hujan bergantung pada jumlah hujan, intensitas, dan kecepatan jatuhnya hujan. Kecepatan jatuhnya butir-butir hujan itu sendiri ditentukan ukuran butir-butir hujan dan angin (Rahim 2006). Menurut Lakitan (1994), butiran yang berukuran besar akan jatuh dengan kecepatan yang lebih tinggi dibanding butiran yang lebih kecil, sehingga dalam proses jatuhnya butiran yang lebih besar ini akan menabrak dan bergabung dengan butiran yang lebih kecil. Oleh karena itu energi kinetik hujan pun akan semakin besar. Selain tergantung pada efek pemecahan air hujan, jumlah total tanah yang terkikis juga tergantung pada tindakan hujan yang menyebabkan erosi dan kapasitas angkut aliran permukaan. Tanpa limpasan permukaan, jumlah erosi tanah yang disebabkan oleh curah hujan relatif kecil. Aktifitas yg menyebabkan erosi akibat air hujan ditentukan oleh energi kinetik air hujan, sedangkan aktifitas yang menyebabkan erosi akibat pengangkutan kapasitas aliran permukaan tergantung pada kuantitas, kecepatan, dan tingkat penyatuan atau titik temu aliran permukaan (Zachar 1982).
5
Kondisi tanah berpengaruh terhadap erosi dengan ketahanannya. Tanah memiliki kemampuan untuk menahan tumbukan butiran hujan. Ketahanan tanah tersebut disebut erodibilitas tanah. Penyebab mendasar dari erosi tanah dan kerusakan berikutnya menurut Eden (1964) adalah rusaknya struktur tanah. Beberapa tanah yang lebih mudah tererosi daripada yang lain adalah karena lebih rentan kehilangan struktur remahnya. Satu struktur remah hancur, perkolasi air terhambat, lapisan permukaan menjadi jenuh, dan partikel menjadi berongga, basah, licin, sehingga mudah terangkut oleh air yang telah mengalir di atas permukaan, yang seharusnya masuk sampai kedalaman lebih rendah dan outlet yang normal. Menurut Wischmeier dan Smith (1978), perbedaan dalam kerentanan alami terhadap erosi tanah sulit untuk diukur dari pengamatan lapangan. Bahkan tanah dengan faktor erodibilitas relatif rendah mungkin menunjukkan tanda-tanda erosi yang serius bila terjadi pada lereng curam, panjang atau di lokasi dengan hujan intensitas tinggi. Tanah dengan faktor erodibilitas tinggi alami, di sisi lain, bisa menunjukkan bukti kecil mengenai erosi aktual dengan curah hujan yang rendah yang terjadi di lereng pendek dan halus, atau ketika manajemen yang terbaik dipraktekkan. Wischmeier dan Smith (1965) menjelaskan bahwa tingkat erosi tanah oleh air sangat dipengaruhi oleh panjang lereng dan gradien (persentase kemiringan). Panjang lereng didefinisikan sebagai jarak dari titik asal aliran ke salah satu dari titik berikut; (1) titik di mana lereng menurun sejauh pengendapan dimulai atau (2) titik di mana limpasan memasuki saluran yang jelas yang mungkin menjadi bagian dari jaringan drainase atau saluran yang dibentuk seperti teras atau pengalihan aliran air. Hubungan kehilangan tanah untuk gradien dipengaruhi oleh kepadatan tutupan tumbuhan dan ukuran partikel tanah. Tanaman penutup tanah mengendalikan erosi percikan dengan mencegat tetesan air hujan dan menyerap energi kinetiknya. Tanaman penutup ini juga melindungi kapasitas infiltrasi tanah. Pada lahan kosong, proses pemukulan air hujan selama terjadinya hujan, dapat mengakibatkan rusak ringan dan agregat gumpalan tanah, dan membentuk lapisan padat di permukaan. Hal ini jelas mengurangi kapasitas infiltrasi tanah dan limpasan akan meningkat. Tanaman
6
