ANALISIS SIG UNTUK ANALISIS SEBARAN POTENSI EROSI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Degradasi lahan merupakan masalah utama lingkungan dan isu penting. Menurut FAO, definisi degradasi lahan adalah penurunan kapasitas produktif lahan secara temporal maupun permanen. El-Swaify (1994) dalam Tosiani (2009) berdasarkan definisi ini, degradasi lahan berhubungan erat dengan kualitas tanah. Salah satu bentuknya adalah erosi tanah, yang merupakan proses pemecahan dan transportasi tanah pada permukaan lahan oleh angin dan air yang dipengaruhi oleh faktor alam (energi hujan, materi induk tanah, kedalaman tanah, dan topografi/kemiringan lereng) dan faktor antropologi (tipe vegetasi, tutupan vegetasi dan praktek managemen). Dengan demikian erosi tanah adalah fungsi dari erosivitas dan erodibilitas tanah (kondisi fisik tanah, kondisi topografi dan tutupan vegetasi/penggunaan lahan). Erosi tanah merupakan salah satu bencana sumber daya alam, yang jika terjadi terus menerus akan memicu terjadinya bencana alam lain, seperti tanah longsor dan banjir

Erosi tanah adalah masalah utama yang terjadi secara meluas hingga kini. Hal ini ditunjukkan dengan peningkatan angka lahan kritis dan sedimentasi di beberapa DAS. Hal ini dipicu salah satunya oleh peningkatan jumlah penduduk yang cepat sehingga pemenuhan kebutuhan hidup dasar seperti makanan dan tempat tinggal juga meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, penduduk membuka lahan untuk pertanian dan perkebunan secara terus menerus tanpa mempertimbangkan kondisi tanahnya. Integrasi teknik penginderaan jauh dan GIS sudah digunakan untuk menghitung nilai erosi sejak tahun 1970. Proses erosi meliputi perubahan waktu dan tempat, yang mana GIS merupakan alat yang optimal untuk memperbaharui informasi tentang erosi. Sedangkan teknik penginderaan jauh merupakan alat untuk mendeteksi dan memantau perubahan penggunaan lahan sebagai masukan untuk model perhitungan erosi tanah. Dalam praktikum kali ini, dilakukan analisis sebaran potensi erosi pada sub DAS Kali Madiun yang merupakan salah satu bagian dari DAS Solo yang termasuk sebagai salah satu DAS kritis di Indonesia.

1.2 Tujuan

Mahasiswa dapat mengetahui dan menganalisis sebaran potensi erosi pada sub DAS Kali Madiun.

.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Erosi

Erosi tanah adalah kejadian pengikisan lapisan tanah (umumnya yang terletak di permukaan lahan) oleh biang erosi (air hujan) yang melibatkan dua proses berurutan yang terpisah, yaitu pemecahan tanah yang diikuti oleh pengangkutan bahan-bahan tanah terpecah dan pengendapannya (Purwowidodo, 1999). Tahapan erosi tanah meliputi benturan butir-butir hujan dengan tanah, percikan tanah oleh butiran hujan ke segala arah, penghancuran bongkahan tanah oleh butiran hujan, pemadatan tanah, penggenangan air di permukaan, pelimpasan air karena adanya penggenangan dan kemiringan lahan, dan pengangkutan partikel terpercik dan/atau masa tanah yang terdispersi oleh air limpasan (Rahim,2003).

Hujan akan menimbulkan erosi jika intensitasnya cukup tinggi dan jatuhnya dalam waktu yang cukup lama. Ukuran-ukuran butir hujan juga sangat berperan dalam menentukan terjadinya erosi tanah karena energi kinetik merupakan penyebab utama dalam penghancuran agregat-agregat tanah. Faktor-faktor yang mempengaruhi erosi tanah meliputi hujan, angin, limpasan permukaan, jenis tanah, kemiringan lereng, penutupan tanah baik oleh vegetasi atau lainnya, dan ada atau tidaknya tindakan konservasi. Erosi tanah merupakan suatu akibat dari hasil interaksi kerja antara faktor-faktor iklim, vegetasi, topografi, tanah, dan manusia. Faktor-faktor yang dapat diubah antara lain cara kerja manusia, vegetasi yang tumbuh di atas tanah, serta sebagian sifat-sifat tanah yaitu kesuburan tanah, ketahanan agregat dan kapasitas infiltrasi. Faktor-faktor yang tidak dapat diubah antara lain iklim, tipe tanah, dan kecuraman (Arsyad,2006).

