IV. APLIKASI CROPWAT 8

Transkripsi

1 IV. APLIKASI CROPWAT 8 Dalam pokok bahasan aplikasi cropwat 8 akan dibahas mengenai: Menghitung ETo Menghitung ETm Fase kritis tanaman terkait kebutuhan air (ky) Menghitung CWR Menghitung IWR Schedulling Tujuan Instruksional khusus: Mampu mengoperasikan cropwat 8 PENDAHULUAN Evapotranspirasi tanaman merupakan gambaran dari besarnya air yang dibutuhkan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Nilai evapotranspirasi sangat dibutuhkan sebagai dasar volume air yang akan diaplikasikan pada kegiatan irigasi dan interval pemberian air irigasi Evapotranspirasi dapat dihitung dengan menggunakan beberapa persamaan antara lain : Blaney-Criddle, Radiasi, Panci, Penman dan Penman-Monteith. Selain itu evapotranspirasi dapat dihitung dengan perangkat lunak berupa dayet dan Cropwat 8. Model Cropwat pada awalnya dikembangkan oleh FAO pada tahun 1990 yang bertujuan untuk mempermudah dalam perencanaan dan manajemen proyek irigasi. APLIKASI CROPWAT 8 Data input yang dibutuhkan untuk aplikasi Cropwat 8 adalah : Data metereologi berupa suhu udara maksimun dan minimun, kelembaban relatif, lama penyinaran dan kecepatan angin untuk menentukan nilai evapotranspirasi tanaman potensial (ETo) melalui persamaan Penman- Monteith Data curah hujan harian (periode atau bulanan) Data tanaman berupa tanggal penanaman, koefisien tanaman (Kc),fase pertumbuhan tanaman, kedalaman perakaran tanaman, fraksi deplesi dan luas areal tanam (0-100% dari luas total area). Untuk penentuan jadwal irigasi (schedulling), dibutuhkan data : Tipe tanah yang meliputi total air tersedia,kedalaman perakaran maksimum, deplesi lengas tanah awal ( % dari kadar lengas total tersedia). Ketebalan pemberian air yang dikehendaki Data yang dihasilkan dari analisis software Cropwat 8 berupa tabel dan grafik. Hasil analisa dapat dilihat dalam bentuk interval harian, 10 harian atau bulanan.

2 Data yang dihasilkan simulasi Cropwat 8 antara lain : Evapotranspirasi tanaman potensial, ETo (mm/periode) Kc tanaman, nilai rata-rata dari koefisien tanaman untuk setiap periode. Curah hujan efektif (mm/periode), jumlah air yang masuk ke dalam tanah. Kebutuhan air tanaman, CWR atau ETm (mm/periode) Kebutuhan air irigasi, IWR (mm/periode) Total air tersedia, TAM (mm) Air yang siap digunakan tanaman, RAM (mm) Evapotranspirasi tanaman, Etc (mm) Perbandingan evapotranspirasi aktual dengan evapotranspirasi maksimum, Etc/ETm (%) Defisit lengas tanah harian (mm) Interval irigasi (hari) dan ketebalan aplikasi irigasi (mm) Kehilangan irigasi (mm), air irigasi yang tidak tersimpan di dalam tanah (seperti aliran permukaan atau perkolasi dalam) Estimasi penurunan produksi tanaman akibat stress air tanaman (apabila Etc/ETm dibawah 100%). CARA PERHITUNGAN Kebutuhan air tanaman (Crop Water Requirement, CWR) dihitung dengan persamaan CWR = ETo x Kc x Luas Areal Tanam. Nilai Kc rata-rata diduga melalui interpolasi linier pada nilai Kc tiap fase pertumbuhan tanaman. Nilai Kc dihitung sebagai Kc x areal yang tertutup tanaman, sehingga jika areal yang digunakan sebesar 50% total area maka nilai Kc menjadi ½ dari nilai Kc yang ada pada data. Untuk perhitungan CWR dan schedulling, data curah hujan harus didistribusikan menjadi nilai harian. Hal ini dilakukan dengan memproses curah hujan bulanan pada kurva kontinyu, selanjutnya mengansumsikan curah hujan bulanan dalam 6 curah hujan tinggi yang terpisah. Tiap lima hari sekali jumlah curah hujan efektif dapat diubah. Dalam schedulling, dapat dipilih dua opsi yaitu jadwal irigasi atau neraca lengas tanah harian. Jadwal irigasi menunjukkan status lengas tanah setiap ada masukan air baru melalui curah hujan atau irigasi. Neraca lengas tanah harian menggambarkan keadaan perubahan lengas tanah setiap fase pertumbuhan tanaman. Total lengas tersedia (total available moisture, TAM) dihitung dengan TAM = kapasitas lapangan titik layu x kedalaman akar. Lengas tanah yang tersedia (readily available moisture, RAM) dihitung dengan RAM = TAM x P, dimana P merupakan fraksi deplesi.

