kul infiltrasi 1
Post on 21-Jun-2015
323 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ASSESSMENT OF INFILTRATION RATE (STUDI KASUS DI LAHAN KERING)
Ieke Wulan Ayu
Prodi AgroteknologiFakultas Pertanian
2013
Agriculture
Pengelolaan Kurang Bijak
Alih Fungsi LahanDegradasi lahan
Lahan marjinal meluasJenuh bahan kimia
effects
Decreasing productivity
Intensive LanduseLAND
Unrewable resources
Pembangunan Fisik
Budidaya Tanaman Pangan: Basah dan Kering
Pada periode 1999-2002 terjadi pengurangan lahan sawahsebesar 563.156 ha di seluruh Indonesia,karena alih fungsi dan
30% (157.150 ha) di antaranya terjadi di pulau Jawa. Untukmemenuhi kebutuhan pangan luas lahan sawah yang diperlukan
pada tahun 2010 sekitar 9,29 jt ha (Nasution, 2004).
Pada periode 1999-2002 terjadi pengurangan lahan sawahsebesar 563.156 ha di seluruh Indonesia,karena alih fungsi dan
30% (157.150 ha) di antaranya terjadi di pulau Jawa. Untukmemenuhi kebutuhan pangan luas lahan sawah yang diperlukan
pada tahun 2010 sekitar 9,29 jt ha (Nasution, 2004).
Policy MakerImproving
productivity of Sawah
Intensification of irrigation systems, and
field development
Realisasi Program Pencentakan 1000 Ha Sawah:Lahan itu tersebar sebagian besar di Pulau Sumbawa sebanyak 600 hektar dan Sumbawa Barat 300 hektar serta di Dompu seluas 200 hektar. (Suara
NTB, Senin 19/12/2011 ) Sementara untuk program 2012, ditargetkan akan dicetak sekitar 4.700 hektar sawah dari target 5.000 hektar lebih. Dari 4.700 hektar di Pulau Lombok 700 hektar yakni 200 hektar di KLU, 500 hektar di Lotim, KSB 1.400 hektar dan Sumbawa 2.000 hektar serta sisanya di Dompu seitar 500 hektar serta Bima seluas 100 hektar (NTB
prov.go.id12 Sep 2012)
Realisasi Program Pencentakan 1000 Ha Sawah:Lahan itu tersebar sebagian besar di Pulau Sumbawa sebanyak 600 hektar dan Sumbawa Barat 300 hektar serta di Dompu seluas 200 hektar. (Suara
NTB, Senin 19/12/2011 ) Sementara untuk program 2012, ditargetkan akan dicetak sekitar 4.700 hektar sawah dari target 5.000 hektar lebih. Dari 4.700 hektar di Pulau Lombok 700 hektar yakni 200 hektar di KLU, 500 hektar di Lotim, KSB 1.400 hektar dan Sumbawa 2.000 hektar serta sisanya di Dompu seitar 500 hektar serta Bima seluas 100 hektar (NTB
prov.go.id12 Sep 2012)
Drylands optimizationPengertian Lahan Kering (Soil Survey Staff, 1998; Notohadinegoro, 2000; Rukmana,
2001; Abdurachman et al., 2008; Minardi; 2009).
Salah satu isu lingkungan utama dari abad kedua puluh satu adalah degredasi lahan di lahan kering, memiliki implikasi pada kemanan pangan dunia dan kualitas lingkungan
Increase food production
ConstraintsKeterbatasan
Biofisik dan Sumber air: limitied rainfall
Low soil qualityLow soil fertility
High soil erobility
Drylands
Management
Land Utilization
Variability of Productivity
Soil & water conservation
Run Off <Infiltration>
Soil Infiltration: Database
Drylands Constraints
Infiltrasi bagian Siklus Hidrologi Infiltrasi merupakan bagian dari siklus hidrologi
yang mempunyai peranan penting yang berkaitan dengan ketersediaan lengas.
