PTI4208 : Pertanian Berlanjut
BIODIVERSITAS LANSEKAP DAN HIDROLOGI :
KUALITAS DAN KUANTITAS AIR
Oleh : Widianto dan Kurniatun Hairiah
Tujuan Pembelajaran
BAGIAN 1
Contoh : Keragaman Vegetasi, Tutupan Lahan atau Penggunaan Lahan dalam sebuah Lansekap (DAS)
3 Contoh 1. DAS Way Besai di Kabupaten Lampung Barat 2. DAS Kali Konto di Kabupaten Malang 3. DAS Sumber Brantas di Kota Batu
Pengunaan Lahan: 1. DAS Way Besai – Kabupaten Lampung Barat (2002)
Sumber : Bruno Verbist (2009)
Sumber : Bruno Verbist (2009)
A broader view: an ecosystem consisting of a landscape with a waterbody plus all what is around…
DAS Way Besai : Sumberjaya Lampung Barat
FOREST ON THE RIDGES ?
Sumber : Bruno Verbist (2009)
BANK EROSION - MEANDERING
2001
1976
DAS Way Besai : Sumberjaya Lampung Barat
Pengunaan Lahan 2. DAS Kali Konto – Kabupaten Malang (2005)
Sumber : Jurusan Tanah (2009)
DAS Kali Konto : Sumberagung, Ngantang, Malang
DAS Kali Konto : Madiredo. Pujon, Malang
Pengunaan Lahan 3. DAS Sumber Brantas – Kota Batu (2005)
Sumber : Sudarto(2009)
DAS Sumber Brantas : Gabes, Tulungrejo, Batu
DAS Sumber Brantas : Kekep, Tuliungrejo, Batu
DAS Sumber Brantas : Brau, Gunungsari, Batu
Beberapa Penggunaan Lahan di DAS Sumber Brantas ................ (lebih detil) Perhatikan praktek2 pengelolaan yang diterapkan dalam beberapa macam penggunaan lahan di DAS Brantas Hulu : • Manajemen Kanopi • Pengolahan Tanah (guludan, parit, dsb) • Penutupan Tanah (terbuka/tertutup) • Pemupukan • Pemberantasan Hama, Penyakit, Gulma • Irigasi, Drainasi • Pembuangan limbah/sampah
HUTAN ALAMI (Tahura R. Soerjo)
PINUS
PEMUKIMAN SAYURAN APEL JERUK
SUNGAI SAYURAN
Hutan (Alami) Tahura R. Soerjo
Kondisi Kerapatan Pohon, Tajuk dan Tutupan Lantai Tanah Bisa Sangat Beragam
Hutan Tanaman (Perhutani)
PERSIAPAN TANAM
KENTANG
WORTEL
KOBIS
Pertanaman Sayur : Kentang, Wortel, Kobis, dsb
TUTUPAN TAJUK DAN LANTAI DASAR TANAH
PENYEMPROTAN PESTISIDA
Kebun Apel dan Jeruk
PEMUPUKAN
TUTUPAN TAJUK DAN LANTAI DASAR TANAH
POSISI PEMUKIMAN DAN AKTIVITAS PENDUDUK DENGAN PEMANFAATAN DAN PEMBUANGAN AIR
Pemukiman (Dusun, Desa)
BAGIAN 2
Siklus Air dalam Plot PRESIPITASI
EVAPOTRANSPIRASI INTERSEPSI LATERAL
PRESIPITASI
PRESIPITASI LIMPASAN PERMUKAAN PERKOLASI DRAINASI
Siklus Air dalam Plot Komponen Siklus Air (yang relevan) : • Presipitasi (Hujan) • Intersepsi (oleh tajuk tanaman) • Lolos Tajuk • Infiltrasi • Perkolasi • Limpasan Permukaan • Aliran Lateral (masuk)
Faktor yang berpengaruh terhadap besaran komponen siklus air di tingkat plot Komponen Siklus Air
Faktor yang mempengaruhi besaran komponen
Presipitasi
(variabel bebas)
Aliran Lateral1)
Kondisi Petak di bagian Hulu/Atas
Intersepsi
Penutupan Tajuk : • Kerapatan Tajuk • Tebal dan susunan Lapisan Tajuk (strata)
Lolos Tajuk
• Intensitas dan durasi Hujan • Kerapatan Tajuk
Infiltrasi
Laju Infiltrasi : • Porositas (makro) • Profil Tanah • Intensitas Hujan dan Simpanan Permukaan
Perkolasi
Permeabilitas Tanah, Ketebalan Solum
Evapotrasnpirasi2)
Ketersediaan air tanah, cuaca dan kondisi tanaman
Limpasan Permukaan
Resultante semua komponen
Estimasi Neraca Air dalam Petak Tanamansaat terjadi hujan Diskusikan : • Berapa proporsi masing-masing komponen ketika terjadi hujan 100 % • Berapa besarnya limpasan permukaan dari berbagai macam penggunaan lahan ini • Komponen apa saja yang berbeda dari keempatnya ? Mengapa demikian ? Komponen Siklus Air
Hutan Alam
Hutan Tnm Pinus
Kebun Apel
Sayuran : Kentang
100
100
100
100
Aliran Lateral
?
