i
LAJU INFILTRASI PADA BERBAGAI JENIS PENGGUNAAN LAHAN DI DAS CIAMBULAWUNG, KAMPUNG LEBAKPICUNG, LEBAK-BANTEN
Oleh : Deuis Nurpadilah F A14070044
PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012
ii
RINGKASAN Deuis Nurpadilah F. Laju Infiltrasi pada Berbagai Jenis Penggunaan Lahan Di DAS Ciambulawung, Kampung Lebakpicung, Lebak-Banten. Di bawah bimbingan SURIA DARMA TARIGAN dan BAMBANG H. TRISASONGKO. Air merupakan sumberdaya yang begitu penting karena sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup. Air dan tanah memiliki hubungan yang sangat erat satu sama lain. Salah satu bentuk hubungan tersebut ditunjukkan dengan proses penyediaan air dalam tanah yang dibutuhkan makhluk hidup. Hal ini tidak terlepas dari peran infiltrasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui laju infiltrasi tanah di DAS Ciambulawung, Kp. Lebakpicung, Banten. Selain itu, penelitian ini juga menelaah pengaruh faktor penggunaan lahan dan sifat-sifat tanah terhadap besar kecilnya laju infiltrasi di lokasi penelitian. Untuk mencapai tujuan tersebut dilakukan pengukuran infiltrasi secara in-situ menggunakan infiltrometer ring ganda. Penelitian ini dilakukan di kawasan TNGHS dan Lab. Fisika Tanah, Balittan, Bogor pada rentang waktu Februari-Juli 2011. Penentuan sampel titik pengamatan dilakukan dengan menggunakan metode stratified random sampling dengan memperhatikan faktor penggunaan lahan dan sifat fisik tanah, sedangkan analisis data dilakukan dengan menggunakan analisis korelasi, regresi, dan regresi stepwise. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju infiltrasi tanah di daerah penelitian berkisar pada kelas sedang sampai cepat. Penggunaan lahan yang berbeda berimplikasi pada jenis vegetasi, sifat-sifat tanah dan tingkat pengolahan yang berbeda. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya laju infiltrasi yang berbeda. Berdasarkan hasil pengukuran lapang, didapatkan laju infiltrasi rata-rata pada lahan hutan adalah 51,5 cm/jam (sangat cepat), pada lahan sengon sebesar 15 cm/jam (cepat), pada lahan kebun campuran yaitu 5 cm/jam (agak cepat), dan pada lahan sawah yaitu 2,75 cm/jam (sedang). Analisis statistik menunjukkan hasil bahwa peubah mengalami multikolinearitas. Penggunaan lahan yang direpresentasikan oleh nilai NDVI menunjukkan bahwa NDVI tidak berpengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Hal ini berarti nilai NDVI kurang sesuai digunakan untuk menduga parameter penggunaan lahan. Sedangkan diantara sifat-sifat fisik tanah yang dianalisis yaitu kadar air, bobot isi, particle density, ruang pori total, pori drainase cepat/lambat, air tersedia dan permeabilitas hanya pori drainase cepat,bobot isi, particle density, dan permeabilitas yang mempunyai pengaruh nyata dengan laju infiltrasi. Kata kunci: Infiltrasi in-situ, infiltrometer, stratified random sampling, regresi stepwise
iii
SUMMARY Deuis Nurpadilah F. Infiltration rate in various land use types in Ciambulawung watershed, Lebakpicung village, Lebak-Banten. Under supervision of SURIA DARMA TARIGAN and BAMBANG H. TRISASONGKO. Water is one of important resources to all living entities. Nonetheless, available water decreases by time. Water has been known having a close relation to soil. One was important factor on water availability is the infiltration. In this study, the relationship of land use and soil physical properties to infiltration rate ware studied. To achive the goal, infiltration was measured using double ring infiltrometer. The research took place in TNGHS area and the soil physics laboratory, Balittan, Bogor from February until July 2011. Samples were determined using stratified radom sampling method, based on land use and soil physical properties. Meanwhile, statistical analysis involved correlation analysis, and regression, especially stepwise regression. The result showed that soil infiltration rate ranged from moderate up to rapid. It was found that land use types tend to have a relationship with infiltration rate, as well as soil physical properties. Based on field measurements, infiltration rate in the forest area was about 51,5 cm/hours (very rapid), while in sengon plantation was 15 cm/ hours (rapid). It appears that mixed garden achieved fairly rapid infiltration (5 cm/ hours), which was quite similar to agricultural fields (2,75 cm/ hours; middle). Statistical analysis showed that variables tend to have multicollinearity. Land use presented by NDVI, did not correlate to flow infiltration. This means that NDVI value was less robust to estimate land use parameters. Meanwhile, analyses of soil characteristics, indicated that only rapid pore drainage, bulk dencity, particle dencity, and pemeability statistically influenced infiltration rate. Keyword : in-situ infiltration, infiltrometer, stratified random sampling, stepwise regression
iv
LAJU INFILTRASI PADA BERBAGAI JENIS PENGGUNAAN LAHAN DI DAS CIAMBULAWUNG, KAMPUNG LEBAKPICUNG, LEBAK-BANTEN
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
oleh Deuis Nurpadilah F A14070044
PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012
v
Judul
: Laju Infiltrasi pada Berbagai Jenis Penggunaan Lahan Di DAS Ciambulawung, Kampung Lebakpicung, Lebak-Banten.
Nama
: Deuis Nurpadilah F.
NIM
: A14070044
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Ir. Suria Darma Tarigan, M.Sc NIP. 19581121 1986031 1 003
Ir. Bambang H. Trisasongko, M.Sc NIP. 19700903 200812 1 001
Mengetahui, Ketua Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc NIP. 19621113 198703 1 003
Tanggal lulus :
vi
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 2 Maret 1989 sebagai putri dari pasangan Bapak Sudrajat dan Ibu Sumiyati. Merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Pada tahun 2000 penulis menyelesaikan Sekolah Dasar di SDN Tanjungsari 2. Kemudian pada tahun yang sama melanjutkan studi ke MTsN Cariu dan menyelesaikan pendidikan menengah atas di MAN Pacet-Cianjur pada tahun 2007. Sebagai pandidikan informal, penulis mendapat pendidikan di pondok pesantren dari tahun 2001-2007. Selama di pondok pesantren penulis aktif dalam organisasi santri pondok pesantren baik sebagai anggota maupun sebagai pengurus. Pada tahun 2007 penulis diterima sebagai Mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) di Program Studi Manajemen Sumberdaya Lahan. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam Organisasi Mahasiswa Daerah (OMDA) Cianjur pada tahun pertama di IPB. Pada tahun selanjutnya, penulis juga pernah aktif di dewan gedung asrama TPB-IPB, BEM (Badan Eksekutif Mahasiswa) Faperta, Forces (Forum Of Scientis), dan Agrifarma. Penulis juga pernah terjun sebagai kelompok tani Faperta di tahun kedua IPB. Selama masa perkuliahan, penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Sistem Informasi Geografi, Asisten Fisika Tanah (2010/2011), Asisten Pengantar Ilmu Tanah dan Asisten Morfologi dan Klasifikasi Tanah (2011/ 2012). Penulis adalah penerima beasiswa BBM (2009/2010) dan Karya Salemba Empat (2010-2012). Di luar kampus, penulis pernah magang di University Farm-IPB dan pernah bekerja part-time di P4W (Pusat Pengkajian Perencanaan dan Pengembangan Wilayah). Selain itu, penulis bergabung di KMNU IPB sebagai anggota dan pengurus sejak tahun 2009 sampai dengan sekarang dan penulis juga merupakan pengurus di Pesantren Mahasiswa Al-ihya Darmaga yang merupakan tempat tinggal penulis selepas dari asrama TPB-IPB. Di Al-ihya, penulis aktif di ISMA (Ikatan Santri Mahasiswa Al-ihya) dan Madrasah Diniyyah Al-ihya sebagai pengurus inti.
vii
KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah berkat rahmat Allah SWT penulis telah dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi dengan judul “ Laju Infiltrasi pada Berbagai Penggunaan Lahan Di DAS Ciambulawung, Kampung Lebakpicung, Lebak-Banten” yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Manajemen Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Sholawat serta salam semoga senantiasa terbingkiskan ke insan paripurna alam Nabi Muhammad SAW. Dengan selesainya skripsi ini, penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada Yang Terhormat Bapak Dr. Ir. Suria Darma Tarigan, M.Sc. selaku pembimbing pertama dan Bapak Ir. Bambang H. Trisasongko, M.Sc selaku pembimbing kedua, atas segala dorongan dan arahan kepada penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini. Serta tidak lupa saya ucapkan terimakasih banyak kepada Dr. Ir. Dwi Putro Tejo Baskoro, M.Sc selaku dosen penguji atas arahan dan masukan dalam skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penelitian dan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Penghargaan dan rasa terimakasih yang tulus disampaikan kepada: 1. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas dukungan moril maupun materil dan doa yang sangat berarti. Neng Sari dan Dik Rasyid yang menjadi penyemangat penulis untuk terus berjuang. Terimakasih. 2. Keluarga besar Ponpes Al-ihya Darmaga : Ust. E. Hidayat dan keluarga juga Ust. Abdurrahman dan keluarga, santri-santriyat atas persaudaraan kita selama ini. Al-ihya sebagai tempat penulis diterpa ilmu dan nasihat. Menjadikan penulis selalu merasa kesejukan disela kesibukan kuliah. “ tiada hari tanpa mengaji dan mengejar rido illahi”. 3. PPLH IPB yang memfasilitasi penelitian ini, Dr. Ir. Boedi Tjahjono, MSc, Ir. Bambang H. Trisasongko, M.Sc, dan Prof. Dr. Ir. Kukuh Murtilaksono, M.S. 4. Tim “ekspedisi coklat” Lebakpicung: Herdian, Reyna, Ika, dan Bang Roma atas bantuan dan kebersamaan selama di lokasi penelitian.
viii
5. Pak Misjaya, Ibu Umi, Teh Yuyun, Kak Tovan, Kak Hidi, Pak Juwari, dan Pak Ata, terimakasih atas bantuannya selama di lokasi penelitian. 6. Kak Firdaus Hamdani Akbar, S.Stat yang sangat membantu dalam pengolahan data dan selalu siap „diganggu‟ waktunya. Terimakasih atas doa dan motivasinya. 7. Laboran Balai Penelitian Tanah: Pak Misja dan Pak Sutono. Terimakasih banyak atas bantuan analisis tanahnya. 8. Sahabat-sahabatku di Alihya : Heni, Kholis, Leni, Nurus, Umi, Atin, Dewi, dan Laita. Terimakasih atas semangat yang ditularkan dan bantuannya. 9. Sahabat terdekatku selama masa perkuliahan: Melin, Devi, dan Melda “thank you for this beautiful friendship”. 10. Kakak dan sahabatku yang selalu siap memotivasi penulis: Th Itoz, Th Mala, Th Nin, Bong, Ema, Adit, Sandi, dan Heru. 11. Soiler 44, Viva Soil !!?. 12. Serta pihak-pihak lain yang telah mendukung dan membantu dalam penelitian dan penyusunan skripsi.
Saran dan kritik yang membangun penulis harapkan sebagai masukan untuk menulis yang lebih baik. Skripsi ini didedikasikan kepada mereka yang berkarya dan karyanya telah memberikan inspirasi terbaik untuk berbuat yang terbaik dalam hidup.
Bogor, 10 Februari 2012
Penulis
ix
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL ............................................................................................ DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
x xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1.2 Tujuan......................................................................................
