EROSI TANAH

IV. EROSI TANAH

Pada tanah-tanah pertanian yang intensif (terus menerus ditanami) dan tidak diikuti dengan usaha-usaha pengelolaan tanah,tanaman dan air yang baik dan tepat akan mengalami penurunan produktivitas secara cepat, melalui kemerosotan tingkat kesuburan tanah. Disamping masalah kesuburan,
produktivitas tanah juga merosot karena adanya gejala erosi. Erosi tanah merupakan masalah utama penyebab penurunan produktivitas tanah terutama di daerah-daerah dengan intensitas hujan yang tinggi dan lahan mempunyai kemiringan lebih dari 15%. Bahaya erosi tidak hanyamengenai daerah-daerah
yang tererosi (hulu), melainkan juga berdampak padadaerah-daerah hilir yang menjadi tempat pengendapat sedimen.

A. Proses Erosi

Erosi tanah merupakan suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah yang disebabkan oleh agensia erosi.Di daerah tropika, agensia erosi yang utama adalah air hujan. Air hujan mempunyai dua bentuk
energi yaitu energi potensial (Ep) dan energi kinetik (Ek). Energi potensial air hujan berkaitan dengan letak air hujan dari permukaan bumi, yang besarnya sama dengan massa air hujan (m) dilakikan dengan jarak tinggi tempat (h) dan percepatan gravitasi bumi (g).

Ep = m.g.h .................................................(1)
Dengan satuan kg.m^2/s^2
atau dikenal dengan satuan Joule (J).
Energi kinetik hujan dipeorel karena adanya gerakanair hujan menuju
permukaan bumi, yang besarnya sama dengan massa dikalikan kuadrat
kecepatan jatuh hujan.

Ek = ½ .m.v^2..............................................(2)
Dengan satuan kg^2.m^2.s^-2 atau Joule (J).

Begitu tetesan air hujan bertumbukan dengan permukaan tanah, maka energi kinetik air hujan berubah menjadi energi penghancur agregat tanah. Agregat tanah yang menpunyai kekuatan ikatan lebih  rendah dari energi kinetic hujan akan tercerai-berai menjadi ukuran yang lebihtinggi. Pada saat agregat
tanah terendam air, proses penghancuran agregat dipercepat oleh daya pengurai (dispers) dari air itu sendiri. Partikel-partikel halus yang terurai ini akan menyumbat pori-pori tanah, sehingga laju infiitrasimenurun. Penurunan laju infiitrasi mengakibatkan jumlah aliran limpasan  (run off)  meningkat tajam. Laju
aliran limpasan mempunyai energi kinetik yang mampumengikis atau menghancurkan agregat dan mengangkut partikel-partikel tanah yang telah dihancurkan.

Apabila partikel-partikel tanah yang telah lepas (agregat yang hancur) melebihi kapasitas daya angkut aliran limpasan, mulailah terjadi proses pengendapan material lepas di sepanjang lintasan aliran permukaan. Peristiwa pengendapan suspensi ini juga dapat juga berlangsung apabila terjadi perubahan laju aliran
limpasan, misal kemiringan lereng menjadi lebih landai atau bahkan datar atau memasuki muara-muara aliran. Dengan demikian proseserosi yang disebabkan oleh agensia air dalam keadaan normal di lapangan meliputi tiga tahapan proses yaitu (1) proses penghancuran agregat termasuk dispersi agregat oleh pukulan
tetesan air hujan dan oleh daya dispersi air, (2) proses pemindahan (transportasi) bahan lepas hasil proses 1 oleh kekuatan aliran limpasan atau terlempar (terpercik) oleh pukulan tetes hujan ke tempat lain, dan (3) proses pengendapan  (sedirnentasi)  material terangkut di sepanjang lintasan aliran permukaan maupun di tempat-tempat pengendapan. Secara skematis proses terjadinya erosi tanah terlihat pada Gambar 4.

