Efektifitas sistem pertigasi kendi kasus pada tanaman lada perdu
EFEKTTVITAS SLSTEM FERTIGASI KENDI
KASUS PADA TANAMAW LADA PERDU
OLEH :
HEFUMANTOIZO
PROGRAM PASCASARJANA
INSTTTUT PERTANIAN BOGQR
2003
ABSTRAK
HERMANTQRQ. Efektivitas Sistem Fertigasi Kexldi pada Tanaman Lada Perdu.
Dibimbing oteh BUD1 IM3R.A SETMWAN, SOEDODQ HAWJQAMIDJOJQ,
dan £3. M, U BlNTQRU DJOEFRIE.
Kekrhasifan p e n g g u w irigasi kendi di &lam maupun di luar negeri dan
aplikasi fertigai mldui siskrn isigasi mikro m e m k k m dorangan untuk.
mengembangkan irigasi kendi menjadi sistcm fertigasi. Penelitim dilakukan di
Labratorium Biafisika Tanah d m Labratorium Lapangan Jurusan Tcknik Pertanian,
Enstitus Pertanian Bagor. Tujuan utama dari penelitian adalah mernperuleh metode
pemupukan melalui sistem fertigasi kendi dengan kasus pa& tanaman la& perdu.
Penelitian terdiri atas bebrapa kajian, yaitu : 1) Percobaan kernampun kendi
mefolaskm larum pup&, 2) Trampor larutan dahm kolom mah, 3) Pernodelan dan
simulasi transpor fmbn &n 4) Efehivihs apfkasi sistem fmtigasi kendi gada
tanaman lada perdu. KonduXctivitas hidrafika kendi diukur dengm constant head
permeamefer. Dihfusi lanttan meldui dinding kendi diprediksi melalui p e n d u n
konsentrasi lamtan di &lam dan di lw kendi secara paiodik. Percobaan transpor
lanrtan dalarn kobm tanah dan metode mverse problena digunaZrafl untuk. penentuan
kaefisien dispersi hidrdnamika. Pernodelan dan simulasi mspor Imtan
diselesaikan dengm metode beda hingga.
H a i l pewlitian menunjuMcan bahwa dinding kendi mampu melolaskan
larutan pupuk NPK dm larutan NaCl dengan koefisien difusi masing-masing sbesar
6,7 x 10" dd 3,5 x 10" cm2/hr d m I,OIXXO-' - 4 , 1 ~ 1 0 cm2/hr.
.~
Laju difusi lanttan
dipengmhi oIeh konsentmi dahm &n Iuar kendi. Dengan meng&unak.an metode
Inverse problem diperoleh kmfisien dispersi hidrudinamika larutan NaCI cialam
kolorn tmah krkisar axltara 7,2 - 19-8 crn21jam. Simulasi transpor larutan dengan
Metode Beda Hingga memberikan h a i l agihan kadx air tanah dm rtgihan kunsenbasi
lmttan disekitar kendi dengan baik. Pengxuh percepatan gravitaqi menyebabkan
kadar air tanah dan kosentrasi Ianttan ke mfibaw& lebih bsar dibandingkan ke arah
atas pa& jar& yang sama. Pembsthan konsentrasi farutan sumber dengan cepat
b a p n g n r h pada konsentxasi larutan dalm tanah di &kat kendi. Pa& posisi jauh
d x i kendi perubahan kanscntrasi Iarutan sumber &an brpengxuh lebifi lambat.
Aplikasi sistem fertigasi kendi memberikan kepastian bahwa rembsan air dan
pup& dari kendi &pat mencukupi kebuhxhan tmmm. Konsentrasi Nitrogen
wndc:ftlng merata pa& dacrah basah, konsmmsi fosfat tingg di dekat kendi dan
menurun dengan =pat pa& daerah yang Ietih jauh, sedangkan konsntrasi kalium
ccnderung tcragih lebih rnerata. Perak;aran Iada perdu berkerntrang terbatas pa& bnah
yang basah dengan diameter sekm 65 cm mengelilingi kendi.