3 Untuk menghindari cekaman air, perhitungan defisit lengas tanah hendaknya tidak jauh di bawah RAM. DIAGRAM ALUR Mulai Input Data Dasar Pengelolaan Irigasi Tanaman Tanggal tanam; KC; Mintakat perakaran; Ky Iklim Temperatur; Kecepatan angin; Penyinaran; Kelembaban Tanah Tekstur; Lengas ter- sedia; Laju infiltrasi; Lengas tanah awal 1. Menghitung evapotranspirasi (ETo) Penman Monteith B 2. Menghitung curah hujan efektif (SCS USDA) Input areal tanam setiap tanaman, tanggal dan tanggal tanam pada jaringan irigasi Mensimulasi setiap parameter tanaman selama musim pertumbuhan termasuk : (1) koef.tanaman,.(2) indeks daun, (3) evapotranspirasi tanaman, (4) curah hujan efektif, (5) perkolasi, (6) kebutuhan irigasi Skhejul Irigasi A Memilih lima opsi : Tentukan waktu, tanggal dan kedalaman, Irigasi pada persentase deplesi lengas tanah (% RAM), Irigasi dengan interval tetap, Irigasi untuk ET atau penurunan hasil ; Tanpa irigasi, hanya curah hujan

4 Menghitung Kebutuhan Irigasi Tanaman Aktual A Estimasi kebut. Irigasi meliputi: (1) Waktu irigasi, waktu dan kedalaman, (2) deplesi lengas tanah (3) ET aktual, (4) Perkolasi dalam, (5) kedalaman irigasi, (6) Hasil tanaman Tidak Irigasi memuaskan atau tidak Ya Kebutuhan Irigasi dari Jaringan Irigasi Untuk mengestimasi kebutuhan irigasi bulanandari jaringan irigasi dengan pola tanam yanhg berbeda Ya Pola tanam berubah atau tidak B Print out hasil irigasi Tidak Selesai Gambar 4.1 Diagram Alur operasional Cropwat 8 Persiapkan data yang dibutuhkan meliputi data tanaman, data meteorologi dan data tanah. Data meteorologi meliputi : temperatur udara maksimum dan minimum, kecepatan angin, lama penyinaran, kelembaban relatif dan curah hujan. ETo dihitung dengan persamaan Penman-Monteith Hujan efektif dihitung dengan persamaan Konservasi Tanah USDA PE = P tot x P tot, untuk P 125 tot < 250 PE = , 1 x P tot, untuk P tot > 250 Dimana, PE adalah hujan efektif (mm) dan P tot adalah hujan total (mm)

5 Setelah input data, maka Cropwat 8 dapat mulai memproses data untuk menghasilkan data lain berupa : koefisien tanaman, indeks daun tanaman, evapotranspirasi tanaman, perkolasi, hujan efektif dan kebutuhan air tanaman. Cropwat 8 dapat mengestimasi jadwal irigasi dengan 5 pilihan perintah yaitu : setiap irigasi didefinisikan oleh pelaksana, irigasi di bawah atau di atas titik deplesi tanah (%RAM), irigasi pada interval tetap, defisit irigasi atau tanpa irigasi. Selanjutnya Cropwat 8 mulai mensimulasi neraca air pada lahan yang meliputi lama irigasi, tanggal dan ketebalan irigasi, deplesi lengas tanah, jumlah perkolasi, evapotranspirasi tanaman aktual dan hasil tanaman Neraca air pada lahan dihitung dengan persamaan : SMD t = SMD t 1 + ET c PE IR + RO + DP Dimana, SMD t, SMD t-1 : deplesi lengas tanah pada dekade t dan t-1 (mm) ETc : Evapotranspirasi tanaman aktual (mm) PE : hujan efektif (mm) IR : ketebalan irigasi (mm) RO : Run Off (mm) DP : perkolasi kedalam (mm) Kemungkinan penurunan produksi tanaman dihitung berdasarkan pada derajat deplesi lengas tanah untuk pemenuhan kebutuhan evapotranspirasi tanaman. Kemungkinan penurunan tersebut dihitung dengan persamaan : 1 Ya Ym = ky 1 ETa ETm 1 Ya Ym i = 1 Ya Ym 1 x Ya Ym 2 x x Ya Ym i Dimana, i = fase pertumbuhan tanaman Ky = faktor reduksi hasil tanaman Ya, ETa = hasil dan evapotranspirasi tanaman aktual Ym, ETm = hasil dan evapotranspirasi tanaman potensial