2.2 Indeks Bahaya Erosi

Untuk mengetahui kejadian erosi pada tingkat membahayakan atau status ancaman degradasi lahan atau tidak, dapat diketahui dari nilai indeks bahaya erosi dari lahan tersebut. Dari nilai indeks bahaya erosi yang diperbolehkan dapat diketahui tingkat bahaya atau ancaman erosi tersebut di suatu lahan dengan berpedoman pada klasifikasi indeks bahaya erosi. Pada prinsipnya, rekomendasi teknik konservasi tanah dihasilkan dari nilai Indeks Bahaya Erosi (IBE) yang merupakan perbandingan dari nilai prediksi erosi (A) dengan nilai erosi yang masih diperbolehkan (T). Rumus IBE adalah IBE=A/T. Prediksi erosi ditentukan menggunakan rumus yang dikembangkan oleh Smith dan Wischmeier (1978) yang dikenal dengan Universal Soil Loss Equation (USLE). IBE >1 dikategorikan sebagai lahan yang memerlukan teknik konservasi khusus karena tingkat erosi yang terjadi (A) sudah melebihi dari batas yang diperbolehkan (TSL). IBE <1 berarti lahan tersebut masih aman dan belum memerlukan tindakan konservasi khusus (Marwanto et.al,2008). Nilai indeks bahaya erosi (IBE) merupakan rasio antara nilai erosi yang terjadi dengan nilai T (tolerable soil erosion) atau nilai erosi yang diperbolehkan. Nilai IBE kurang dari 1,00 dikategorikan sebagai tingkat bahaya erosi rendah, artinya laju erosi yang terjadi tidak membahayakan produktivitas tanah yang bersangkutan, nilai IBE 1,00-4,00 dikategorikan sedang, nilai IBE 4,00-10,00 dikategorikan tinggi, dan nilai IBE lebih dari 10,00 dikategorikan sangat tinggi (Hammer 1981 yang diacu dalam Pokja Erosi dan Sedimentasi 2002).

2.2 Tingkat Bahaya Erosi

Tingkat Bahaya Erosi (TBE) adalah perkiraan jumlah tanah yang hilang maksimum yang akan terjadi pada suatu lahan, bila pengelolaan tanaman dan tindakan konservasi tanah tidak mengalami perubahan. Analisis TBE secara kuantitatif dapat menggunakan formula yang dirumuskan oleh Wischmeier dan Smith (1978) berupa rumus Universal Soil Loss Equation (USLE). Analisis TBE menggunakan rumus USLE dari Wischmeier dan Smith (1978). Formulasi USLE adalah sebagai berikut:

A = R x K x L x S x C x P

Keterangan :

A = Laju erosi tanah (ton/ha/tahun)

R = Indeks erosivitas hujan

K = Indeks erodibilitas tanah

L = Indeks panjang lereng

S = Indeks kemiringan lereng

C = Indeks penutupan vegetasi

P = Indeks pengolahan lahan atau tindakan

      konservasi tanah

Berdasarkan rumus yang digunakan, maka diperlukan empat jenis peta sebagai dasar perhitungan TBE, yaitu peta curah hujan, peta jenis tanah, kemiringan, dan peta penutupan lahan. Proses perhitungan nilai indeks dari setiap data peta, dilakukan dengan berbagai formulasi, yaitu:

1.      Indeks erosivitas (R). Indeks erosivitas hujan dapat diperoleh dengan menghitung besarnya energi kinetik hujan (Ek) yang ditimbulkan oleh intensitas hujan maksimum selama 30 menit (EI30). Rumus yang dipergunakan adalah Metode Utomo (1989) yaitu: EI 30 = -8,79 + (7,01 x R) dimana: EI30 = erosivitas hujan dan R = hujan rata-rata bulanan (cm) (Herawati,2010).

2.      Indeks erodibilitas (K). Indeks erodi-bilitas tanah menunjukkan tingkat kerentanan tanah terhadap erosi, yaitu retensi partikel terhadap pengikisan dan perpindahan tanah oleh energi kinetik air hujan. Tekstur tanah yang sangat halus akan lebih mudah hanyut dibandingkan dengan tekstur tanah yang kasar. Kandungan bahan organik yang tinggi akan menyebabkan nilai erodibilitas tinggi.

3.      Indeks panjang dan kemiringan lereng (LS). Renard et al., (1997) dalam Herawati (2009) faktor kemiringan dan panjang lereng (LS) terdiri dari dua komponen, yakni faktor kemiringan dan faktor panjang lereng. Faktor panjang lereng adalah jarak horizontal dari permukaan atas yang mengalir ke bawah dimana gradien lereng menurun hingga ke titik awal atau ketika limpasan permukaan (run off) menjadi terfokus pada saluran tertentu

4.      Indeks penutupan vegetasi dan pengolahan lahan (CP). Renard et al., (1997) dalam Herawati (2009) faktor penutupan lahan menggambarkan dampak kegiatan pertanian dan pengelolaannya pada tingkat erosi tanah.

