22
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi dan waktu penelitian Pengukuran aliran permukaan, erosi permukaan dan pengambilan data dilakukan pada bulan November 2010 sampai bulan Maret 2011 bertempat di Petak 59j, RPH Getas, BKPH Monggot, KPH Gundih Perum Perhutani Unit I Jawa Tengah.
Gambar 1 Lokasi penelitian.
3.2. Alat dan bahan Alat dan Bahan yang digunakan, sebagai berikut : 1. Plot erosi ukuran (22 x 8 x 0,2) m, yang berjumlah 4 plot, 2. Bak ukur erosi (Bak A) ukuran (0,61 x 0,36 x 0,25) m (Gambar 2), 3. Drum (Bak B dan Bak C) sebagai tempat penampungan air pada setiap plot pengukuran erosi (Gambar 3), 4. Alat penakar hujan manual (ombrometer) (Gambar 4), 5. Gelas Ukur 1000 ml, 6. Botol air mineral berukuran 600 ml, 7. Oven electric, 8. Kertas saring, 9. Timbangan digital dengan ketelitian 10-3 gram, 10. Meteran, Hypsometer,
23
11. Ring sampel tanah 12. Penggaris, alat tulis dan kalkulator, 13. Plastik Bening, 14. Personal komputer dan seperangkat software yaitu : Minitab 14.0 dan Microsoft Office Excel 2007 dan Microsoft Office Word 2007. Skema pemasangan bak ukur (Bak A, B, dan C) di setiap Plot Erosi disajikan dalam Gambar 5.
Gambar 2. Bak erosi A.
Gambar 3. Bak erosi B dan C.
Gambar 4. Penakar curah hujan manual (Ombrometer).
24
Gambar 5. Skema plot dan bak ukur erosi dan aliran permukaan.
3.3. Pengumpulan data 3.3.1. Jenis data Data yang diperlukan dalam penelitian ini, sebagai berikut : 1. Data curah hujan harian 2. Data aliran dan erosi permukaan harian 3. Bobot Isi Tanah 4. Informasi penggunaan lahan di setiap plot
3.3.2 Metode pengumpulan data 3.3.2.1 Data curah hujan Data curah hujan didapat dengan cara mengukur besarnya curah hujan langsung di lapangan dengan menggunakan alat penakar hujan manual (ombrometer) yang ditempatkan berdekatan dengan ke empat plot erosi. Ombrometer yang berada di lapangan, digunakan pada saat melakukan penelitian. Waktu Pengukuran dilakukan dari tanggal 2 Desember 2010 sampai 31 Januari 2011. Data Curah Hujan setahun didapatkan dengan hasil pendugaan dari data curah hujan harian setahun di Dinas Pertanian Kabupaten Purwodadi dan melakukan uji-t untuk mengetahui kesamaan hujan setahun di lokasi penelitian
25
dengan curah hujan harian selama satu tahun
Dinas Pertanian Kabupaten
Purwodadi.
3.3.2.2 Pengukuran aliran dan erosi permukaan Pengukuran aliran permukaan dan tanah tererosi menggunakan plot erosi berukuran (22 x 8 x 0,2) m dan di bagian hilir plot dibuat mengerucut untuk menghubungkan Plot dengan penampung. Plot erosi terbuat dari bahan seng yang dibenamkan ke dalam tanah sedalam 5cm. Aliran permukaan dan erosi permukaan dari plot erosi ditampung dengan penampung berupa bak (Bak A) berukuran (0,6 x 0,4 x 0,3) m. Pada dinding bagian bawah Bak A dibuat lubang pembuangan dengan diameter 6 cm sebanyak 5 buah dengan posisi horizontal dan sama tinggi dari dasar bak, lubang pembuangan yang di tengah dihubungkan dengan pipa paralon ke penampung ke-2 (drum bak B). Pada Drum B dibuat lubang pembuangan dengan diameter 6 cm sejumlah 8 buah dengan posisi horizontal dan sama tinggi dari dasar bak. Salah satu lubang pembuangan tersebut dihubungkan ke penampung ke-3 (drum bak C). Kedua drum (Bak B dan Bak C) tersebut memiliki diameter 58 cm dan tinggi 83 cm. Fungsi dari kedua drum tersebut adalah untuk mengukur jumlah aliran permukaan dan muatan sedimen yang terbuang melalui lubang pembuangan (Gambar 5). Jumlah aliran permukaan dan erosi dari plot erosi diukur dengan tahapan sebagai berikut : 1.
