TINJAUAN PUSTAKA Lingkungan Tumbuh Tanaman Padi Padi (Oryza sativa L.) tumbuh baik di daerah tropis maupun subtropis. Untuk padi sawah, ketersediaan air yang mampu menggenangi lahan tempat penanaman sangat penting. Oleh karena air menggenang terus-menerus maka tanah sawah harus memiliki kemampuan menahan air yang tinggi, seperti tanah lempung. Untuk kebutuhan air tersebut, diperlukan sumber mata air yang besar, kemudian ditampung dalam bentuk waduk (danau). Dari waduk inilah sewaktuwaktu air dapat dialirkan selama periode pertumbuhan padi sawah. Taksonomi tanaman Padi adalah: Kingdom Divisi Sub divisi Class Ordo Familia Genus Species : Plantae : Spermatophyta : Angiospermae : Monocotiledonae : Poales : Poaceae : Oryza : Oryza sativa, L Tanah yang baik untuk areal persawahan ialah tanah yang mampu memberikan kondisi tumbuh tanaman padi. Kondisi yang baik untuk pertumbuhan tanaman padi sangat ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu posisi topografi yang berkaitan dengan kondisi hidrologi, porositas tanah yang rendah dan tingkat keasaman tanah yang netral, sumber air alam, serta kanopinas modifikasi sistem alam oleh kegiatan manusia (Suprayono dan Setyono, 1997). 5
6 Penggunaan Air Bagi Tanaman Padi Air dalam kehidupan tanaman berfungsi sebagai penjamin kelangsungan proses fisiologi dan biologi pertumbuhannya, yaitu: 1. Untuk pemakaian konsumtif (evapotranspirasi) 2. Untuk proses asimilasi 3. Sebagai pelarut unsur-unsur hara 4. Sebagai media pengangkut unsur-unsur di dalam tubuh tanaman 5. Sebagai pengatur tegangan sel (turgor) 6. Sebagai bagian dari tanaman itu sendiri Air irigasi di areal pertanian, selain berfungsi sebagai penjamin kelangsungan proses fisiologi dan biologi bagi tanaman, juga berfungsi untuk: 1. Memberikan kelembaban yang diperlukan pada tanah tempat tumbuhnya tanaman 2. Pencucian garam-garam didalam tanah 3. Melindungi tanah terhadap bahaya kekeringan dimusim kemarau 4. Menyuburkan tanah dan memudahkan pengolahannya. (Dumairy, 1992). Kebutuhan Air Tanaman Padi Kebutuhan air total dengan kata lain permintaan total akan air untuk suatu daerah / areal pertanian terdiri dari banyaknya air yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, evapotranspirasi dari tanaman, evaporasi dari daratan, dan perkolasi/infiltrasi ke dalam tanah. Kebutuhan air tanaman (crop water requirement, CWR) adalah jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman untuk pemakaian konsumtif (evapotranspirasi) dan air yang hilang melalui perkolasi.
7 Tabel 1. Jumlah Kebutuhan Air Per Hari Tanaman Padi Sawah Berdasarkan Jenis Kebutuhannya (mm/hari) Jenis Kebutuhan Jumlah Kebutuhan (mm/hari) Evapotranspirasi Perkolasi* Pengolahan/Penjenuhan Lahan Pertumbuhan/Pemeliharaan Persemaian *Tergantung jenis tanah dan keadaan air tanah 5,0 6,5 1,0 10,0 4,0 30,0 9,0 20,0 3,0 5,0 (Dumairy, 1992). Kebutuhan Air Irigasi Kebutuhan air irigasi (Irrigation Water Requirement, IWR) adalah jumlah air yang harus dimasukkan ke jaringan irigasi melalui pintu pengmabilan utama, sesuai dengan kebutuhan/permintaan dan dengan memperhitungkan pula jumlah air yang hilang. Kehilangan air dapat terjadi karena evaporasi dan perkolasi. Perhitungan kebutuhan air irgasi dimaksudkan untuk mengetahui banyaknya air yang harus dimasukkan melalui pintu pengambilan utama, untuk dialirkan ke petak persawahan melalui saluran-saluran irigasi yang ada (Dumairy, 1992). Evapotranspirasi Evapotranspirasi merupakan kehilangan air melalui proses penguapan dari tumbuh-tumbuhan, yang banyaknya berbeda-beda tergantung dari kadar kelembaban tanah dan jenis tumbuhan. Pada daerah saluran yang tidak dilapisi dimana banyak tumbuh berbagai tumbuh-tumbuhan air terjadinya evapotranspirasi dapat dikatakan selalu besar. Jika air yang tersedia dalam tanah cukup banyak maka evapotranspirasi disebut evapotranspirasi potensial.