Sebagian dari presipitasi yang membasahi permukaan tanah berinfiltrasi ke dalam tanah dan membentuk
cadangan lengas tanah (soil water storage) yang kapasitasnya bergantung pada tekstur, jenis tanah dan kedalaman perakaran tanaman. Sebagian lengas-tanah
bergerak ke arah bawah sebagai perkolasi-dalam memasuki zone jenuh-air di bawah muka air-tanah dan
menjadi air-tanah (groundwater).
Definisi
• Kapasitas simpan air akan bergantung dengan laju infiltrasi yang terjadi. Infiltrasi didefinisikan sebagai proses masuknya aliran air ke dalam profill tanah secara vertikal melalui permukaan tanah (Jury dan Horton, 2004; Asdak, 2004; Soemarno, 2011; Dagadu dan Nimbalkar, 2012; Diamond, dan Thomas, 2013), komponen penting dalam pemodelan dan memprediksi aliran (Suresh, 2008), salah satu parameter hidrologi yang paling sulit untuk dievaluasi atau diukur secara akurat (Ildefonso Pla-Sentís, 2013).
• Pada tanah-tanah yang memiliki kapasitas infiltrasi tanah yang rendah, sebagian besar curah hujan berubah menjadi aliran permukaan dan hanya sebagian kecil air hujan yang masuk ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Akibatnya jumlah air yang menjadi simpanan air tanah menurun. Infiltrasi juga dapat dimanfaatkan untuk pertimbangan perkiraan potensi kekeringan, aliran permukaan, erosi dan pertimbangan kegiatan-kegiatan tertentu (Haridjaya et al., 1991).
Infiltrasi kumulatif-laju infiltrasi-kapasitas infiltrasi
• Infiltrasi tanah meliputi infiltrasi kumulatif, laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi.
• Infiltrasi kumulatif adalah jumlah air yang meresap ke dalam tanah pada suatu periode infiltrasi. Laju infiltrasi merupakan jumlah air yang masuk ke dalam tanah per satuan waktu dan menentukan ketersediaan lengas (air) bagi tanaman
Parameter Penting
• Kegiatan konservasi tanah dan air, laju infiltrasi bersama evaporasi merupakan dua parameter yang sangat penting dan kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum air meresap ke dalam tanah (Haridjaja dkk., 1991; Asdak, 2004; Mawardi 2011a; Mawardi, 2012b), laju maksimal gerakan air masuk ke dalam tanah terjadi ketika intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah.
• Sebaliknya apabila intensitas hujan lebih kecil dari pada kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi sama dengan laju curah hujan (Asdak, 2004), infiltrability menyatakan flux diamana profil tanah menyerap air dan menjaga hubungan dalam kondisi tekanan atmosfer (Mawardi, 2012).
Sumber:Ministry Natural Resources, 2013
Infiltrasi merupakan proses aliran air masuk ke dalam tanah (Asdak, 2002). Kapasitas infiltrasi adalah kemampuan
tanah dalam merembeskan sejumlah air ke dalam tanah. Besarnya kapasitas
infiltrasi dapat memperkecil berlangsungnya aliran permukaan
tanah.
Infiltration
Horizon A, yang teratas, sebagian bahan organik tanaman
Horizon B,merupakan akumulasi dari bahan koloidal A, ketebalan permeabilitas sangat menentukan laju infiltrasi
Horizon C, kadang2 disebut sub soil, terbentuk dari pelapukan bahan induk
Horizon D,merupakan bahan induk (bed rock)
Transmission properties of soil layers
Infiltration rate
Horton : f = ft + (f0-ft) e(-kt) f = laju infiltrasi pada waktu tfc = laju infiltrasi pada
saat konstanf0 = laju infiltrasi awalk = tetapan untuk tanaht = 2,718
K = 1/(t2 –t1) ln (f1-fc)/(f2-fc)
I > fp
I < fpfc
f0
laju
infi
ltra
si (
cm/j
am)
Waktu (menit)
Infiltration rate (f) infiltration capacity (fp). It is affected by the rain intensity.