Metode inverse problem xncmberikan hail pmhitungm koefisien dispersi
hidrodinamik ymg baik. Pcrnodcfan d m simulasr emspor larutan yang dibuat
memkrtkan h a i l yang memuaskan. Sistem irigasi kendi dapat dikernbmgkan
menjadi sistem fertigasi yang hemat air dm pup&.
ABSTRACT
HERMANTORO. The efieciveness of Pitcher Fertigation System on Bush Pepper
Crops. Advisor : BUD1 INDRA SETIAWAN, SUEDODO HABDJOAMIIDJOJO,
dam H. M, EL BINTORQ DJOEFRfE.
Nigh motivation in developing pitcher fertigation system due to both the
successfulness of application of pitcher irrigation and appIication of fertigation
through micro irrigation system. Some experiments to achieve of clear view of such
phenomena have already conducted in Soil Biophysics 1,abratory and Leuwlkoo
Experiment Station, Department of Agricultural Engineerin& Bogor Agricultural
University. The main objective of the experiments is to elaborate the effectiveness of
krtigatian system on bush pepper maps.
Successive experiments conducted consists of four studies, i.e.1 I) Physical
characteristics of pitcher in releasing fertiiimr solution, 2). Physical, characteristics of
solute transpurt in soil column and determine the coefhcient of hydrodynamic
dispersion using method of inverse problem, 3). Modefing nnd simulation of salute
transport system, 4). Effectiveness application of pitcher fertigation system an bush
pepper craps. Hydraulics conductivity of pitcher were measured by the constant head
pecrneameter method. Periodical different cancentration measurements of pitcher
walt system were occupied as rate of solute diffusion. Soture transport in sail was
developed by wing an soluk concentration. And, to determine the coefficient of
hydrodynamics dispersion, inverse problem was employed. Finite different method
was used to build simulation of solute transport model.
The results showed that system of pitcher wall has ability to rebase fertilizer
and NaCl solution where diffusion coefftcient in the range of 6.7x10' - 3 . 5 ~ 1 0 - ~
cm2/day and l , ~ l x l -~ 4,1x10-~
-~
cm21day. Diffusion rate depends on solute
concentration on pitcher wall system. Applying inverse problem methud has
determined hydradynamics dispersion coefficient NaCl 7,2 - 19,8 crn2/haurs.Similar
results were achieved between distribution of soiute concentration using solute
transport simulation and sail moistuse distribution around pitcher wall system.
Concentration of solute in soil around the pitcher wall had a high effect of changing
the concentration of sotutc: input, whereas soil located far from pitcher wall had a law
effect.
Guod results has been achieved in fitting the nutrient needs of crops by
application of pitcher fertigation system. Behavior of three nutrients applied on the
experiments as follows : distribution of N concen@ationwas almost the same in all
wet soil rcgions, whereas high cuxlcenkdtion of P was only in around the pitcher wall
and K cortcen4ration behaves between the two. Roots of bush pepper craps developed
only in wet area with a diameter of 65 cm around the pitcher wall.
Inverse problem method had a high precision in determining of
Iiydrodynmics dispersion coefficient. And, satisfiedresults of simulation on solute
transport model was achieved using finite different method. Pitcher irrigation systcm
is proposed to develop to gain a system of eficient fertigation.
SUKAT PERNYATAAN
Dengan ini menyatah bahwa disertasi yang krjudul :
EFEKTIVfTAS SISTEM FERTXGASX KEND?
KASUS PADA TANAMAN LADA PERDU
adalah rnmpakan gagasan stau basil kafya Sitya sexldiri dan belum pcmah
dip& Iikasikafl aleh orang fain. Semua sumber data d m informasi yang digwrah
telah dinyatakan dengan jelas dm dapat diperiksa keknmfinya.
EFEKTIVlTAS SISTEM FERTEGASI KENDI
KASUS PADA TANAMAN LADA PERDU
Disertasi
sebagai sdah satu syarat untuk memperuleh gelar Doktor
pada
Program Studi Ilmu Ketcbikan Pertmian
PROGRAM PASCASAKJANA
XNSTITUT PERTANMW BOGQR
2003
Nama Mnhasiswa
: Aennantoro
Nornor Pokoir
: 995lWEP
Program Studi
: Ifmu Keteknikn Pertminian
Dr. Ir. Budi Xndm $ciawan. M A g ,
Ketua
Prof. Dr.fr. Soedodo Har40arnid-io10,MSc.