Mengukur tinggi air di Bak A, Bak B dan C dengan menggunakan penggaris untuk mengetahui volume aliran permukaan;
2.
Mengaduk air yang berada didalam ketiga bak penampung (Bak A, B, dan C) sampai air dan sedimen tercampur secara merata, dan kemudian mengambil contoh air dari ketiga Bak tersebut, masing-masing sebanyak ± 600 ml;
3.
Mendiamkan contoh air selama 24 jam, sampai muatan sedimen mengendap.
4.
Endapan sedimen dipisahkan dari air dengan cara menyaring air dengan kertas saring, sebelum kertas saring tersebut digunakan untuk menyaring air, kertas saring tersebut ditimbang untuk mengetahui berat awal dari kerta saring tersebut. Kemudian endapan sedimen yang terdapat di kertas saring tersebut dioven selama 24 jam, dengan suhu 1050C;
26
5.
Setelah dioven, kemudian ditimbang berat sedimennya.
3.3.2.3 Bobot isi tanah Data bobot isi tanah di masing-masing plot erosi didapat dari data contoh tanah yang diambil dengan menggunakan ring sampel. Pengambilan sampel tanah dilakukan sebanyak tiga kali yaitu pada bagian hulu, tengah dan hilir plot erosi. Ring sample dengan volume yang telah diketahui dibenamkan ke dalam tanah, kemudian diambil contoh tanah tersebut. Setelah diambil contoh tanah tersebut dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105ºC dan diukur berat sampelnya. Maka didapat bobot isi tanah dengan pembagian antara berat kering tanah dan volume ring sampel.
3.3.2.4 Penggunaan lahan di setiap plot Penggunaan lahan di setiap plot menggunakan (dua) jenis teras, yaitu : teras gulud dan teras bangku. Plot 1 disebut sebagai kontrol, plot 2, dan plot 3 menggunakan teras gulud dengan jumlah masing-masing guludan adalah 18 guludan dan 16 guludan dengan jarak masing-masing antar guludan adalah 1 1,5 m. Plot 4 menggunakan kombinasi antara teras gulud dan teras bangku, dengan jumlah guludan 15 buah dan jumlah bangku/undakan 1 buah. Plot 1 (Jati, Jagung, dan Kemlandingan) Plot 1 berupa lahan yang ditanami tanaman kayu jati (Tectona grandis, L.f) sebanyak 21 batang dengan jarak tanam (3 x 5) m, tanaman jagung (Zea mays) sebanyak 242 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, dan kemlandingan (Leuceaena glauca) sebanyak 246 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, tanpa menggunakan teras gulud ataupun teras bangku, kemiringan lahan 35%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
27
Gambar 6. Sketsa plot 1 (kontrol). Keterangan : : Kemlandingan
: Jati
: Jagung A
: Bak A
Plot 2 (teras gulud) Plot 2 berupa lahan yang ditanami tanaman kayu jati (Tectona grandis, L.f) sebanyak 21 batang dengan jarak tanam (3 x 5) m, tanaman jagung sebanyak 239 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, dan kemlandingan sebanyak 243 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, menggunakan teras gulud sebanyak 18 gulud dengan jarak antar gulud (1-1,5) m, kemiringan lahan 30%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
28
Gambar 7. Sketsa plot 2 (Teras Gulud) Keterangan : : Kemlandingan
: Jagung
: Jati
V Z A
: 100 – 150 cm : 10 – 20 cm : Bak A
Plot 3 (Teras gulud) Plot 3 berupa lahan yang ditanami tanaman kayu jati (Tectona grandis, L.f) sebanyak 21 batang dengan jarak tanam (3 x 5) m, tanaman jagung sebanyak 240 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, dan kemlandingan sebanyak 244 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, menggunakan teras gulud sebanyak 16 gulud dengan jarak tanam (1-1,5) m, kemiringan lahan 30%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
29
Gambar 8. Sketsa plot 3 (Teras Gulud) Keterangan : : Kemlandingan
: Jagung
: Jati
V Z A
: 100 – 150 cm : 10 – 20 cm : Bak A