?
?
?
Intersepsi
?
?
?
?
Lolos Tajuk
?
?
?
?
Infiltrasi
?
?
?
?
Perkolasi
?
?
?
?
Evapotrasnpirasi
?
?
?
?
Limpasan Permukaan
?
?
?
?
Presipitasi
1) 2)
Aliran lateral tergantung dari limpasan yang berasal dari petak dibagian hulu/atasnya , dianggap sama Evapotranspirasi sangat kecil (nol) karena durasi kejadian yang singkat dan cuaca hujan (kelembaban udara maksimum/jenuh)
Contoh : Perbandingan Neraca Air
Kawasan Alami
Kawasan Perkotaan
Salah satu interpretasi jawaban (alternatif) Komponen Siklus Air
Hutan Alam
Hutan Tnm Pinus
Kebun Apel
Sayuran : Kentang
100
100
100
100
?x
?x
?x
?x
Intersepsi
++++ ?
+++ ?
++ ?
+?
Lolos Tajuk
++ ?
+++ ?
+++ ?
++++ ?
Infiltrasi
+++ ?
++ ?
++ ?
+?
Perkolasi
++ ?
++ ?
++ ?
+?
Evapotrasnpirasi2)
0?
0?
0?
0?
Limpasan Permukaan
+?
+++ ?
+++ ?
++++ ?
Presipitasi Aliran Lateral1)
1)
Aliran lateral tergantung dari limpasan yang berasal dari petak dibagian hulu/atasnya , dianggap sama 2) Evapotranspirasi sangat kecil (nol) karena durasi kejadian yang singkat dan cuaca hujan (kelembaban udara maksimum/jenuh)
Apakah ada yang mempunyai pendapat berbeda dengan jawaban di atas ????
Apa saja yang bisa terbawa keluar dari Plot bersama dengan aliran permukaan ? • Material Tanah (sedimen) • Bahan Organik : • Pupuk Kandang (manure) • Kompos • Sampah, seresah • Unsur-unsur kimia : • Unsur Hara • Pupuk • Pestisida, Herbisida, dsb • Lainnya ........ ? • Apa kondisi yang mendorong terangkutnya bahan-bahan tsb bersama limpasan permukaan ?