8 Evapotranspirasi merupakan faktor dasar untuk menentukan kebutuhan air dalam rencana pengairan bagi lahan-lahan pertanian dan merupakan proses yang penting dalam siklus hidrologi (Kartasapoetra dkk, 1994). Evapotranspirasi dipengaruhi oleh suhu, pelaksanaan pemberian air, panjangnya musim tanam, presipitasi, dan faktor lainnya. Volume air yang ditranspirasikan oleh tanam-tanaman tergantung dimana air dibuang dan juga temperatur dan kelembaban udara, gerakan air, intensitas dan lamanya sinar matahari, tahapan perkembangan tanaman, jenis dan keadaan alami daun-daunan (Hansen dkk, 1992). Nilai Evapotranspirasi dapat ditentukan dengan menggunakan metode Blaney - Criddle: Eto = p (0.46 T Mean + 8)...(1) Dimana: p : rata - rata harian persentase siang T mean: suhu rata - rata harian ( o C) Maka, ETc = Kc x ETo...(2) Dimana: ETc : Evapotranspirasi Aktual / Tanaman (mm/hari) Kc ETo : Koefisien tanaman : Evapotranspirasi Acuan (mm/hari) Tahap I: Menghitung suhu rata-rata harian jika ada alat pengukur otomatis suhu minimum dan maksimum harian T max= Jumlah nilai Tmax selama satu bulan Jumlah hari dalam satu bulan Jumlah nilai Tmin selama satu bulan T min = Jumlah hari dalam satu bulan
9 T max + T min T mean= 2 Tahap 2: Menentukan rata-rata harian persentase siang dengan menggunakan tabel yang tersedia, dengan diketahui data : Letak Lintang (Utara atau Selatan) Latitude (berapa derajatgaris lintang daerah penelitian tersebut) Perkolasi Perkolasi adalah pembebasan air ke dalam lapisan tanah bagian dalam, berlangsung secara vertikal dan horizontal, perembesan ini sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik tanah (antara lain permeabilitas dan tekstur tanah), pengendapan-pengendapan lumpur, dan kedalaman muka air tanah. Berlangsungnya yaitu sebagai akibat dari gaya berat (Kartasapoetra dkk, 1994). dengan rumus: Dimana: Pengukuran laju perkolasi dapat dilakukan dengan menggunakan metode Silider h1- h2 P= t1- t2...(3) P : laju perkolasi (mm/hari) h 1 - h 2 : beda tinggi air dalam silinder waktu t1 dan t2 (mm) t 1 - t 2 : selisih waktu pengamatan tinggi air dalam silinder (hari) Curah Hujan bagi Tanaman Padi Untuk meteorologi pertanian yang paling banyak diamati di Indonesia adalah curah hujan. Data curah hujan tahunan, bulanan, mingguan yang telah terkumpul selama 10 tahun atau lebih di suatu daerah dapat digunakan untuk perencanaan pengembangan berbagai jenis tanaman di daerah itu. Lebih - lebih
10 bila kebutuhan air tanaman dari jenis - jenis tanaman telah diketahui (Guslim, 1997). Penggenangan Penggenangan air dapat dilkukan dengan melihat keadaan misalnya, apabila benih masih terlalu kecil, dan cuaca menunjukkan bahwa akan terjadi hujan, maka penggenangan air perlu dilakukan agar benih tidak larut dan tidak rusak oleh air hujan tersebut. Jika benih sudah agak besar, tumbuhnya sudah kuat, genangan air tidak perlu banyak-banyak, 2 atau 3 hari sebelum benih akan dicabut, persemaian harus digenangi air lagi, maksudnya agar tanah menjadi lunak dan memudahkan pencabutan (Sugeng, 1998). Agar produktifitas dan pertumbuhan tanaman menjadi