Plot 4 (Teras gulud dan teras bangku) Plot 4 berupa lahan yang ditanami tanaman kayu jati (Tectona grandis, L.f) sebanyak 21 batang dengan jarak tanam (3 x 5) m, tanaman jagung sebanyak 241 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, dan kemlandingan sebanyak 245 batang dengan jarak tanam (30 x 50) cm, menggunakan kombinasi teras gulud dengan teras bangku sebanyak 15 gulud, 1 undakan teras bangku dengan jarak antar gulud (1-1,5) m, kemiringan lahan 30%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
30
Gambar 9. Sketsa plot 4 ( Kombinasi Teras Gulud dengan Teras Bangku) Keterangan : : Kemlandingan
: Jagung
: Jati
X Y V Z A
: 50-70 cm : 30-40 cm : 100-150 cm : 10-20 cm : Bak A
Untuk lebih jelasnya, perbedaan masing-masing penggunaan lahan di setiap plot dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini :
31
Tabel 1 Matriks penilaian perbedaan karakteristik masing-masing plot erosi No 1 2 3 4 5 6 7 8
Parameter yang dinilai Teras gulud Teras bangku Jumlah guludan teras gulud Kemlandingan (Leuceaena glauca) Jumlah kemlandingan Jagung (Zea mays) Jumlah jagung Jumlah jati (Tectona grandis, L.f)
Plot 1 Ya 246 Ya 242 21
Plot 2 Ya 18 Ya 243 Ya 239 21
Plot 3 Plot 4 Ya Ya Ya 16 15 Ya Ya 244 245 Ya Ya 240 241 21 21
Sumber : Hasil pengamatan di lapangan
3.4. Pengolahan data 3.4.1 Perhitungan besarnya aliran dan erosi permukaan menggunakan metode bak erosi Besarnya aliran permukaan dan erosi permukaan dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: ........................................................ (6) ......................................(7) dimana : VPij EPij VAij VBij VCij CAij
CBij CCij A n m i j
= Volume aliran permukaan dari plot ke-i, hujan ke-j (m3/ha) = Erosi permukaan dari plot ke-i, hujan ke-j (ton/ha) = Volume air di Bak A Plot ke-i, hujan ke-j (m3), catatan : volume bak A = 0, karena air tidak tertampung di bak A dan langsung mengalir ke bak B = Volume air di Bak B Plot ke-i, hujan ke-j (m3) = Volume air di Bak C Plot ke-i, hujan ke-j (m3) = Konsentrasi sedimen (gram/m3) Bak A dari jenis tindakan konservasi tanah ke-i, catatan : sedimen yang terdapat di bak A langsung ditimbang tanpa dikalikan dengan volume bak A = Konsentrasi sedimen (gram/m3) Bak B dari jenis tindakan konservasi tanah ke-i = Konsentrasi sedimen (gram/m3) Bak C dari jenis tindakan konservasi tanah ke-i = Luas Plot Erosi (ha) = Jumlah lubang pembuangan air dari Bak A = Jumlah lubang pembuangan air dari Bak B = Plot ke i; i : 1, 2, 3, dan 4 = 1, 2,3,... dst (jumlah hari hujan)
32
3.4.2 Pendugaan aliran permukaan dan erosi permukaan selama 1 (satu) tahun Pendugaan aliran dan erosi permukaan setahun dilakukan dengan 2 pendekatan, yaitu : 1). Menggunakan rasio jumlah hari hujan selama penelitian dengan jumlah hari hujan setahun dan 2). Mengggunakan persamaan regresi. Pendugaan menggunakan rasio jumlah hari hujan selama penelitian dengan jumlah hari hujan setahun dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: ...................................................................................... (8) ...................................................................................... (9) .................................................................................... (10) .................................................................................... (11) dimana : = Volume aliran permukaan tahunan (m3/ha/tahun) dari plot ke-i Ei = Erosi Tahunan dari plot ke-i (ton/ha/tahun) Vtpi = Volume aliran permukaan (m3/ha) selama pengamatan dari plot ke-i Etpi = Erosi selama pengamatan (ton/ha) dari plot ke-i HHt = Jumlah hari hujan selama 1 tahun (mm/hari/tahun) HHp = Jumlah hari hujan selama pengamatan (mm/hari) i = Plot ke i; i : 1, 2, 3, dan 4 j = 1, 2,3,... dst (jumlah hari hujan) Vi
Pendugaan dengan pendekatan analisis regresi dilakukan dengan membangun persamaan regresi linear yang paling sesuai berdasarkan diagram pencar dan menduga aliran dan erosi permukaan setahun dengan menggunakan persamaan regresi tersebut dan data curah hujan setahun.