1 1 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 2.1 Siklus Hidrologi ...................................................................... 2.2 Infiltrasi ................................................................................... 2.3 Multikolinearitas .................................................................... 2.4 Analisis Korelasi ..................................................................... 2.5 Analisis Regresi....................................................................... 2.6 Analisis Regresi Stepwise .......................................................
4 4 5 6 7 7 7
BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian................................................... 3.2 Alat dan Bahan ........................................................................ 3.3 Metode Penelitian.................................................................... 3.3.1 Penentuan Titik Lapang ................................................... 3.3.2 Pengukuran laju infiltrasi di lapang ................................. 3.3.3 Analisis Sifat Fisik Tanah ............................................... 3.3.4 Pengolahan Data ..............................................................
8 8 9 9 9 11 11 12
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 4.1 Hubungan Laju Infiltrasi Dengan Penggunaan Lahan ............ 4.2 Keterkaitan Antar Peubah ....................................................... 4.2.1 Analisis Korelasi ............................................................. 4.2.2. Analisis Faktor yang Mempengaruhi Laju Infiltrasi ...... 4.2.3. Perbaikan Model ............................................................. 4.3 Variabilitas NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Pada Berbagai Penggunaan Lahan .........................................
14 14 20 20 24 26
BAB V KESIMPULAN .................................................................................. 5.1 Kesimpulan............................................................................. 5.2 Saran .......................................................................................
29 29 29
BAB VI DAFTAR PUSTAKA ........................................................................
31
LAMPIRAN .....................................................................................................
33
28
x
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman Teks
1. Laju Infiltrasi pada berbagai penggunaan lahan dan lereng.........................
16
2. Korelasi antara penggunaan lahan, lereng, dan sifat fisik terhadap laju infiltrasi .................................................................................................
21
3. Regresi laju dengan BD, PD, PDC, dan PM ...............................................
24
4. Pengaruh laju infiltrasi dengan peubah-peubah bebas ..............................
25
5. Regresi antar laju infiltrasi, penggunaan lahan, lereng, dan sifat-sifat fisik tanah tanah ..................................................................................................
26
6. Nilai NDVI pada setiap penggunaan lahan ..................................................
28
xi
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman Teks
1. Peta lokasi penelitian....................................................................................
8
2. Peta Satuan Lahan di Lokasi Penelitian .......................................................
10
3. Double ring infiltrometer .............................................................................
11
4. A. Hutan; B. Kebun Campuran; C. Sengon; D. Sawah................................
14
5. Pola tutupan lahan dengan laju infiltrasi ......................................................
19
6. Regresi antara laju infiltrasi dengan peubah bebas ......................................
27
Lampiran 1. Korelasi antar laju infiltrasi dengan penggunaan lahan, lereng, dan sifatsifat fisik tanah ............................................................................................
34
2. Data sifat fisik tanah dengan laju infiltrasi .................................................
35
3. Regresi laju dengan BD, PD, PDC, dan PM ...............................................
35
4. Regresi laju versus land use ........................................................................
35
5. Regresi laju versus lereng ...........................................................................
36
6. Regresi laju versus kadar air .......................................................................
36
7. Regresi laju versus bulk density ..................................................................
36
8. Regresi laju versus PD ................................................................................
36
9. Regresi laju versus pF1 ...............................................................................
37
10.Regresi laju versus pF2 ...............................................................................
37
11.Regresi. laju versus pF 2,54 ........................................................................
37
12.Regresi laju versus pF 4,2 ...........................................................................
38
13.Regresi laju versus ruang pori total.............................................................
38
14.Regresi laju versus pori drainase cepat .......................................................
38
15.Regresi laju versus pori drainase lambat .....................................................
39
16.Regresi laju versus air tersedia ....................................................................
39
17.Regresi laju versus permeabilitas ................................................................
39
xii
18. Regresi stepwise antar laju infiltrasi, penggunaan lahan, lereng, dan sifatsifat fisik tanah ..........................................................................................
39
19. Regresi stepwise antara laju dengan KA....................................................
40
20. Regresi stepwise antara laju dengan pF 2.54 .............................................
40
21. Regresi stepwise antara laju dengan pF4,2 ................................................
40
22 .Regresi stepwise antara laju dengan RPT .................................................
41
23. Regresi stepwise antara laju dengan PDC ..................................................
41
24. Regresi stepwise antara laju dengan permeabilitas ....................................
41
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tanah dan air memiliki hubungan yang sangat erat satu sama lain. Salah satu bentuk hubungan itu ditunjukkan oleh proses penyediaan air di dalam tanah yang dibutuhkan makhluk hidup. Jumlah sumberdaya air tidak berubah tetapi jumlah air yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan makhluk hidup semakin terbatas baik ditinjau dari segi kuantitas, kualitas maupun waktu ketersediaannya. Kebutuhan makhluk hidup terhadap air begitu penting dan disadari atau tidak, ketersediaan air semakin berkurang. Jika air hujan jatuh ke permukaan tanah maka pergerakan air akan diteruskan ke dua arah, yaitu air limpasan atau aliran permukaan secara horisontal (run-off) dan air yang bergerak secara vertikal yang disebut air infiltrasi (Arsyad, 2006). Tersedianya air di dalam tanah tidak terlepas dari adanya peranan laju infiltrasi. Infiltrasi menyebabkan air merembes masuk ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Dimana interaksinya kompleks antara intensitas hujan, karakteristik, dan kondisi permukaan tanah (Dairah dan Rachman, 2006). Air hujan yang jatuh di permukaan tanah terbuka tanpa adanya tanaman penutup sebagian akan meresap ke dalam tanah, sedangkan sebagian lagi akan mengisi cekungan-cekungan pada permukaan tanah dan sisanya merupakan lapisan air pada permukaan tanah yang akan menjadi aliran air (Arsyad, 2006). Daerah aliran sungai (DAS) merupakan suatu ekosistem yang didalamnya terdapat berbagai penggunaan lahan. Perbedaan dalam penggunaan lahan memberikan respon infiltrasi yang berbeda pula. Kondisi ini dapat menjadi parameter ketersediaan air di suatu lahan. Telah diketahui secara umum bahwa penggunaan lahan dengan berbagai variasinya, dapat berpengaruh terhadap infiltrasi. Suatu jenis penggunaan lahan dapat berperan untuk mempercepat laju infiltrasi tetapi jenis penggunaan lahan lain mungkin justru menghambatnya. Dengan demikian, penelitian tentang faktor-faktor yang mengendalikan produksi air pada suatu DAS terutama faktor penggunaan lahan dalam meresapkan air perlu
2
dilakukan. Pengukuran infiltrasi di lapangan merupakan salah satu indikator biofisik yang penting untuk DAS. Proses infiltrasi pada umumnya terjadi cepat pada awalnya, yang kemudian melambat dan disusul oleh kondisi yang konstan. Dengan demikian dapat diduga seberapa besar kebutuhan air yang diperlukan oleh suatu jenis tanah pada suatu luasan tertentu untuk membasahinya dari kondisi kering lapang hingga keadaan kelembaban airnya menjadi konstan. Pengujian laju infiltrasi in situ ini dimaksudkan untuk mengetahui berapa kecepatan dan besaran masuknya atau meresapnya air secara vertikal ke dalam tubuh tanah. Dengan mengamati atau menguji sifat ini diharapkan mampu memberikan gambaran tentang kebutuhan air irigasi yang diperlukan bagi suatu jenis tanah untuk jenis tanaman tertentu pada suatu saat. Data laju infiltrasi ini juga dapat digunakan untuk menduga kapan suatu run-off akan terjadi bila suatu jenis tanah telah menerima sejumlah air tertentu baik melalui curah hujan ataupun irigasi dari suatu tandon air di permukaan tanah. Infiltrasi sebagai salah satu fase dari sirkulasi hidrologi penting untuk diketahui karena akan berpengaruh terhadap limpasan permukaan, banjir, erosi, ketersediaan air untuk tanaman, air tanah, dan ketersediaan aliran sungai di musim kemarau. Pada konsepnya, limpasan permukaan adalah aliran air yang terjadi setelah turunnya hujan dan mengalir di atas pemukaan tanah. Secara singkat ketika terjadi proses presipitasi, air akan menuju daratan dan lautan. Sebagian air hujan tertampung di danau/rawa (depression storage), sebagian mengalir di darat yang kemudian disebut overlandflow, sebagian lagi akan membentuk aliran permukaan (surface runoff /direct run off), lalu sebagai bagian dari aliran sungai (stream flow), dan sebagian lagi terserap ke dalam tanah (infiltrasi) di daerah recharge (penyimpanan) yang akan menjadi air tanah (Vieux, 2005). Nilai infiltrasi sangat penting dalam mengetahui besarnya curah hujan yang menjadi potensi untuk meresap dan melimpas setelah mencapai permukaan tanah sedangkan hujan sangat sulit dikendalikan (Rohmat dan Indratmo, 2004). Dalam kaitannya dengan hal tersebut, maka kapasitas infiltrasi perlu diukur karena nilai kapasitas infiltrasi tanah merupakan suatu informasi yang berharga
3
bagi perancangan dan penentuan kegiatan irigasi dan pemilihan berbagai jenis komoditas yang akan ditanam di suatu lahan.
1.2 Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh penggunaan lahan dan sifat fisik tanah terhadap laju infiltrasi di DAS Ciambulawung.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siklus Hidrologi Siklus hidrologi merupakan perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali ke laut yang terjadi secara terus menerus. Air akan tertahan sementara di sungai, danau/waduk, dan dalam tanah sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia dan makhluk hidup lainnya. Dalam daur hidrologi, masukan berupa curah hujan akan didistribusikan melalui beberapa cara yaitu air lolos, aliran batang, dan air hujan yang langsung sampai ke permukaan tanah untuk kemudian terbagi menjadi air larian, evaporasi, dan air infiltrasi (Asdak, 2006). Davie (2008) mengemukakan bahwa skala terkecil dalam melihat siklus hidrologi pada konsep yang lebih dalam memberikan pemahaman bahwa bergeraknya air di bawah permukaan tanah tidak terlepas dari peran
proses
infiltrasi tanah. Hidrologi memberi pemahaman tentang bagaimana air bergerak dibawah dan di atas permukaan tanah. Infiltrasi merupakan salah satu fase dalam hidrologi. Jika fase ini terganggu, maka fluktuasi antara suplai air pada musim penghujan dan pada musim kemarau menjadi besar (Arsyad, 2006). Informasi tentang sifat-sifat hidrologi tanah dalam hubungannya dengan jenis penggunaan lahan yang berbeda pada umumnya cukup terbatas. Berubahnya kapasitas infiltrasi akan berpengaruh secara langsung terhadap aliran permukaan dan siklus hidrologi pada suatu DAS (Yimer et al., 2008). Dari siklus hidrologi ini, air hujan yang jatuh di permukaan tanah sebagian akan meresap ke dalam tanah menjadi air tanah, dan sebagian akan mengisi cekungan permukaan dan sisanya merupakan overland flow. Hal ini tergantung dari besar kecilnya intensitas curah hujan terhadap infiltrasi. Infiltrasi, sebagai salah satu fase dari sirklus hidrologi, penting untuk diketahui karena akan berpengaruh terhadap limpasan permukaan, banjir, erosi, ketersediaan air untuk tanaman, air tanah, dan ketersediaan aliran sungai di musim kemarau. Dalam kaitannya dengan hal tersebut, maka infiltrasi perlu diukur karena nilai kapasitas infiltrasi tanah merupakan suatu informasi yang berharga
5
bagi perancangan dan penentuan kegiatan irigasi dan pemilihan berbagai jenis komoditas yang akan ditanam di suatu lahan (Purwanto dan Ngaloken, 1995).