penutup mencegah pembentukan lapisan permukaan ini padat (Stallings 1957). Tanaman penutup tanah juga dapat memecah aliran air, selain oleh batu dan jalanan batu, serta rumput dan semak kecil (Morgan 2005). Dalam hutan yang tidak terganggu, tingkat infiltrasi dan kandungan bahan organik tanah tinggi, dan sebagian besar atau seluruh permukaan biasanya ditutupi oleh lapisan padat sampah hutan atau serasah yang membusuk beberapa inci tebalnya. Semacam lapisan pelindung, sampah tanah mengurangi dampak dari kekuatan erosi dan limpasan dan sangat efektif terhadap erosi tanah (Wischmeier dan Smith 1978). Sedangkan menurut Ristic dan Macan (1997), pembentukan tegakan hutan yang stabil (pada lahan gundul dan bukan hutan rusak atau padang rumput) harus dilihat sebagai kunci bagi tindakan yg tidak erosif untuk melindungi reservoir dari sedimentasi. Umumnya, vegetasi hutan meningkatkan transpirasi dan intersepsi tetapi mengurangi kehilangan air oleh penguapan. Hal ini juga mempengaruhi perkembangan tanah, dan terutama kapasitas infiltrasi. Kehilangan air secara khusus lebih rendah namun menyebabkan durasi limpasan yang lebih lama. Pengaruh aktivitas manusia terhadap kehilangan tanah dijelaskan oleh Kartasapoetra et al. (2005). Faktor kegiatan manusia selain dapat mempercepat terjadinya erosi karena perlakuan-perlakuannya yang negatif, dapat pula memegang peranan yang penting dalam usaha pencegahan erosi yaitu dengan perlakuan-perlakuan yang positif. Perlakuan negatif dan positif tersebut bergantung terhadap penerapan kaidah konservasi dalam pengolahan tanahnya.. Menurut Wild (1993), beberapa metode telah dirancang untuk melindungi tanah terhadap erosi, (1) metode biologi dengan melakukan
berbagai cara
mempertahankan penutup vegetasi selama periode resiko erosi tinggi (pengelolaan tanaman yang baik, penggunaan rotasi, penutup tanaman untuk menstabilkan lereng, penanaman strip, mulsa dengan tunggul jerami dan gulma, tingkat stok yang tepat pada padang rumput), (2) budidaya melalui penggunaan pertanian yang biasa diimplementasikan dalam menyiapkan lahan untuk tanaman pertanian (membajak dalam kontur, pengunaan terhadap alur yang menanjak, persiapan lahan minimum), (3) perlindungan mekanis dengan berbagai bentuk teras yang semi permanen (saluran yang menanjak, teras penyerapan, teras bangku, teras irigasi).
7
2.3
Metode Pengukuran Erosi Besarnya erosi dapat diketahui secara tepat dengan melakukan pengukuran
langsung di lapangan. Arsyad (2006) mengemukakan beberapa metode dalam mengukur erosi, yaitu: 1.
Kotak penampung tanah tererosi, digunakan untuk menampung erosi pada setiap kejadian hujan.
2.
Petak percobaan di lapangan, berukuran satu meter persegi yang digunakan untuk mendapatkan hubungan antara besarnya erosi dengan sifat-sifat fisik tanah atau penutup tanah untuk suatu tipe tanah dengan tanaman penutup tertentu.
3.
Pengukuran kandungan sedimen sungai, yaitu dengan mengukur banyaknya sedimen tersuspensi yang terbawa oleh air sungai pada suatu DAS.
4.
Survei sedimentasi reservoir, ditentukan dengan memperkirakan tebalnya endapan di berbagai tempat dalam reservoir. Endapan pada reservoir berasal dari sedimen yang terbawa oleh air sungai.
5.
Tongkat pengukur, digunakan untuk mengukur besarnya erosi yang terjadi untuk suatu massa tertentu. Pengukuran ini bersifat kasar (kurang akurat) dalam pembacaan skala.
6.
Survei tanah, ditentukan berdasarkan tebalnya horizon tanah A atau lapisan atas tanah yang hilang.