Angguta
2. K e h Program Studi
Dr.Ir. Kudang Buro Seminar, MSc.
r Program Pascasarjana
afkida h u w o t o , MSc.
'
-.
>*.
.
__
-
Penulis dilahkan di Kabupaten Sfeman Daerak fstimewa Yogydcarta pa&
tanggal 8 Februari 1960 hi pasangan ayah Hidoep Prodja Sastru Hartono dan 'fbu
Widjiningsih. Pmdidikan sarjana ditempuh, di Juntsan Mekmisasi Pertmian
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, tulus pada tahun 1985. Pada tahun 1989
penuZis diterima di Sususan I h - i l m u Prtanian Pragram Studi M e h s a s i Permian
pada Program Pascasajam lfniversitas Gadjah Ma& dengan beasiswa dari TMPD
Ditjen Dkti Depdikbud dan disetesaikan pada tahun 1993. Kewmpatan mefanjutkau
studi ke program doktor diperoleh pada &bun 1999 di Program Studi Ilmu
Keteknikm Pertmian Bidang Studi Teknik Sumbr Daya Tanah dm Air pa&
Propam hscasarji3~1a
lnstitut Pertanlltn Bogor. Beasiswa pendidikm program duktor
dipaoleh dari RPPS TXtjen Dikti Departemen Pendidikan Nasional.
Pcnutis sejak sun 7987 sampai sekarang bekerja sebagai Strtf Pengajar
Ropehs Wilayah V Yogyakarta dipekerjakan pa& Program Studi Teknik P e m i m ,
Fakultas TeknoIogi Pertmian, Institut Perkmian Stiper (TNSTIPER) Yogyakma.
Bidang studi yang menjadi tanggung jawabnya adalah Teknik Tanah dan Air.
Penulis menjadi angguta Pefiimpunan Teknik Pertanx'an Indonesia
(PERTETA) dan Himpunan AhIi Teknik Tanah dm Air (HATTA). Berbagai karya
ilmiah yang berkaitan dengan disertasi kl& disajilcan pada pertemuan ilrniddserninstc
tlasional maupun dipublikasikan pada j umal ilmiah, yaitu :
1 . Artkel krjudul Penentuan Koefsien Dispefsi Hdrodinamik. Tranportrmsi
Larutan dahm Tanah Menggunakan Metode Ireverse Problem tehh
diterbitkan pa& Ruletin Ketefmikm Pertaniztn Val. 16, No.2, April 2002.
2. Mdcalah krjudul Kajian Sistem Fedgssi Kendi pada Budidaya Tanaman di
Lahan Kering disampaikan pads Seminar Nasional PEKIETA 2002. Kecjasama
PERTETA C&mg Malang dan 3urusan "TeknikPertanian WISRAW. Malang 3
- 4 Mei 2002
3. M&ah berjudul Teknolugi lnovatif Irigasi Laban Kering dan Lahan Basah
Studi b s u s pada Tansman Lada Perdu disampaikm pada Seminar Nasionaf
RK Teknik Pertanian dan BK Kimia, Pn. fakafta 09 Juli 2002.
4. M W a h berjudul Inovasi Budidaya Lada Perdu (Piper nigrrrm
Secrmra
Intensif dengan Aplikasi Sistem Felrtigasi Kendi disampaikan pada Seminar
'FAunan CREATA, LP-IPB. Bogor 2 1 Agustus 2002.
5. Makalah berjudut Sistem Fertigasi Kendi Hemat Pemakaian Air dam Pupuk
Studi b s u s pada Tanaman Lada Perdu (Piper nigrum tiart) &lam Prosiding
Water for Future. Seminar &lam Rangka Hari Air Sedunia hpkimpmwil.
J&&a 20 Maret 2003
6 . Artikel berjudul Efektifitas Sistem Fertigasi Kendi pada Tanaman Lada
Perdu {Piper nigrum LinPI) telah diterbitkm pada Buletin Ketcknikan Pcrtanian
Vol. 17, No.1. April 2003.
