diukur masing-masing menggunakan instrumen EC 5 EC 10 , ECTE , ‘data logger’ Gambar 9.
Gambar 9. Instrumen a EC 5 , b EC 10 dan c ECTE dan d “data logger”
3.4. Media Tanam
Media tanam dipersiapkan dengan bahan dasar tanah dicampur pasir dan kompos. Tanah ini diambil dari suatu kebun milik petani di Desa Cibanteng,
Kecamatan Ciampea, Kabupaten Bogor. Tanah diuji kurva retensi air pada pF 1 , pF 2, pF 2,45 dan pF 4,2 di Pusat
Penelitian Tanah Laboratorium Fisika Tanah di Jalan Juanda Kota Bogor, kemudian dibandingkan dengan model Van Genuchten 1980. Hasilnya
disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Retensi Air Tanah pF
Head Kadar Air
Sampel 1 Sampel 2
Rerata Model
1 -10
0,49 0,44
0,47 0,36
2 -100
0,43 0,38
0,41 0,30
2,45 -251,2
0,38 0,34
0,36 0,27
4,2 -15848,93
0,23 0,23
0,23 0,13
a
b c
d
Dari perbandingan kurva retensi air Gambar 10, kemudian dioptimisasi dengan menggunakan Optimasi Solver Microsoft Excell 2003 menghasilkan
kurva retensi air Gambar 11.
0,00 0,05
0,10 0,15
0,20 0,25
0,30 0,35
0,40 0,45
0,50
1 2
3 4
5 potensial matrik pF
kadar air
Sampel Model V G
Gambar 10 Grafik data pengamatan dan data perhitungan dengan menggunakan model Van Genutchen sebelum optimasi.
Pada Gambar 10, antara model yang digunakan dengan data pengukuran di lapangan tidak berhimpit. Agar model dapat digunakan mewakili tanah yang
diukur di lapangan, maka dioptimasi dengan menggunakan Solver. Setelah dioptimisasi dengan solver, didapatkan grafik yang terdapat pada
Gambar 11.
0,00 0,05
0,10 0,15
0,20 0,25
0,30 0,35
0,40 0,45
0,50
1 2
3 4
5
potensial matrik pF kadar air
Sampel Model V G
Gambar 11. Grafik perhitungan dengan data pengamatan setelah dioptimasi.
Pada Gambar 10, grafik yang diperlihatkan menunjukkan bahwa model dapat mewakili data tanah di lapangan. Nilai parameter-parameter dari hasil
pengujian dengan model Van Genuchten dapat dilihat pada Tabel 6;
Tabel 6. Hasil pengujian model Van Genuchten Parameter
Nilai ?s
: 0,463501
?r :
0,045396 a
: 0,031721
n1 :
1,290636 m1
: 0,225188
W max :
Kemudian dilanjutkan pengujian dengan model Muallem, dimana parameter m dari pengujian Van Genuchten digunakan. Data pengujian model Muallem
sebelum optimasi disajikan pada Gambar 12.
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8
0,9 1
0,00 0,10
0,20 0,30
0,40 0,50
? Kcmdet
data model mualem
Gambar 12. Pengujian data dengan model sebelum dioptimasi
Sama seperti pada pengujian sebelumnya, agar model dapat mewakili data di lapangan dilakukan optimasi, sehingga didapatkan Gambar 13.
0,00000306 0,000003065
0,00000307 0,000003075
0,00000308 0,000003085
0,00000309 0,000003095
0,0000031 0,000003105
0,00 0,10
0,20 0,30
0,40 0,50
? K cmdet
data model mualem
Gambar 13. Grafik data lapangan dengan model setelah dioptimasi
Sedangkan hasil pengujian model Mualem menghasilkan parameter- parameter yang terdapat pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Pengujian model Mualem Parameter
Nilai Ks
: 0,0015597 Kr
: n2
: 4,4407337 m2
: 0,2251880 3.5.
Metode
Penelitian ini dilakukan dalam 2 kegiatan yaitu ; analisis pergerakan air teoritis, pengujian pot tanaman dan percobaan pertumbuhan dalam pot di rumah
tanaman.
3.5.1. Analisis pergerakan air teoritis
Pergerakan air dianalisis dengan menggunakan software perangkat lunak yang dikembangkan oleh Rudiyanto dan Setiawan 2007 yaitu “aliran air 1
dimensi dalam tanah tak jenuh versi 2”. Input dari program ini yaitu nilai ?s, ?r, a, n, m, w max, ks, kr yang telah dioptimisasi sebelumnya.