2.4
Metode Pendugaan Erosi Wischmeier dan Smith (1978) menjelaskan suatu metode untuk menduga
erosi di suatu lahan. Model tersebut merupakan model parametrik yang dapat digunakan untuk menduga erosi dalam suatu DAS, yaitu persamaan Universal Soil Loss Equation (USLE), dengan rumus sebagai berikut: .................................................................................... (1) Sedangkan, erosi potensial dihitung dengan persamaan berikut: ............................................................................................... (2) keterangan: A : Erosi aktual (ton/ha/tahun) Ap : Erosi potensial (ton/ha/tahun) R : Indeks daya erosi curah hujan (erosivitas hujan)
8
K LS C P
: Indeks kepekaan tanah terhadap erosi (erodibilitas tanah) : Indeks panjang dan kemiringan lereng : Indeks penutup oleh tanaman (vegetasi) : Indeks tindakan pencegahan erosi (konservasi)
2.4.1
Indeks Erosivitas Hujan Persamaan yang digunakan untuk menghitung indeks erosivitas hujan
beragam, antara lain menurut Bols (1978) diacu dalam Hardiyatmo (2006) khusus untuk Kepulauan Jawa dan Madura dihitung dengan persamaan berikut: ,
6,119
0,47
,
........................................... (3)
Perbandingan nilai erosivitas yang dihitung tanpa data hujan harian maksimum dan jumlah hari hujan dijelaskan oleh Lenvain (1989) diacu dalam Asdak (2007) dengan persamaan berikut: ,
2,21 ∑
........................................................................................... (4)
................................................................................................... (5)
keterangan: Rm : indeks erosivitas hujan bulanan Pm : hujan bulanan (cm) HH : jumlah hari hujan dalam satu bulan Pmax : hujan harian maksimum pada bulan yang bersangkutan (cm) R : indeks erosivitas hujan tahunan i : bulan keWischmeier dan Smith (1965) menyatakan bahwa kehilangan tanah oleh percikan air hujan berhubungan dengan erosivitas air hujan dan intensitas hujan maksimum dalam 30 menit, sedangkan menurut Hudson erosi hampir seluruhnya disebabkan oleh hujan dengan intensitas lebih besar dari 25 mm/jam (Morgan 2005). Wischmeier dan Smith (1965) menjelaskan indeks erosivitas dalam persamaan berikut: 210 ∑ ∑
89
........................................................................................ (6) .......................................................................................... (7) ................................................................................................. (8)
keterangan: E I
: energi kinetik air hujan (ton-meter/ha/cm) : intensitas hujan (cm/jam)
9
EI30 : indeks interaksi energi kinetik hujan dengan intensitas hujan maksimum 30 menit I30 : intensitas hujan maksimum dalam 30 menit (cm/jam) R : indeks erosivitas hujan tahunan Sedangkan menurut Hudson (1965) dalam Morgan (2005), untuk menghitung indeks erosivitas di daerah hujan tropis menggunakan persamaan berikut: ,
0,298 1
...................................................................................... (9)
keterangan: Ek I
: energi kinetik air hujan (MJ/ha/mm) : intensitas hujan (mm/jam)