B. Faktor-faktor Erosi

Menurut Hudson (1973) erosi secara prinsip merupakan proses penghalusan atau pendataran permukaan, dimana tanahdan partikel-partikel batuan dihancurkan, dihaluskan, dan disortasi oleh  gaya gravitasi. Agensia
utama erosi adalah air dan angin. Air merupakan agensia erosi yang paling utama di daerah tropis terutama di daerah tropika basah, seperti Indonesia. Angin merupakan agensia erosi di daerah-daerah kering seperti di padang pasir Afrika, Amerika, China dan lain-lain.
Menurut Gabriel  tit  Sarief (1985), erosi merupakan fungsi dari erosivitas hujan dan erodibilitas tanah. Morgan (1980) menyatakan bahwa erosi tanah disebabkan oleh (1) erosivitas hujan, (2) erodibilitas tanah, (3) kemiringan tanah dan (4) faktor pengelolaan tanah dan penutupan tanaman.

1. Faktor erosivitas hujan (R)

Hujan yang terjadi di alam tidak selalu menimbulkanerosi tanah. Hujan dengan intensitas yang tinggi namun berlangsung sangat singkat tidak menimbulkan erosi, akan tetapi hujan dengan intensitas yang rendah dan
berlangsung sangat lama, akan menghasilkan aliran permukaan yang besar dan akan menimbulkan erosi. Menurut Hudson (1973) kemampuan potensial hujan yang dapat menyebabkan terjadinya erosi disebut  erosivitas hujan.  Lebih lanjut dikatakan bahwa erosivitas hujan merupakan fungsi dari karakteristik hujan.
Karakteristik hujan akan mementukan besarnya energiyang dimiliki hujan,
terutama energi kinetik hujan, Karakteristik hujan  yang berpengaruh terhadap beasrnya erosivitas hujan, menurut Hudson (1973) adalah (a) jumlah curah hujan, (b) intensitas hujan, (c) ukuran butiran hujan, (d) sebaran atau distribusi ukuran butiran hujan selama hujan berlangsung, dan  (e) kecepatan akhir jatuh
butir hujan. Dalam setiap kejadian hujan, kelima sifat hujan ini tidak selalu sama dan bahkan jarang dijumpai adanya suatu pola yang pasti. Jumlah curah hujan merupakan parameter hujan yang paling tersedia
dalam setiap data stasiun klimatologi. Namun jarangsekali para pakar menghubungkan antara jumlah curah hujan dengan besarnya erosi yang terjadi. Pengetahuan tentang jumlah curah hujan belum cukup  dapat menjelaskan fenomena kejadian erosi. Sebagai ilustrasi, kejadian hujan dengan jumlah curah
hujan 200 mm pada suatu saat tidak menimbulkan erosi, tetapi pada saat yanglain jumlah yang sama yang jatuh pada tanah yang sama, dapat menimbulkan erosi yang hebat. Fenomena erosi ini tidak dapat dijelaskan hanya dengan informasi jumlah curah hujan saja. Pertanyaan yang  muncul berkaitan dengan
lamanya waktu hujan. Curah hujan 200 mm dicapai dalam waktu yang lama (mungkin berjam-jam), wajar bila tidak menimbulkan  erosi, dan sebaliknya curah hujan 200 mm dicapai dalam waktu singkat (hanya beberapa mentt) dapat dipastikan akan menyebabkan erosi yang hebat Contohlain, jumlah curah hujan
sebesar 3000mm yang tersebar merata sepanjang tahunmungkin tidak menimbulkan erosi tanah yang berarti, tetapi jika hanya berlangsung dalam waktu 2-3 bulan, maka erosi yang ditimbulkan akan sangat hebat sekali. Ada beberapa hal yang dapat dijelaskan. Pada fenomena yang pertama,
memungkinkan (1) tanah selalu ditumbuhi tanaman danpermukaan tanah dalam keadaan yang selalu teriindungi, sehingga daya rusak air hujan dan air limpasan menjadi lebih keci|; (2) intensitas hujan rata-ratarsndah pada setia.p kejadian hujan, sehingga besarnya energi kinetik yang dimiliki setiap kejadian hujan
rendah, sehingga kurang erosif. Sedangkan pada fenomena yang kedua, hujan yang sama turun dalam waktu singkat, mengindikasikan besarnya energi kinetik yang dimiliki, dengan dernikian letyih besar kemampuannya merus3k tanah (Utomo, 1983)

Intensitas   hujan   menjadi   alternatif   lain   sebagai   parameter   hujan   dalam kajian erosi. Para pakar sepakat bahwa intensitas hujan mempunyai hubungan yang lebih jelas dengan erosi yang terjadi, dibandingkan parameter jumlah curah hujan. Intensitas hujan menyatakan besarnya curah hujan yang jatuh per satuan waktu   tertentu.   Biasanya   intensitas   hujan   dinyatakan   dalam   satuan   mm.janv^1 ,
cm.jam-1     atau   inchi.jam-1 .  Klasifikasi   intensitas    hujan   menurut     Arsyad    (1989)
seperti pada Tabel 2.

