64
tanah. Oleh karena itu, makin besarnya ruang pori mikro yang dapat meretensi air akan meningkatkan laju pergerakan air transient.
Laju aliran air transient menunjukkan laju perubahan kadar air tanah, yang pada zona kedalaman tertentu dapat menunjukkan perubahan storage. Semakin
lambat laju pergerakan air transient, tanah makin lambat perubahan kadar airnya, sehingga apabila tanah dalam keadaan defisit air tidak cepat memenuhi kebutuhan
airnya dibandingkan dengan apabila memiliki laju perubahan storage yang lebih besar.
5. 3. Distribusi Air Tanah Selama Masa Pertumbuhan Tanaman
Distribusi air tanah pada lokasi penelitian selama masa pertumbuhan tanaman ditampilkan pada Gambar 11, Lampiran 26, dan 28. Distribusi
airkelembaban tanah sangat tergantung pada sifat-sifat tanah sebagai agen yang meretensimenahan air, pergerakan air dalam tanah yang dapat mendistribusikan
air, dan faktor-faktor yang dapat menambah dan mengurangi air seperti curah hujanirigasi dan evapotranspirasi termasuk ekstraksi akar. Kemampuan tanah
dalam meretensi air, yang nilai maksimumnya dicerminkan oleh nilai kadar air pada keadaan kapasitas lapang, sangat tergantung pada sifat pori, tekstur, dan
kadar bahan organik tanah Lal dan Shukla, 2004. Kemampuan retensi air maksimum tanah ditampilkan pada Lampiran 14. Pada potensial air tanah
tinggi ψ -1 bar, kadar air tanah sangat ditentukan oleh distribusi ukuran pori
dan kapilaritas tanah, dalam hal ini dikendalikan oleh struktur tanah. Pada potensial air yang lebih rendah, kadar air tanah lebih ditentukan oleh tekstur
tanah Hillel, 1980; Lal dan Shukla, 2004. Hubungan antara kadar air tanah pada setiap nilai potensial air tanah lahan penelitian dicerminkan oleh kurva
karakteristik kelembaban tanahkurva retensi air tanah Lampiran 19 dan 20. Pengaruh curah hujan terhadap kapasitas retensi air tanah maksimum
ditunjukkan pada Lampiran 23 dan 24. Semakin besar curah hujan, kadar air tanah meningkat secara logaritmik menuju nilai yang konstan Lampiran 24.
Kadar air tanah pada sistem lahan kering mencapai nilai maksimum konstan pada
65
25 35
45 55
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Umur minggu Kadar
a ir
v o
l
-15 -10
-5 5
10 15
dθ d
t cm d
θdt 0-10 cm
10-20 cm 20-30 cm
30-40 cm 40-50 cm
KL TLP
0,30 -2,80
1,37 6,76
-3,87 -0,73
-0,08 11,48
1,34 -5,78
100 200
300
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Umur minggu Cur
a h Hu
ja n
m m
-15 -10
-5 5
10 15
F lu
ks cm
CH Fluks
20 40
60 80
100
15 04
6 22
04 6
29 4
6 06
5 6
13 05
6 20
5 06
27 05
6 03
6 6
10 6
6 17
06 06
24 06
06 Tanggal
Cur ah huj
an mm
Curah Hujan 25
35 45
55
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Umur minggu Kadar
a ir
v o
l
-15 -10
-5 5
10 15
dθ d
t cm d
θdt 0-10 cm
10-20 cm 20-30 cm
30-40 cm 40-50 cm
KL TLP
0,30 -2,80
1,37 6,76
-3,87 -0,73
-0,08 11,48
1,34 -5,78
100 200
300
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Umur minggu Cur
a h Hu
ja n
m m
-15 -10
-5 5
10 15
F lu
ks cm
CH Fluks
20 40
60 80
100
15 04
6 22
04 6
29 4
6 06
5 6
13 05
6 20
5 06
27 05
6 03
6 6
10 6
6 17
06 06
24 06
06 Tanggal
Cur ah huj
an mm
Curah Hujan
keadaan kapasitas lapang. Pada kadar air yang lebih tinggi dari nilai kapasitas retensi maksimum, sebagian air terdrainase ke bawah oleh tarikangaya gravitasi.