2.4.2 Indeks Erodibilitas Tanah Erodibilitas adalah kemampuan tanah untuk menahan energi kinetik air hujan. Indeks erodibilitas menyatakan laju erosi per indeks erosivitas hujan. Indeks erodibilitas tanah dihitung dengan persamaan Wischmeier dan Smith (1978) berikut:
K
,
,
,
,
,
........................ (10)
keterangan: K M a b c
: indeks erodibilitas tanah : (% debu + % pasir sangat halus) x (100 - % lempung) : persentase bahan organik (% C-organik x 1,724) (Tabel 2.1) : kode struktur tanah (Tabel 2.2) : kelas permeabilitas profil tanah (Tabel 2.3)
Tabel 2.1 Nilai bahan organik Pisahan Organik (%) C-Organik Bahan Organik <1 < 1,724 1,0 - 2,0 1,724 – 3,650 2,1 – 3,0 4,024 – 5,574 3,1 – 5,0 5,766 – 11,444 >5 > 11,444
Kelas
Nilai
Sangat rendah Rendah Sedang Tinggi Sangat tinggi
0 1 2 3 4
Sumber: Purwowidodo (2002)
Tabel 2.2 Kode struktur tanah Kelas Struktur Tanah Granuler sangat halus (<1 mm) Granuler halus (1 sampai 2 mm) Granuler sedang sampai kasar (2 sampai 10 mm) Berbentuk blok, blocky, plat, massif Sumber: Arsyad (2006)
Kode 1 2 3 4
10
Tabel 2.3 Kode permeabilitas profil tanah Kelas Permeabilitas Kecepatan (cm/jam) Sangat lambat < 0,5 Lambat 0,5 sampai 2,0 Lambat sampai sedang 2,0 sampai 6,3 Sedang 6,3 sampai 12,7 Sedang sampai cepat 12,7 sampai 25,4 Cepat > 25,4
Kode 6 5 4 3 2 1
Sumber: Arsyad (2006)
Nilai K dapat diklasifikasikan ke dalam enam kelas, yang dijelaskan pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Klasifikasi indeks K tanah Kelas Nilai K 1 0,00 – 0,10 2 0,11 – 0,21 3 0,22 – 0,32 4 0,33 – 0,44 5 0,45 – 0,55 6 0,56 – 0,64
Harkat Sangat Rendah Rendah Sedang Agak Tinggi Tinggi Sangat Tinggi
Sumber: Dangler dan El Swaify (1976) diacu dalam Arsyad (2006)
2.4.3 Indeks Panjang dan Kemiringan Lereng Indeks panjang dan kemiringan lereng dihitung dengan persamaan Wischmeier dan Smith (1978) berikut:
LS
65,41
4,56
0,065 ..........................................(11)
keterangan: LS
λ
m
: indeks panjang dan kemiringan lereng : panjang lereng (m) ; ; d adalah jarak datar Beda tinggi (ΔT) = ∑ garis kontur x IC; Interval Kontur (IC) = 1/2000 x faktor skala : konstanta m = 0,5 jika s ≥ 5 % m = 0,4 jika 3,5 ≥ s ≥ 4,5 % m = 0,3 jika 3 ≥ s ≥ 1 % m = 0,2 jika s ≤ 1 % : kemiringan lereng (0) Foster dan Wischmeier (1973) diacu dalam Asdak (2007), memberikan
persamaan lain untuk pengukuran panjang dan kemiringan lereng pada lahan berlereng terjal, sebagai berikut:
11
α
/22
,
0,5
α
α
,
,
.................................(12)
keterangan: LS : indeks panjang dan kemiringan lereng m : 0,5 untuk lereng 5 % atau lebih 0,4 untuk lereng 3,5 - 4,9 % 0,3 untuk lereng 3,5% C : 34,71 α : sudut lereng l : panjang lereng (m) Persamaan lain yang digunakan untuk mengukur panjang dan kemiringan lereng terutama dalam aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG), yaitu persamaan Moore et al. (1993) diacu dalam Gitas et al. (2009) berikut: 1,4
/ 22,13
,
/ 0.0896
,
.................................................(13)
keterangan: LS : indeks panjang dan kemiringan lereng As : akumulasi aliran (m2/m) β : kemiringan lereng (0)