2.2 Infiltrasi Infiltrasi adalah proses meresapnya air dari permukaan tanah melalui poripori tanah. Umumnya
air yang terinfiltrasi berasal dari curah hujan yang
mencapai permukaan tanah. Davie (2008) berpendapat bahwa dengan mengetahui jumlah curah hujan pada suatu area dan estimasi jumlah evaporasi, maka dapat diketahui air simpanan. Banyaknya air yang masuk ke dalam tanah per satuan waktu tertentu dikenal dengan istilah laju infiltrasi. Laju infiltrasi yang tinggi tidak hanya meningkatkan jumlah air yang tersimpan dalam tanah untuk pertumbuhan tanaman, tetapi juga mengurangi besarnya erosi dan banjir yang diaktifkan oleh run off. Adanya laju infiltrasi di dalam tanah akan sangat menentukan jumlah air hujan yang diinfiltrasikan dan jumlah run-off yang dialirkan. Menurut Soetoto dan Aryono (1980), infiltrasi air hujan biasanya diikuti genangan air di permukaan tanah. Banyaknya air yang terinfiltrasi dalam satu hari hanya beberapa sentimeter dan jarang sampai membuat tanah pada lapisan yang dalam menjadi jenuh semua. Ketika hujan berhenti, air gravitasi yang tersisa di dalam tanah terus bergerak ke bawah dan waktu tersebut air diambil di dalam ruang pori secara kapiler. Hal ini dikuatkan oleh Asdak (2002) yang menyatakan bahwa proses terjadinya infiltrasi disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi bumi dan gaya kapiler tanah. Laju air infiltrasi dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan dibatasi oleh diameter pori tanah. Di bawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir tegak lurus ke dalam tanah melalui profil tanah. Gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus ke atas, ke bawah, dan ke arah horisontal. Pada tanah dengan pori-pori berdiameter besar, gaya ini dapat diabaikan pengaruhnya dan air mengalir ke tanah yang lebih dalam yang dipengaruhi gaya gravitasi. Dalam perjalanannya, air mengalami penyebaran ke arah lateral akibat gaya tarik kapiler tanah, terutama ke arah pori-pori yang lebih sempit. Secara teoritis, air dapat mengisi semua pori-pori dalam tanah. Oleh karena itu, porositas adalah potensi maksimum volumetrik suatu tanah. Pada
6
prakteknya kelembaban tanah volumetrik dapat mencapai nilai porositas jika gaya gravitasi mencapai batas drainase dengan kecepatan tinggi dan kelembaban berada di bawah batas porositas (Davie, 2008).
2.3 Multikolinearitas Kolinieritas ganda (Multicollinearity) terjadi jika suatu peubah bebas berkorelasi dengan satu atau lebih peubah bebas lainnya. Dalam hal ini, berkorelasi
sempurna
ataupun
mendekati
sempurna,
dimana
koefisien-
koefisiennya sama dengan satu atau mendekati satu. Namun demikian, hubungan korelasi yang tinggi belum tentu berimplikasi terhadap masalah multikolinearitas. Kita dapat melihat indikasi multikolinearitas, dapat dilihat dengan tolerance value (TOL), eigenvalue, dan yang paling umum digunakan adalah variance inflation factor (VIF) (Ghani et al., 2010). Conklin (2001) mengemukakan bahwa multikolinear mempunyai beberapa efek merugikan dalam analisa ukuran variabel individu. Dengan adanya multikolinearitas, estimasi parameter akan menjadi sangat beragam dengan adanya perubahan pada sampel. Multikolinearitas menyebabkan argumen statistik menjadi lemah terutama untuk mendeteksi kemampuan uji statistik dalam kebenaran perbedaan pada suatu populasi. Uji statistik bertujuan untuk mencapai selang kepercayaan yang lebih luas pada suatu koefisien dan dapat menentukan jika satu parameter lebih tinggi daripada yang lain. Selain itu, multikolinearitas dapat menimbulkan kesalahan identifikasi sehingga data menjadi suatu hal yang tidak penting. Menurut Conklin, efek model regresi berasal dari efek langsung hasil analisis koefisien regresi square dan efek tidak langsung yang merupakan hasil kombinasi dari korelasi terhadap variabel lain. Conklin (2001) mengemukakan bahwa efek negatif multikolinearitas adalah sulit dalam menginterpretasikan data. Demikian pula dalam penelitian Hanum (2011) menyatakan bahwa jika ada masalah multikolinear maka kesimpulan yang didapat dari hasil pengujian untuk model regresi maupun untuk masing-masing peubah yang ada dalam model, seringkali tidak tepat. Oleh sebab itu, masalah multikolinear harus dihindari. Dalam penelitiannya, Hanum membandingkan tiga metode untuk menyelesaikan
7
masalah multikolinearitas. Tiga metode tersebut yaitu Regresi Stepwise, Best Subset
Regression,
dan
Fraksi.
Hasilnya
menunjukkan
bahwa
jika
dipertimbangkan masalah kolinearitas maka model regresi stepwise sebenarnya yang terbaik karena memiliki kecenderungan kolinearitas yang jauh lebih kecil dari model dengan Best Subset Regression dan Fraksi.
2.4 Analisis Korelasi Analisis korelasi merupakan analisis yang digunakan untuk mengetahui keeratan hubungan antara peubah sebagai salah satu dasar pertimbangan dalam melihat ada atau tidaknya hubungan sebab-akibat antar peubah tersebut. Di dalam analisis korelasi sederhana, sifat keeratan hubungan antara dua peubah akan ditunjukan apakah berkorelasi positif, negatif atau tidak berkorelasi. Dua peubah akan berkorelasi positif jika mempunyai kecenderungan yang searah, misalnya kenaikan peubah x yang diikuti oleh kenaikan peubah y. Korelasi negatif terjadi jika perubahannya cenderung berlawanan. Sedangkan jika perubahan peubah tidak mempengaruhi peubah y dan sebaliknya, maka keduanya dinyatakan tidak berkorelasi.
2.5 Analisis Regresi Ghani et al. (2010) mengemukakan bahwa regresi adalah metode statistik yang digunakan untuk menganalisis hubungan antara satu peubah respon (dependent variable) dengan dua atau lebih peubah bebas (independent variables). Penggunaan regresi dibatasi oleh beberapa asumsi tegas tentang data yang diberi.
2.6 Analisis Regresi Stepwise Regresi stepwise adalah bagian dari multiple linear regressions setelah forward selection dan backward elimination (Ghani et al., 2010). Model terbaik dapat diperoleh dari peubah-peubah yang diteliti menggunakan metode eliminasi forward regresi stepwise (Forward Regresi Stepwise Regression Procedure). Prosedur eliminasi forward adalah salah satu prosedur pemilihan model terbaik dalam regresi dengan eliminasi peubah bebas yang membangun model secara bertahap.
8
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Tanah, Balai Penelitian Tanah, Bogor untuk menganalisis sifat fisik tanah. Pengukuran lapang dilakukan di luar dan di dalam kawasan Taman Nasional Gunung Halimun Salak (TNGHS), tepatnya di Kampung Lebakpicung, Desa Hegarmanah, Kecamatan Cibeber, Kabupaten Lebak, Provinsi Banten. Kampung Lebakpicung berada di wilayah SubDAS Ciambulawung yang bermuara di Samudera Hindia. Penelitian ini dimulai bulan Februari dan berakhir pada Juli
2011. Lokasi penelitian
ditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian
9
3.2 Alat dan Bahan Pada penelitian ini digunakan berbagai peralatan. Perangkat yang digunakan di lapangan adalah peta lokasi penelitian dan perangkat navigasi Global Position System (GPS), abney level, double ring infiltrometer, ring sampel, plastik, penggaris, lakban bening, label, stopwatch, alat tulis, jeriken, air, gayung, gunting, papan kayu, palu, dan alat-alat laboratorium untuk menetapkan sifat fisik tanah. Analisis data dilakukan dengan memanfaatkan perangkat lunak sistem informasi geografis (ENVI 4.5+IDL, ArcView, dan ArcGIS) dan perangkat lunak analisis statistika (minitab 14), serta microsoft office excel 2007.
3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Penentuan Titik Lapang Penentuan titik lapang dilakukan setelah pengumpulan data sekunder (peta topografi, peta lereng dan peta penggunaan lahan) dilakukan. Pada penelitian ini, data penggunaan lahan didekati dari data radiansi (radiance) AVNIR-2 dengan menggunakan persamaan NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). sebagai berikut :
NDVI =
NIR - R NIR + R
Dimana: R
= Band Merah
NIR = Band Infra Merah Dekat dari keseluruhan data spasial yang diperoleh, analisis pertama yang dilakukan adalah membuat peta satuan lahan homogen (Gambar 2). Titik-titik sasaran ditentukan pada peta satuan lahan tersebut, namun demikian pada aktual di lapangan, titik sasaran ini akan disesuaikan dengan kondisi lapang. Lokasi koordinat titik lapangan final direkam dengan menggunakan perangkat GPS.
10
Gambar 2. Peta Satuan Lahan Lokasi Penelitian Pengambilan sampel yang dilakukan adalah dengan metode stratified random sampling. Metode ini mengarahkan bahwa dalam penetapan titik lokasi pengukuran infiltrasi dilakukan langsung ketika di lapang sehingga disesuaikan dengan kondisi lapang. Stratified random sampling merupakan teknik pengambilan sampel yang ditarik dengan memisahkan elemen-elemen populasi dalam kelas-kelas yang disebut strata kemudian memilih sampel secara random dari setiap strata. Pembagian populasi ke dalam kelas-kelas memudahkan metode untuk menunjukkan homogenitas yang lebih nyata di dalam masing-masing kelas dan memberikan heterogenitas yang nyata antar kelas. Sampel diambil berdasarkan perbedaan penggunaan lahan yang terbagi atas empat jenis yaitu hutan, sengon, sawah dan kebun campuran. Metode dilakukan dengan jalur transek yang memotong lereng. Pengukuran infiltrasi ditetapkan dua kali di setiap titik dan dikompositkan sehingga tidak dianggap sebagai ulangan. Komposit disini dimaksudkan agar pengambilan sampel dapat mewakili satuan lahan di lokasi titik tersebut. Akan tetapi, terdapat 2 titik yang tidak diambil secara komposit yaitu sawah dan sengon. Ulangan dilakukan tiga kali pada setiap penggunaan lahan. Jumlah titik pengukuran yang diambil adalah
11
12 titik dari empat jenis penggunaan lahan. Pengulangan dilakukan tiga kali dan dua kali pengukuran di setiap titik yang diambil secara komposit. 3.3.2 Pengukuran laju infiltrasi di lapang Infiltrometer silinder ganda dipasang dengan hati-hati di atas permukaan tanah. Ring yang berdiameter kecil (ring dalam) terlebih dahulu dimasukkan ke permukaan tanah dengan kedalaman 3-5 cm, kemudian ring luar dipasang secara konsentris terhadap ring dalam. Selanjutnya, penggaris berskala diletakkan menempel pada dinding ring dalam, lalu dimasukkan rumput-rumput/ kertas pada ring dalam untuk menahan permukaan tanah ketika diberikan air agar tidak rusak oleh kucuran air. Lalu air dimasukkan terlebih dahulu pada ring besar dan dilanjutkan kedalam ring dalam. Penurunan permukaan air dalam ring dibaca pada penggaris, pembacaan turunnya air dicatat dengan stopwatch pada setiap selang waktu yang telah ditetapkan dengan waktu yang sama. Air ditambahkan ke dalam ring besar secara berkala agar infiltrasi selalu berlangsung. Pengukuran laju infiltrasi dilakukan selama 1-3 jam tergantung nilai konstan yang didapatkan sampai 3-5 kali sehingga nilai akhir yang didapatkan adalah laju infiltrasi konstan. Pengukuran dilakukan 3 kali ulangan di setiap penggunaan lahan.
