TUGAS TERSTRUKTUR II IRIGASI DAN DRAINASE : Neraca Air Tanah

Transkripsi

1 TUGAS TERSTRUKTUR II IRIGASI DAN DRAINASE : Neraca Air Tanah Nama : Sonia Tambunan NIM : Kelas : I UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS PERTANIAN PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI MALANG 2012 Sonia Tambunan

2 Pengantar Neraca Air Tanah Widianto (2012) Tujuan Memahami konsep neraca air tanah. Pemahaman konsep neraca air bermanfaat untuk menilai berbagai peran strategi manajemen air dalam rangka meminimalkan kehilangan air dan memaksimalkan pemanfaatan air bagi tanaman terutama pada pertanian tadah hujan (rainfed agriculture). Persamaan Neraca Air Neraca air tanah seperti halnya pembukuan keuangan yang meliputi catatan pemasukan dan pengeluaran, merupakan perhitungan jumlah air yang masuk yang keluar dan yang disimpan dalam ruangan zona (mintakat) perakaran dan selama kurun waktu (periode) tertentu. Persamaan neraca air tanah menolong kita untuk membuat perkiraan terhadap beberapa variabel yang berpengaruh terhadap jumlah air dalam tanah. Dengan menggunakan neraca air tanah kita bisa mengidentifikasi periode di mana terjadi kekurangan air (water stress) atau kelebihan air (excess) yang memberikan dampak negatif terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Jadi, pengenalan terhadap hal ini membantu menemukan praktek manajemen yang tepat untuk menghindarkan terjadinya hambatan guna meningkatkan produksi tanaman. Jumlah air dalam laisan tanah ditentukan oleh faktor-faktor yang memberikan air dan yang mengambil air dari lapisan tersebut. Sehingga persamaan neraca air tanah bisa dinyatakan dalam bentuk yang paling sederhana sebagai beikut : Perubahan air dalam tanah = Jumlah air masuk Kehilangan air Penambahan Air ke dalam Tanah : Air biasanya masuk kedalam tanah melalui tiga cara yang bisa diukur, yaitu hujan atau presipitasi (P), irigasi (I) dan sumbangan dari air tanah melalui (K). Air tanah menyumbangkan air ke zona perakaran melalui proses kenaikan air secara kapiler dan jumlahnya cukup memadai apabila permukaan air tanah dangal (dekat dengan permukaan tanah). Jadi, masukan air ke dalam tanah dapat dinyatakan dengan : Sonia Tambunan

3 Pemasukan Air = P + I + K Pengambilan Air dari dalam Tanah Air meninggalkan lapisan tanah melalui proses evaporasi atau penguapan dari permulaan tanah dan/atau transpirasi oleh tanaman yang dikenal dengan istilah evapotranspirasi (ET), dan drainasi dalam (D). Sebagian air hujan tidak sempat masuk ke dalam tanah (infiltrasi) karena mengalir di permukaan sebagai limpasan permukaan atau runoff (LP). Ketiga variabel kehilangan air dari lapisan tanah ini merupakan faktor negatif dalam persamaan neraca air, yang dinyatakan sebagai berikut : Kehilangan Air = ET + D + LP Neraca Air Tanah Perubahan kandungan air tanah merupakan perbedaan antara jumlah air yang masuk dan air yang keluar, dinyatakan melalui persamaan : Perubahan Jumlah Air dalam Tanah = (P + I + K) (ET + D + LP) Air dalam tanah ini berada dalam zona perakaran selama periode waktu tertentu. Jumlah air ini bisa diukur. Besarnya perubahan jumlah air dalam lapisan ini antara satu pengukuran dengan pengukuran kedua dipengaruhi oleh sumbangan dari komponenkomponen persamaan neraca air. Misalnya, jumlah air yang ada dalam zona perakaran pada saat awal adalah M1 dan pada akhir periode menjadi M2, maka persamaan neraca air dapat dinyatakan dengan : M1 M2 = P + I + K ET - D LP atau M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP Melalui persamaan ini, kita bisa menghitung salah satu variabel apabila variabel-variabel lainnya sudah diketahui. Data kuantitatif curah hujan (P), evapotranspirasi (ET), drainasi dalam (D) dan kandungan air pada saat tertentu )M1 dan M2) untuk berbagai lokasi dan berbagai praktek sangat bermanfaat untuk memilih strategi manejemen air yang tepat. Sonia Tambunan

4 Perhitungan Neraca Air Tanah Contoh Kasus Komponen Neraca Air Kasus 2 Kasus 1 (tanaman (tanaman jagung) gandum) Periode Waktu 1 Agu 31 Agu 10 Jun 30 Sep Kadar Air dalam profil tanah (pengamatan awal) 300 mm 150 mm Curah Hujan 70 mm 600 mm Irrigasi 0 mm 0 mm Kapilaritas dari Air Tanah Dalam 0 mm 0 mm Evapotranspirasi Tidak diketahui? 530 mm Limpasan permukaan 10 mm 70 mm Drainasi ke lapisan dalam 0 mm Tidak diketahui? Kadar Air dalam profil tanah (pengamatan akhir) 250 mm 60 mm Pertanyaan : 1. Berapakah evapotranspirasi yang terjadi pada kasus 1? M1 M2 = P + I + K ET - D LP = ET = 60 ET = (-ET) -10 = -ET ET = 10 mm M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP = ET = ET = ET Sonia Tambunan