Jika Intensitas Hujan < kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi akan < kapasitas infiltrasi, dan jika > maka laju infiltrasi akan = kapasitas
infiltrasi.
Infiltration Rate
Jenuh air
Jenuh air
Jika kapasitas perkolasi kapasitas infiltrasi maka lapisan di bawah lapisan permukaan tidak akan jenuh air dan laju infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi
Jika kapasitas perkolasi kapasitas infiltrasi maka lapisan bawah akan jenuh air dan laju infiltrasi ditentukan oleh laju perkolasi
Kapasitas infiltrasi adalah kemampuan tanah dalam merembeskan sejumlah air ke dalam tanah. Besarnya kapasitas infiltrasi dapat memperkecil berlangsungnya aliran permukaan tanah.
Infiltration Capacity
Physical properties of soil and Infiltration rate
Research LocationP1 terletak pada 833.539’ LS dan 11727.779’
BT dengan ketinggian 27 mdpl
P2 terletak pada 833.563’ LS dan 11727.047’ BT dengan ketinggian 27 mdpl
P3 terletak pada 833.539’ LS dan 11727.779’ BT dengan ketinggian 32 mdp
Sumber: GPS Goggle earth)
Field InstrumentsField Infiltration measurement:
Double ring infiltrometer dengan tinggi 500 mm, diameter cincin dalam 300 mm dan diameter cincin luar antara 50 mm, mistar, gelas ukur 500 cm3, ember, stopwatch, sekop, ring, kantong plastik, pisau, dan alat tulis.
Sampel Tanah:Ring sampel, tempat menyimpan tabung-tabung , sekop atau cangkul, Pisau yang tajam dan tipis, kantong plastik, Karet gelang, botol semprot, sendok, Labu Erlenmeyer 500 ml, gelas piala , gelas Ukur 10 ml, 50 ml dan 1.000 ml , Pengaduk listrik dan pengaduk kayu , ayakan 0.05 mm dan pengocoknya, pipet , timbangan (dengan ketelitian sampai 0.1 g) , Hot Plate, Oven dan Kaleng timbang,thermometer , gambar segitiga tekstur.
Double ring infiltrometer)
Field observation and soil sampling
Sumber: Penelitian (2012)
Desa Titik Sampel
Parameter Laju Infiltrasi
fo(mm/menit)
fc(mm/menit)
t(jam)
K
1 5,5 1,1 1,25 2,95
Desa 2 5,5 1,0 1,25 2,49
Krekeh 3 5,6 1,0 0,75 2,45
4 5,4 1,1 1,25 3,00
5 5,6 1,1 1,25 3,01
6 5,6 1,2 1,75 2,38
1 5,5 1,3 1,50 1,75
Desa 2 5,2 1,0 1,50 1,50
Boak 3 5,1 1,0 1,50 2,24
4 5,5 1,2 1,50 1,82
5 5,5 1,1 1,50 1,64
6 5,5 1,1 1,50 1,91
1 11,5 1,9 1,00 2,08
Desa 2 11,5 1,7 0,75 2,49
Kerato 3 12,3 1,3 1,50 1,78
4 11,5 1,8 1,25 2,20
5 11,2 1,2 1,25 2,34
6 11,0 1,1 1,50 2,33
Tiga paremeter yang menentukan proses infiltrasi
dalam tanah
Waktu untuk yang diperlukan tercapainya infiltrasi konstan
masing-masing ulangan berbeda pada setiap lokasi 0,75 jam
sampai 1,50 jam
Laju maksimum infiltrasi (kapasitas infiltrasi) saat tercapai infiltrasi konstan (fc) menunjukkan banyaknya air yang dapat terinfiltrasi ke dalam tanah per satuan waktu.
