PENURUNAN EVAPORASI AIR TANAH OLEH MULSA PASIR

Transkripsi

1 PENURUNAN EVAPORASI AIR TANAH OLEH MULSA PASIR Judul Asli: Soil Water Evaporation Suppression by Sand Mulches (Modaish, A.S; Horton, R and Kirkham, D. Soil Science, April 1985, Vol. 139, No. 4. Alih Bahasa: Parlindungan Lumbanraja. Sabtu 25 April 1987 Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran ABSTRAK: Paper ini melaporkan pelaksanaan suatu percobaan tentang penelitian penggunaan pasir sebagai mulsa tanah. Dibandingkan keefektifan penurunan evaporasi air tanah pada tebal mulsa pasir : 0, 2, dan 6 cm. Pengukuran dilakukan pada laju potensial evaporasi 1,1 cm/hari dan 0,55 cm/hari. Sebagai tambahan dari pengukuran evaporasi, juga diukur penyebaran air pada kedalaman tanah percobaan. Ada 5 perlakuan yang diselidiki, masingmasing: Kontrol (tanpa mulsa pasir); C6 (tebal mulsa pasir kasar 6 cm); F6 (tebal mulsa pasir halus 6 cm); C2 ( tebal mulsa pasir kasar 2Cm) dan F2 ( tebal mulsa pasir halus 2 cm).setelah percobaan berlangsung selama 35 hari diukur kumulatif evaporasi dari masingmasing perlakuan pada laju potensial evaporasi 1,1 cm/hari, diperoleh: 6,79; 1,50; 1,55; 3,76; dan 4,62 berturut-turut untuk: kontrol, C6, F6, C2, F2 dan untuk laju potensial evaporasi 0,55 cm/hari berturut-turut didapat: 6,68; 0,95; 1,21; 2,71 dan 4,28 cm air. Dari data di atas terlihat adanya penurunan evaporasi pada penggunaan pasir sebagai mulsa dibandingkan terhadap kontrol. Mulsa pasir setebal 6 cm ternyata paling efektif. Untuk ketebalan yang serupa mulsa pasir bertextur kasar sedikit lebih efektif dibandingkan pasir bertekstur halus. Juga dari hasil analisis distribusi air untuk tiap kedalaman tanah pada seluruh perlakuan terlihat bahwa penggunaan mulsa pasir efektif dalam penyelamatan air tanah dari kehilangan evaporasi. Urutan keefektifan mulsa pasir dalam percobaan ini adalah: C6> F6> C2> F2. 1

2 PENDAHULUAN Persediaan air dalam tanah merupakan masalah penting dalam pertanian di daerah kering dan daerah semi kering. Pada daerah ini, curah hujan rata-rata tahunan adalah 50 cm atau bahkan kurang, sehingga air sering menjadi penghambat produksi. Jika tidak tersedia curah hujan yang berlimpah (lebih dari cukup) sepanjang masa pertumbuhan, maka tanaman sangat bergantung pada pengairan atau penyediaan air yang dilakukan sebelum penanaman. Arnon (1976) melaporkan bahwa semakin efisien tanah menyimpan presipitasi maka produksi tanaman akan semakin tinggi. Satu yang tidak menguntungkan di daerah lahan kering dan semi kering adalah kehilangan air oleh karena evaporasi yang besar, sementara efisiensi menyimpan air pada umumnya rendah. Pengembangan cara pengelolaan haruslah ditekankan pada usaha pengurangan evaporasi air tanah. Willis (1960) meneliti evaporasi dari lapisan tanah pada kedalaman permukaan air tanah dan hasilnya jika lapisan tanah kasar berada dibawah lapisan tanah halus pengaruhnya terhadap laju evaporasi adalah kecil. Tapi jika tanah kasar sebagai lapisan permukaan terlihat adanya pengaruh yang besar. Juga ia mengemukaan bahwa dalam ketidak timbulan muka iar tanah, tingkat kedalaman sangat nyata mempengaruhi evaporasi dari tanah yang baru dibasahi. Kirkham et.al (1967) meneliti pengaruh dari mulsa pasir pada permukaan dan di bawah permukaan tanah dalam pencegahan evaporasi dari tanah. Mereka menemukan bahwa penggunaan mulsa pasir di permukaan lebih efektif dibandingkan dengan yang berada di bawah permukaan tanah. Dia meletakkan lapisan kerikil pada kedalaman 5, 15 dan 25 cm di bawah permukaan tanah. Dia menyatakan bahwa lapisan tanah di atas kerikil menahan air lebih besar dari tanah yang tanpa lapisan kerikil pada kedalaman yang serupa. Ia mengatakan pula bahwa evaporasi pada percobaan denghan lapisan kerikil di permukaan maupun sedalam 5 cm di bawah permukaan lebih lambat dibandingkan dengan kontrol. Sedangkan evaporasi dari tanah dengan lapisan 15 dan 25 cm di bawah permukaan adalah relatif lebih cepat dari kontrol. Benoit dan Kirkham (1963) meneliti beda keefektivan dari abu tongkol jagung dan kerikil sebagai mulsa dalam usaha pengurangan evaporasi air tanah. Mereka menyatakan bahwa kerikil lebih efektiv dan abu sedikit efektiv sebagai mulsa. Corey dan Kemper (1968) juga mengatakan bahwa mulsa kerikil baik digunakan untuk mengurangi evaporasi. Van Barel dan Hillel (1975) mengembangkan model komputer untuk menggambarkan transportasi air dan panas dalam profil tanah dengan dan tanpa mulsa kering. Dari hasil perhitungan telihat bahwa evapora dari profil tanah yang ditutup oleh mulsa sangat rendah dibandingkan dari profil tanah yang terbuka. Hasil studi sebelumnya 2