Gambar 3. Double ring infiltrometer
3.3.3 Analisis Sifat Fisik Tanah Tanah yang diambil adalah contoh tanah utuh. Sedangkan sifat tanah yang diukur adalah sifat-sifat tanah yang mewakili sistem ekologi lingkungan. Sifat-
12
sifat tanah tersebut mencakup kadar air, bobot isi, ruang pori total, distribusi ukuran pori pada pF, pori drainase, air tersedia, dan permeabilitas. Pengambilan contoh tanah utuh untuk penetapan bobot isi, ruang pori total, dan distribusi ukuran pori dilakukan harus hati-hati sehingga dapat terhindar dari guncanganguncangan yang dapat merusak struktur tanah. Tahapan yang dilakukan dalam pengambilan contoh tanah utuh yaitu dengan terlebih dahulu membersihkan dan meratakan lapisan tanah yang akan diambil kemudian ring ditekan sampai tiga perempat bagiannya masuk kedalam tanah. Ring lain (kedua) diletakkan diatasnya kemudian ditekan kembali sehingga bagian bawah ring kedua masuk sekitar 1 cm kedalam tanah. Ring pertama diambil dengan digali kemudian memisahkan kedua ring dengan memotong kelebihan tanah sehingga rata dengan pinggir ring. Tutup ring dipasang rapat dan ring diletakkan dalam koper sampel.
3.3.4 Pengolahan Data Pengolahan data dianalisis menggunakan model korelasi, regresi, dan regresi stepwise. Data dikorelasikan untuk mengetahui hubungan antara laju infiltrasi dengan berbagai jenis penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan beberapa sifat fisik tanah. Hasil korelasi ini dapat dijadikan pertimbangan untuk membuat regresi karena pada umumnya apabila nilai korelasinya nyata maka peubah tersebut akan memberikan pengaruh nyata pula pada hasil regresi. Regresi dilakukan antara laju infiltrasi dengan berbagai jenis penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan beberapa sifat fisik tanah yang berkorelasi nyata secara simultan (bersama-sama). Lebih jauh dari korelasi, regresi dilakukan untuk mengetahui pengaruh satu peubah terhadap peubah yang lainnya. Analisis lanjutan dilakukan dengan metode regresi stepwise. Metode ini dilakukan untuk menangani data yang mengalami multikolinearitas dan metode ini berjalan untuk mencari peubah yang tepat melalui pereduksian peubah dengan cara melibatkan seluruh peubah bebas untuk diregresikan dengan peubah respon. Selanjutnya sistem akan menghilangkan peubah-peubah yang dianggap tidak memberikan pengaruh secara nyata pada step selanjutnya. Sistem juga dapat mengembalikan peubah yang telah dihilangkan apabila peubah tadi dapat
13
memberikan pengaruh yang signifikan terhadap peubah respon pada step yang lebih lanjut. Langkah tersebut di ulang-ulang hingga didapatkan regresi terbaik yang mengandung peubah-peubah yang dianggap memiliki pengaruh yang nyata terhadap peubah respon. Peubah-peubah yang digunakan untuk analisis data pada penelitian ini adalah: Laju
= laju infitrasi (cm/jam)
Land = landuse (bentuk nilai NDVI) LRG
= kemiringan lereng (%)
KA
= kadar air (% vol)
BD
= bulk density/bobot isi (g/cc)
PD
= particle density (g/cc)
KA pada pF1, pF2, pF2,54, pF 4,2 (% vol) RPT
= ruang pori total (% vol)
PDC
= pori drainase cepat (% vol)
PDL
= pori drainase lambat (%vol)
AT
= air tersedia (% vol)
PM
= permeabilitas (cm/jam) Penelitian ini juga menganalisis secara langsung keterkaitan masing-
masing penggunaan lahan terhadap laju infiltrasi. Keterkaitan tersebut kemudian dikelaskan berdasarkan klasifikasi yang ditetapkan oleh Kohnke (1968).
14
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hubungan Laju Infiltrasi Dengan Penggunaan Lahan Penggunaan lahan hutan menempati tingkat yang paling dominan di lokasi penelitian. Sebagian besar termasuk ke dalam kawasan Taman Nasional Gunung Halimun Salak (TNGHS). Hutan yang berada di Kampung Lebakpicung merupakan hutan sekunder dan hutan tanaman. Hutan tanaman sebagian besar berada di dalam kawasan TNGHS, sedangkan hutan sekunder berada di dalam dan di luar kawasan TNGHS (Handini, 2010). Tanaman yang tumbuh diantaranya yaitu harendong kota, puspa, pisang hutan, dan pohon sobsi. Selain pohonpohonan tersebut, terdapat juga tumbuh-tumbuhan lain seperti semak, rumputrumputan, lumut, dan jenis tumbuhan lainnya. Gambar secara visual berbagai jenis penggunaan lahan pada lokasi penelitian ditampilkan pada Gambar 4
A
B
C
D
Gambar 4. A. Hutan; B. Kebun Campuran; C. Sengon; D. Sawah
15
Kebun campuran di lokasi penelitian ditanami oleh tanaman tahunan dan tanaman musiman yaitu pohon lame, sobsi, tebu, dan turubuk. Sedangkan lahan yang didominasi oleh pohon sengon dikategorikan termasuk ke dalam penggunaan lahan sengon untuk dilakukan pengukuran infiltrasi. Sawah merupakan jenis penggunaan lahan cukup luas di lokasi penelitian. Luas sawah di luar kawasan taman nasional lebih besar dibandingkan di dalam kawasan. Lahan sawah sudah ada sebelum adanya kawasan taman nasional dan merupakan mata pencaharian utama di Kampung Lebakpicung sehingga lahan sawah di dalam taman nasional cukup luas. Keadaan penggunaan lahan sawah ketika pengukuran sedang diberakan karena belum masuk masa tanam (di musim penghujan). Penyusun geologi di lokasi penelitian terdisi dari Formasi Cikotok, Formasi Napal, dan Formasi Cimapag. Formasi Cikotok mengandung batuan yang mengalami alterasi dan pola kelurusan struktur yang berpotongan. Formasi Napal merupakan formasi yang didominasi oleh napal dengan sedikit batugamping dan batupasir. Pada beberapa tempat batuan ini terpropolitkan dan terkersikan dengan piritisasi yang kadang-kadang telah berubah menjadi limonit (Sugeng, 2005). Formasi Cimapag merupakan formasi yang berumur miosen awal. Bagian atas terdiri dari lapisan basal breksi dan konglomerat polimik yang mengandung fragmen yang lebih tua. Batuan vulkanik yang berkomposisi andesitik, kadangkadang berselingan dengan konglomerat, batupasir, batuapung, dan batugamping. Formasi Cimapag diduga sebagai penyebab mineralisasi di daerah ini (Sutisna et al., 1994). Formasi Citorek dan Cimapag berada pada satuan breksi gunungapi 3. Hasil pengukuran infiltrasi pada beberapa titik lokasi di daerah penelitian memberikan nilai yang cukup bervariasi (Tabel 1). Keanekaragaman tersebut menunjukkan bahwa setiap titik lokasi mempunyai laju infiltrasi yang tidak sama. Kondisi ini menunjukkan bahwa penggunaan lahan memiliki peran besar dalam menentukan tinggi rendahnya infiltrasi. Dalam kondisi penggunaan lahan berbeda (hutan, kebun campuran, sengon, dan sawah) dan kemiringan lereng yang berbeda menghasilkan laju infiltrasi yang berbeda.
16
Tabel 1. Laju infiltrasi pada berbagai penggunan lahan dan lereng Landuse
Lereng (%)
Hutan Hutan Hutan Sengon Sengon Sengon keb cam keb cam keb cam Sawah Sawah Sawah
26 25 24 35 27 34 27 30 34 27 33 22
Laju Laju infiltrasi infiltrasi (cm/jam) rata-rata 60 51,5 66 28,5 6 15 33 6 7,5 5 4,5 3 5,4 2,75 0,2 2,65
Kelas laju infiltrasi
sangat cepat
cepat
agak cepat
sedang
Laju infiltrasi pada lahan hutan di titik pertama sebesar 60 cm/jam. Nilai ini didapatkan dari hasil pembacaan mistar pada ring kecil dari ring infiltrometer. Pembacaan dilakukan pada awal waktu yang telah ditetapkan dan dibaca kembali pada setiap 30 detik pengukuran sehingga didapatkan jarak per-30 detik pembacaan. Kemudian penurunan tersebut dikonversikan dari detik ke dalam satuan per-jam. Pengukuran dihentikan ketika penurunan dengan jarak yang telah terlihat konstan tiga sampai lima kali, maka didapatkan nilai konstan laju infiltrasi pada titik tersebut yaitu 60 cm/jam. Nilai ini adalah hasil rata-rata dari dua pengukuran yang dilakukan komposit pada setiap titik. Waktu selama 30 detik ditetapkan berdasarkan kecepatan penurunan air yang terlihat secara visual dan dapat berbeda di setiap titik pengukuran. Hal ini berkaitan dengan kemampuan tanah dalam meresapkan air. Semakin besar kemampuan tanah dalam meresapkan air, semakin cepat penurunan air dan semakin pendek waktu yang ditetapkan. Sebaliknya, semakin lambat penurunan air, maka waktu ditetapkan lebih lama bahkan dapat berbeda satuan waktu (detik atau menit). Berdasarkan hasil pengukuran infiltrasi di lapang, dapat ditunjukkan bahwa laju infiltrasi rata-rata pada setiap penggunaan lahan sangat bervariasi. Kelas laju infiltrasi yang ditetapkan berdasarkan Kohnke (1968) menunjukkan
17
bahwa kelas laju infiltrasi yang paling cepat pada lahan hutan. Sedangkan kelas laju infiltrasi yang paling rendah berada pada lahan sawah. Kondisi ini menunjukkan bahwa laju infiltrasi berbeda pada setiap penggunaan lahan. Kemiringan lereng terlihat tidak mempunyai perbedaan yang signifikan pada setiap titik pengukuran. Hal ini bertolak belakang dengan teori yang diungkapkan oleh Nordwijk et al. (2009) yang menyatakan bahwa semakin besar kemiringan lereng, peresapan air hujan ke dalam tanah menjadi lebih kecil sehingga limpasan permukaan menjadi lebih besar. Adanya perbedaan ini, dimungkinkan karena metode pengukuran yang tidak sama antara pengukuran yang dilakukan Nordwijk et al. (2009) dan pengukuran infiltrasi pada penelitian ini. Nordwijk et al. (2009) mengukur langsung peresapan air ke dalam tanah melalui hujan yang dilihat pada suatu topografi sehingga kemiringan lereng menjadi faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya peresapan air ke dalam tanah. Sedangkan penelitian ini mengukur peresapan air ke dalam tanah melalui pengukuran infiltrasi menggunakan double ring infiltrometer. Pengukuran ini dilakukan in-situ pada suatu titik yang menjadikan peresapan air lebih dikendalikan oleh ring. Selain itu, perbedaan ini dikarenakan adanya faktor-faktor lain yang pengaruhnya lebih besar terhadap laju infiltrasi daripada kemiringan lereng. Misalnya faktor tutupan lahan, kondisi sifat fisik tanah, sistem perakaran tanaman, dan panjang lereng. Panjang lereng merupakan jarak dari titik awal aliran sampai titik dimana mulai ada pengendapan atau aliran permukaan masuk ke saluran. Sinukaban (1986) menyatakan bahwa semakin panjang lereng permukaan suatu tanah, semakin rendah infiltrasi karena akumulasi air aliran permukaan semakin tinggi. Panjang lereng tidak diperhitungkan pada penelitian ini karena kondisi lapang yang sulit dalam mengamati panjang lereng. Selain itu, walaupun sudah ada peta kontur, namun ternyata tidak bagus untuk disesuaikan dengan kondisi di lapang. Pengukuran infiltrasi in-situ pada penggunaan lahan hutan awalnya besar kemudian menurun dengan cepat menurut waktu dan akhirnya mencapai konstan. Nilai laju infiltrasi pada penggunaan lahan hutan paling cepat dibandingkan
18
dengan lahan lainnya. Hal ini karena pada lahan hutan mempunyai vegetasi sebagai penutup permukaan tanahnya berupa pohon keras yang akar dari pepohonan tersebut mampu menembus tanah dan membentuk pori-pori antara butir tanah sehingga menyebabkan air lebih mudah terinfiltrasi ke dalam tanah. Selain itu, serasah yang terbentuk cukup tebal melindungi permukaan tanah sehingga air tertahan dan mempunyai waktu lebih lama untuk meresap ke dalam tanah juga menjadikan fauna tanah yang berada di dalamnya mendapatkan makanan yang cukup sehingga tanah menjadi gembur. Menurut beberapa penelitian, tanah berstruktur remah/gembur mempunyai pori-pori diantara agregat yang lebih banyak daripada yang berstruktur gumpal sehingga perembesan airnya lebih cepat. Oleh karena itu terjadinya aliran permukaan diperkecil pada tanah dengan pori-pori yang besar dan struktur yang baik sehingga memiliki kecepatan infiltrasi yang besar. Pada penggunaan lahan sengon diperoleh laju infiltrasi rata-rata sebesar 15 cm/jam dan termasuk kelas cepat. Lahan ini didominasi oleh sengon yang mempunyai akar yang dalam sehingga pori-pori tanah yang dibentuk oleh akar menjadi besar dan memberikan banyak ruang untuk perjalanan air meresap ke dalam tanah. Partikel tanah terdiri dari butir-butir yang berbeda dalam hal susunan kimia, mineral, ukuran butir, bentuk, dan arah penyebarannya. Distribusi ukuran zarah tanah merupakan sifat dasar yang sangat penting karena dapat menentukan jumlah dan distribusi ukuran pori tanah sehingga akan menentukan kemampuan menahan dan mengalirkan air. Pada lahan kebun campuran, laju infiltrasi rata-rata yaitu 5 cm/jam (agak cepat). Sedangkan laju infiltrasi pada lahan sawah termasuk ke dalam kelas sedang yaitu sebesar 2,75 cm/jam. Sawah merupakan lahan yang telah dijenuhi air dalam waktu yang lama sehingga laju relatif cepat untuk mencapai konstan. Bahkan ketika dilapang, pengukuran infiltrasi harus dilakukan berulangkali karena beberapa titik mengalami kendala dengan lamanya penurunan air yang terbaca di mistar dalam ring. Lahan sawah memiliki laju infiltrasi paling kecil atau mempunyai kemampuan meresapkan air yang tergolong lambat. Pada lahan sawah tekstur halus, liat, lekat, dengan air tanah dangkal dan telah terjadi pemadatan tanah menyebabkan air sulit terinfiltrasi ke dalam tanah.