Parameter of Soil Infiltration
Sumber: Penelitian (2012)
fo tertinggi pada lahan sawah tadah hujan
fo awal terendah pada ladang
Field measurement & Horton Simulation
Desa
Titik
Besar Laju Infiltrasi (mm/jam) Volume (cm3) Klasifikasi Infiltrasi Fase
Sampel
Observasi Lapang Model Horton
K1 18,60 17,21 16,78 Cepat 1
K2 17,70 17,65 17,58 Cepat 1
Desa K3 18,40 17,96 17,95 Cepat 1
Krekeh
K418,80 16,94 16,94 Cepat 1
K5 19,00 17,29 16,83 Cepat 1
K6 19,50 19,34 19,12 Cepat 1
B1 24,70 21,91 21,74 Cepat 1
B2 25,53 20,89 20,98 Cepat 1
Desa B3 22,73 17,63 17,56 Cepat 1
Boak B4 24,60 21,05 21,00 Cepat 1
B5 23,40 21,41 21,50 Cepat 1
B6 22,85 19,86 19,98 Cepat 1
KR 1 42,18 38,21 38,78 Sangat Cepat 2
KR 2 41,70 34,58 34,93 Sangat Cepat 2
Desa KR 3 45,10 40,15 41,82 Sangat Cepat 2
Kerato KR 4 44,30 37,08 37,61 Sangat Cepat 3
KR 5 38,50 31,95 33,00 Sangat Cepat 3
KR 6 38,20 31,00 32,15 Sangat Cepat 3
• Rata-rata besar laju infiltrasi di lapangan pada titik sampel K sebesar 18,58 mm/jam, sampel B 23, 92 mm/jam dan KR 41,66 mm/jam dan rata-rata besar laju infiltrasi menurut pendugaan Horton sebesar17,73 mm/jam, sampel B 20,45 mm/jam, dan sampel KR 35,49 mm/jam
• Berdasarkan jenis penggunaan lahan maka pengukuran laju infiltrasi tertinggi hingga terendah adalah sawah tadah hujan-ladang-ladang-tegalan, dengan klasifikasi laju infiltrasi rata-rata tertinggi adalah sangat cepat dan terendah adalah cepat.
• Nilai laju infiltrasi berkurang sejalan dengan bertambahnya waktu• Batas maksimum kemampuan tanah menyerap air yaitu ketika aliran
kapasitas infiltrasi semakin besar, maka aliran air di permukaan tanah makin berkurang
Desa Krekeh (tegalan) Desa Kerato(sawah tadah hujan)
• Pada penggunaan lahan yang berbeda dengan jenis vegetasi dan pengolahan yang berbeda sehingga menyebabkan terjadinya laju infiltrasi yang berbeda-beda.
• Pengukuran laju infiltrasi yang dilakukan pada sawah tadah hujan dengan kondisi lahan yang ditanami tanaman jagung pada masa vegetatif 1 dengan umur tanaman 25-40 hari lebih besar dibandingkan dan pengukuran laju infiltrasi di Desa Krekeh dilakukan pada tegalan yang hanya dibudidayakan pada satu musim tanam.
Desa Boak (ladang)
• Hasil pengukuran dilapangan menjelaskan bahwa kerapatan vegetasi berhubungan dengan laju infiltrasi pada penggunaan jarak tanam tanaman.
• Penggunaan jarak tanam (50x25 cm) dan (75x50 cm) menentukan populasi tanaman dengan tingkat pengaruh infiltrasi yang berbeda sesuai jenis dan sifat tumbuhan
• Umur tanaman dan Kedalaman perakaran berpengaruh terhadap daya menahan air.