baik, penggenangan bukan dilakukan secara sembarangan. Ketinggian air genangan perlu disesuaikan dengan fase pertumbuhan tanaman sebagai berikut. a. Awal pertumbuhan Setelah bibit ditanam, petakan sawah harus digenangi air setinggi 2-5 cm dari permukaan tanah. Penggenangan air dilakukan selama 15 hari atau saat tanaman mulai membentuk anakan. b. Pembentukan Anakan Pada fase pembentukan anakan, ketinggian air perlu ditingkatkan dan dipertahankan antara 3-5 cm hingga tanaman terlihat bunting. Bila ketinggian air lebih dari 5 cm, pembentukan anakan atau tunas akan terhambat. Sebaliknya bila ketinggian air kuarang dari 3 cm, gulma akan mudah tumbuh.
11 c. Masa Bunting Pada masa bunting, air sangat dibutuhkan dalam jumlah yang banyak. Oleh karena itu ketinggian genangan airnya pun harus cukup tinggi, yaitu sekitar 10 cm d. Pembungaan Selama fase pembungaan, ketinggian air diperthankan antara 5-10 cm. Kebutuhan air pada fase ini cukup banyak. Namun, bila mulai tampak keluar bunga maka sawah perlu dikeringkan selama 4-7 hari. Ini dilakukan agar pembungaan terjadi atau berlangsung secara serentak. e. Pengeringan Pengeringan dilkukan 10 hari sebelum panen agar semua bulir padi masak secara merata (Andoko, 2002). Tahapan pertumbuhan tanaman yang paling peka terhadap kelebihan genangan adalah di persemaian, selama tanam (pemindahan bibit dari persemaian ke lahan) dan permulaan masa berbunga (panicle). Secara umum dapat dikatakan apabila tanaman padi tergenang melebihi separuh tinggi tanaman selama lebih dari 3 hari berurutan maka akan mengurangi produksi secara nyata. Apabila kurang dari 3 hari maka pengurangan hasil tidak begitu nyata (Kalsim, 1995). Pengertian, Tujuan, dan Manfaat Drainase Sistem pengairan terputus-putus disebut juga sistem intermitten drainage atau pengairan berkala. Dampak dari sistem pengairan berkala adalah pupuk tidak banyak hilang, pertumbuhan tanaman rata, dan tanaman berbunga serempak karena anakan baru tidak tumbuh. Dengan demikian zat hara digunakan secara optimal untuk pengisian bulir padi sehingga mutu gabah tinggi. Pengairan berkala
12 juga berdampak menekan beberapa penyakit penting, seperti hawar pelepah dan busuk batang (Suprayono dan Setyono, 1997). Tujuan drainase pertanian adalah reklamasi (pembukaan) lahan dan pengawetan tanah untuk pertanian, menaikkan produktivitas tanaman dan produktivitas lahan (menaikkan intensitas tanam dan memungkinkan diversifikasi tanaman) serta mengurangi ongkos produksi. Tujuan tersebut di atas dicapai melalui dua macam pengaruh langsung dan sejumlah besar pengaruh tidak langsung. Pengaruh langsung terutama ditentukan oleh kondisi hidrologi, karakterisitik hidrolik tanah, rancangan sistem drainase yakni: a. Penurunan muka air tanah di atas atau di dalam tanah, b. Mengeluarkan sejumlah debit air dari sistem. Pengaruh tak langsung ditentukan oleh iklim, tanah, tanaman, kultur teknis aspek sosial dan lingkungan (Kalsim, 1995). Drainase yang cukup meningkatkan susunan tanah dan menaikkan serta menyempurnakan produksi tanah. Drainase adalah kepentingan utama dalam reklamasi tanah yang beragam dan