19
Disamping itu, sawah mempunyai kelembaban tanah yang relatif lebih tinggi karena sering diairi sehingga kadar air dalam tanah lebih tinggi. Vegetasi yang berupa tanaman kecil seperti padi, palawija, dan rumput, memberikan pengaruh terhadap daya serap air ke dalam tanah. Tajuk yang dominan pendek membuat laju infiltrasi lambat dan lebih banyak terjadi aliran permukaan. Pada proses pengukuran di lapang, laju infiltrasi semakin berkurang dengan semakin bertambahnya waktu. Hal ini karena secara teoritis pada saat tanah belum mencapai jenuh, terdapat gaya hisapan matrik dan gaya gravitasi yang bekerja. Akibatnya laju infiltrasi berkurang dengan bertambahnya waktu hingga mencapai minimum dan konstan. Menurut Hardjowigeno (2003) semakin banyak perakaran tanaman semakin tinggi porositas tanah sehingga air lebih banyak mengalami infiltrasi ke dalam tanah. Secara umum tanah yang ditutupi tanaman mempunyai laju infiltrasi lebih besar daripada permukaan tanah terbuka. Selain itu, dikuatkan oleh Winanti (1996) pengaruh vegetasi terhadap infiltrasi ditentukan oleh sistem perakaran yang berbeda antara tanaman berakar pendek, sedang, dan dalam. Vagetasi menjadi faktor penentu besar kecilnya infiltrasi, yaitu semakin banyak dan lebat vagetasi, laju infiltrasi semakin cepat (Stothoff, 1999). Vegetasi secara efektif dapat mengabsorpsi air hujan dan mempertahankan laju infiltrasi (Foth, 1984), meningkatkan laju infiltrasi (Hardjowigeno, 2003), dan kemampuan dalam menahan air. Resapan air lebih efektif pada lahan yang ditumbuhi vegetasi, karena vegetasi dapat meningkatkan kapasitas infiltrasi (Sosrodarsono dan Takeda, 2003).
Gambar 5. Pola tutupan lahan dengan laju infiltrasi
20
Pengukuran laju infiltrasi pada berbagai jenis pola tutupan lahan yaitu hutan (H), sengon (Sg), kebun campuran (KC), dan sawah (S) pada Gambar 5 di atas merupakan rentang nilai laju infiltrasi pada masing-masing tutupan lahan. Pola ini merupakan penggabungan dari hasil pengukuran tiga titik sampel. Pola nilai yang paling tinggi dengan box tebal yaitu pada lahan hutan 28,5 cm/jam sampai 66 cm/jam. Sedangkan nilai yang paling rendah dengan box tipis adalah pada lahan sawah 0,2 cm/jam sampai 5,4 cm/jam. Tinggi-rendahnya nilai dan tebal-tipisnya box mengindikasikan bahwa terdapat perbedaan nilai laju untuk mencapai konstan. Nilai tinggi dan box tebal berarti nilai konstan yang dicapai ketika pengukuran adalah tinggi pada setiap titiknya. Demikian sebaliknya, nilai rendah dan box tipis berarti nilai konstan yang dicapai ketika pengukuran adalah rendah pada setiap titiknya. Hasil ini menggambarkan bahwa semakin banyak/lebat vegetasi maka semakin cepat laju infiltrasi. Semakin jarang vegetasi dan tegakan suatu lahan maka laju infiltrasi semakin lambat. Lahan yang jarang dengan penutupan lahannya menjadikan air permukaan lebih berpotensi untuk terjadi daripada air infiltrasi. Menurut Soetoto dan Aryono (1980) laju infiltrasi pada tanah dengan tumbuh-tumbuhan hutan lebih tinggi daripada tanah telanjang (bare soils). Akar tanaman melonggarkan dan menciptakan pembuluh dimana air dapat masuk ke dalam tanah dengan lebih mudah. Daun dan sampah di atas permukaan mengurangi percikan hujan yang jatuh sehingga aliran permukaan dapat berkurang.
4.2 Keterkaitan Antar Peubah 4.2.1 Analisis Korelasi Analisis korelasi sangat bermanfaat untuk mengetahui keeratan dan arah hubungan antara peubah respon dengan peubah bebas. Hasil dari analisis korelasi menunjukkan bahwa data secara keseluruhan mengalami multikolinearitas dengan indikasi terdapat korelasi yang tinggi antar peubah bebas. Peubah-peubah tersebut yaitu landuse-pF2, landuse-PDC, landuse-PM, lereng-pF4,2, KA-PD, KA-PDC, KA-PM, BD-pF4,2, BD-RPT, PD-pF1, PD-pF2,54, PD-pF4,2, PD-PDC, PD-PM,
21
pF1-pF2, pF1-pF2,54, pF1-PDC, pF2-pF2,54, pF2-pF4,2, pF2-PDC, pF2- pF2,54, pF2-pF4,2, pF2,54-pF4,2, pF2,54-PDC, pF2,54-PM, AT-PM, dan AT-PDC. Keterkaitan ini dikuatkan oleh hasil penelitian terdahulu dan teori yang menyebutkan bahwa terdapat keterkaitan antara pori tanah dengan bobot isi. Drainase memiliki hubungan yang erat dengan perakaran tanaman/penggunaan lahan (Sarief, 1985). Hasil penelitian sebelumnya juga menunjukkan bahwa ketersediaan air dipengaruhi jenis tanaman (Sinukaban, 1986). Hasil perbandingan peubah-peubah yang berkorelasi terhadap laju infiltrasi disajikan pada Tabel 2 berikut: Tabel 2. Korelasi antara penggunaan lahan, lereng, dan sifat fisik terhadap laju infiltrasi
Laju p-value
Land 0,262 0,411
LRG -0,053 0,870
KA -0,565 0,056
BD -0,643 0,024
PD -0,608 0,036
Pf1 -0,349 0,266
Pf2 -0,118 0,715
Laju p-value
Pf2,54 -0,515 0,086
Pf4,2 -0,476 0,118
RPT 0,266 0,403
PDC 0,783 0,003
PDL 0,129 0,689
AT 0,004 0,991
PM 0,762 0,004
Keterangan : - Land : landuse (nilai NDVI) - KA : kadar air - PD : particle density - PDC : pori drainase cepat - AT : air tersedia -P : nilai signifikansi statistik
- LRG - BD - RPT - PDL - PM
: : : : :
kemiringan lereng bulk density /bobot isi ruang pori total pori drainase lambat permeabilitas
Nilai p menunjukkan seberapa ekstrim data yang ditemui di lapang secara aktual dalam bandingannya dengan selang kepercayaan. Selain itu, p-value juga menunjukkan letak hasil penelitian pada area distribusi dan hanya bisa diketahui setelah uji statistik (Fisher, 1955). Fisher menggunakan nilai p untuk menunjukkan uji signifikansi dan inferensi induktif. Suatu inferensi
disebut
induktif jika bertolak dari pengamatan dan eksperimen. Umumnya inferensi induktif digunakan untuk penelitian empiris. Dalam logika induktif, kesimpulan yang didapatkan tidak pernah seratus persen yakin akan kebenarannya. Berdasarkan hasil korelasi (Tabel 2), dapat ditunjukkan bahwa terdapat empat peubah berkorelasi secara nyata dengan laju infiltrasi pada p-value < 0,05. Peubah-peubah tersebut yaitu : bulk density (p-value = 0,024), particle density (p-
22
value = 0,036), pori drainase cepat (p-value = 0,003), dan permeabilitas (p-value = 0,004). Bobot isi tanah merupakan perbandingan antara massa partikel padat tanah atau tanah kering dengan volume tanah total (Hardjowigeno, 2003). Berat tanah merupakan suatu sifat tanah yang menggambarkan taraf kemampatan tanah. Tanah dengan kemampatan tinggi dapat mempersulit perkembangan perakaran tanaman, pori makro terbatas dan penetrasi air terhambat (Darmawijaya, 1997) sehingga kondisi ini menentukan tinggi rendahnya peresapan air ke dalam tanah. Peubah particle density ditemukan berkorelasi nyata terhadap infiltrasi. Hasil uji regresi ini sesuai dengan pendapat Marshal (1988) yang menyatakan bahwa bobot partikel tanah merupakan sifat dasar yang sangat penting karena dapat menentukan jumlah dan distribusi ukuran pori tanah sehingga akan menentukan kemampuan menahan dan mengalirkan air. Kerapatan jenis butir tanah (particle density) adalah perbandingan antara massa partikel padat tanah dengan volume partikel padat tanah (Hardjowigeno, 2003). Oleh karena itu, adanya hubungan antara particle density dengan infiltrasi dipengaruhi oleh kerapatan butir tanah pada titik pengukuran. Particle density terdiri dari butirbutir yang berbeda dalam hal susunan kimia, mineral, ukuran butir, bentuk, dan arah penyebarannya. Pori drainase cepat merupakan perbandingan volume pori tanah yang berukuran > 100 m dengan volume total (Koorevaar, et al. 1983). Kajian empirik yang dilakukan oleh Rohmat dan Soekarno (2006) membuktikan bahwa kandungan pori drainase cepat bergantung pada nilai permeabilitas tanah sedangkan nilai permeabilitas berbanding lurus dengan infiltrasi. Infiltrasi menjadi besar jika nilai permeabilitas juga besar serta pori drainase cepatnya besar. Arsyad (2006) mengemukakan bahwa besarnya permeabilitas tanah pada lapisan teratas sangat mempengaruhi laju infiltrasi. Potensial kapiler bagian bawah lapisan tanah yang menjadi kering (oleh evaporasi) kurang dari kapasitas menahan air normal akan meningkat jika lapisan teratas dibasahi oleh hujan. Peningkatan potensial kapiler ini bersama-sama dengan gravitasi akan mempercepat infiltrasi. Jika permeabilitas suatu tanah kurang oleh air infiltrasi,
23