5.      Kelas tingkat bahaya erosi. Hasil perhitungan nilai laju erosi dengan menggunakan rumus USLE kemudian diklasifikasi menjadi lima kelas, yaitu sangat ringan, ringan, sedang, berat, dan sangat berat.  

Tabel 1. Klasifikasi Tingkat Bahaya Erosi

No	Kelas TBE	Kehilangan tanah (ton/ha/th)	Keterangan
1	I	<15	Sangat ringan
2	II	16-60	Ringan
3	III	60-180	Sedang
4	IV	180-480	Berat
5	V	>480	Sangat berat

Sumber : Dephut (2008)

BAB III

METODELOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Analisis Topografi dan Wilayah Hujan Dalam Daerah Aliran Sungai (DAS) Secara Kuantitatif ini dilaksanakan pada hari Kamis tanggal 5 April 2012 pada pukul 09.00 – 12.00 WIB yang bertempat di ruang LG. 201 Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam praktikum Analisis Topografi dan Wilayah Hujan Dalam Daerah Aliran Sungai ini adalah Laptop, Software AcrGIS 9.3, Software Microsoft Office Excel. Sedangkan bahan yang digunakan adalah data digital sub-DAS Madiun, data digital tutupan lahan pada Sub-DAS Madiun, data digital sebaran jenis tanah pada Sub-DAS Madiun, data digital sebaran tebal solum tanah pada Sub-DAS Madiun, dan data digital sebaran curah hujan dalam bentuk spline curah hujan Sub-DAS Madiun.

3.3 Langkah Kerja

1.      Buka aplikasi ArcGIS-ArcMAP dan tambahkan data yang akan dianalisis (Madiun_utm, jenis_tanah_utm, tuplah_utm, solum2_utm dan spline_CH).

2.      Klik kanan jenis_tanah_utm à properties à pilih menu Symbology à pilih sub-menu Categories à rubah value field menjadi Tanah à klik add all values à klik oke.

3.      Pilih menu Spatial Analyst à Convert à Features to Raster à rubah input Features menjadi jenis_tanah_utm à rubah Field menjadi nilai_K à rubah ouput cell menjadi 30 à simpan data dengan nama file Nilai_k pada output Raster.

4.      Pilih menu Arc toolbox à Conversion tools à to Raster à Polygon to Raster à rubah input Features menjadi jenis_tanah_utm à rubah value field menjadi Nilai_K à rubah cellsize menjadi 30 à simpan data dengan nama file K_factor pada output raster.

5.      Klik kanan pada Tuplah_utm à Properties à pilih menu Symbology à pilih sub-menu Categories à rubah value field menjadi Tuplah à klik add all values à klik oke.

6.      Klik kanan pada tuplah_utm à open Attribute table à option à add field

7.      Pada table perintah add field, buat Nilai_CP pada kotak name à rubah type menjadi double à pada field properties rubah precision menjadi 7 dan scale 2.

8.      Klik option à select by attribute à pada table perintah select attribute à double klik Tuplah à klik Get Unique Values à klik salah satu kategori yang diinginkan. (contoh : ‘TUBLAH’ = ‘ Bandara/Pelabuhan’) klik Apply. Lakukan untuk semua kategori.

9.      Klik kanan kolum Nilai_CP à Field Calculator à masukkan nilai CP nya. (BandaraPelabuhan : 0.5; Lahan Terbuka : 0.9; Sawah : 0.5; Tubuh Air : 0.05; Hutan Tanaman : 0.5; Pertanian Lahan Kering : 0.43; Pemukiman/Lahan Terbangun : 0.5; Semak Belukar : 0.01; Hutan Sekunder : 0.25; Pertanian Lahan Kering Campur Semak : 0.2)

10.  Klik kanan Attribute of TUPLAH_utm à Clear Selections.

11.  Pilih menu Spatial Analyst à Convert à Features to Raster à rubah input Features menjadi jenis_tanah_utm à rubah Field menjadi nilai_K à rubah ouput cell menjadi 30 à simpan data dengan nama file CP_Factor pada output Raster.

12.  Masukkan data Spline_CH yang berasal dari hasil praktikum Analisis Curah Hujan Rata-rata Wilayah

13.  Masukkan data LS_Factor yang berasal dari hasil praktikum Analisis Topografi dan Wilayah Hujan Daerah Aliran Sungai.