Output yang diinginkan dari simulasi ini merupakan nilai konduktivitas hidrolika media semi kedap, nilai pressure head tiap pertambahan kedalaman
media tanah selama waktu rembesan air. Simulasi diuji dengan Trial and Error method dimana nilai logaritma dari
pressure head merupakan nilai pF yang diharapkan yaitu berada diantara 2,54 dan 4,2.
Hasil simulasi pada lapisan semi kedap pot dengan konduktivitas hidrolika yang berbeda, menghasilkan nilai pressure head seperti pada Gambar 14, 15 dan
16.
2 4
6 8
10 12
-8E+13 -7E+13
-6E+13 -5E+13
-4E+13 -3E+13
-2E+13 -1E+13
1E+13
Pressure Head cmdet z kedalaman cm
Gambar 14. Grafik kondisi pressure head dengan konduktivitas hidrolika 1,7 x 10
-7
cmdet.
Menurut Schofield dalam Laat 1991, bahwa pF merupakan logaritma nilai absolut pressure head. Kondisi tanah kapasitas lapang dimana air yang
tersedia untuk tanaman air kapiler mempunyai nilai pF berkisar antara 2,54 – 4,2 . Pada Gambar 10 dengan konduktivitas hidrolika menunjukkan nilai pF
maksimum yaitu pada -7 x 10
-13
, sehingga nilai pF 13,85. Ini menunjukkan bahwa keadaan tanah nya melebihi titik layu permanen karena air yang
dibutuhkan oleh tanaman tidak tersedia sehingga tanaman tidak dapat hidup. Pengujian dilanjutkan dengan nilai konduktivitas hidrolika lapisan semi kedap
yang lebih besar. Hal ini disajikan pada Gambar 15 dibawah ini.
2 4
6 8
10 12
-5000000 -4000000
-3000000 -2000000
-1000000 1000000
Pressure Head cmdet z kedalaman cm
Gambar 15 Grafik Kondisi pressure head pada Konduktivitas Hidrolik 1,75 x 10
-7
cmdet.
Pada Gambar 15 menyajikan keadaan tanah setelah 30 hari penanaman kondisi nya melebihi titik layu permanen, karena nilai pF yaitu 6,7.
Selanjutnya di coba memasukkan nilai konduktivitas hidrolika lapisan semi kedap yang lebih besar dari pengujian sebelumnya. Hasil pengujian disajikan
pada Gambar 16.
2 4
6 8
10 12
-9000 -8000
-7000 -6000
-5000 -4000
-3000 -2000
-1000
Pressure Head cmdet
z kedalaman cm
1.8 e-7 1.9 e-7
2 e-7 2.5 e-7
3 e-7
Gambar 16 Grafik Pressure Head pada Konduktivitas Hidrolika sebesar 1,8 x 10
-7
cmdet sampai dengan 3 x 10
-7
Nilai konduktivitas hidrolika lapisan semi kedap yang memenuhi keadaan pada nilai 1,8 x 10
-7
cmdet yang menunjukkan nilai pF 2,9 sehingga dapat memenuhi kebutuhan air bagi tanaman yaitu berada diantara nilai pF untuk
kapasitas lapang. Sedangkan untuk di atas nilai konduktivitas hidrolika tersebut 1,8 x 10
-7
cmdet, menunjukkan nilai pF yang dapat menyebabkan keadaan media tanah jenuh, karena melebihi nilai kapasitas lapang yaitu pada nilai pF 2,4. Keadaan
jenuh dapat berpengaruh buruk bagi tanaman, pertumbuhan akan terganggu yang dalam keadaan yang sangat tidak diinginkan tanaman kemudian akan mati, begitu
juga jika keadaannya kekurangan air mencapai titik layu permanen. Tetapi dengan keadaan tersebut, kadar air tiap kedalaman tidak terlihat jelas
rembesannya. Sehingga hasil dari simulasi tersebut, dihitung dengan model Van
Genuchten untuk mendapatkan kadar air basis volume tiap kedalaman tanah. Hal ini disajikan pada Gambar 17.