maka selisih potensial kapiler akan menjadi kecil. Pada waktu yang bersamaan kapasitas infiltrasi pada permulaan curah hujan akan berkurang tiba-tiba yang disebabkan oleh pengembangan bagian koloidal tanah. Kadar air tidak mempunyai korelasi nyata pada hasil regresi dengan pvalue >0,05. Hal ini dimungkinkan karena sebenarnya kadar air yang berpengaruh terhadap infiltrasi adalah kadar air kondisi lapang yang di ukur secara langsung. Sedangkan nilai kadar air hasil penelitian ini adalah hasil analisis laboratorium. Asdak (2002) menyatakan bahwa berkurangnya laju infiltrasi dapat terjadi karena bertambahnya kadar air sehingga menyebabkan butiran tanah berkembang dengan demikian menutup pori-pori tanah. Kadar air yang dimaksudkan Asdak (2002) adalah kadar air kondisi lapang. Ruang pori total merupakan perbandingan antara volume pori tanah terhadap volume tanah total (Sunggono, 1984). Hasil analisis menunjukkan bahwa ruang pori total tidak berkorelasi nyata terhadap laju infiltrasi. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa jika suatu tanah mengandung banyak pori total maka nilai infiltrasi akan besar karena banyaknya ruang pori akan mampu melewatkan air dengan cepat dan dikuatkan dengan hasil penelitian Mbagwu (1997) yang menyebutkan bahwa laju infiltrasi berkorelasi positif terhadap porositas. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh pori pada porositas total berukuran mikro karena pori yang ditelaah oleh Mbagwu (1997) tersebut adalah pori yang berukuran lebih dari 15 m, yang mempunyai peranan besar untuk menginfiltrasikan air ke dalam tanah. Selain itu, menurut Baver (1972) pori tanah yang berukuran makro lebih berperan dalam proses pertukaran air dan udara dalam tanah dibandingkan dengan tanah yang berukuran mikro. Hasil analisis korelasi menunjukkan bahwa pori drainase lambat (PDL) pada wilayah studi tidak terkait dengan nyata terhadap laju infiltrasi. Hal ini mungkin dipengaruhi oleh ukuran pori yang kecil. PDL adalah perbandingan volume pori tanah yang berukuran (30-100) m terhadap volume total (Koorevaar, 1983). Kecepatan rembes air di dalam tanah tergantung pada besarnya masingmasing pori (Soetoto dan Aryono, 1980). Dengan demikian, pori yang berukuran kecil tidak mampu untuk meloloskan air dengan cepat (Yanrilla, 2001). Soetoto dan Aryono (1980) menambahkan bahwa selain ukuran pori, kekontinuan pori
24
juga mempengaruhi proses masuknya air ke dalam tanah. Pori yang mampu meloloskan air adalah pori yang berada di antara butir tanah yang berhubungan satu dengan yang lainnya. Sedangkan jika pori tersebut tidak saling berhubungan (sekalipun persentasenya besar), maka tanah tersebut dapat dikatakan kedap air sehingga tidak dapat meloloskan air. Demikian juga dengan air tersedia yang ditemukan tidak mempunyai pengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Hasil penelitian ini cukup berbeda dengan kajian empirik yang dilakukan Rohmat dan Soekarno (2006) yang menyatakan bahwa air tersedia diduga berpengaruh terhadap permeabilitas tanah yang berkorelasi positif terhadap infiltrasi. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh adanya pengaruh kadar air tanah di lokasi penelitian yang ternyata tidak mempunyai pengaruh nyata pula terhadap infiltrasi. Selain itu, juga dimungkinkan adanya kesalahan dalam pengaturan air ketika pengukuran infiltrasi yang dilakukan secara in-situ.
4.2.2. Analisis Faktor yang Mempengaruhi Laju Infiltrasi Analisis regresi secara simultan yang melibatkan semua peubah ditemukan tidak memunculkan hasil. Hal ini disebabkan karena terdapat multikolinearitas antar peubah bebas yang menjadikan data tidak memberikan hasil yang sama dibandingkan dangan pendekatan parsial. Demikian juga jika analisis hanya mengujikan peubah-peubah yang telah berkorelasi nyata pada uji korelasi. Hasil analisis regresi simultan disajikan pada Tabel 3 berikut: Tabel 3. Regresi laju dengan BD, PD, PDC, dan PM. Prediktor
Coef
BD
-49,75
PD
SE Coef
T
P
52,36
-0,95
0,374
13,26
45,99
0,29
0,782
PDC
2,948
2,422
1,22
0,263
PM
3,163
2,809
0,83
0,434
S = 15,6768 R-Sq = 70,9% R-Sq(adj) = 54,3% Analisis secara simultan antar peubah bebas yang diambil dari hasil korelasi dengan r2 sebesar 70,9% pada selang kepercayaan 95% memberikan informasi awal bahwa dari ketiga peubah bebas yaitu bobot isi, ukuran jenis
25
partikel, pori drainase cepat, dan permeabilitas tidak mempengaruhi secara nyata pada laju infiltrasi. Yanrilla (2001) menyatakan bahwa proses terjadinya infiltrasi disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi bumi dan gaya kapiler tanah. Laju air infiltrasi dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan dibatasi oleh diameter pori tanah. Di bawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir tegak lurus ke dalam tanah melalui profil tanah. Gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus ke atas, ke bawah, dan ke arah horisontal. Pada tanah dengan pori-pori berdiameter besar gaya ini dapat diabaikan pengaruhnya dan air mengalir ke tanah yang lebih dalam yang dipengaruhi gaya gravitasi. Dalam perjalanannya air mengalami penyebaran ke arah lateral akibat gaya tarik kapiler tanah, terutama ke arah tanah dengan poripori yang lebih sempit. Untuk memahami lebih lanjut keterkaitan antar peubah terhadap laju infiltrasi, maka penelitian ini juga menelaah melalui analisis regresi parsial. Hasil analisis regresi secara parsial antara laju infiltrasi dengan masing-masing penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan sifat fisik tanah disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 4. Pengaruh laju infiltrasi dengan peubah-peubah bebas Prediktor LANDUSE LRG KA BD PD pF 1 pF 2 pF 2,54 pF 4,2 RPT PDC PDL AT PM
P 0,411 0,870 0,056 0,024* 0,036* 0,276 0,715 0,086 0,118 0,403 0,003* 0,689 0,989 0,004*
Persamaan regresi 1. laju = - 5,1 + 44,3 LANDUSE 2. laju = 26,5 - 0,27 LRG 3. laju = 178 - 5,51 KA 3. laju = 142 - 132 BD 4. laju = 187 - 75,2 PD 5. laju = 131 - 3,43 pF1 6. laju = 34,2 - 0,57 pF 2 7. laju = 118 - 4,02 pF 2,54 8. laju = 78,7 - 3,93 pF 4,2 9. laju = - 56,7 + 1,30 RPT 10. laju = - 38,9 + 5,30 PDC 11. laju = - 20,4 + 10,6 PDL 12. laju = 18,1 + 0,05 AT 13. laju = - 1,90 + 6,60 PM
Keterangan= *: nyata pada selang kepercayaan 95%
Berdasarkan hasil regresi di atas, terlihat bahwa beberapa peubah tidak memiliki pengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Pengaruh ini ditandai dengan
26
p-value > 0,05. Sementara itu, terdapat tiga peubah yang berpengaruh nyata terhadap laju infiltrasi yang ditandai dengan p-value < 0,05. Peubah tersebut adalah bobot isi, particle density, pori drainase cepat, dan permeabilitas. Hasil regresi ini lengkap bersama persamaannya masing-masing baik peubah yang mempunyai hubungan positif maupun peubah yang mempunyai hubungan negatif.
4.2.3. Perbaikan Model Analisis statistika awal menunjukkan bahwa data ini mengalami multikolinearitas. Kendala seperti ini dapat dikurangi melalui teknik analisis secara bertahap dan seleksi peubah bebas yaitu metode regresi stepwise (Wardiana dan Izza, 2009). Stepwise dimaksudkan untuk menganalisis hubungan dengan melibatkan semua peubah bebas yang diujikan terhadap peubah respon. Analisis dilakukan secara simultan antara peubah respon dengan peubah bebas dan menghasilkan model sebagai berikut: Tabel 5. Regresi antar laju infiltrasi, penggunaan lahan, lereng, dan sifat-sifat fisik tanah
Respon laju infiltrasi pada 14 prediktor dengan 12 sampel Step 1 2 Constant -38,11 -125,96 PDC 5,3 7,2 T-Value 3,98 5,54 P-Value 0,003 0,000 Alternatif terbaik PM BD PD
0,004 0,024 0,036
Tabel di atas merupakan perbaikan model sebelumnya karena model ini dapat memberikan hasil yang melibatkan semua peubah secara bersama-sama. Hasil analisis regresi stepwise (Tabel 5) menunjukkan bahwa pada selang kepercayaan
95% dengan nilai r2
yang didapatkan sebesar 77,66%, hanya
terdapat satu peubah yang berkorelasi nyata dengan laju infiltrasi. Peubah tersebut adalah pori drainase cepat. Pencarian peubah lain yang mempunyai pengaruh nyata setelah PDC terdapat tiga peubah tambahan yaitu permeabilitas, bobot isi,
27
dan partcle density yang ditunjukkan dengan p-value < 0,05. Sedangkan hasil analisis regresi stepwise secara parsial disajikan pada diagram berikut:
Gambar 6. Regresi antara laju infiltrasi dengan peubah bebas. Hasil analisis regresi stepwise secara parsial (Gambar 6) menunjukkan hasil bahwa terdapat tujuh peubah bebas yang dapat dianalisis. Sedangkan peubah yang mempunyai pengaruh nyata dengan laju infiltrasi yaitu pori drainase cepat, permeabilitas, bobot isi, dan particle density. Peubah lain yang tidak berpengaruh nyata pada selang kepercayaan yang digunakan adalah kadar air, pF 2,54, dan pF 4,2. Dalam hubungannya pada proses infiltrasi, pori tanah mempunyai pengaruh besar terutama dalam proses penyerapan air menuju konstan. Pori yang berperan dalam menentukan tinggi rendahnya serapan air ke dalam tanah adalah pori yang berukuran lebih dari 100 m. Pori drainase cepat merupakan perbandingan volume pori tanah yang berukuran >100 m dengan volume total (Koorevaar, et al. 1983). Oleh karena itu, pori drainase cepat termasuk peubah yang paling berpengaruh terhadap laju infiltrasi. Suatu massa tanah terdiri dari butiran tanah dan ruang pori di antara butiran tanah. Ruang pori ini dapat terisi oleh air, udara atau gabungan antara keduanya. Bila seluruh ruang pori terisi oleh air maka massa tanah berada pada kondisi jenuh. Sedangkan bila sebagian ruang pori ditempati oleh air dan sisanya terisi udara maka dapat dikatakan tanah berada dalam kondisi tidak jenuh (Arsyad, 2006).