6 Setelah simulasi jadwal irigasi selesai, selanjutnya Cropwat 8 mengestimasi kebutuhan air irigasi bulanan untuk areal irigasi berdasarkan pola tanam, persamaan yang digunakan : Q gross = 1 e p x t x 0, 11 x A scheme x n i=1 ET crop P eff x A crop A scheme Dimana, Q gross = kebutuhan air bulanan untuk areal irigasi (l/detik) e p = efisiensi irigasi ( 1, tak berdimensi) t = faktor waktu operasional ( 1, tak berdimensi) i = indeks tanaman dalam pola tanam A crop = luas tanaman (ha) A scheme = total luas area irigasi (ha) ET crop = evapotranspirasi tanaman (mm/hari) P eff = hujan efektif (mm/hari) OPERASIONAL CROPWAT 8 Tahapan-tahapan operasional Cropwat 8 sebagai berikut : Install software Cropwat 8 pada computer anda. Mulai jalankan Cropwat 8 pada computer anda. Kemudian akan muncul tampilan awal berikut : Tampilan dan fungsi menu di bagian atas :

7 New, berfungsi untuk membuat file baru/input data baru. Open, berfungsi untuk membuka file yang ada dalam data base. Close, berfungsi untuk menutup file/data yang aktif. Save, berfungsi kalau akan melakukan penyimpanan data atau hasil analisis. Print, berfungsi kalau akan melakukan printout data atau hasil analisis (Tabel atau Grafik). Chart, berfungsi untuk menampilkan data atau hasil analisis berupa grafik (climate/eto/ RHmin, CWR, Irrigation Schedule/Water balance). Tampilan grafik Climate :

8 Tampilan grafik Neraca Lengas Option, berfungsi untuk melakukan pemilihan metode analisis

9 Selanjutnya mulai input data metereologi, data tanaman dan data tanah Untuk memulai input data metereologi, klik icon Input data Country, yaitu negara dimana data meteorologi itu berasal Input data Station, yaitu stasiun meteorologi pencatat. Input data Altitude, yaitu tinggi tempat stasiun pencatat. Input data Latitude, yaitu letak lintang (Utara/Selatan). Input data Longitute, yaitu letak bujur (Timur/Barat). Input data Temperatur maksimum ( o C/ o F/ o K), Input data Temperatur minimum, Input data Kelembaban relatif (%, mmhg, kpa, mbar), Input data Kecepatan angin (km/hari, km/jam, m/detik, mile/hari, mile/jam), Input data Lama penyinaran matahari (jam atau %). Kemudian klik icon Calculate ETo, maka akan segera terisi nilainya dalam unit mm/hari. Klik icon Next, untuk melanjutkan bulan berikutnya Lakukan langkah diatas sampai input data untuk bulan Desember

10 Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data meteorology yang dikehendaki. Tampilannya sebagai berikut : Misalkan data yang dibuka adalah data meteorologi dari stasiun pengamat meteorologi : Untuk memulai input data hujan, klik icon

11 Input data total hujan tiap bulan (Januari s/d Desember). Untuk memilih metode perhitungan Hujan efektif, klik Effective Pilih dan isikan metode perhitungannya (1) Fixed Percentage, (2) Dependable Rain, (3) Empirical Formula, (4) USDA Soil Conservation Service Method, ini sebagai metode default nya. Lanjutkan dengan klik Oke

12 Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data hujan yang dikehendaki. Tampilannya sebagai berikut : Untuk memulai input data tanaman, klik icon ; Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data tanaman (misal : data tanaman dalam data base FAO) yang dikehendaki. Selanjutnya lakukan editing sesuai dengan data yang diinginkan (tanggal tanam, lama stage pertumbuhan dan kedalaman akar). Tampilannya sebagai berikut :