3.4.3 Perhitungan erosi yang diperbolehkan dan tingkat bahaya erosi Besarnya
erosi
yang
diperbolehkan
menggunakan persamaan berikut (Arsyad 2000) :
(Edp)
dihitung
dengan
33
......................................................................... (12) ........................................................................................ (13) ....... (14) dimana: Edp Keq T Kef Ft
= Erosi yang diperbolehkan (mm/th atau ton/ha/th) = Kedalaman efektif equivalen (mm) = Umur guna tanah atau jangka waktu yang cukup untuk memelihara kelestarian tanah (tahun) = Kedalaman efektif tanah (mm) = Nilai faktor kedalaman tanah (sub-order) Untuk menentukan besar kecil nya erosi pada suatu lahan ditentukan
oleh Tingkat Bahaya Erosi (TBE). Penilaian Tingkat Bahaya Erosi berdasarkan atas tebal solum tanah dan besarnya erosi disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2 Tingkat bahaya erosi berdasarkan tebal solum tanah dan besarnya bahaya erosi Erosi maksimum (ton/ha/thn) Tebal solum (cm) <15 15-60 60-180 180-480 >480 >90 SR R S B SB 60-90 R S B SB SB 30-60 S B SB SB SB <30 B SB SB SB SB Sumber : Departemen Kehutanan (1986)
3.5
Analisis Data
3.5.1 Hubungan antara erosi permukaan dengan curah hujan dan aliran permukaan dengan curah hujan Untuk mengetahui hubungan aliran permukaan dan curah hujan serta hubungan erosi permukaan dan curah hujan, digunakan analisis regresi dengan curah hujan sebagai variabel bebas dan aliran dan erosi permukaan sebagai variabel terikat. Model yang dipilih adalah model dengan koefisien determinasi (R2) terbesar serta logis. Untuk membantu pemilihan model, dibuat terlebih dahulu diagram tebar (Scatterplot atau Scatter Diagram) hubungan data aliran permukaan dan erosi permukaan terhadap curah hujan. Dari tebaran data tersebut dilihat kecenderungan hubungannya, sehingga dapat membantu dalam pemilihan model dan melakukan Analisis Sidik Ragam (ANOVA).
34
Ada tidaknya hubungan antar peubah-peubah yang merupakan suatu hubungan regresi yang berpengaruh maka dilakukan uji regresi dengan Uji-F. Pengujian dilakukan dengan cara membandingkan nilai F hitung dengan F tabel pada tingkat nyata tertentu. Kriteria pengujian : H0 H1
: β = 0, tidak ada satupun peubah bebas yang berpengaruh terhadap Y (Fhit < Ftabel) : β ≠ 0, setidaknya ada satu atau lebih peubah bebas yang berpengaruh terhadap Y (Fhit > Ftabel)
3.5.2 Uji beda nilai rata-rata plot erosi Untuk mengetahui kesamaan dua rata-rata masing-masing plot erosi digunakan uji-t (t test), dengan menggunakan rumus sebagai berikut : .............................................................................. (15) dimana : ................................................................. (16) Keterangan: thitung
= nilai t-hitung
µ1 µ2` S2gab
= Rata-rata kelompok 1 = Rata-rata kelompok 2 = Simpangan baku gabungan antara data pembanding dengan data yang dibandingkan = Jumlah sampel kelompok 1 = Jumlah sampel kelompok 2 = Varian kelompok 1 = Varian kelompok 2
n1 n2 S2 1 S2 2
Hipotesis : H0
: µ1 = µ2 (-Tα/2 < Thit < T α/2)
H1
: µ1 ≠
µ2 (Thit < -T α/2 dan Thit > T α/2)
Kriteria pengujian : Tolak H0 bila nilai Thitung jatuh di dalam wilayah kritik (Thit < -T α/2 dan T > T α/2) Terima H0 bila nilai Thitung jatuh di luar wilayah kritik (Thit < -T α/2 dan T > T α/2)