2.4.4 Indeks Penutupan Tanah oleh Tanaman Penutupan tanah oleh tanaman berpengaruh terhadap erosi aktual. Menurut USDA (1978) yang diacu dalam Asdak (2007), faktor penutupan tanah (nilai C) dapat ditentukan berdasarkan persentase penutupan tajuk, kondisi penutupan tumbuhan bawah, dan tinggi jatuh air hujan dari tajuk pohon ke permukaan tanah. Faktor penutupan tanah (nilai C) dijelaskan dalam Tabel 2.5 dan Tabel 2.6. Tabel 2.5 Faktor VM (C) untuk daerah berhutan yang tidak terganggu Tajuk Efektif* (%)
Serasah Hutan** (%)
Nilai VM***
100 – 75
100 – 90
0,0001 – 0,001
75 – 40
85 – 75
0,002 – 0,004
35 - 20
70 - 40
0,003 – 0,009
Keterangan: * = Bila luas tajuk efektif kurang dari 20 % daerah tersebut dapat dianggap sebagai padang rumput atau tanah kosong/tidak produktif ** = Serasah hutan diasumsikan mempunyai ketebalan 2,5 cm pada daerah naungan. *** = Nilai VM berkaitan dengan daerah naungan . Tajuk yang rendah efektif dalam mengurangi dampak negatif air hujan terhadap permukaan tanah dengan menurunkan nilai VM. Tajuk yang tinggi, lebih dari 13 meter, kurang efektif dalam mengurangi dampak negatif air hujan, dan dengan demikian tidak berpengaruh terhadap besarnya nilai VM. Sumber: Asdak (2007)
13
2.4.5 Indeks Tindakan Konservasi Tanah Faktor tindakan konservasi tanah (nilai P) merupakan nisbah antara besarnya erosi dari tanah dengan suatu tindakan konservasi tertentu terhadap besarnya erosi yang diolah menurut arah lereng. Nilai tindakan konservasi tanah disajikan dalam Tabel 2.7. Tabel 2.7 Nilai faktor P untuk berbagai tindakan konservasi tanah khusus Tindakan khusus konservasi tanah Nilai P Konstruksi baik 0,04 Konstruksi sedang 0,15 Teras Bangku* Konstruksi kurang baik 0,35 Teras tradisional 0,40 Strip tanaman rumput Bahia 0,40 Pengolahan tanah dan penanaman menurut garis kontur
Kemiringan 0 – 8%
0,50
Kemiringan 9 – 20%
0,75
Kemiringan lebih dari 20%
0,90 1,00
Tanpa tindakan konservasi
Keterangan: * = Konstruksi teras bangku dinilai dari kerataan dasar teras dan keadaan talud teras Sumber: Arsyad (2006)
2.5
Tingkat Bahaya Erosi Departemen Kehutanan (1986) diacu dalam Hardjowigeno (2007)
menggunakan pendekatan tebal solum tanah dan besarnya erosi sebagai dasar untuk menentukan tingkat bahaya erosi (TBE). Semakin dangkal solum tanah, maka semakin sedikit tanah yang boleh tererosi. Penentuan tingkat bahaya erosi disajikan dalam Tabel 2.8. Tabel 2.8 Tingkat bahaya erosi tanah Tebal Solum (cm)
I
Kelas Bahaya Erosi II III IV
Laju Erosi Tanah (ton/ha/tahun)
< 15
15-60
60-180
180–480
Tebal (> 90)
Sangat Ringan
Ringan
Sedang
Berat
Sedang (60-90)
Ringan
Sedang
Berat
Tipis (30-60)
Sedang
Berat
Sangat tipis (< 30)
Berat
Sangat Berat
Sangat Berat Sangat Berat
Sumber: Departemen Kehutanan (1986) diacu dalam Hadjowigeno (2007)
Sangat Berat Sangat Berat Sangat Berat
V > 480 Sangat Berat Sangat Berat Sangat Berat Sangat Berat
14
Bahaya erosi menurut Hardjowigeno dan Widiatmaka (2007) adalah perkiraan jumlah tanah yang hilang maksimum yang akan terjadi pada suatu lahan bila pengelolaan tanah tidak mengalami perubahan, sedangkan tingkat bahaya erosi (TBE) ditentukan berdasarkan atas perbandingan antara jumlah tanah yang tererosi dengan kedalaman (efektif) tanah tanpa memperhatikan jangka waktu kelestarian yang diharapkan, jumlah erosi yang diperbolehkan maupun kecepatan proses pembentukan tanah (Hardjowigeno 2007).