3 memperlihatkan bahwa mulsa kering pada permukaan dapat mengurangi evaporasi air tanah. Pasir terlihat baik untuk digunakan sebagai mulsa. Kemampuan pasir menahan air adalah rendah, sehingga dengan demikian cepat kering. Konduktivitas hidrolik pasir dalam keadaan basah adalah tinggi, dan rendah dalam keadaan kering, dan relativ untuk tanah bertekstur halus. Air infiltrasi akan turun dengan cepat melalui mulsa pasir, tapi dalam keadaan kering mulsa pasir akan mengekang gerakan air kebagian atas sebagai evaporasi. Flescher (1891) melaporkan hasil penelitian atas tiga kotak tanah gambut yang terbuka terhadap pengaruh lapang. Masing-masing tanah pada kotak tersebut diberi perlakuan yang berbeda pada permukaannya. Keadaan permukaan yang digunakan adalah: satu kotak diberi lapisan pasir kasar yang diambil dari sungai Weser, setebal 10 cm; satu kotak yang lainnya diberi campuran 10 cm gambut dengan 10 cm pasir; satu kotak lainnya tanpa perlakuan apa-apa. Setelah 3 tahun kandungan air masing-masing perlakuan pada kotak adalah: 83,3; 80,3 dan 72,2% berturut-turut untuk kotak dengan pasir, campuran dan tanpa perlakuan. Hasil ini menunjukkan bahwa peletakan pasir di atas peermukaan yang lebih halus dapat melindungi air dari kehilangan. Studi lain tentang hal ini juga dikemukakan oleh Zwerman dan Blake (1958). Hallel dan Talpaz memperlihatkan gerakan aliran air dari tekstur tanah pada lapisan profil tanah dengan simulasi komputer. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa lapisan penutup yang bertekstur lebih kasar menurunkan evaporasi air tanah. Jumlah kumulatif evaporasi dalam waktu 10 hari untuk profil tanah lempung yang ditutup dengan pasir dan tanah liat yang ditutup dengan pasir didapat: 4,3 cm dan 5,5 cm berturut-turut. Sedangkan kumulatif evaporasi dari tanah lempung dan liat tanpa ditutup pasir berturit-turut adalah 7,4 dan 10 cm, dalam jangka waktu 10 hari. Hasil ini menyatakan adanya potensi pasir untuk digunakan sebagai mulsa dalam menentukan evaporasi. Tujuan studi ini adalah untuk membandingkan keefektivan penggunaan pasir sebaai mulsa dengan ketebalan 0,2 dan 6 cm, dalam usaha menurunkan evaporasi air dari kolom tanah di laboratorium. ALAT DAN BAHAN Tanah lempung nicollet (Aquic hapludoll, fine loamy, mixed mesic) diperoleh dari Agronomy and Agrycultural Engenering Reseacrh Center yang berlokasi dekat Boon, Iowa. Sampel diambil dari kedalaman antara 8 sampai dengan 32 cm, dikeringudarakan, dan diremukkan, dilalukan pada saringan 2 mm. Berat jenis tanah berkisar antara 1,13-1,20 g/cm 3. Kantong plastik yang digunakan berdiameter 4 cm, sebanyak 20 buah. 3 Keduapuluh plastik ini digunakan untuk melakukan kelima percobaan dengan 4 ulangan, masing-masing: plastik dengan panjang 24 cm digunakan sebagai kontrol ( tanpa

