kul infiltrasi 1

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






B1 63 20 17 Lempung berpasir






KR 161 9 30 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…..

kul infiltrasi 1

Documents