2
4
6
8
10 10
20 30
40 50
? cm3cm3
kedalaman cm
K = 1.8 e-7 K = 1.85 e-7
K = 1.9 e-7 K = 2 e-7
K = 2.5 e-7 K = 3 e-7
1.75 e-7
Gambar 17. Hubungan antara kedalaman cm dan kadar air cm
3
cm
3
Pada Gambar 17 menunjukkan bahwa kadar air media tanah dalam pot dengan lapisan semi kedap dengan konduktivitas hidrolika kurang dari 1,8 x 10
-7
masih berada pada keadaan kapasitas lapang. Tetapi kemudian diuji kembali dengan memasukkan nilai konduktivitas hidrolika pengujian sebelumnya, yaitu
1,75 x 10
-7
. Pada pengujian sebelumnya , keadaan tanah akan layu permanen sedangkan setelah dihitung dengan model ini, pada kedalaman akar tanah masih
mengandung air yang cukup bagi tanaman. Jadi diperkirakan untuk di lapangan nilai konduktivitas hidrolika lapisan semi kedap pada pot lebih kecil dari nilai 1,7
x 10
-7
. Pada software ini, untuk pengujian konduktivitas hidrolika yang lebih kecil dari nilai tersebut tidak dapat diuji sehingga dilanjutkan dengan pengujian
lapangan. Pengaruh konduktivitas hidrolika lapisan semi kedap pot terhadap ketersediaan air bagi tanaman selama masa pertumbuhan diuji dengan penanaman
Bayam.
3.5.2. Persiapan
Persiapan sistem irigasi bawah permukaan ini, dimulai dengan persiapan bak dan pemasangan pot pada tripleks yang telah disiapkan Gambar 18a. Bak
diisi dengan air lalu diberikan skala pada bak untuk mengamati pengurangan air akibat evapotranspirasi. Pot diisi dengan campuran tanah. Instrumen pengukur
EC 5, EC 10 dan ECTE dipasang ke tanah. lalu Bayam yang telah disemai sebelumnya kemudian dipindahkan ke pot yang telah dipersiapkan Gambar 18b
Gambar 18a. Pemasangan pot pada triplek kiri dan sistem yang telah siap digunakan kanan.
Gambar 18b Persemaiankiri dan bibit yang telah ditanamkanan
Tanaman Bayam adalah tanaman semusim yang dapat tumbuh baik di dataran tinggi maupun dataran rendah. Taksonomi bayam yang digunakan untuk
pengamatan dapat dilihat pada Lampiran 6.
3.5.3. Pengamatan
Pertumbuhan tanaman diamati dengan melihat pertambahan ketinggian dari tanaman Bayam. Kesuburan dari media tanah dapat dijaga dengan pemberian
pupuk secara berkala yaitu tiap satu minggu. Untuk melihat kesuburan tanah dapat juga dapat diukur dengan menggunakan ECTE.
Kondisi lingkungan kelembaban, radiasi, dan suhu dalam rumah tanaman diukur secara otomatis menggunakan Field Server pengukuran telah diset dengan
interval 10 menit. Pertumbuhan tanaman Bayam diukur dengan manual yaitu dengan menggunakan penggaris.
3.5.4. Perhitungan
Aliran air dari sumber air yang melalui lapisan semi kedap pot ke media tanah dapat dilihat lebih jelas pada Gambar 19.
Gambar 19 Skema keseimbangan air untuk sistem irigasi bawah permukaan melalui lapisan semi kedap
Dimana, I adalah Irigasi mmhari, ET adalah evapotranspirasi mmhari, ? W perubahan kelembaban air tanah mmhari. Bila evaporasi dan transpirasi
digabungkan ETa, dan tidak adanya hujan dan drainase, Persamaan 1 menjadi : ......................................................... 12
Data kondisi lingkungan mikro di rumah tanaman digunakan untuk menghitung evapotranspirasi potensial dengan model Hargreaves menurut I-Pai
Wu 1997, yaitu :
h ET
I ?W
x
W ETa
I ∆
= −
..................................... 13
Dimana ETp merupakan Evapotranspirasi potensial harian mmhari, Rs merupakan radiasi matahari MJm
2
hari sedangkan T merupakan suhu rata-rata harian
o
C. Hasil pengukuran radiasi pada Fieldserver dalam satuan Wm
2
, maka mengubah satuannya menjadi MJm
2
yaitu dengan dikalikan waktu. Nilai radiasi merupakan nilai akumulasi radiasi dalam satu hari. Sedangkan nilai temperatur
dan kelembaban udara , merupakan nilai rata-rata satu harian. Menurut Jensen 1972 perbandingan evapotranspirasi aktual dan potensial
merupakan nilai kc tanaman : ..................................... 14
ETp ETa
kc =
− ⋅
⋅ +
⋅ =
T Rs
T ETp
55 ,
5 ,
595 8
, 238
78 ,
17 0135
,
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