28
4.3 Variabilitas NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Pada Berbagai Penggunaan Lahan Beberapa peubah yang diketahui tidak mempunyai korelasi nyata terhadap laju infiltrasi diantaranya adalah NDVI. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai NDVI belum dapat menunjukkan variasi yang signifikan pada setiap titik pengukuran dan setiap titik penggunaan lahan. Hal ini dimungkinkan karena beberapa sebab, diantaranya yaitu pengambilan potret lapang oleh citra dengan waktu pengamatan lapang ketika pengukuran dilakukan pada waktu yang berbeda sehingga mungkin saja kondisi lahannya berbeda. Selain itu, citra ALOS AVNIR2 yang digunakan untuk aplikasi analisis NDVI mempunyai kekurangan resolusi spasial. Penelitian ini juga menemukan bahwa resolusi spasial citra 10 meter belum cukup menjelaskan variasi lapangan pada sub DAS yang relatif kecil. Nilai NDVI dapat dilihat pada tabel 6 berikut: Tabel 6. Nilai NDVI pada setiap penggunaan lahan
NO S1 S2 S3 H1 H2 H3 KC1 KC2 KC3 Sg1 Sg2 Sg3
Titik koordinat X Y 650772 9249972 650851 9250016 650469 9249650 650657 9249917 650967 9250891 651491 9249993 650592 9250050 650833 9249860 651180 9249903 650947 9250920 651137 9250548 650987 9250458
Laju
NDVI
5,4 0,2 2,65 60 66 28,5 7,5 4,5 3 6 33 6
0,487 0,681 0,418 0,690 0,544 0,595 0,345 0,622 0,629 0,647 0,567 0,284
NDVI juga memiliki keterbatasan kontrol pada bias atmosfer, maka juga diperlukan percobaan lain yang mengkuantifikasi atmosfer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa walaupun data telah terkoreksi secara standar (radiansi), masih diperlukan berbagai koreksi tambahan (koreksi haze dan atmosfer) untuk memperoleh hasil yang diharapkan. Dengan demikian, nilai NDVI kurang tepat untuk digunakan sebagai pewakil penggunaan lahan pada analisis hubungan NDVI terhadap infiltrasi.
29
BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Beberapa hal yang diperoleh dalam analisis data ini adalah : 1. Pengklasifikasian laju infiltrasi menunjukkan hasil bahwa terdapat perbedaan
laju infiltrasi di setiap penggunaan lahan. Klasifikasi laju
infiltrasi dari yang tertinggi sampai terendah yaitu penggunaan lahan hutan > kebun campuran > sengon > sawah. 2. Hasil analisis korelasi, regresi dan regresi stepwise menunjukkan bahwa terdapat empat peubah bebas yang berkorelasi nyata terhadap laju infiltrasi sebagai peubah respon. Keempat peubah tersebut yaitu
pori drainase
cepat, bobot isi, partcle density dan permeabilitas. Maka dapat dikatakan bahwa tinggi-rendahnya laju infiltrasi cenderung dipengaruhi oleh perubahan keempat peubah tersebut. 3. Nilai NDVI kurang sesuai untuk menduga parameter penggunaan lahan dalam menjelaskan kaitannya terhadap laju infiltrasi. Hal ini karena NDVI mempunyai kekurangan resolusi spasial. Selain itu, adanya perbedaan waktu antara pengambilan data oleh citra dengan penetapan di lapang.
5.2 Saran 1. Data masih lemah karena jumlah sampel pengukuran infiltrasi masih minim sehingga untuk penelitian selanjutya titik sampel harus ditambah. Semakin banyak sampel yang ditetapkan, semakin sedikit error yang didapatkan. 2. Kemiringan lereng tidak mempunyai perbedaan yang nyata pada setiap titik pengukuran sehingga kemiringan lereng tidak berpengaruh nyata terhadap laju infiltrasi. Pengamatan kemiringan lereng harus disertai dengan pengamatan terhadap panjang lereng.
30
3. Metode penyelesaian data yang mengalami multikolinieritas adalah stepwise. Mencoba metode Best Subset Regression atau ridge analysis adalah lebih baik sehingga hasilnya dapat dibandingkan metode mana yang terbaik. 4. Menggunakan sifat fisik tanah yang lebih tepat pengaruhnya terhadap infiltrasi. 5. Menggunakan pendekatan lain selain NDVI yang kiranya dapat mewakili parameter penggunaaan lahan dalam kaitannya terhadap laju infiltrasi. Misalnya LAI atau multinomial logic.
31
BAB VI DAFTAR PUSTAKA Arsyad, S. 2006. Konservasi tanah dan air. IPB press. Bogor. Asdak, C. 2002. Hidrologi dan pengelolaan daerah aliran sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Baver, L. D.1972. Soil Physics. John Willey & Sons. New York. Conklin, W.M. 2001. Multiobjective regression modifications for collinearity. Computers & Operations Research 28: 1333-1345. Dairah, A., dan Rachman, A. 2006. Pengukuran Infiltrasi. Di dalam: Kurnia, U., Agus, F., Adimihardja, A., dan Dairah, A., editor. Sifat Fisik Tanah dan Metode Analisisnya Bogor: Balittanah. Hlm 239-250. Darmawijaya, M. I. 1997. Klasifikasi Tanah. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Davie, T. 2008. Fundamentals of hidrology. Routledge. London and New York. Fisher, R. 1955. Statistical methods and scientific induction. Journal of the Royal Statistical Society 17: 69–78. Foth, H.D. 1984. Fundamental of Soil Science. John Willey and Sons. New York. Ghani, I.M.M., Ahmad S. 2010. Regresi stepwise multiple regression method to forecast fish landing. Procedia Social and Behavioral Sciences 8: 549–554. Handini, M.E. 2010. Analisis perubahan penutupan dan pola pemanfaatan lahan di taman nasional gunung halimun salak menggunakan sistem informasi geografi (studi kasus: kampung adat lebak picung).[Skripsi]. Departemen konservasi sumberdaya hutan dan ekowisata Fakultas Kehutanan.Institut Pertanian Bogor. Bogor. Hanum, H. 2011. Perbandingan metode regresi stepwise, best subset regression, dan fraksi dalam pemilihan model regresi berganda terbaik. Jurnal penelitian sains 2(14): 1-6. Hardjowigeno, S. 2003. Ilmu Tanah. Akademika Pressindo. Jakarta. Hulugalle, N.R., Weaver, T.B., and Finlay, L.A. 2010. Soil water storage and drainage under cotton-based cropping systems in a furrow-irrigated Vertisol. Agricultural Water Management 97: 1703-1710. Kohnke, H. 1968. Soil Conservation. McGraw-Hill Book Company. Inc. New York Koorevaar, P., Menelik, G., and Dirksen, C. 1983. Element of Soil Physics. Departement of Soil Science and Plant Nutrition, Agricultural University of Wageningen, The Netherlands. Mbagwu, J.S.C. 2007. Quasi-steady infiltration rates of highly permeable tropical moist Savannah soils in relation to landuse and pore size distribution. Soil Technology 11: 85-195.
32
Noorwijk, M.V., Rahayu, S.,Widodo, R.H., Suriadi, I., dan Verbist B. 2009. Monitoring air di daerah aliran sungai. World Agroforestry Center. Bogor. Purwanto, I., dan Ngaloken. 1995. Pengaruh berbagai jenis vegetasi terhadap kapasitas infiltrasi tanah di Cijambu, Sumedang, Jawa Barat. Bul. Pen. Hutan 573: 1316. Rohmat, D., dan Soekarno, I. 2006. Formulasi sifat fisik tanah terhadap permeabilitas dan suction head tanah (kajian empirik untuk meningkatkan laju infiltrasi). Jurnal Bionatura 8 (1): 1-9. Sarief, S. 1985. Konservasi tanah dan Air. Pustaka Buana. Bandung. Sinukaban, N. 1986.Dasar-dasar Konservasi Tanah dan Perencanaan Pertanian Konservasi. IPB press. Bogor. Soetoto, dan Aryono. 1980. Mekanika tanah. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan. Jakarta. Sosrodarsono, S. dan Takeda, K. 2003. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Stothoff, S.A. 1999. The effect of vegetation on infiltration in shallow soil underlain by fissure bedrock. Jurnal Hydrology 218:169-190. Sugeng, R. 2005. Kajian analisis kelurusan struktur dengan citra landsat digital untuk eksplorasi mineralisasi emas di daerah Bayah, Kabupaten lebak, Jawa Barat.Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV. Yogyakarta. Sunggono, K. 1984. Mekanika Tanah. Nova. Bandung. Sutisna, D.T., Pudjosujarwo, Wahyono, H., dan Soeharto, S. 1994. Eksplorasi Logam Mulia Di Daerah Jampang (Kab. Sukabumi-Cianjur) dan Bayah (Kab.Lebak) Jawa Barat. Bandung. Vieux, B.E. 2005. Distributed Hydrologic Modeling Using GIS. Water Science and Technology 48: 11-14. Wardiana, E.R., dan Izza, N.K. 2009. Korelasi dan analisis lintasan beberapa karakter penting koi plasma nutfah PIRETRUM (Chrysanthemum cinerariaefolium Trev.) Di Kebun Percobaan Gunung Putri. Sukabumi. Jurnal Litri 15(1) :18. Winanti, T. 1996. Pekarangan sebagai media peresapan air hujan dalam upaya pengelolaan sumberdaya air. Universitas Udayana. Denpasar, Bali. Yanrilla, R. 2001. Laju Infiltrasi Pada Berbagai Jenis Penutupan Lahan Hutan di RPH Tenjowaringin, BKPH Singaparna, KPH Tasikmalaya Perum Perhutani Unit III Jawa Barat.[skripsi]. Jurusan Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB. Bogor. Yimer, E., Messing, I., Ledin S., Abdelkadir, A. 2008. Effects of different land use types on infiltration capacity in a catchment in the highlands of ethiopia. Soil Use and Management 24: 344–349.