                              Tabel 2. Klasifikasi Intensitas Hujan

  No.             Intensitas hujan (mm/jam)                                 Harkat

   1.                           <5                                     Sangat rendah

  2.                           5-10                                        Rendah

  3.                          11-25                                        Sedang

  4.                          26-50                                      Agak tinggi

  5.                          51-75                                         Tinggi

  6.                           >75                                      Sangat tinggi

         Menurut Fournier cit. Morgan (198,0) dari hasil penetitiannya di Ohio USA,

terdapat   hubungan   antara   intensitas   hujan   dengan   besarnya   erosi   tanah   yang
dinyatakan      dalam     kg.m-2 ,  sepertii   pada    Tabel    3.  Dari   beberapa      penelitian
dilaporkan bahwa intensity hujan mempunyai pola yang tidak konsisten terhadap
besarnya   erosi   yang   terjadi.   Hasil   penelitian,   Richter   &   Negedank  cit  Morgan
(1980) di Jerman Barat pada plot dengan kemiringan 26° dan panjang lereng 8 m
diperoleh   hasil   bahwa   curah   hujan   15,6   mm   dengan   intesitas   maksimum   50,4                                                
mm.jam^-1    menyebabkan erosi sebesar 141 g.m^-2         ; curah hujan 19,8 mm dengan                                                                          
intensitas maksimum 44,4 mm.jam^-1   menyebabkan erosi 242 g.m^-2            ; curah hujan
39    mm    dengan     intensitas   25,8   mm.jam-1     menyebabkan        erosi   27   g.m-2 ;  dan
curah    hujan    30,8    mm    dengan      intensitas    31,2    mm.jam-1
menghasilkan erosi sebesar 17 g.m-2

Menurut Morgan (1980) erosivitas hujan merupakan fungsi dari (1) intensitas dan durasi hujan, (2) diameter butir hujan dan (3) kecepatan jatuh hujan. Untuk menghitung erosivitas diperlukan analisis distribusi diameter butir hujan. Distribusi ukuran butir hujan biasanya dinyatakan dalam diameter median butir hujan 50% (D
50) yaitu diameter rata-rata butir hujan dimana ½    volume curah hujan total berasal dari diameter butir < D
50 dan ½ volume berasal dari diameter butir hujan > D 50. Laws & Parsons  cit.  Morgan (1980) menyimpulkan bahwa distribusi diameter butir hujan sangat berkaitan dengan intensitas hujan
yaitu semakin tinggi intensitas hujan diameter median butir hujan semakin besar.
Hasil penelitian Hudson (1973) di daerah tropika dinyatakan bahwa hubungan D50 dengan intensitas hujan hanya sampai intensitas 100 mm.jam^-1 . Pada intensitas lebih besar dari 100 mm.jam^-1 , D50 semakin menurun (Gambar 5). Hal ini disebabkan karena gerakan turbulen menyebabkan  ukuran butir hujan yang
besar menjadi tidak stabil.

Penggunaan parameter tunggal sifat hujan untuk menduga erosivitas  hujan sering memberikan hasil yang kurang tepat. Beberapa peneliti  menggabungkan beberapa parameter sifat hujan dalam  menduga besarnya 

erosivitas hujan. Energi kinetik hjan merupakan gabungan parameter massa  hujan dan parameter kecepatan hujan. Terdapat hubungan yang positif antara  parameter massa yaitu diameter butir hujan dengan kecepatan jatuh butir hujan,  seperti pada Gambar 6. Pengukuran diameter butir hujan dan kecepatan jatuh, 

secara praktis sangat sulit. Wischmeier dan Smith  cit  Morgan (1980)  menggunakan data Laws dan Parsons mendapatkan hubungan yang nyata  antara besarnya energi kinetik hujan dengan intensitas hujan, dan dilukiskan pada persamaan 3. 