7. hrtilccl tmjudul Pernodelan Distribusi Larutan dalwm Tanah pada Sistem
Fertigasi Keod i. Telah dikirim kepada Huletin Keteknikan Pertmian (dalam
proses penerbitan).
Berkat Rakhmat Mlah Swt., penefitian dm penulisan disertasi yang bqudul
"Efektifitas Sistern Fertigasi Kendi pada Tanman La& Perdu" dapat diselesaikan.
Penelitiaa ini mcwpakan pengembangan dari sistem irigasi kendi ymg telafr k r h i i
dikembangkan sebagai sistern irigstsi yang hemat air. h l a m peaeIitian ini difakukan
kajian terhadap hakferistik kendi berkaitaa dmga b-anspor h t a n , &mspr larutan
&lam tanah, pernodelan dm simulasi transpor t a t a n menggunakan metode be&
hingga $an percotram aplkasi sistem fertigasi kendi pada tztnman la& perdu.
Dengan selesainya pcnelitian dan penufisan disertasi ini, pnulis
menyampaikan rasa Syukur Alhamdulillah dm mengucqan terima lcasih yang hius
dm sebesar-besamya kepstda :
I . Bapak Dr. ir. Budi l n b Setiawan, M.Agr. sd&u ketua kanlisi pembirnbing
yang tefah rnernberikan bimbingan dm darongan kepada penulis rnulai h i
pernilihan mata kuliah, penjrusunan progosat penefitian, samp~£denngm pmufisan
disemsi dan publikasi ilrniafr me1aIui seminar maupun dalam jwnal ilrniah.
2. Bapak Prof. Dr. k.Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc d m Bapak Prof. Dr. Ir. W.M.
Hasjim Bintoro Djucfrie, M.Agr. sebagai anggota komisi pernbimbing yang
telafr merllberikan bimbingan, saran dm arahan schingga penclitian dan penufisan
disertasi ini sclesai dengin lebil~baik.
3. Direktur Program Pascasarjana d m Ketua h g m m Studi Ilmu Keteknikan
Pertanian lnstitut Pectanian Bogor hrserta staf yang telah rncmberikan wahana
dan atmosfer akademik yang kandusif sefarna pnyeksaian studi.
4. Rektor lstitut Pertmian Stiper (TNSTlPER) Yogyakarta, Dekm Fakulhs
Teholagi Pertanian INSTIPER Y o g y a b , Yayasan Pendidikan Kader
Perkebunan (YPKP), Yayasan Supersemar dm TMPD Ditjen Dikti Depdiknas
yang %el&
memhrikan bmtuan biaya studi d m penelitian untuk dkertasi ini.
5 . Ketua dan Staf Laboratorium Biofisika Tanah, Laboraton'um Ergotronika, dan
Metatron yang tetah rnengijinkar~pcnulis untuk penggunmn fasilitas pralatan
yang ada. Khusus kepada Pak P m a dan Pak Trisnadi disamprxikm terima kasilr
atas ban.tuannya &lam pelaksanaan peelit& dan penematan.
6 . Rudiyanto, STP dan Ardiansyalx, STP dr Labaratoriurn Ergotranika yang telafi
banyak memberikan masukzln dm bantuan, Irhususnya &lam pemrograman
model simulasi.
7. Ternan-ternan Mahasiswa Pascasarjana iPI3 saw pondokan. U~ususuntuk Ery
Suhartmto ST, MT atas bantmn dan dukungan yang sangat berarti pada a i r
studiku yang sangat berat. Ternan-ternan MaIxasiswa Pascamjana Jurusan TEP
yang tidak dapat d i s e b u h satu-persatu
8. Kcpada Keluargaku : Ibu Widjiningsih dm Bapak jalrn.) Hidaep Procfjju
Sastrohartona; istriku Siti Iriani, an&-wkku : Andiko Putro Suryotumo dan
Irma Puspita h w i ; saudara-saudaraku : Yu Ni, Mas Muji, Mas Ipung, Umin,
Ikun,Hemq dm Wati; kedua rricrtuaku : Bapak dm lbu Atmosuwlta serta Mbak
Atiek yang seIa1u inernberikan dorongan, bmtuan dm do's sehingga penulis
@at menyelesaikan shtrti propam doktor.