14.  Pilih menu Spatial Analyst à Raster Calculator à masukkan rumus “Rain_fall = (0.0483 * pow([tk_ann_rain], 1.610)) (catatan: [tk_ann_rain] diganti dengan Spline_CH)

15.  Pilih menu SSpatial Analyst à Raster Calculator à masukkan rumus “IBE = [Rain_fall] * [K_factor] * [LS_factor] * [CP_factor] (catatan IBE : Indeks Bahaya Erosi, dan rumus tergantung dengan nama file yang dibuat)

16.  Pilih menu Spatial Analyst à Reclassify àklik Classify à rubah Method menjadi Manual à klik oke à rubah ol values menjadi 0 – 15 untuk kelas 1; 15 – 60 kelas 2; 60 – 180 kelas 3; 180 – 480 kelas 4; >480 kelas 5 à sipan data dengan nama file IBE_series à klok oke

17.  Pilih menu Arc toolbox àCoversion tools à from raster àraster to polygon à masukkan data IBE_series pada input raster àrubah field menjadi value à simpan data dengan nama file polygon_IBE pada output polygon features.

18.  Pilih menu Arc toolbox à Analysis tools à Overlay à Spatial Join à masukkan data polygon_IBE pada target features à masukkan Solum_utm pada JoinFeatures à simpan data dengan nama file join_IBE_Solum àklik oke.

19.  Klik kanan Join_IBE_Solum à Open Attribute Table à klik Options à Add field à ketik TBE pada kolum name àrubah Type menjadi text à klik oke.

20.  Klik options à select by attribute à double klik gridcode à = à klik get unique values à doble klik kategori à and à double klik solum à = à klik get unique values à double klik kategorinya. (contoh “GRIDCODE” = 1 and “SOLUM” = ‘Sangat Dangkal’) lakukan untuk semua kategori à klik Apply à klik kanan kolum TBE àfield Calculator à ketikkan kategori tingkat erosinya. (lakukan pada semua kategori)

21.  Klik kanan options à add field à ketikkan Luas_m2 pada kolum Name à rubah type menjadi Double à rubah Precision menjadi 7 dan scale 2 à klik oke.

22.  Pilih menu Editor à start Editing à klik kanan kolum Luas_m2 à Calculate Goemetry – rubah Poperties menjadi Area à rubah units menjadi Square meters à klik Oke à stop Editing.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Gambar 1.  Sebaran Jenis tanah pada Sub-DAS Madiun

Keterangan :

Gambar 2.  Nilai erosivitas Tanah (Nilai_K)

Keterangan :

Gambar 3.  Raster dari K_Factor

Keterangan:

Gambar 4.  Seberan tutupan lahan pada Sub-DAS Madiun

Keterangan:

Gambar 5.  Raster dari factor tanaman (CP_factor)

Keterangan:

Gambar 6.  Raster indeks erosivitas hujan (Rain_fall)

Keterangan:

Gambar 7.  Raster Ideks Bahaya Erosi (IBE)

Keterangan:

Gambar 8.  Klasifikasi Indeks Bahaya Erosi (IBE_series)

Keterangan:

Gambar 9. Polygon features of IBE (Polygon_IBE) dan Join_IBE_Solum

Tabel Tingkat Bahaya Erosi Sub-DAS Madiun

Tingkat Bahaya Erosi	Jumlah Polygon Wilayah	Luas (m2)	Persentase (%)
Ringan	9.357	1.242.721.250	48.20%
Sedang	13.493	259.214.659,8	10.05%
Berat	24.873	477.186.722,6	18.51%
Sangat Berat	26.355	599.365.668,6	23.24%
Total	74.078	2.578.488.301	100.00%

4.2 Pembahasan

Erosi adalah proser penghancuran pemisahan partikel tanah dari permukaan tanah dan diangkut oleh air/angin ke tempat pengendapannya atau tempat sedimentasinya.  Pada daerah tropis erosi yang paling dominan disebabkan oleh air, sedangkan erosi yang disebabkan oleh angin hamper tidak terjadi sehingga dapat diabaikan.

Erosi dapat dibagi menjadi dua berdasarkan tingkat kejadian erosi, yaitu erosi yang diperbolehkan (erosi geologi) dan erosi yang tidak diperbolehkan. Erosi geologi adalah tingkat kejadian erosi lebih lambat atau sama dengan tingkat terbentuknya tanah dari proses pelapukan batuan induknya. Sedangkan erosi yang tidak diperbolehkan adalah erosi yang terjadi lebih tinggi dari proses pembentukan tanah, sehingga terjadi degradasi lahan.