2.6
Penentuan Erosi yang Dibolehkan Penetapan batas tertinggi laju erosi yang masih dapat dibiarkan atau
ditoleransikan adalah perlu oleh karena tidaklah mungkin menekan laju erosi menjadi nol dari tanah-tanah yang berlereng. Akan tetapi suatu kedalaman tanah tertentu harus dipelihara agar terdapat suatu volume tanah yang cukup dan baik bagi tempat berjangkarnya akar tanaman dan untuk tempat menyimpan air serta unsur hara yang diperlukan oleh tanaman, sehingga tanaman atau tumbuhan dapat tumbuh dengan baik (Arsyad 2006). Menurut Kartasapoetra et al. (2005), karena adanya pengaruh iklim (hujan dan angin) dan pergeseran-pergeseran dalam tanah (tektonis) serta perbuatanperbuatan manusia yang tidak memperhatikan ketentuan pengawetan tanah dan air, maka dapat ditentukan bahwa sangat sulit untuk meniadakan dan atau mencegah terjadinya erosi sama sekali. Penetapan nilai erosi yang diperbolehkan dapat menggunakan deskripsi dalam Tabel 2.9. Tabel 2.9 Pedoman penetapan nilai erosi yang dibolehkan (T) Sifat Tanah 1. Tanah dangkal di atas batuan 2. Tanah dalam, di atas batuan 3. Tanah dengan lapisan bawah (subsoil) padat, di atas substrata yang tidak berkonsolidasi (telah mengalami pelapukan) 4. Tanah dengan lapisan bawahnya berpermeabilitas lambat, di atas bahan yang tidak terkonsolidasi Tanah dengan lapisan bawahnya berpermeabilitas sedang, di atas bahan yang tidak terkonsolidasi 6. Tanah dengan lapisan bawahnya permeable (agak cepat), di atas bahan yang tidak terkonsolidasi Sumber: Thompson (1957) dalam Arsyad (2006)
Nilai T (ton/ha/th) 1,12 2,24 4,48 8,96 11,21 13,45
15
Menurut Utomo (1989) diacu dalam Hardjowigeno (2007), nilai erosi yang diperbolehkan (T) yang dikemukakan oleh Thompson (1957) adalah terlalu rendah dan mungkin tidak akan pernah dapat tercapai melalui pengelolaan tanah di Indonesia. Oleh karena itu Arsyad (1989) menyatakan bahwa T maksimum dapat mencapai sekitar 25 ton/ha/tahun (Tabel 2.10). Tabel 2.10 Pedoman penetapan nilai erosi yang dibolehkan (T) di Ifndonesia Nilai T Sifat Tanah (ton/ha/th) 1. Tanah sangat dangkal di atas batuan melapuk (tidak 4,0 terkonsolidasi) 2. Tanah dangkal di atas bahan telah melapuk 8,0 3. Tanah dengan kedalaman sedang di atas batuan telah melapuk 12,0 4. Tanah dalam dengan lapisan bawah kedap air di atas substrata 14,0 yang telah melapuk 5. Tanah dengan lapisan bawahnya berpermeabilitas lambat, di atas 16,0 substrata telah melapuk 6. Tanah dengan lapisan bawahnya berpermeabilitas sedang, di atas 20,0 substrata telah melapuk 7. Tanah dengan lapisan bawahnya permeable (agak cepat), di atas 25,0 substrata telah melapuk Sumber: Arsyad (1989) diacu dalam Hardjowigeno (2007)
2.7
Indeks Bahaya Erosi Nilai indeks bahaya erosi (IBE) berguna untuk mengetahui seberapa besar
laju erosi yang terjadi akan membahayakan kelestarian keproduktifan tanah yang bersangkutan (Purwowidodo 2002). Nilai IBE dihitung merupakan perbandingan antara erosi potensial dengan erosi yang diperbolehkan. Erosi potensial merupakan erosi yang dihitung dengan persamaan USLE tanpa memperhitungkan faktor vegetasi dan tindakan konservasi tanah. Manfaat dari indeks bahaya erosi adalah untuk mengetahui erosi maksimum yang dapat terjadi dengan memperhatikan kelestarian tanah. Indeks bahaya erosi dihitung dengan persamaan Hammer (1981) diacu dalam Arsyad (2006) sebagai berikut: .........................................................................................................(14) keterangan: IBE : indeks bahaya erosi Ap : erosi potensial (ton/ha/tahun) T : erosi yang diperbolehkan (ton/ha/tahun)
12
Tabel 2.6 Faktor Penutupan tanah oleh tanaman (Nilai C) Tipe dan tinggi tajuk
Penutup tajuk (%)
Tak ada tajuk yang berarti
-
Tajuk rumput liar tinggi atau semak pendek (tinggi jatuh 0.5)
25
50
75
25 Banyak semaksemak (tinggi jatuh 2 m)
50
75
25 Pohonpohonan tapi sedikit semak (tinggi jatuh 4 m)