5 ET = 110 mm Mengapa ada dua kemungkinan? Karena persamaan yang diberikan di atas adalah salah. M1 M2 = P + I + K ET - D LP atau M1 + P + I + K = M2 + ET + D + LP Seharusnya adalah sebagai berikut M1 M2 = P + I + K ET D LP atau M1 + ET + D + LP = M2 + P + I + K Pada analisis evapotranspirasi metode Turc Langbein persamaannya adalah sebagai berikut P = R + Ea ± ΔSt Dimana: P = curah hujan R = limpasan permukaan Ea = evapotranspirasi ΔSt = perubahan simpanan Bila menggunakan persamaan yang beri warna kuning maka menggunakan persamaan yang mana saja hasilnya akan sama yaitu evapotranspirasi yang terjadi di kasus nomer 1 adalah 10 mm. Jika menggunakan persamaan pada analisis evapotranspirasi metode Turc Langbein maka hasilnya akan sama yaitu evaporatanspirasinya 10 mm. 2. Berapa besarnya air yang hilang akibat drainasi ke lapisan lebih dalam pada kasus 2? Sonia Tambunan

6 Saya menggunakan persamaan yang beri tanda warna kuning M1 M2 = P + I + K ET D LP = D mm = D Jadi drainasi ke lapisan lebih dalam pada kasus nomer 2 adalah 90 mm. 3. Kedua contoh kasus di atas merupakan perhitungan neraca air dalam periode yang agak panjang (20 hari dan 100 hari). Bagaimana jika neraca air ini harus dihitung setiap minggu (mingguan) dan bagaimana pula jika setiap haris (harian). Apa yang perlu menjadi perhatian (diskusikan!)? Untuk tiap mingguan masih bisa dilakukan perhitungan namun pada umunya perhitungan neraca air dilakukan bulanan. Untuk mendapatkan data yang lebih akurat bisa menggunakan data mingguan, namun apabila menggunakan data harian terlalu berlebihan, karena fluktuasi data yang didapat akan lebih tinggi dari pada yang mingguan. Lagipula terkadang hari ini dan esok datanya tidak terlalu jauh. Namun pada masa pancaroba maka hasil datanya akan terlalu tajam perbedaannya. Irigasi adalah praktek memberikan air kepada tanaman sesuai dengan kemampuan tanah dan kebutuhan tanaman. Dari penjelasan dan contoh kasus di atas, diskusikan dan jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini : 1. Apakah yang dimaksud dengan sesuai dengan kemampuan tanah dalam pernyataan di atas? Yang dimaksud dengan sesuai dengan kemampuan tanah adalah pemberian air yang tidak hingga tergenang maupun run-off yaitu keadaan tanah tidak terlalu jenuh dan masih bisa mengalami infiltrasi. Apabila dijabarkan maka pernyataan diatas adalah kemampuan Sonia Tambunan

7 tiap partikel tanah dalam menahan airnya, dimana yang kita tahu, makin baik teksturnya maka kemampuan menahan airnya akan semakin baik, sehingga tidak dibutuhkan banyak air. Gambar daya serap air pada tiap lapisannya. Dapat dilihat dalam ilustrasi bahwa daya tanah untuk menahan air pada tiap lapisannya beerbeda-beda. Makin kebawah maka dayanya semakin kecil. Pada lapisan pertama tanah mampu menahan 40% air, pada lapisan dua menurun menjadi 30% saja untuk daya menahan airnya, pada lapisan ketiga hanya 20% saja, dan dilapisan terakhir 10%. 2. Apakah yang dimaksud dengan memberikan air sesuai kebutuhan tanaman? Kebutuhan air pada tanaman berbeda-beda, hal ini dipengaruhi oleh habitat awal tanaman tersebut maupun dari gennya sendiri, seperti tanaman stroberi yang tidak bisa dalam keadaan air yang terlalu jenuh, akarnya cepat membusuk dan dapat menyebabkan kematian pada tanaman stroberi tersebut. Berbeda dengan nanas dan tebu yang kebutuhan airnya dapat berpengaruh besar pada rendemennya. Sonia Tambunan