Pertanyaan2 selanjutnya ................... 1. Apakah tindakan2 pengelolaan yang justru bisa mendorong terjadinya : • Limpasan permukaan • Erosi • Pencemaran air
GULUDAN DAN SELOKAN
PENYEMPROTAN PESTISIDA
BAGIAN 3
Apakah hal-hal yang terjadi di Plot akan sama dengan di DAS ? 1. Debit sungai merupakan total limpasan permukaan dari semua plot di dalam lansekap 2. Jumlah sedimen yang terangkur sungai merupakan kumulatif dari erosi seluruh plot didalam lansekap
Apakah hal-hal yang terjadi di Plot akan sama dengan di DAS ? Limpasan Permukaan dan Debit
Total limpasan permukaan dari semua plot sama atau lebih besar dari debit banjir di sungai
Total limpasan permukaan dari semua plot lebih kecil dari debit banjir di sungai
Erosi dan Sedimen Total erosi dari semua plot lebih besar dari pada jumlah sedimen terangkut banjir di sungai
Total erosi dari semua plot lebih kecil dari pada jumlah sedimen terangkut banjir di sungai
Fungsi Lansekap (DAS)
DAS atau lansekap tidak mempunyai fungsi menahan (buffer) dan menyaring (filter). Terjadi longsor tebing dsb
DAS atau lansekap memiliki fungsi buffer (menahan) dan menyaring (filter)
Adanya cekungan (embung) alami dan relief mikro menjadi tempat singgah air permukaan sehingga tidak langsung mengalir ke sungai, meningkatkan kapasitas infiltrasi kawasan dan mengendapkan bahan terangkut air (sedimen dsb)
Best Management Practices such as “filter strips” or buffers next to surface waters help protect water quality.
rainfall cloud interception
What matters most in a ‘forest’: canopy water evaporation
transpiration
surface evaporation
the trees through-fall
the landscape stem-flow
surface run-on
Stream:
surfac infiltration quick- e runrecharge flow off lateral outflo w base percolation flow
{
?
the subsoil surfac uptake
elater al
inflow Sumber : Meine van Noordwijk (2009)
Schematic development of the landscape in a sub-watershed and its effects on storm flow, net sediment loss and dry-season base flow: I. original forest cover, II. patches of forest opened for shifting cultivation, III. intensification of land use has brought most land into cultivation, except for riverine borders and hedges along paths, IV. reclamation of all 'wastelands' has removed all filter strips causing a disproportional rise in net sediment loss, V. restored agroforestry landscape with permanently vegetated contour strips and riparian woodlands. Sumber : Susswein, P.M, M. van Noordwijk and B. Verbist (2002)
Debit Dasar (musim kemarau)
Sedimen Terangkut Debit Banjir Sumber : Susswein, P.M, M. van Noordwijk and B. Verbist (2002)
Sumber : Bruno Verbist (2009)
BAGIAN 4
Pengelolaan di tingkat Plot : Pengelolaan ditujukan untuk memperbaiki neraca air yang dicirikan dengan 1. Meninimkan limpasan permukaan 2. Meningkatkan intersepsi (meningkatkan tutupan kanopi) 3. Meningkatkan kapasitas infiltrasi (porositas makro tanah dan relief mikro) 4. Meningkatkan kapasitas tanah untuk menahan air 5. Meningkatkan kapasitas perkolasi untuk mengisi groundwater Pengelolaan yang ditujukan untuk mengurangi erosi dan pencemaran agrokimia : 1. Mengurangi limpasan permukaan 2. Menurunkan laju aliran permukaan (terasering, tanam searah kontur) 3. Melindungi permukaan tanah dari pukulan air (meningkatkan tutupan kanopi, mulsa, cover crops) 4. Mengurangi penggunaan bahan agro-kimia (pupuk, pestisida, herbisida)
Jenis Tanaman Beragam
Tanaman Beragam dan Tajuk berlapis
Agroforestri bebasis kopi dan kakao : Salah satu pilihan pengelolaan (BMPs)
Lantai Tanah Tertutup Vegetasi dan Seresah Tajuk berlapis
BMPs : Tanaman Penutup Tanah diantara Barisan Tanaman Pokok
Pengelolaan di tingkat DAS (lansekap): Pengelolaan ditujukan untuk memperbaiki neraca air yang dicirikan dengan : 1. Menurunkan limpasan permukaan dari plot 2. Meningkatkan luas tutupan permanen dan berlapis (menyerupai hutan) 3. Meningkatkan kapasitas infiltrasi (porositas makro tanah dan kekasaran permukaan/relief mikro, embung, wetlands) 4. Meningkatkan kapasitas tanah untuk menahan air 5. Meningkatkan kapasitas perkolasi untuk mengisi groundwater (recharge) Pengelolaan yang ditujukan untuk mengurangi erosi dan pencemaran agrokimia : 1. Mengurangi limpasan permukaan dari lahan pertanian (plot) 2. Menurunkan laju aliran permukaan (terasering, barier, bangunan penahan dan pengendali) 3. Meningkatkan luas kawasan yang tertutup permanen (kanopi, mulsa, cover crops) 4. Mengurangi penggunaan bahan agro-kimia (pupuk, pestisida, herbisida) 5. Membangun zona penyaring (filter)
Sumber : Bruno Verbist (2009)
Penanaman yang rapat di sepanjang KAKISU (Sempadan Sungai)
BAGIAN 5
INDIKATOR LINGKUNGAN • Tidak ada tanah yang terbuka (bero)
• Dalam selokan dan parit mengalir air yang jernih • Hewan/Binatang Liar sangat banyak
• Ikan dijumpai pada selokan/sungai yang mengalir melalui lahan pertanian • Pada Lansekap Pertanian dijumpai aneka vegetasi (sangat beragam) Preston Sullivan, 2003
INDIKATOR : Air jernih dan debit dasar cukup tinggi walaupun di musim kemarau
Karakteristik Fungsi DAS (kriteria): Lokal : 1. 2. 1. Curah hujan 2. Bentuk lahan 3 3. Jenis tanah 4. Kedalaman akar (dari 4. vegetasi alami) 5. 6. 7.