50
75
Jenis penutup tumbuhan bawah*
Nilai C untuk tipe tajuk tertentu dan kondisi tumbuhan bawah tanah penutup permukaan tanah Persentase tumbuhan bawah dan serasah 0 20 40 60 80 95-100
G
0.45
0.20
0.10
0.042
0.013
0.003
W
0.45
0.24
0.15
0.090
0.043
0.011
G
0.36
0.17
0.09
0.038
0.012
0.003
W
0.36
0.20
0.13
0.082
0.041
0.011
G
0.26
0.13
0.07
0.035
0.012
0.003
W
0.26
0.16
0.11
0.075
0.039
0.011
G
0.17
0.10
0.06
0.031
0.011
0.003
W
0.17
0.12
0.09
0.067
0.038
0.011
G
0.40
0.18
0.09
0.040
0.013
0.003
W
0.40
0.22
0.14
0.085
0.042
0.011
G
0.34
0.16
0.09
0.38
0.012
0.003
W
0.34
0.19
0.13
0.81
0.041
0.011
G
0.28
0.14
0.08
0.036
0.012
0.003
W
0.28
0.17
0.12
0.077
0.040
0.011
G
0.42
0.19
0.10
0.041
0.013
0.003
W
0.42
0.23
0.14
0.087
0.042
0.011
G
0.39
0.18
0.09
0.040
0.013
0.003
W
0.39
0.21
0.14
0.087
0.042
0.011
G
0.36
0.17
0.09
0.039
0.012
0.003
W
0.36
0.20
0.13
0.083
0.14
0.011
Keterangan: *G = penutup permukaan adalah rumput, hancuran tuff dipadatkan, atau sampah kedalaman minimum 5 cm *W = penutup permukaan seperti rumput dengan sedikit akar lateral di dekat permukaan, dan/atau residu tidak membusuk Sumber: USDA (1978) dalam Hardiyatmo (2006)
Persentase penutupan tajuk dapat diperoleh beberapa cara, antara lain pengukuran langsung di lapangan, analisis Normalized Difference Vegetation Index atau NDVI dari citra Landsat TM (Hazarika dan Honda 1999 diacu dalam Arsyad 2006) dan dengan analisis terhadap foto hemisphirical image penutupan tajuk menggunakan perangkat lunak HemiView.
16
Tabel 2.11 Kelas-kelas indeks bahaya erosi Indeks Bahaya Erosi 0,00 – 1,00 1,01 – 4,00 4,01 – 10,00 ≥ 10,00
Kelas Rendah Sedang Tinggi Sangat Tinggi
Sumber: Hammer (1981) diacu dalam Arsyad (2006)
2.8
Pendugaan Erosi dengan Aplikasi Sistem Informasi Geografis Beberapa Alasan penggunaan SIG menurut Prahasta (2002), antara lain:
1.
SIG menggunakan data spasial dan atribut secara terintegrasi sehingga sistemnya dapat menjawab baik pertanyaan spasial (berikut pemodelannya) maupun non-spasial – memiliki kemampuan analisis spasial dan nonspasial.
2.
SIG dapat memisahkan dengan tegas antara bentuk presentasi dengan datadatanya (basisdata) sehingga memiliki kemampuan untuk merubah presentasi dalam berbagai bentuk.
3.
SIG memiliki kemampuan-kemampuan untuk menguraikan unsur-unsur yang terdapat di permukaan bumi ke dalam bentuk beberapa layer atau coverage data spasial. Dengan layers ini permukaan bumi dapat “direkonstruksi” kembali atau dimodelkan dalam bentuk nyata (real world tiga dimensi) dengan menggunakan data ketinggian berikut layers tematik yang diperlukan. Hasil evaluasi ancaman erosi dan pengukuran erosi dapat dipetakan,
sehingga peta erosi dapat berupa peta ancaman erosi (erosion risk atau erosion hazard map) dan peta erosi yang telah terjadi. Peta ancaman erosi menunjukkan penyebaran tingkat ancaman atau besarnya erosi yang dapat terjadi, termasuk bahaya longsor pada suatu wilayah, sedangkan peta erosi yang telah terjadi menunjukkan penyebaran besarnya atau tingkat erosi yang telah terjadi pada suatu wilayah (Arsyad 2006). Perbedaan indikator erosi tanah telah diidentifikasi dan telah menjadi opini umum bahwa suatu area yang tererosi secara aktual merupakan indikator terbaik dalam erosi tanah. Hal yang menarik adalah dapat mengetahui tingkat bahaya erosi yang terjadi di suatu areal pada masa yang akan datang. Tingkat bahaya erosi tersebut dapat diduga dengan model pendugaan erosi yang tepat. Model
17
yang efektif akan memberikan informasi mengenai erosi yang terjadi sekarang, kecenderungannya, serta analisis skenario yang dibolehkan. Penggabungan antara model erosi yang sudah ada, data lapangan, dan data hasil teknologi remote sensing, melalui penggunaan aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG), akan menjadi nilai penting untuk pemanfaatan selanjutnya (Gitas 2009).