• Berkurangnya laju infiltrasi K2, disebabkan oleh bertambahnya kelembapan tanah
Fase 1 Fase 2 Fase 3
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.000.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
f Observasi (cm/jam) f (model Horton)
Volume Infiltrasi (cm)
Waktu (jam)
Laju
Infil
tras
i (m
m/j
am)
Infiltration curve
Laju Infiltrasi Konstan dan Waktu Mencapai Infiltrasi Konstan K2 Pada Desa Krekeh
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.000.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
f Observasi (cm/jam) f (model Horton)
Volume Infiltrasi (cm)
Waktu (jam)
Laju
Infil
tras
i (m
m/j
am)
Infiltration Curve
Laju Infiltrasi Konstan dan Waktu Mencapai Infiltrasi Konstan KR 3 Pada Desa Kerato
Desa
Titik
Persamaan Kurva Infiltrasi
Nilai Persamaan Kurva Berdasarkan Garis Eksponen (R2)
Sampelf Lapangan Model Horton
K1 y = 1+(4,4)e2,95t 0,7030,802
DesaK2 y = 1+(4,5)e2,49t 0,757
0,768
KrekehK3 y = 1+(4,6)e2,45t 0,761
0,799
K4 y = 1,1+(4,3)e3t 0,6980,838
K5 y = 1,1+(4,5)e3,01t 0,6960,823
K6 y = 1,2+(4,4)e2,38t 0,7710,807
B1 y = 1,3+(4,2)e1,75t 0,852 0,969
DesaB2 y = 1+(4,2)e1,5t 0,884 0,987
BoakB3 y = 1+(4,1)e2,24t 0,788 0,79
B4 y = 1,2+(4,3)e1,82t 0,843 0,975
B5 y = 1,1+(4,4)e1,64t 0,867 0,96
B6 y = 1,1+(4,4)e1,91t 0,831 0,965
KR 1 y = 1,9+(9,6)e2,08t 0,8080,858
DesaKR 2 y = 1,7+(9,8)e2,49t 0,756
0,844
KeratoKR 3 y = 1,3+(11)e1,78t 0,848
0,904
KR 4 y = 1,8+(9,7)e2,2t 0,7940,94
KR 5 y = 1,2+(10)e2,34t 0,7750,921
KR 6 y = 1,1+(9,9)e2,33t 0,7760,942
Exponential model of Infiltration rate
Nilai R2 yang didapat mendekati nilai angka 1 (satu),sehingga
model Horton dapat digunakan sebagai model yang baik dan tepat
(fiting) dengan lapangan dalam menduga kapasitas infiltrasi
Fleming (1975) menyatakan bahwa nilai persamaan yang dibuat dikatakan benar dan mendekati pada ketepatan sesuai pengamatan lapangan, jika nilai R2 yang didapat dari persamaan yang
dibuat mendekati nilai angka 1 (satu).
Titik Persentase Tekstur
Sampel Pasir Debu Liat
K1 57 18 25 Lempung berpasir
K2 58 15 27 Lempung berpasir
K3 56 27 17 Lempung berpasir
K4 58 26 16 Lempung berpasir
K5 56 26 18 Lempung berpasir
K6 55 27 18 Lempung berpasir
B1 63 20 17 Lempung berpasir
B2 66 16 18 Lempung berpasir
B3 64 19 17 Lempung berpasir
B4 62 23 15 Lempung berpasir
B5 64 20 16 Lempung berpasir
B6 63 23 14 Lempung berpasir
KR 161 9 30 Lempung Liat berpasir
KR 254 11 35 Lempung Liat berpasir
KR 358 10 32 Lempung Liat berpasir
KR 460 5 35 Lempung Liat berpasir
KR 556 12 32 Lempung Liat berpasir
KR 662 11 27 Lempung Liat berpasir
Soil textural classes in each sampling sites
Soil physical properties effects of the Infiltration rate
Jenis tanah yang didominasi oleh fraksi pasir, mempunyai
laju infiltrasi yang tinggi, sedangkan pada tanah
lempung mempunyai laju infiltrasi rendah.