8 Untuk hasil yang optimal maka tanaman harus diberi air sesuai dengan kebutuhannya, jika kurang atau lebih maka bisa berdampak pada pertumbuhan tanaman itu sendiri. Cara mengetahui kebutuhan tanaman bisa diujikan di lab untuk hasil yang lebih akurat. 3. Jelaskan dengan ringkas, bagaimana cara mengukur setiap komponen neraca air tersebut! a. Periode Waktu Untuk periode waktu bisa dihitung dalam hari pada umumnya. Contoh: 10 hari, 150 hari, dan sebagainya. b. Kadar Air dalam profil tanah (pengamatan awal) Kadar air dalam profil tanah dapat dihitung dengan persamaan berikut jika menggunakan metode oven. Atau bisa juga menggunakan menggunakan alat mekanis. Metode pengujian kadar air tanah dengan alat speedy. Metode ini tidak boleh digunakan untuk material berbutir dengan ukuran partikel-partikel cukup besar yang dapat mempengaruhi keakuratan pengujian. Banyaknya material yang tertahan saringan 4,75 mm, secara umum harus diperhatikan. Alat uji super 200 D dirancang digunakan untuk agregat. c. Curah Hujan Data jumlah curah hujan (CH) rata -rata untuk suatu daerah tangkapan air (catchment area) atau daerah aliran sungai (DAS) merupakan informasi yang sangat diperlukan oleh pakar bidang hidrologi. Dalam bid ang pertanian data CH sangat berguna, misalnya untuk pengaturan air irigasi, mengetahui neraca air lahan, mengetahui besarnya aliran permukaan (run off). stasiun. Dimana Ri besarnya CH pada stasiun i dan n adalah jumlah penakar atau Sonia Tambunan

9 d. Irigasi Irigasi dihitung dari seberapa banyak air yang dibutuhkan oleh tanaman dan berapa banyak air yang diberikan atau dilimpaskan. Bisa dihitung dari kecepatannya maupun tinggi air didaerah irigasi tersebut. e. Kapilaritas Dari Air Tanah Dalam Untuk menguji kapilartitas dari air tanah dalam dapat dilakukan percobaan sederhana. Taruh air didasar gelas 10 ml seumpama, lalu masukan tanah yang akan diujikan, hitung kecepatan air yang naik dari dasar ke permukaan. Dimana air berenti naik maka waktu itu lah yang merupakan daya kapilaritas tanah tersebut per 10 ml air. SOIL Garmbar ilustrasi uji kapilaritas dari air tanah dalam f. Evapotranspirasi Dalam menghitung evapotranspirasi potensial banyak metode yang bisa digunakan, salah satu metode untuk menghitung evapotranspirasi potensial yang paling sering dipakai yaitu metode Pennman Modifikasi. Rumus Pennman Modifikasi membutuhkan lebih banyak data terukur, yaitu suhu udara bulanan rerata, kelembaban relative bulanan rerata, kecerahan matahari bulanan rerata, kecepatan angin bulalanan rerata, dan letak lintang daerah yang ditinjau. g. Limpasan Permukaan Limpasan permukaan terjadi ketika laju hujan lebih besar dari pada laju infiltrasi dan persamaan limpasan permukaan selalu dikembangkan berdasarkan pada kondisi tersebut. Metode untuk meghitung volume limpasan langsung yang mengkaitkan beberapa sifat fisik DAS adalah metode yang dikembangkan U.S. Soil Concervation Service (sekarang Natural Resources Conservation Service, NRCS). Sonia Tambunan

10 h. Kadar Air Dalam Profil Tanah (Pengamatan Akhir) Untuk menghitungnya sama dengan kadar air dalam profil tanah (pengamatan awal) namun bedanya data ini diambil pada saat terakhir kita ingin mengkalkukasi semuanya. Sehingga mendapatkan data neraca air yang ada. 4. Dari komponen-komponen neraca air yang diuraikan di atas, komponen manakah yang bisa diukur dengan relatif mudah dan komponen mana yang sulit dilakukan pengukuran? Apa pertimbangannya Sdr mengatakan demikian? Menurut saya, komponen yang relative mudah dihitung adalah curah hujan, karena kita tinggal menghitung air hujan yang jatuh tiap minggu atau bulanan sesuai kebutuhan. Untuk menghitung curah hujan juga bisa menggunakan percobaan sederhana, masukan gelas ukur sejajar dengan permukaan tanah, dan amati jumlah air yang terdapat didalam gelas ukur tersebut sesuai dengan kubutuhan. Yang paling sulit dihitung menurut saya adalah menghitung limpasan air, karena untuk menghitung langsung limpasan air tanpa menggunakan rumus factor yang mempengaruhi akan sulit sekali, limpasan air tidak hanya 1 arah saja, namun berbagai arah, sehingga bila menggunakan percobaan sederhana akan lebih sulit dan membutuhankan banyak alat. 5. Dari komponen-komponen neraca air tsb, komponen irigasi adalah yang selalu menjadi tujuan akhir dari pertanyaan yang diajukan, sehingga komponenkomponen lainnya harus diketahui. Jika pengukurannya sulit, maka terpaksa harus dilakukan penaksiran, misalnya terhadap komponen evapotranspirasi. Jelaskan bagaimana menaksir evapotranspirasi tanaman? Untuk menaksir evapotranspirasi tanaman bisa dilakukan dengan seberapa banyak air yang dibutuhkan atau diserap oleh tanaman. Jika dihitung-hitung maka tidak akan berbeda jauh air yang dibutuhkan tanaman tersebut dengan air yang dilepas pada proses respirasi. Sonia Tambunan