Pcnufis selalu memanjailcan do'a semaga semua amal bark tcrsrsebut di atas mendapatkan Pahala dm &&ah dari A I M SW.
MeXalui kajian yang telak dilakukan tersebut &pat diperoleh justifikasi bahwa
kendi mampu melolaskan lanttrtn pupuk, metode inverse problem dapat digunakm
untuk menentukan koefisien clispersi hidrodinamib larutan &lam kolorn tanah,
metode beda hingga memberikan h i 1 yang baik d a b pernodelan transpor lanttan
pada sistem fertigasi kendi, pernakaim air irigasi lebih hemat, pupuk WK dapat
teragih disektar ken&, dan tanaman tnda perdu dapat turnbufr d m berbunga. Secara
keseI&an sistem irigasi kendi &pat dikembangkan rnenjadi sistern ferzigasi, ynitu
sum teknologi pmuppukan rnelalui sistem irigasi yang hemat dalam pmakaian air
d m pupuk.
Akhirnya, walaupun disertasi hi masilr banyak kekurar~gansemoga dapat
bermanfaat khususnya d a m pengembangan sistern fertigasi kendi.
DAFTAR IS1
DAFTAR TABEL
Elahman
xii
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
1,
PENDAfilJLUAN
A. Lam Belstkang
8. Tujuan Pene!itian
C . Kepnaan Penefitim
D. Hipat~sis
11.
TINJAVAN PUSTAKA
A. Sistem Irigasi Kendi
B. Sistem Fertimi
C. Aliran Air &n Transpar Larutar~Dalam Tmah
D. Tanaman Lads Perdu
III.
iV,
KAKAKTERISTXK KENDI TERHADAP TRANSPOR
LARUTAN
A. Pendahuluan
R. Tujuan Penelitian
C. Bahan dan Metode
D. E-fasil Penelitian d m Pembahasan
i.Konduktivitas hidruIika kendi
2. Disfusi fmtan melalui dinding kendi
3. Perkembangan htrnbuhan Xurnut
E. Kessirnpulan
KOEFISIEN DISPERSI HIDRODINAMIKA TRANSPQR
LARUTAN DALAM TANAH
A. Pendal~uiuan
B. T u j m hnelitian
C. Bahan dan Metode
D. Was11Penelitian dan Pcmbahasan
E. Kesimpul an
33
33
36
36
40
40
4f
44
45
47
47
50
SO
53
58
V.
PEMODELAN DAN SIMULASI TRANSPOR LARU'CAN
PADA SLSTEM FERTIGASl W N U I
A. Pendahuluatr
B. Tujwn Penelitian
C. Bahm dan Metode
D. Hasii Penelitian clan Pembahasan
1. Sisternatika Program Simulasi
2. Agifian lcadar air tanah
3. Kecepatan Afiran
4. Agihan konsmtrasi farutan &lam tanah
5 . Sirnubsi Konsentrasi tamtan
E. Kcsixnpulan
VI,
APLTKASI SISTEM FERTIGASi KEMDI PADA TANAMAN
LADA PERDU
A. Pendahuiuan
R. Tujuan Penelitian
C. Eahm dm Metude
D. H a i l Penelitisux dan Pembahwn
1. Rembesm Air MeIalui Dinding Kendi
2. Pala pembasahan tanah
3. Perkernbangan dan agihan akar tanaman
4. Agihan Pup& disekiw Kendi
5. Pertumbuhaxl Tanaman Lada Perdu
E. Kesimpulan
VEi. PEMBAHASAN U M U M DAN KESIMPULAN
A. Pembaham Urnurn
B . Kesi mpulan
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Pupuk Nitragen yang umum digunakan &lam fertigasi dalam bent&
padat d m cair serh kandungan nutrisinyaw-PzOs-Kzo).
14
h p u k Fosfor yang umum digmakan daXm fehgasi dahrn bmtuk
padat dan cair serta kandungan nutrisinyaw-PzOs-KO.