33
LAMPIRAN
34
Tabel 1. Korelasi antar laju infiltrasi dengan penggunaan lahan, lereng, dan sifat- sifat fisik tanah PD
Pf1
Pf2
Pf2,54
Pf4,2
RPT
PDC
PM
Laju
Land
LRG
KA
BD
PD
Pf1
Pf2
Pf2,54
Pf4,2
RPT
PDC
PDL
AT
-0,608
-0,349
-0,327
0,681
0,405
0,036*
0,266
0,299
0,015*
0,192
-0,349
-0,278
-0,271
0,516
0,096
0,680
0,266
0,381
0,394
0,086
0,766
0,015*
-0,118
-0,659
-0,420
0,172
0,148
0,454
0,620
0,715
0,020*
0,174
0,592
0,647
0,138
0,032*
-0,515
-0,560
-0,381
0,471
0,152
0,763
0,890
0,633
0,086
0,058
0,221
0,122
0,636
0,040*
0,000*
0,027*
-0,476
-0,106
-0,623
0,365
0,601
0,794
0,448
0,754
0,752
0,118
0,743
0,030*
0,243
0,039*
0,002*
0,144
0,005*
0,005*
0,266
-0,083
-0,073
-0,097
-0,791
0,237
0,372
0,148
0,364
0,035
0,403
0,798
0,823
0,765
0,002*
0,458
0,233
0,647
0,245
0,914
0,783
0,640
0,201
-0,596
-0,549
-0,728
-0,684
-0,854
-0,851
-0,645
0,079
0,003*
0,025*
0,531
0,041*
0,065
0,007*
0,014*
0,051
0,000*
0,024
0,806
0,762
0,357
0,389
-0,783
-0,562
-0,823
-0,492
-0,390
-0,674
-0,645
0,004*
0,255
0,211
0,003*
0,057
0,001*
0,104
0,210
0,016*
0,024
0,079
-0,639
0,034
0,801
0,806
0,025*
0,916
0,002*
Keterangan= *: nyata pada selang kepercayaan 95%
34
35
Tabel 2. Data sifat fisik tanah dengan laju infiltrasi Laju Konstan
KA (%)
BD (g/cc)
PD (g/cc)
Pf1 (%)
pF2 (%)
pF2,54 (%)
pF4,2 (%)
RPT (%)
PDC (%)
PDL (%)
AT (%)
PM (cm/jam)
S1
5,4
27,5
0,88
2,13
30,8
27,8
24,0
14,5
58,7
11,3
3,7
9,5
1,4
S2
0,3
29,9
0,91
2,25
32,0
15,4
24,5
15,1
59,6
11,6
3,6
9,4
2,9
S3
2,7
30,5
1,08
2,31
35,5
32,6
29,3
21,3
53,2
5,3
3,3
8,0
0,3
H1
60
29,5
0,80
2,19
31,8
26,1
22,4
14,9
63,5
15,8
3,7
7,5
4,0
H2
66
23,7
0,71
1,81
31,1
25,6
21,9
11,5
60,8
16,2
3,6
10,5
10,2
H3
28,5
27,8
0,9
2,3
35,6
30,7
26,8
15,5
60,9
10,2
3,9
11,3
3,6
KC1
7,5
29,6
0,91
2,63
35,8
33,7
29,8
17,2
65,4
7,4
3,9
12,6
0,5
KC2
4,5
27,8
0,96
2,25
32,7
28,0
24,6
15,2
57,3
10,9
3,4
6,0
3,6
KC3
3,0
33,7
0,98
2,35
36,6
29,9
26,9
19,3
58,3
8,7
3,1
7,6
1,2
Sg1
6,0
28,4
1,06
2,18
31,3
25,7
21,7
14,2
51,4
11,4
4,0
7,5
4,4
Sg2
33
28,8
1,09
2,15
29,4
24,2
20,5
12,9
49,3
14,2
3,7
7,6
3,9
Sg3
6,0
30,7
0,99
2,29
32,2
29,6
25,6
12,3
56,8
6,9
4,0
13,3
1,2
Tabel 3. Regresi laju dengan BD, PD, PDC, dan PM. Persamaan regresi laju = - 6 - 49,8 BD + 13,3 PD + 2,95 PDC + 3,16 PM Prediktor Coef SE Coef T Constant -6,1 137,7 -0,04 BD -49,75 52,36 -0,95 PD 13,26 45,99 0,29 PDC 2,948 2,422 1,22 PM 3,163 3,809 0,83 S = 15,6768 R-Sq = 70,9% R-Sq(adj) = 54,3% Analisis perbedaan Source DF SS MS Regression 4 4195,9 1049,0 Residual Error 7 1720,3 245,8 Total 11 5916,2 Source DF Seq SS BD 1 2446,2 PD 1 855,1 PDC 1 725,0 PM 1 169,5
P 0,966 0,374 0,782 0,263 0,434
F 4,27
Tabel 4. Regresi laju versus land use Prediktor Constant LANDUSE
Coef -5,05 44,27
SE Coef 28,36 51,64
S = 23,4757 R-Sq = 6,8% R-Sq(adj) = 0,0%
T -0,18 -0,86
P 0,862 0,411
P 0,046
36
Tabel 5. Regresi laju versus lereng Prediktor
Coef
SE Coef
T
P
Constant
26,47
47,66
0,56
0,591
LRG
-0,268
1,598
-0,17
0,870
S = 24,2890 R-Sq = 0,3% R-Sq(adj) = 0,0% Analisis perbedaan Source
DF
SS
MS
F
P
Regression
1
16,6
16,6
0,03
Residual Error
10
5899,6
590,0
Total
11
5916,2
Tabel 6. Regresi laju versus kadar air Prediktor Coef SE Coef
T
P
Constant KA
2,41 -2,17
0,037 0,056
179,21 -5,507
73,96 2,543
0,870
S = 20,0700 R-Sq = 31,9% R-Sq(adj) = 25,1% Analisis perbedaan DF SS MS Source
F
P
Regression
1
1888,1
1888,1
4,69
0,056
Residual Error Total
10 11
4028,0 5916,2
402,8
Tabel 7. Regresi laju versus bulk density Prediktor Coef SE Coef
T
P
Constant BD
3,03 -2,66
0,013 0,024
F 7,05
142,49 -131,95
46,98 49,70
S = 18,6279 R-Sq = 41,3% R-Sq(adj) = 35,5% Analisis perbedaan Source Regression
DF 1
SS 2446,2
MS 2446,2
Residual Error Total
10 11
3470,0 5916,2
347,0
Tabel 8. Regresi laju versus PD Prediktor Coef
SE Coef
Constant
186,77
69,71
2,68
0,023
PD
-75,20
31,07
-2,42
0,036
T
S = 19,3143 R-Sq = 36,9% R-Sq(adj) = 30,6%
P
P 0,024
37
Analisis perbedaan Source
DF
SS
MS
F
P
Regression
1
2185,7
2185,7
5,86
0,036
Residual Error
10
3730,4
373,0
Total
11
5916,2
Tabel 9. Regresi laju versus pF1 Prediktor Coef SE Coef Constant 129,56 96,49 pF1 -3,378 2,930 S = 22,8415 R-Sq = 11,7% R-Sq(adj) = 2,9% Analisis perbedaan Source DF SS Regression 1 693,6 Residual Error Total
10 11
5217,4 5910,9
Tabel 10. Regresi laju versus pF2 Prediktor Coef SE Coef Constant 34,94 42,35 pF2 0,597 1,524 S = 24,1279 R-Sq = 1,5% R-Sq(adj) = 0,0% Analisis perbedaan DF SS Source Regression 1 89,4 Residual Error Total
10 11
5821,5 5910,9
Tabel 11. Regresi. laju versus pF 2,54 Prediktor Coef SE Coef Constant 118,37 52,66 pF2,54 4,022 2,109 S = 20,8179 R-Sq = 26,7% R-Sq(adj) = 19,3% Analisis perbedaan Source DF SS Regression 1 1577,1 Residual Error Total
10 11
4333,8 5910,9
T 1,34 -1,15
P 0,209 0,276
MS 693,6
F 1,33
P 0,276
521,7
T 0,83 0,39
P 0,429 0,703
MS 89,4
F 0,15
P 0,703
582,2
T 2,25 1,91
P 0,048 0,086
MS 1577,1
F 3,64
433,4
P 0,086
38
Tabel 12. Regresi laju versus pF 4,2 Prediktor Coef SE Coef
T
P
Constant pF4,2
2,25 -1,75
0,048 0,110
79,32 -3,973
35,21 2,267
S = 21,2664 R-Sq = 23,5% R-Sq(adj) = 15,8% Analisis perbedaan Source
DF
SS
MS
F
P
Regression
1
1388,3
1388,3
3,07
0,110
Residual Error
10
4522,6
452,3
Total
11
5910,9
Tabel 13. Regresi laju versus ruang pori total Prediktor Coef SE Coef Constant -56,73 86,41 RPT 1,300 1,487 S = 23,4443 R-Sq = 7,1% R-Sq(adj) = 0,0% Analisis perbedaan Source DF SS Regression 1 419,8 Residual Error 10 5496,4 Total 11 5916,2
T -0,66 0,87
P 0.526 0.403
MS 419,8 549,6
F 0,76
Tabel 14. Regresi laju versus pori drainase cepat Prediktor Coef SE Coef T Constant -38,86 15,09 -2,58 PDC 5,305 1,334 3,98 S = 15,1414 R-Sq = 61,2% R-Sq(adj) = 57,4% Analisis perbedaan Source DF SS MS Regression 1 3623,6 3623,6 Residual Error Total
10 11
2292,6 5916,2
229,3
P 0.403
P 0,028 0,003
F 15,41
P 0,003
39
Tabel 15. Regresi laju versus pori drainase lambat Prediktor Coef SE Coef T Constant 36,91 98,32 0,38 PDL 15,31 27,05 0,57 S = 23,9324 R-Sq = 3,1% R-Sq(adj) = 0,0% Analisis perbedaan DF SS MS Source Regression 1 183,3 183,3 Residual Error Total
10 11
5727,6 5910,9
Tabel 16. Regresi laju versus air tersedia Prediktor Coef SE Coef Constant 18,21 30,52 AT 0,039 3,229 S = 24,3122 R-Sq = 0,0% R-Sq(adj) = 0,0% Analisis perbedaan Source DF SS Regression 1 0,1 Residual Error Total
10 11
5910,8 5910,9
Tabel 17. Regresi laju versus permeabilitas Prediktor Coef SE Coef Constant -1,897 7,141 PM 6,600 1,775 S = 15,7604 R-Sq = 58,0% R-Sq(adj) = 53,8% Analisis perbedaan Source DF SS Regression 1 3432,3 Residual Error Total
10 11
2483,9 5916,2
P 0,715 0,584
F 0,32
P 0,584
5727,6
T 0,60 0,01
P 0,564 0,991
MS 0,1
F 0,00
P 0,991
591,1
T -0,27 3,72
P 0,796 0,004
MS 3432,3
F 13,2
P 0,004
248,4
Tabel 18. Regresi stepwise antar laju infiltrasi, penggunaan lahan, lereng, dan sifatsifat fisik tanah Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 14 prediktors, with N = 12 Step 1 2 Constant -38,86 -125,61 PDC 5,3 7,2 T-Value 3,98 5,54 P-Value 0,003 0,000
40
Tabel 19. Regresi stepwise antara laju dengan KA Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step Constant KA T-Value P-Value S R-Sq R-Sq(adj)
1 179,9 -5,6 -2,18 0,054 20,0 32,18 25,40
Tabel 20. Regresi stepwise antara laju dengan Bobot isi Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step 1 Constant 186,8 PD T-Value P-Value
-75 -2,42 0,036
S R-Sq R-Sq(adj) Mallows C-p
19,3 36,95 30,64 2,0
Tabel 21. Regresi stepwise antara laju dengan Bobot isi Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step 1 Constant 142,5 BD T-Value P-Value
-132 -2,66 0,024
S R-Sq R-Sq(adj) Mallows C-p
18,6 41,35 35,48 2,0
41
Tabel 22. Regresi stepwise antara laju dengan pF 2.54 Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step 1 Constant 118,4 Pf2,54 -4,0 T-Value -1,91 P-Value 0,086 S 20,8 R-Sq 26,68 R-Sq(adj) 19,35 Tabel 23. Regresi stepwise antara laju dengan pF4,2 Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step 1 Constant 79,32 Pf4,2 -4,0 T-Value -1,75 S 21,3 R-Sq 23,49 R-Sq(adj) 15,84 Tabel 24 . Regresi stepwise antara laju dengan PDC Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step 1 Constant -38,86 PDC 5,3 T-Value 3,98 P-Value 0,003 S 15,1 R-Sq 61,25 R-Sq(adj) 57,37 Tabel 25. Regresi stepwise antara laju dengan permeabilitas Alpha-to-Enter: 0,15 Alpha-to-Remove: 0,15 Response is laju on 1 prediktors, with N = 12 Step 1 Constant -1,735 PM 6,6 T-Value 3,69 P-Value 0,004 S 15,8 R-Sq 57,67 R-Sq(adj) 53,43