Ek = 13.32 + 9.78 log10(I) .......................................(3)

Dimana I = intensitas hujan (mm.jam^-1) dan 

Ek = energi kinetik hujan (J.m^-2.mm^-1)

Dan besarnya indeks erosivitas hujan (R) menurut Wischmeier adalah 

R = 0.01 X El30........................................................ (4) 

Penggunaan parameter intensitas hujan, masih memberikan hasil yang  kurang memuaskan dalam hubungannya dengan erosi yang terjadi. Kemudian  diusulkan parameter baru yaitu intensitas hujan maksimum dalam jangka waktu  tertentu. Wischmeier & Smith  Cit. Morgan (1980) menemukan bahwa kehilangan  tanah karena percikan, aliran limpasan dan erosi alur berhubungan sangat erat 

dengan energi kinetik (Ek) dan intensitas hujan maksimum 30 menit (bo). 

Gabungan dua parameter ini dikenal sebagai Indeks erosivitas hujan Wischmeier dan dikenal sebagai EI 30Terdapat beberapa kritik terhadap indeks EI30yaitu (1)  Energi kinetik yang dihitung dari persamaan 3 tidakcocok untuk daerah tropis  yang mempunyai intensitas hujan yang tinggi, (2) Ebo mengindikasikan bahwa  setiap hujan menyebabkan erosi, kenyataannya tidak  semua intensitas hujan 

menyebabkan terjadinya erosi tanah. Hudson (1973) menunjukkan bahwa hanya  hujan dengan intensitas lebih dari 25 mm.jam^-1 yang menyebabkan kejadian erosi tanah. 

Persamaan 3, mempakan hasil penelitian di daerah sub tropis, dimana  intensitas hujan yang terjadi lebih rendah dari daerah tropis. Berdasarkan  kenyataan ini, Hudson (1973) dari hasil penelitiannya di Rhodesia (daerah  tropika) mernodifikasi persamaan 3, dan didapatkan  hubungan energi kinetik 

dengan intensitas hujan seperti persamaan 5. 

Ek =29.8 -127,5/l  .................................. (5) 

dimana I = intensitas hujan (mm.jam^-1) 

Untuk daerah tropis kemudian Hudson mengusulkan indeks erosivitas  hujan yang baru dan dikenal sebagai indeks EK>25 (energi kinetik dengan  intensitas hujan > 25mm.jam^-1). Hudson menghilangkan parameter I30dengan  alasan (1) I3o tidak berkorelasi nyata dengan rasio intensitas hujan yang erosif 

dengan hujan non-erosif, (2) tidak ada alasan yang  menyakinkan kenapa harus menggunakan parameter I30. Hasil penelitian Stocking & Elwell (Morgan, 1980) bahwa bo hanya cocok pada daerah terbuka (jawa: bero), sedang pada daerah dengan vegetasi yang jarang dan rapat diusulkan menggunakan intensitas hujan 

maksimum 15 dan 5 menitan. 

Contoh perhitungan indeks erosivitas hujan Wischmeier (Ebo) dan indeks 

erosivitas Hudson (EK >25) tertera pada Tabel 4.

tabel 4. Perhitungan erosivitas hujan 

 Waktu (menit)        Curah hujan        Intensitas hujan     Energi kinetik          Total EK (kol 2 

                                    (mm)             (mm.jam-1)               *)                         x kol4) (J.m-2) 

                                                                                (J.M^-2  mm^-1  ) 

       0-14                       1.52                6.08                   8.83                                 13.42 

      15-29                      14.22               56.88                 27.56                               391.90 

      30-44                      26.16               104.64                28.58                              747.65 

      45-59                       31.5                126.00                 28.79                              906.89 

      60-74                       8.38                33.52                 26.00                                217.88 

      75-89                        .25                  1.00                  -                                             - 

*) Energi kinetik dihitung dengan persamaan (5) 

Artikel / File ini diambil dari elisa.ugmac.id dimana file ini merupakan karya dari dosen Fakultas Pertanian UGM pengampu materi kuliah Konservasi Dan Reklamasi Lahan Oleh Suci Handayani
www.google.com www.google.co.id