Selain dipengaruhi oleh kemampuan tanah dalam meretensi air, kadar air pada tiap lapisan kedalaman tanah juga dipengaruhi oleh pergerakan air dalam
tanah baik secara jenuh maupun tak jenuh. Pergerakan air dalam tanah sangat ditentukan oleh konduktivitas hidrolik tanah dan perbedaan potensial air tanah
Gambar 11. Hubungan curah hujan, fluks aliran air, laju perubahan cadangan air, dan kadar air tiap kedalaman tanah selama
masa pertumbuhan tanaman
KL = kapasitas lapang, TLP = titik layu permanen KL = kapasitas lapang, TLP = titik layu permanen
Gambar 11. Hubungan curah hujan, fluks aliran air, laju perubahan cadangan air, dan kadar air tiap kedalaman tanah selama
masa pertumbuhan tanaman
25 35
45 55
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Umur minggu Kadar
a ir
v o
l
-15 -10
-5 5
10 15
dθ d
t cm d
θdt 0-10 cm
10-20 cm 20-30 cm
30-40 cm 40-50 cm
KL TLP
0,30 -2,80
1,37 6,76
-3,87 -0,73
-0,08 11,48
1,34 -5,78
100 200
300
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Umur minggu Cur
a h Hu
ja n
m m
-15 -10
-5 5
10 15
F lu
ks cm
CH Fluks
20 40
60 80
100
15 04
6 22
04 6
29 4
6 06
5 6
13 05
6 20
5 06
27 05
6 03
6 6
10 6
6 17
06 06
24 06
06 Tanggal
Cur ah huj
an mm
Curah Hujan
66
yang merupakan daya penggerak. Seperti yang telah dikemukakan di depan, konduktivitas hidrolik tanah sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat pori tanah.
Perbedaan potensial air tanah dalam sistem tanah lahan kering sangat tergantung pada potensial matrik tanah, yang besarnya tergantung pada kadar air tanah.
Hubungan antara hujan, fluks aliran air, laju perubahan cadangan air, dan kadar air tanah ditampilkan pada Gambar 11. Kadar air tanah selama periode
pertumbuhan tanaman dari lahan penelitian selalu berfluktuasi dengan pola yang sama pada seluruh kedalaman tanah. Kadar air tanah pada lapisan bawah selama
masa penelitian selalu lebih tinggi daripada lapisan atas. Hal ini dikarenakan terjadi pada musim hujan, di mana air telah terakumulasi di lapisan bawah. Pola
perubahan kadar air tiap kedalaman tanah menurut waktu mengikuti pola curah hujan, fluks aliran air ke atas dan ke bawah fluks positif dan negatif, dan laju
perubahan kadar air d θ. Namun pengaruh curah hujan terhadap fluks aliran air
maupun laju perubahan storage dikendalikan oleh laju infiltrasi tanah, sehingga curah hujan yang besar tidak selalu diikuti oleh fluks aliran air yang besar.
Apabila terjadi hujan maka diikuti oleh kenaikan kadar air pada hari berikutnya. Pada hari-hari terjadi hujan, maka terjadi pergerakan air drainase ke bawah akibat
gaya gravitasi apabila kadar air tanah melewati kapasitas lapang atau terjadi aliran preferential melalui pori-pori makro maupun saluran-saluran atau rekahan-
rekahan yang ada dalam tanah, diikuti oleh pergerakan tak jenuh melalui pori-pori mikro tanah. Setelah hujan berhenti terjadi redistribusi air antar matrik tanah
yang merupakan pergerakan air tak jenuh. Oleh karena itu peningkatan kadar air terlebih dulu terjadi pada tanah lapisan atas diikuti oleh lapisan di bawahnya.
Apabila air yang bergerakredistribusi dari lapisan atas dapat mencapai kapasitas lapang di lapisan ke dua di bawahnya, maka kelebihan air di atas kapasitas
lapang akan mengisi pori di bawahnya lagi. Begitu seterusnya sampai terjadi keseimbangan berdasarkan perbedaan potensial air.
Namun pada hari-hari tanpa hujan, aliran terjadi sebaliknya yaitu dari bawah ke atas fluks positif, Gambar 11 melalui pori-pori mikro secara tak jenuh akibat
proses evaporasi karena pemanasan permukaan tanah oleh radiasi matahari. Dalam proses evaporasi, karena kadar air di lapisan bawah lebih besar dibanding
67
lapisan di atasnya Gambar 11 menyebabkan potensial air di lapisan bawah lebih besar yang merupakan daya penggerak air ke lapisan di atasnya. Air yang
bergerak ke atas tersebut terjadi pada kecepatan yang relatif rendah. Kecepatan pergerakan air ke atas dapat diperhitungkan dari konduktivitas hidrolik tak jenuh
Lampiran 18 dan perbedaan potensial air antara lapisan bawah dan atas. Perbedaan potensial air antara lapisan bawah dengan di atasnya yang memiliki
kadar air berbeda dapat diperhitungkan dari kurva karakteristik kelembaban tanah Lampiran 19 dan 20. Di dalam proses evapotranspirasi, apabila kadar air di
permukaan tanah masih berada pada nilai yang cukup untuk proses evapotranspirasi potensial minimal pada kondisi kapasitas lapang, maka terjadi