15
Pupuk Kafium yang umum digunakan &lam fertigasi dabm benhlk
padat dan cair xrta k-andungan nutirisinya W-P2Os-K20)
16
Batas kesesuah lingkungm u n a tamman fada di Indonesia
26
Dosis dm walctu pemberkian pup& NPKMg menurut umur tanaman
mu& pada da.&
krkfirn kering
28
Dosis dm waktu pembcrian gupuk WPKMg menurut umur tanaman
mu& pa& d a e d bcriklim basah
28
Dasis dan waktu pemberian pup& NPKMg tanaman dcwasa
29
Komposisi bahm campuran ken& dan konduktivitas hidrolika kendi
35
Berat pipa plastk dan tanaman lumut yang tumbuh di datamnya
44
Parameter a, b dan c pada persamaan (4.9) hasil pengepfotan
54
Parameter d, e, f, g dan h persixmaan (4.10) hasil pengeplutan
55
Instalasi sistem irigasi kendi di J m n (Stein, 1990)
Ken& irigasi di Indunesla (Setiawan, 1998)
Aplikai sistem irigasi kendi di Indonesia (Setiawan, 1998)
11
Tanamart lada panjzit dan lada perdu
24
Pengembanan lada perdu di bawah te-
kelapa
Pedatan untuk mengukur konduktivitas hidrolika kendi
Skema peralabn percobam difusi larutan pup&
Laju difusi lamtan pupuk NPK melalui dinding kendi
Koefisien Difusi larutan pupuk NPK pada trerbagai rerata konsentrasi
42
Laju difusi larum NaCl melafui dinding kendi
43
Koefisien Difusi litrutan NaCl pada berbagai rerata konsentrasi
44
Konsentrasi NaCI sebagai fungsi waktu pada khagai jarak
54
Konsmtrasi NaCl pengukuran vs matitik dengan D* 10,8 an2/jam
57
Skema penyelesaim persamaan dcfercnsial dengan rnctude beda
hingga
60
Kondisi batw pernodelan
63
5.3 Conrrot volume aliran dm dimensi koordinat kartesian (x,z)
5.6. Tampilan program transpor lafirtm pada sistem fertigasi kendi
5.7 Agihan kadarair tanah h a i l simulasi patfa hwi Ire 7 (168jam)
5.8 Kadar air tanah hait sirnulasi vs pengukuxan
5.9 Agilran kadar air tanah ke %all sumbu x berbagai kedalrtman
5 . X 0.Ilustrasi vektar kecepatm aliran air di sekitar kendi fertigasi pa&
kondisi aliran steady state
5.1 f Konsengasi larutan hasit simufasi setelah 2 hari (48 jam) fertigasi
5.12 Konsentrasi larutan NaCl l m i l simulasi vs pengukuran
5.13 Kosenlasi sebagai funpi waktu dengan surnkr konsenh-dsi farutan
berubah-ubah pada berbagai posisi
5.24 Kosentrasi larutan di sekitar kendi pa& kedalaman 10 cm
6.1 Skema percobaan tanaman lada perdu dengan aplikasi fertigasi kendi
6.2 Tata ietak pengambitan sampel kunsentrasi pupuk &lam tmah
6.3 Laju rembesan air dari sistem fertigasi ken&
6.4 h j u rernbesan air fertigasi kendi dan evapotransplrasi irigasi siram
6.5 Pula pernbasakan tanah dari sistcrn fcrtigasi kendi
6.6 Agihan vertikal a k x lada perdu dalam zona tanah basal1
6.7 Pemkaran Iada perdu pa& kedalaman (a) 10 crn dan (b) 60 cm
6.8 Agihan akar Ida perdu erah vertikal
6.9 Pcrkembangan tinggi tanaman lada perdu
6.10 Perkembangan jumlah daun tanaman Iada perdu
6.1 1 Pemmbahan jumlah tunas tanaman la& perdu
6.12 Pertmbahan jumlah bung# tanaman Iada perdu
6.13 Tanaman la& perdu dengan pemupukan dibeunkan
6.14 Tanaman la& perdu dengan pemupukan fertigasi dosis f
6.15 Tailaman lada pcrdu dengan pemupukan fcrtigasi dasis %
DAFTAR LAMPIMM
H a i l P e n p k u m Kunduktivitrts Hidrafika Jenuh Kcndi (Kkd,)