Erosi dapat dikelompokkan menjadi 4 kategori bedasarkan besarnya massa tanah yang tererosi yang disebut Indeks Bahaya Erosi (IBE), yaitu massa tanah yang tererosi < 15 ton/ha/tahun yang biasa disebut kelas I, 16 – 60 ton/ha/tahun yang biasa disebut kelas II, berat 60 – 180 ton/ha/tahun yang biasa disebut kelas III, sangat berat 180 - 480 ton/ha/tahun yang biasa disebut kelas IV, dan > 480 ton/ha/tahun yang biasa disebut kelas V. Namun dalam mengelompokkan Tingkat Bahaya Erosi pada suatu lahan, tidak hanya ditinjau dari massa tanah yang tererosi setiap Ha/tahunnya melainkan perlu pertimbangan lain yaitu kedalaman dari solom tanah tersebut.

Untuk menentukan Tingkat Bahaya Erosi (TBE) dengan mengkombinasikan antara massa tanah yang tererosi dengan ketebalan solom tanah juga dikelompokkan menjadi 4 kategori, yaitu solum sangat dangkal (<30 cm) pada IBE kelas I dikategorikan TBE berat, sedangkan  kelas II – V masuk kategori sangat berat. Pada solum sedang (30 – 60 cm) IBE  kelas I masuk kategori sedang, kelas IBE II dan III masuk kategori berat dan kelas IV dan V masuk kategori sangat berat. Pada solum dalam (> 60 cm), kelas I masuk kategori ringan, kelas II dan III masuk kategori sedang, kelas IV masuk kategori berat dan kelas V masuk kategori Sangat berat.

Pada Sub-DAS madiun dengan luas total 2.578.488.301 m², Tingkat Bahaya Erosi dengan kategori Ringan terjadi pada luasan 1.242.721.250 m² atau 48,20% dari luasan total Sub-DAS Madiun. Tingkat Bahaya Erosi sedang terjadi pada luasan 259.214.659,8 m² atau 10,05% dari luasan total Sub-DAS Madiun. Tingkat Bahaya Erosi berat terjadi pada luasan 477.186.722,6 m² atau 18,51% dari luas Sub-DAS Madiun. Sedangkan pada Tingkat Bahaya Erosi sangat berat terjadi pada luasan 599.365.668,6 m² atau 23,24% dari luas Sub-DAS Madiun.

KESIMPULAN

Berdasarkan analisis dengan GIS pada Sub-DAS Madiun untuk menganalisis sebaran erosi potensial pada Sub-DAS Madiun, maka deperoleh hasil Tingkat Bahaya Erosi ringan terjadi pada luasan 48,20 % dari luas Sub-DAS Madiun, sedang terjadi pada luasan 10,05% dari luas Sub-DAS madiun, berat terjadi pada luasan 18,51% dari luas Sub-DAS Madiun, dan sangat berat terjadi pada luasan 23,24% dari luas Sub-DAS Madiun.

DAFTAR PUSTAKA

Arsyad S. 2006. Konservasi Tanah dan Air. Bogor: IPB Press.

[Dephut] Departemen Kehutanan. 2008. Buku Statistik Kehutanan Indonesia. Jakarta.

Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi. 2002. Kajian Erosi dan Sedimentasi Pada DAS Teluk Balikpapan Kalimantan Timur, Laporan Teknis Proyek Pesisir, TE-02/13-I, CRC/URI, Jakarta.

Purwowidodo. 1999. Konservasi Tanah di Kawasan Hutan. Fakultas Kehutanan IPB. Bogor: IPB Press.

Rahim SE. 2003. Pengendalian Erosi Tanah dalam Rangka Pelestarian Lingkungan Hidup. Jakarta: Bumi Aksara.

Marwanto et.al.2008.Identifikasi Lahan Rawan Longsor dan Indeks Bahaya Erosi di Kabupaten Solok provinsi Sumatra Barat [terhubung berkala]. balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/.../setiari_longsor.pdf.

Herawati T.2010.Analisis Spasial Tingkat Bahaya Erosi di Wilayah DAS Cisadane Kabupaten Bogor. Jurnal Penelitian Hutan dan Konservasi Alam 8(4):413-42

Tosiani, A. 2009. Dampak Perubahan Penggunaan Lahan Terhadap Erosi Tanah di Sub DAS Mesaam Provinsi Bali [terhubung berkala]. http://j4ll3d.student.umm.ac.id/download-as-doc/student_blog_article_7.doc