Transmisi air Menyangga pada kejadian puncak hujan Infiltrasi & melepaskan air secara bertahap Memelihara kualitas air Mengurangi longsor Mengurangi erosi Mempertahankan iklim mikro
Relevansi bagi pengguna : 1. 2.
3.
4.
5. 6.
7.
Pengguna air di daerah hilir Masyarakat yang tinggal di bantaran sungai dan bantaran banjir Masyarakat yang tidak memiliki sistem penyimpanan air Masyarakat yang tidak memiliki sistem purifikasi, PLTA Masyarakat yang tinggal di kaki bukit Petani, Nelayan, PLTA Petani & wisatawan
(Sumber: Farida& M. Van Noordwijk, 2006)
Indikator 1.Ketersediaan air sepanjang waktu
2. Tinggi muka air sampai batas terkendali 3. Sumur dangkal yang tidak kering 4.Ketersediaan air bersih sepanjang waktu
5. Intensitas kejadian longsor 6.Ketebalan seresah & top-soil, biodiversitas ikan (mis: ikan bilih kasus di Singkarak), bioindikator bentos 7. Suhu dan kelembaban
Perubahan distribusi musiman aliran sungai di (A) DAS Kalikonto (Indonesia), dimana pada periode ke II (1951-1972) terjadi alih guna hutan menjadi lahan pertanian dalam skala besar (sumber: Bruijnzeel, 1990)
HUBUNGAN antara INDIKATOR KESEHATAN DAS dengan FUNGSI DAS
Kali Konto di musim penghujan, Air keruh, berlumpur….. Darimana sumber asal sedimen?
Water hyacinth (enceng gondok) early warning of a new threat to the reservoir?
Pollution ~ high concentration of nutrient N and P
BAGIAN 6
Layanan Lingkungan (Ecological Services) • •
•
Apa bentuk layanan lingkungan yang diberikan ? Siapa yang memberikan layanan lingkungan ? Siapa yang menerima manfaat layanan lingkungan ?
Anak-anak bermain bebas di sungai sebagai hasil perbaikan ekosistem di daerah hulu
Foto: Kurniatun Hairiah
LAYANAN LINGKUNGAN Keuntungan yang dirasakan oleh masyarakat yang diperoleh dari adanya perbaikan ekosistem
WATERQUALITY? Layanan Lingkungan Biodiversitas : Penyediaan Air Bersih
Layanan Lingkungan (Ecological Services) Selamat Menonton Film tentang Imbal Jasa Lingkungan
RUPES – REWARDS FOR, USE OF AND SHARED INVESTMENT IN PRO-POOR ENVIRONMENTAL SERVICES (PHASE-II)
SAMPAI DI SINI............................,
tetapi silahkan jika mau melanjutkan ke CONTOH KASUS di THAILAND ..... Silahkan dilanjutkan !!
CONTOH KASUS Dari North Thailand (Sumber: D. Thomas, 2002)