KonduIctivitas kendi setelah dipakai untuk fertigasi selama 8 hulan
Masil Pengkuran D i h i Lamtan Pupuk NPK Kendi No. 1
b s i l Pcngukurm Dihsi Larutan NaC1 Kendi No. 1
E $ail Percobaan Pertumbuhan Lumut pa& Slang Plastik
Hasil Pengukuran Kadar Air Kolam Tanah
M a i l Pen&uran Konscntrasi NaCI pa& Kolom Tanah
Gambdx*Tampiian Program Transpor Imtan Bai~asaDdphi
Propam Simulasi Transpor Larutan pa& Sistem Fertigasi Kendi
Has11Pengukuran Remhsan Air dari Kendi Fertigasi
Laju Evapotranspirasi I d a Perdu dengm Sistem Xsigasi Siram
Perkembangan Pemmbuhm Tanaman Lada Perdu
I. PENDAAUEUAN
A, Latar Belakang
Sistem irigasi kendi (pitcher irrigatrl'on)tciah ban y ak dikcmbmgkm scbagai
upaya meningkatkan efisiensi penggunmn air irigasi. Reberapa publikasi mengenai
pnggunaan siskm irigasi kendi, antara lain : irigasi kendi pada tnnaman melon di
India (Mondal, 19741, irigasi kendi dm kapsul porus di Brasil (Sum, 19821, irigasi
kendi pa& tanaman jagmg, tomat, dm o h di Zimbabwe (Batchelor er al. , 19961,
irigasi kendi pada tanaman hortikultum di Jerman (Stein, 19971, irigasi kendi di
Pakistan (Soornu, 20021, dan irigasi ken& uatuk tanaman hortilcultura Man kering
di Indonesia (Setiawan el al., 1998; Saleh dan Setiawan, 2000; Setiawm, 2000).
Sistem irigasi dengan penetes b
h gerabah bawd1 pemukaan seperti halnya kendi,
mernpunyai patensi yang sangat hsar untuk. dikemtrangkm menjadi sistem irigasi
tepatgma, tenxtama di daerah yang memiliki industri gerabah.
tlsaha untuk rneningkatkan kasil pertanian se lain dilakukan melalui penyediaan air irigasi adalah d e n p memberikan nutrisi yang diperlukan ofeh tanaman
melalui pernupukan. Cara pernupukan yang pada m u m digunkan adalah: ditebarkan
dipemukm tanah, dibenamkan di h i a m tan&,
diwmpratkan pada dam, ahu
meXalui air irigasi yang biasa disebut ,fcr~~gasi
(Plaster, 1 992; Hardjowigeno, 1994).
Cara terakhir dipandang Iebih efislen mengingat pcmupukan dengan car3 ditebarbn
di permukaan tanah tmryata banyak terbuang, demikian j u g pcmknaman pupuk
padat memerlukan 1ebil.i banyak air dan w aktu ~ t u &pat
k
diserap tanaman.
Derrgan memperhatikm keberhasitan peaggunaan sistem irigasi ken& sebagdi
sistem irigasi hemat air untuk pertanian lahan keri~rgdan aplikasi fertigasi yang
banyak dikembangkan pa& sistem irigasi cur& (spray irrigatio~),irigasi paslcaran
(sprinkler irrigation} dan irigasi tetes {trickle irrigation), diduga sistem icigasi ken&
&pat dikembangh rnenjadi swtu sistem fertigasi. Hal tersebut &pat dilakulcan
apabi'ta dinding kendi marnpu melotoskan Iarutan pupuk. Melalui sistem fertigasi
tersebut pup& dibe&an bmpa larutan pada daerah pemkxan, sehingga lebih ~nudah
diserap okh akar tanaman. Kebutuhan air dm pupuk unwk pertumbuhan tanaman
&pat dipnuhi sekdigus dari sistem fertigasi kendi.
La& merupakan saiah satu hasii perkebunan komwditi ekspofl penting. Pada
tahun 2000 Indonesia kembali rnendorninasi ekspor lada dunia dengan jumlah ekspor
41 .I31 metrik. ton atau sebesar 33% total ekspur lada dunia. Jumlah tersebut
rneningkat 75% dibandingkan tahun 1999 unhrk periode yang sama (BPS, 2000).