4 mulsa pasir); kantong plastik dengan panjang 30 cm digunakan untuk perlakuan C6 dan F6 (tebal mulsa pasir kasar dan halus 6 cm); dan kantong plastik sepanjang 26 cm digunakan untuk percobaan C2 dan F2 (tebal mulsa pasir kasar dan halus 2 cm), jadi tebal tanah untuk tiap percobaan adalah 24 cm. Setelah tanah kering udara dimasukkan kedalam kantong plastik, dalam posisi berdiri ditambahkan air dari mermukaan sedikit demi sedikit sampai air yang berlebihan keluar dari dasar plastik. Setelah drainase berhenti, tiap kolom tanah ditutup dengan selaput plastik untuk mencegah evaporasi. Kandungan air mula-mula dari tiap tanah percobaan berkisar antara 0,5 0,55 persen volume. Setelah 2 hari selaput plastik diambil dan mulsa pasir diletakkan pada permukaan tanah. Ada dua derajat kekasaran pasir yang digunakan (diperoleh dari Martin Raretta, Garnavillo, Iowa, 52049) dengan ketebalan mulsa: 0,2 dan 6 cm. Kedua derajat kekasaran yang digunakan adalah 53 untuk pasir kasar dan 97 untuk pasir halus. Sebagian besar pasir kasar berukuran antara 0,30 mm 0, 20 mm, dan pasir halus antara 0,10 mm -0,15 mm. Setelah peletakan pasir, tiap kolom tanah diletakkan ke atas meja kerja berputar. Tinggi tiap ujung tanah percobaan dibuat serupa. Meja kerja berdiameter 45 cm dan kecepatan berputarnya adalah 3 putaran permenit. Di atas meja kerja, tanah hanya berbeda dalam pengaruh penyinaran. Percobaan dilakukan diruangan dengan temperatur tetap 22 ± 10 o C. Ada dua percobaan yang dilaksanakan, pertama dengan panas sebuah lampu 300 wat sebagai energi evaporasi, yang kedua dengan sebuah lampu 150 watt. Masing-masing lampu diletakkan di atas masing-masing perlakuan di atas meja kerja sesuai dengan laju potensial evaporasinya. Selama percobaan seluruh silinder plastik yang hanya berisi air diletakkan disisi kolom tanah. Laju potensial evaporasi dari silinder salama percobaan adalah konstan, yang mewakili laju potensial evaporasi. Laju evaporasi dari kedua percobaan tersebut adalah 1,1 dan 0,55 cm/hari. Kedua laju evaporasi di atas akan mungkin timbul di daerah beriklim panas. Percobaan berlangsung selama 35 hari. Data evaporasi didapat secara periodik dari berat kolom tanah. Dalam hal ini, evaporasi kumulatif diukur, dan laju evaporasi diduga. Pada akhir percobaan, sebaran kandungan air terhadap kedalaman kolom tanah di ukur. Kolom tanah dibagi dengan interval 2 cm, dan pengukuran kandungan air dilakukan dengan cara grafimetri. HASIL DAN DISKUSI 4