kerapkali yang terendam air. Bahkan jika hanya daerah itu yang telah diusahakan pertaniannya dipertimbangkan, drainase menguntungkan pertanian irigasi dan masyarakat umum dalam banyak cara. Sebagai contoh drainase yang baik: (1) memberikan kemudahan pembajakan dan penanaman seawal mungkin, (2) memperpanjang musim tumbuh tanaman, (3) menyiapkan kelembaban tanah yang lebih berarti dan makanan untuk tanaman dengan meningkatkan kedalaman tanah untuk daerah akar, (4) membantu ventilasi tanah, (5) mengurangi erosi tanah dan pengaluran (gullying), dengan meningkatkan infiltrasi air ke dalam tanah, (6) pertumbuhan yang cocok bagi
13 bakteri tanah, (7) membersihkan penggaraman tanah, (8) menjamin suhu tanah yang lebih tinggi (Hansen dkk, 1992). Modulus Drainase Tujuan dari drainase lahan adalah untuk membuang sejumlah air dalam jangka waktu yang wajar. Drainase yang dibangun untuk membuang air kelebihan yang berasal dari hujan umumnya direncanakan untuk membuang suatu jumlah tertentu dalam 24 jam. Nilai - nilai yang disarankan adalah kira - kira 1 persen dari curah hujan tahunan rata - rata. Modulus drainase seperti didefenisikan di atas biasanya akan berada dalam kisaran antara seperempat dan seperdua kali curah hujan 24 jam 1-tahunan dan dapat diambil sebagai pendekatan bagi peresapan dari hujan 24 jam 1-tahunan dikurangi jumlah air yang dibutuhkan oleh tanah untuk mencapai kapasitas lapang (Linsley dan Franzini, 1991). Kelebihan genangan di petakan sawah disebabakan oleh: hujan lebat, limpasan air irgasi atau drainase, rembesan dari saluran irigasi. Penentuan modulus drainase untuk padi dapat dilakukan dengan cara: 1. Memplotkan hujan maksimum untuk beberapa hari berurutan pada berbagai periode ulang dan penentuan tinggi genangan maksimum yang masih diizinkan 2. Simulasi tinggi genangan harian dengan neraca air harian di petakan sawah. Penentuan modulus drainase untuk padi sawah berdasarkan perhitungan neraca air harian: Wli = WL i-1 + R i + IR i + Qin i - P i - ET i - Qo i...(4) Dimana: Wli Ri : Tinggi genangan air di petakan sawah pada hari ke i (mm) : Hujan harian ke i (mm)
14 Qin i IR i P i ET i Qo i : Limpasan dari petakan lain pada hari ke - i (mm) : Air irigasi yang diberikan pada hari ke - i (mm) : Perkolasi pada hari ke - i (mm) : Evapotranspirasi pada hari ke - i (mm) : Drainase yang dilakukan pada hari ke - i (mm) (Kalsim, 1995). 3. Penentuan Modulus Drainase untuk padi sawah dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan: Dn = R T n + n (I - ET - P) - S...(5) Dimana: n Dn R T n : Jumlah hari hujan berurutan : Pengeluaran air permukaan selama n hari berurutan (mm) : Hujan maksimum n hari berurutan dengan periode ulang T tahun (mm) I ET P S : Air irigasi (mm/hari) : Evapotranspirasi (mm/hari) : Perkolasi (mm/hari) : Tampungan tambahan di sawah pada 150 mm lapisan air maksimum, tampungan S pada akhir hari berurutan (n) diambil maksimum 50 mm. Dn (mm) Sehingga Modulus Drainase (Dm) = n (hari) Untuk modulus pembuang rencana, dipilih curah hujan 3 hari dengan periode ulang 5 tahun (Departemen Pekerjaan Umum dalam Sumarna, 2005).