PERAN MEKANISME AIR LIMPASAN DALAM TRANSPORT NUTRIEN DI LAHAN CURAM DAN LAPISAN TANAH LIAT

• Main Author: Thi Ngoc Anh, Nguyen
• Format: Dissertations
• Language: Indonesia
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/41782
• Institution: Institut Teknologi Bandung

Kualitas dan kuantitas air sungai dipengaruhi oleh berbagai aspek, yaitu air limpasan permukaan, aliran pori-pori tanah, aliran balik (kondisi tanah jenuh), dan air tanah. Hubungan antara air hujan, air limpasan, dan kualitasnya sangat tergantung dari proses hidrologi, yang perlu disimulasikan dalam model. Namun, keterbatasan pemahaman mengenai mekanisme utama limpasan di kawasan tertentu, keterbatasan data hujan, keterbatasan data limpasan, dan keterbatasan data kandungan nutrien menjadi permasalahan untuk memodelkan transpor limpasan dan nutrient di alam. Kebanyakan model berbasis fisik tidak dapat menggambarkan kompleksitas dan heterogenitas yang sebenarnya terjadi di lapangan Berdasarkan hal tersebut, disertasi ini memberikan penelitian komprehensif untuk mengidentifikasi pengaruh dari air hujan pada kualitas air sungai pada kawasan pedesaan melalui pemahaman yang lebih dalam terhadap pembentukan air limpasan dan persebaran nutrient pada daerah tangkapan dengan kemiringan tertentu. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuktikan bahwa aliran bawah permukaan, khususnya aliran balik memiliki peran lebih dominan dalam pembentukan limpasan dibandingkan air permukaan. Di samping itu, limpasan permukan, mekanisme dan kuantitas, karaketeristik fisik tanah adalah faktor yang sangat berpengaruh terhadap tarnspor nutrient selama proses runoff. Untuk mencapai tujuan tersebut, pada penelitian ini dilakukan tahapan-tahapan: (1) melakukan perbandingan proses hujan – limpasan untuk berbagai intensitas hujan yang berbeda dan tutupan lahan yang berbeda dalam lingkup penelitian lapangan; (2) mendapatkan mineralisasi dan nitrifikasi untuk mempelajari transpor nutrient sebagai ammonium dan nitrat pada lapisan tanah yang berbeda dan debit aliran dalam lingkup penelitian laboratorium; (3) mengembangkan model fisik sederhana yang dapat diaplikasikan untuk kondisi spesifik dengan kemiringan yang curam dalam negara dengan iklim tropis. Proses pembentukan limpasan dapat dilakukan pada plot tanah yang berbeda pada hujan buatan. Data kelembaban tanah menjadi indikator untuk mendukung dinamika kandungan air pada lapisan tanah dalam lingkup percobaan in-situ. Selain itu, parameter lain terkait dengan kapasitas untuk mengalirkan air pada tanah, seperti konduktivitas hidrolis, porositas tanah, tekstur, massa jenis juga diukur dalam penelitian ini. Hasil dari tahap ini membantu untuk meningkatkan pemahaman terhadap pembentukan limpasan dan memberikan informasi kaitan antara kelembaban tanah dan air yang tersimpan pada lapisan tanah di daerah tangkapan. Hasil yang diperoleh pada tahap ini digunakan untuk memperdalam pemahaman menganai ppembentukan limpasan dan untuk memberikan informasi mengenai hubungan antara kelembaban tanah dan jumlah air yang tersimpan dalam tanah. Hasil ini akan diaplikasikan pada model fisik yang menjadi tahap terakhir penelitian. Pada penelitian laboratorium yang telah dilakukan, jumlah pupuk diaplikasikan pada kolom tanah yang berbeda untuk mempelajari cara infiltrasi dan penyebaran nutrient pada tanah dan air limpasan. Intensitas hujan buatan yang berbeda ditetapkan setiap dua hari. Sampel tanah pada level kedalaman yang berbeda dan aliran air di bawah kolom tanah dikumpulkan, kemudian ammonium dan nitrat dianalisis setiap hari. Hasil dari tahap ini membuktikan bahwa kapasitas penyerapan ammonium dengan jumlah tinggi pada lapisan tanah atas dan efek yang sangat singkat dari aliran limpasan pada transpor nitrat pada arah vertikal dan horizontal. Beberapa fungsi pendekatan seperti rangkaian Fourier dan polinomial dinilai sesuai dengan data kualitas. Untuk mendukung model ini, model baru lain berdasarkan prosedur automata seluler ditelaah dan dikembangkan untuk meniru perubahand dari aliran pada daratan. Model tersebut berhasil memodelkan proses limpasan dan nutrient pada kawasan dengan kemiringan tinggi, dengan hasil yang dapat diterima. Pada akhirnya, model fisik sederhana dapat dibangun untuk memperkirakan kelembaban air dalam tanah, airan flux pada arah horizontal dan vertical di antara lapisan tanah. Data aliran air juga menjadi data input untuk simulasi kondisi dinamis dari ammonium dan nitrat pada lapisan tanah. Kemudian daerah yang menjadi lingkup studi dibagi menjadi beberapa segmen, setiap segmen kemudian dibagi menjadi beberapa lapisan, dan digunakan persamaan kekekalan massa pada setiap lapisan tanah. Kunci penting dari metoda ini adalah menggunakan lapisan yang sangat tipis dan menggunakan tahap waktu yang sangat kecil untuk meningkatkan akurasi dari simulasi. Sebagai kesimpulan, disertasi ini memberikan pengetahuan terkait dengan pembentukan limpasan. Pengetahuan yang dihasilkan diharapkan dapat memberikan kontribusi pada pemahaman yang lebih baik terhadap kualitas air kawasan pedesaan, dengan demikian dapat dikembangkan suatu desain dari model fisik untuk prediksi kualitas air. Mekanisme limpasan didominasi oleh air tanah, dan kelembaban tanah menjadi faktor penting yg berkontribusi pada pembentukan limpasan. Mekanisme dispersi nitrogen dipengaruhi oleh faktor limpasan di aliran horizontal, aliran vertikal, aliran balik, dan jumlah air yang tersimpan dan dalam tanah sesuai dengan persamaan kesetimbangan massa di setiap lapisan tanah tertentu.