evapotranspirasi yang besarnya konstan. Namun apabila kadar air tidak cukup lagi untuk mencukupi proses evapotranspirasi potensial, maka laju
evapotranspirasi besarnya menurun secara gradual mengikuti penurunan kadar air tanah seperti ditampilkan pada Lampiran 5 Allen et. al., 1998; Hanks dan
Ascroft, 1986. Kelembaban tanah pada seluruh lapisan kedalaman tanah masih berada pada
zona air tersediaberada di antara kapasitas lapang dan titik layu permanen Gambar 11, kecuali pada kedalaman 30 cm pada hari-hari hujan menunjukkan
lebih besar dari kapasitas lapang. Keadaan ini disebabkan oleh laju penambahan air dari perkolasi lapisan di atasnya lebih besar daripada laju redistribusi pada
lapisan 30 cm. Berdasarkan data Lampiran 1, terlihat bahwa ruang pori drainase pada lapisan kedalaman tanah 30 menurun, dan nilai ruang pori mikro
yang dapat mengikat air secara kuat meningkat dibanding lapisan di atasnya. Distribusi kadar air tiap kedalaman menunjukkan perbedaan yang nyata Gambar
11, Lampiran 26. Pada lapisan bawah, 40-60 cm, kadar air tanah menunjukkan lebih tinggi dibanding lapisan di atasnya, 20-40 cm, dan lapisan atas, 0-20 cm,
nyata lebih rendah. Lapisan permukaan merupakan lapisan yang paling tinggi dalam fluktuasi kadar airnya akibat pengaruh hujan, serapan akar, dan evaporasi
Hanks dan Ascroft, 1986, sehingga memiliki kadar air yang lebih rendah. Apabila dikaitkan dengan kebutuhan air bagi tanaman, kadar air tanah
selama masa pertumbuhan jagung manis membutuhkan air irigasi sebesar
68
13,05 mm, yang terjadi antara hari ke 59 sampai 62 dan antara hari ke 67 sampai 68 Gambar 12 dan Tabel 9. Kebutuhan air irigasi tersebut didasarkan pada zone
perakaran sedalam 20 cm kedalaman perakaran jagung manis, yang diprediksi dari kekurangan kadar air di lapangan terhadap kadar air minimum tersedia
allowable soil moisture depression yang diperhitungkan menurut Allen et al. 1998. Kadar air minimum tersedia merupakan kadar air di mana tanah mulai
perlu mendapatkan irigasi agar pertumbuhan tanaman tidak terganggu. Menurut Allen et al. 1998, kadar air minimum tersedia bagi tanaman adalah kondisi
50 air tersedia Lampiran 5 bagi tanaman jagung manis. Pada kondisi di bawah kadar air minimum tersedia, tanaman dapat menurun produksinya akibat
evapotranspirasi potensial tidak terjadi lagi dan kadar air yang ada hanya memungkinkan untuk proses evapotranspirasi aktual yang besarnya di bawah
evapotranspirasi potensial. Pada kondisi demikian, sebagian stomata tanaman menutup dan proses fotosintesis tidak berlangsung optimum.
Menurut USDA 1991, apabila laju pertumbuhan tanaman telah menurun di bawah 80 , maka tanah dianggap telah memerlukan irigasi karena kadar air
yang ada dalam tanah sudah tidak mencukupi untuk pertumbuhan optimum tanaman Lampiran 8. Berdasarkan hasil pengamatan, pertumbuhan tanaman
Gambar 12. Perbandingan antara kadar air tanah dengan kadar air minimum tersedia bagi tanaman menurut Allen et al.,
1998 dan USDA 1991 selama masa pertumbuhan
20 30
40 50
20 40
60 80
Waktu hari K
adar ai
r v
o l
KL TLP
Allen et al.1998 KA 0-50 cm
KA 0-20 cm USDA 1991
69
telah menurun di bawah 80 apabila kadar air tanah mencapai kurang dari 40,87 vol. Dengan demikian, kebutuhan air irigasi berdasar kriteria USDA 1991
lebih besar dibanding kebutuhan air irigasi berdasar kriteria Allen et al. 1998 Tabel 9. Adapun menurut Mengel dan Kirkby 1982, kebanyakan tanaman
Tabel 9. Kebutuhan irigasi minimum berdasar defisit air pada kedalaman akar 20 cm dan 50 cm
Defisit air mm Allen et al., 1998
USDA 1991 Minggu ke
50 cm 20 cm
50 cm 20 cm
1 0 3,11
5,62 2 0
0,00 1,53
3 0 0,00
0,66 4 0
0,05 0,57
5 0 0,00
14,07 6 0
0,00 7,88
7 0 0,00
0,35 8 0
0,00 3,02
9 0 9,11
4,30 34,26
10 0 3,94
4,21 30,26
Jumlah 0 13,05
11,68 105,71
dapat tumbuh optimum apabila kadar air tanah berada pada potensial air berkisar antara -0,2 bar sampai -0,5 bar sebanding pF 2,3 sampai 2,7. Walaupun nilai
kadar air pada titik layu permanen umumnya diukur pada potensial –15 bar, tanaman dapat mulai mengalami stress air pada kadar air yang berbeda-beda,
antara potensial – 5 bar sampai -7 bar Mengel dan Kirkby, 1982. Apabila tanaman telah mengalami stress air; maka respirasi, fotosintesis, translokasi hasil
fotosintesis, dan kemampuan serapan akar terhadap air dan hara menurun.
5. 4. Kadar Hara Selama Masa Pertumbuhan Tanaman 5.4.1 Kadar Nitrogen dalam Tanah