2.9
Daerah Aliran Sungai (DAS) Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah lahan total dan permukaan air yang
dibatasi oleh topografi dan yang dengan salah satu cara memberikan sumbangan terhadap debit suatu sungai pada suatu irisan melintang tertentu (Seyhan 1990). Menurut Lee (1986), suatu tangkapan air (catchment) atau daerah aliran sungai (watershed) diberi batasan dalam hubungannya dengan suatu titik tertentu, yaitu stasiun penakar (gaging station), sepanjang suatu sungai dimana debit air permukaan diukur sebagai aliran permukaan. Daerah tangkapan meliputi semua titik yang terletak diatas elevasi (ketinggian tempat) stasiun penakar dan di dalam bats topografi atau igir (topographic divine) yang memisahkan daerah-aerah aliran sungai di dekatnya. Batas tofografi atau perimeter DAS, mengikuti garis gigir gunung (ridge line) antara satuan-satuan hidrologi, sebagai garis melintang tertutup yang tidak beraturan dan selalu tegak lurus terhadap garis kontur. Asdak (2007) menjelaskan bahwa DAS merupakan suatu ekosistem dengan unsur utamanya terdiri atas sumberdaya alam (tanah, air, vegetasi) dan sumberdaya manusia sebagai pemanfaat sumberdaya alam. Karakteristik biofisik DAS dalam merespon curah hujan yang jatuh di wilayah DAS tersebut dapat memberikan pengaruh terhadap besar kecilnya evapotranspirasi, infiltrasi, perkolasi, air larian, aliran permukaan, kandungan air tanah, dan aliran sungai. DAS terdiri dari bagian hulu, tengah dan hilir. Kondisi biofisik DAS pada bagian hulu memiliki keterkaitan dengan dampak yang terjadi terhadap DAS di bagian hilir.
Dalam hal ini, aktivitas
bercocok tanam yang tidak atau kurang mengindahkan kaidah-kaidah konservasi tanah dan air di hulu DAS telah mengakibatkan proses sedimentasi yang serius pada waktu dan /atau sungai di bagian hilir DAS yang bersangkutan.
18
Besarnya proses sedimentasi yang berlangsung di dalam waduk/sungai, tidak hanya mempengaruhi kualitas dan umur pakai waduk, tetapi juga mengakibatkan terjadinya pendangkalan pada saluran-saluran irigasi yang mendapatkan aliran air dari waduk atau sungai tersebut (Asdak 2007).
2.10 Sediment Delivery Ratio (SDR) Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air, sungai, dan waduk. Produksi sedimen umumnya mengacu kepada besarnya laju sedimen yang mengalir melewati satu titik pengamatan tertentu dalam suatu sistem DAS. Tidak semua tanah yang tererosi di permukaan daerah tangkapan air akan sampai ke titik pengamatan. Sebagian tanah tererosi tersebut akan terdeposisi di cekungancekungan permukaan tanah, di kaki-kaki lereng dan bentuk-bentuk penampungan sedimen lainnya. Oleh karena itu, diperlukan suatu pengukuran sedimen, untuk mengetahui berapa besar sedimen yang terendapkan di sungai (Asdak 2007). Nisbah antara jumlah sedimen yang terangkut ke dalam sungai terhadap erosi yang terjadi di dalam DAS disebut Sediment Delivery Ratio (SDR). Nilai SDR dihitung berdasarkan persamaan Auerswald (2002) diacu dalam Arsyad (2006) berikut: 0,02
0,385
,
...........................................................................(15)
Besarnya erosi aktual yang terjadi dapat dihitung dari nilai SDR yang diketahui dengan menggunakan persamaan menurut Asdak (2007) berikut: .............................................................................................................(16) keterangan: SDR A E Y
: Sediment Delivery Ratio : Luas DAS (Ha) : Erosi total (ton/ha/tahun) : Hasil sedimen di outlet (ton/ha/tahun)