Perbedaan nilai infiltrasi pada setiap ulangan pengukuran infiltrasi disebabkan oleh
persentase penyusun tekstur tanah di lapangan
Titik Agregat Bentuk Ukuran Kelas Kemantapan
PengukuranStruktur
KBesar Sudut 18,41 Sedang Lemah
Sedang Butir 5,94 Kasar Lemah
Kecil Remah 2,65 sedang Lemah
BBesar Gumpal 15,4 Sedang Lemah
Sedang Sudut 8,9 Halus Lemah
Kecil Butir 5,67 Halus Lemah
KR Besar Gumpal 211,67 Sangat Kasar Mantap
Sedang Sudut 105,33 Sangat Kasar Mantap
Kecil Butir 77 Sangat Kasar Mantap
Soil aggregates: Shape & Stability
• Titik sampel pada sawah tadah hujan yang mendapatkan aplikasi pemupukkan pada tiap fasenya yaitu, pada fase 2 yaitu pada saat tanaman berumur genjah (80-90 hari) dan fase 3 yaitu tanaman berumur (90-100 hari),
TitikSampel
Bahan Organik
(%)
C-Organik (%)
Porositas(%)
Bobot Isi
(g/cm3)
BobotJenis
(g/cm3)
K1 0,36 0,21 42,8 1,27 2,37
K2 0,34 0,20 43,4 1,26 2,35
K3 0,52 0,30 46,2 1,25 2,35
K4 0,32 0,19 42,4 1,25 2,36
K5 0,33 0,18 43,4 1,27 2,35
K6 0,32 0,19 40,5 1,26 2,37
B1 0,36 0,21 46,6 1,19 2,34
B2 0,34 0,20 48,5 1,20 2,30
B3 0,52 0,30 46,4 1,24 2,35
B4 0,32 0,19 46,7 1,19 2,34
B5 0,36 0,21 48,2 1,21 2,35
B6 0,35 0,22 49,4 1,22 2,38
KR 1 2,35 1,20 49,0 1,15 2,25
KR 2 2,51 1,25 48,0 1,03 2,34
KR 3 2,71 2,31 47,4 1,14 2,29
KR 4 1,90 2,10 46,2 0,99 2,14
KR 5 1,39 1,15 45,6 1,03 2,35
KR 6 1,27 1,18 44,0 1,21 2,36
Soil characteristics and infiltration rate in the field
Titik Kadar Air Air Tersedia
Sampel (%Vol)
K1 43 18
K2 43 18
K3 43 18
K4 43 18
K5 43 18
K6 43 18
B1 75 16
B2 75 16
B3 75 16
B4 75 16
B5 75 16
B6 75 16
KR 1 44 12
KR 2 44 12
KR 3 44 12
KR 4 44 9
KR 5 44 9
KR 6 44 9
Landuse types based on physical properties of soil
• Soil Texture :Sawah tadah hujan, ladang, tegalan • Soil structure: Tegalan, ladang dan sawah tadah hujan• Soil Organic matter: Sawah tadah hujan, tegalan dan
ladang• Soil Porosity: Sawah tadah hujan, tegalan dan ladang• Bulk density: Sawah tadah hujan, tegalan dan ladang• Soil moisture: Sawah tadah hujan, ladang, tegalan
1. Pendugaan kapasitas infiltrasi menggunakan model Horton mendekati pada nilai kebenaran atau ketepatan persamaan dengan nilai–nilai yang dihasilkan berdasarkan pengamatan langsung di lapangan.
2. Sifat fisik tanah mempengaruhi pendugaan ketersediaan lengas tanah pada berbagai jenis penggunaan lahan memberikan nilai yang berbeda.
3. Laju infiltrasi tertinggi pada penggunaan lahan sawah tadah hujan dan terendah pada penggunaan lahan tegalan.
……. Toward sustainable drylands in the future…..
top related