13 Untuk memulai input data tanah, klik icon Lakukan input data sesuai dengan data tanah yang tersedia. Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data tanah (misal : data tanah dalam data base FAO) yang dikehendaki. Terrsedia tiga jenis data tanah (Pasir, Lempung dan Liat). Tampilannya sebagai berikut : Setelah dipilih/dibuka salah satu jenis tanah, tampilannya sebagai berikut :

14 Untuk melihat hasil analisis kebutuhan air tanaman, klik icon : Untuk melihat hasil analisis kebutuhan air irigasi atau neraca air dalam mintakat perakaran, klik icon :

15 Untuk memilih scenario irigasi atau tanpa irigasi, klik Options (menu di bagian atas). Kalau dipilih irigasi lanjutkan dengan memilih metode pemberian air irigasi (ada berbagai pilihan metode). Untuk menyusun pola tanam di hamparan/landscap lahan pertanian, klik icon : Untuk melihat pengaturan alokasi air irigasi dalam jaringan, klik icon :

16 REFERENSI FAO (Food and Agriculture Organization), 1998, Guidelines for computing crop water requirements, Authors : Allen, R.G, L.S. Rereira, D. Raes and M. Smith, Irrigation and Drainage Paper 56, Rome, Italy Prijono Sugeng, Agrohidrologi Praktis, Cakrawala Indonesia, Malang PROPAGASI A. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) 1. Sebutkan data input yang dibutuhkan oleh model Cropwat 8? 2. Sebutkan data output yang dihasilkan dari model Cropwat 8? 3. Jelaskan langkah-langkah dalam operasional Cropwat 8? B. PROYEK Buat jadwal irigasi dengan menggunakan alat evaluasi Software Cropwat- 8. Data input menggunakan : (1) Data Meteorologi yang telah disediakan, (2) Data Tanah sesuai lokasi atau pilih (liat, lempung, pasir) dan (3) Data tanaman pilih yang ada di lokasi studi kemudian ambil database FAO yang terdapat dalam Cropwat atau FAO-56. Hitung : 1. Evapotranspirasi potensial, bandingkan dengan hasil perhitungan pada proyek Pokok Bahasan 2 (Neraca Air). 2. Kebutuhan air tanaman (ETc) atau CWR 3. Kebutuhan air irigasi (IWR) 4. Analisis kemungkinan reduksi produksi (%) 5. Berapa debit pemberian air sesuai dengan Efisiensi Irigasinya/Metode Irigasi yang digunakan. Hujan efektif dihitung dengan rumus : Pe = 70% (untuk tanaman padi) dan SCS USDA (tanaman selain padi) IRRIGATION EFICIENCY : 1. Surface : 70% 2. Sprinkler : 80% 3. Drip : 90% OUTPUT : 1. Tabel Meteorologi dan ETo 2. Tabel Crop Water Requiremnt 3. Tabel Irigation Schedule 4. Grafik Neraca Air di mintakat perakaran

17 DATA METEOROLOGI : Stasiun pengamat : Karangkates Altitude : 285 m Latitude : 8.09 o L.S Longitude : o B.T Bulan Temperatur Maximum (o C) Temperatur Minimum (o C) PROPAGASI Kelembaban Relatif (%) Kecepatan Angin (km/hari) Lama Penyinaran (jam) Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember KRITERIA SKEJULING : Non-padi No Irrigation Timing Irrigation Application 1 Irrigate at critical depletion (100%) Refill soil to 100% Field capasity 2 Irrigate at critical depletion (100%) Refill soil to 50% Field capasity 3 Irrigate at given ET crop reduction perstage Refill soil to 100% Field capasity 4 Irrigate at critical depletion (100%) Fixed application depth (50 mm) 5 Rainfed (No Irrigation) - Padi Hujan (mm) No Irrigation Timing Irrigation Application 1 Irrigate at critical depletion (100%) Refill to water depth (100 mm) 2 Irrigate at critical depletion (100%) Refill to water depth (50 mm) 3 Irrigate at given ET crop reduction perstage Refill to water depth (100 mm) 4 Irrigate at fixed water depth (50 mm) Fixed application depth (100 mm) 5 Rainfed (No Irrigation) -