5 Hasil penelitian memperlihatkan bahwa mulsa pasir efektiv menurunkan jumlah kehilangan air oleh evaporasi dari kolom-kolom tanah seperti pada urutan berikut: C6=F6>C2>F2. Jumlah kumulatif evaporasi untuk kontrol dan perlakuan C6, F6, C2, dan F2 setelah 35 hari percobaan adalah 6,79; 1,50; 1,55; 3,76; dan 4,62 cm/hari, dengan nilai standar deviasi masing-masing berturut-turut: 0,22; 0,13; 0,12; 0,63; dan 0,3 cm. Ketebalan mulsa pasir sangat jelas mempengaruhi evaporasi kumulatif dari kolom-kolom tanah. Kumulatif evaporasi dari perlakuan mulsa 2 cm lebih besar dari kedua perlakuan mulsa 6 cm. Tekstur pasir kasar atau halus menempati urutan kedua dalam pengaruhnya terhadap pengurangan evaporasi. Mulsa pasir dengan tekstur kasar pada umumnya relatif lebih efektiv. Air akan bergerak ke atas lebih baik pada pasir teksur halus dari pada pasir bertekstur kasar, oleh itu air pada mulsa pasir yang halus dekat ke sumber energi evaporasi. Keadaan ini membiarkan derajat penguapan air dari kolom tanah makin besar sehingga meningkatkan kehilangan air dari kolom tanah dengan mulsa pasir halus. Pengaruh tekstur sengat nyata pada tebal 2 cm dibandingkan dengan tebal 6 cm. Pada laju evaporasi potensial 0,55 cm/hari, rata-rata kumulatif evaporasi dari kontrol dan perlakuan C6, F6, C2 dan F2, setelah 35 hari percobaan adalah: 6,68; 0,95; 1,21; 2,71 dan 4,28 cm air dengan standar deviasi masing-masing adalah 0,43; 0,15; 0,28; dan 0,10 cm. Satu perbedaan yang terlihat dari perbandingan evaporasi adalah lebih kecilnya evaporasi total pada potensial evaporasi yang lebih rendah. Keduanya membuktikan sangat efektifnya mulsa pasir pada perlakuan C6 dan F6. Perlakuan C2 dan F2 menurunkan evaporasi dibandingkan dengan kontrol. Mulsa setebal 6 cm kelihatannya akan mungkin dapat menurunkan evaporasi dalam jangka waktu yang lebih lama lagi. Pada daerah beririgasi gambaran tersebut tidak menjadi penting karena air diberikan akan lebih sering dari 35 hari sekali. Distribusi kandungan air terhadap kedalaman tanah untuk kontrol dan perlakuan C6, F6, C2, F2 setelah 35 hari percobaan pada potensial evaporasi 0,55 cm/hari diperoleh bahwa pada kedalaman 6 cm dibawah permukaan tanah, rata-rata kandungan air tiap perlakuan bertambah dari kontrol, perlakuan F2, C2, F6 dan C6.Hasil menandakan bahwa evaporasi air dari tanah lebih dipengaruhi oleh laju pelaluan air dari permukaan kasar kering dari pada oleh laju pelaluan air pada tanah itu sendiri. Kolom tanah kontrol pada permukaannya kering dengan kandungan air 6% dan meningkat kandungan airnya sampai pada kedalaman 6 cm, dan setelahnya kadungan air tanahnya hampir serupa. Permukaan tanah yang kering diakibatkan oleh laju evaporasi yang sangat besar dari kontrol dan merupakan yang terkecil dari seluruh percobaan. Pada kandungan air yang rendah, 5

6 konduktivitas hidrolika tanah sangat menurun. Didapat hasil, kandungan air pada kedalaman tanah percobaan hampir sama untuk laju evaporasi potensial 1,1 cm/hari. PENUTUP Mulsa pasir memperlihatkan keefektivan dalam menurunkan evaporasi juga dalam usaha melindungi air tanah. Mulsa pasir efektiv baik pada laju evaporasi rendah (0,55 cm/hari) maupun pada laju evaporasi tinggi. Ketebalan menunjukkan pengaruh yang lebih penting dan tekstur merupakan faktor kedua. Pasir kasar dengan ketebalan yang tipis baik digunakan mengurangi evaporasi. Hasil ini menandakan bahwa tanah di lapang yang tertutup pasir, bila diairi, air tidak akan menghilang dengan evaporasi secepat pada tanah tanpa mulsa pasir. Dalam keadaan lapang mulsa pasir akan meloloskan air dengan mudah mengalir ke tanah meineral di bawahnya. Pasir efektif sebagai mulsa karena air yang tertahan pada pasir itu sendiri kecil dibandingkan dengan air yang diloloskannya ke dalam tanah. Untuk pemikiran ini mulsa pasir menjadi tidak efektif kalau digunakan pada daerah yang curah hujannya sering kecil. Mulsa pasir akan lebih efektiv jika air yang tersedia besar pada profil tanah untuk mengairi tanaman. Pasir akan mengurangi kehilangan air oleh evaporasi, dengan demikian memperbesar ketersediaan air untuk tanaman. Pasir yang menutupi lahan di padang pasir dengan lapisan tanah yang tidak terlalu jauh di bawah permukaan merupakan pelindung potensial bagi air tanah untuk tanaman-tanaman date (kurma) ataupun kebun jeruk atau tanaman perennial lainnya. DAFTAR PUSTAKA Arnon, I, Physiological Principles of dryland crop production, In Physiological aspects of dry land farming. U.S Gupta (ed.) Allanheld, osmun, and Co., Montclair, N.J., pp Benoit, C.G and D. Kirkham The effect of soil surface conditions on evaporation of soil water. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 27: Corey, A.T and W.D Kamper, Conservation of soil water by gravel mulches. Hydrology Papers, N0.30. Colorado State Univ., Ft. Collins. 6

7 Unger, P.W Soil profile gravel layers effect on water storage, distribution and evaporation, Soil Sci. Soc. Am. Proc. 35: SUMBER Soil Science, April 1985, Vol. 139, No. 4 Judul Asli: Soil Water Evaporation Suppression by Sand Mulches Modaish, A.S; Horton, R and Kirkham, D. Soil Science, April 1985, Vol. 139, No. 4. Alih Bahasa: Parlindungan Lumbanraja. Sabtu 25 April 1987 Jurusan Ilmu tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran 7