Tanaman la& dibudidayakan dengan sistem perkebunan tanaman tahunan
pa& s ~ t lahan
u
tertentu tanpa apikasi siskrn irigasi. Oleh sebab itu kebutubn Iahan
untuk imaman
*un
la& sangat cfitentukan ale11 ketersediaan air yang merata sepanjang
yaitu memiiiki jumlsih curah hujan antara 2000 - 2500 m d a u n dm buIan
kering < 2 bubnltahurr. Selain itu diketafrui bahwa dengan curall kujan kurang dari 90
rndbulan tanaman lada mulai mengalami !lambatan pertu~nbufran,(W akid dm
Yufdy, 1989). Tanaman Iada men~pakantanaman yang tumbuh baik daXam keadam
terlkdung {shade tolera~at crops}, namun dcmikian bcberapa varietas tanaman
turnbuh dengan baik dalarn keadaan pencahayaan penuh dengan pemupukan cukup
(Mrahid, 1984).
Pada saat ini telah dikembangkan tanaman tada perdu y m g diperbanyak dari
cabang primer, sekunder dm bertapak dari tanaman I d a induk (Syakir dan Zaubin,
1994). Beberapa keunggulan komparatif darr: lada perdu antara lain : tanaman tidak
memerlukan tiang panjat, bahan tanaman banyak tersedia, menghasilkan lebih awal,
dm pemeliharaatl serta pernungutan hasil Iebih mud& (Yufdy &an Pujiharti, 1989;
Syakir, 1 996). Selain itu Iada perdu juga rrietnpuriyai karakteristik kanopi tidak begiiu
lebar, sistem peralcaran dal~gkaldan kwmg menyettar. Kacakteristik tanaman lada
perdu tersebut diduga sesuai dengan aplikasi sistem fertigasi kencli.
Semenma itu usaha peningkatan hail hartikultura melalui intensifikasi di
lahan beririgasi mulai mengalami kejenuhan. Ui lain pihak luas lahan beririgasi dari
tahun ke t&un terus mengalami pengurangan karma berubah fungsi menjadi
kawasan industri dan pernukiman. Walaupun pocensi lahan kering di Indonesia inasih
cukup besar, yaitu sekitar 1 5 , l S juta hektar (BPS, 20001, namun perluasan dan
pengembangan daeral~irigasi barn pada saat ini juga inenghadapi banyak: kendala.
Penelitiarr efektivitas sistem fertigasi kendi pada tanaman lada perdu dibagi
menjadi 4 bagian utama, yaitu : I ) penelitian karakteristik kendi terhadap transpur air
dm larutan, 2) percotram transpor lartitan dalam kolom tanah, 3) pernodelan dm
simulasi transpor larutan pada sistem fcrtigasi kendi dan 4 ) aplikasi sistem fertigasi
kendi pada tanaman lada perdu. Setiap bagian penelirian tersebut disusun rnenjadi
satu bat> dalarn sistematrka penulisztn disertasi. Skema keterkaitan masing-masing
bagian peneiitiarl secara keseluml~andisajikan pada Garnbar 1 .1
Ptwguhnrran Konduktivitas
Hidsolika Kendi
Krutikteristik Kendi
Tehadap Transpor
bmrn
Percobam Difusi Melatui
Dinding Kendi &
Perturnbuhan I,urnut
r
r
Percabam Transpar
bnrm datslrn Kolorn
-Fan&
Karakteristik Biofisika
Tanah (konduktctivitas
hidralik, kurva retensi air)
I
Koefrsien Dispersi
Hidrodinamika
Transmr X.arum
&lam Tanah
Pernodelan dm
SimuIasi Transpor
tamtan pada Sistern
Fertigasi Kendi
o pemilihmbrendi
unhlk emiter
o pernilhan tanaman
o teknik instalasi,
pemilihm bahan
o pngelolaan sistem
pa& Kotnk Tanah
tehologi fertigasi
Percobaan Aplikasi Sistem
Pertigasi pada Tanaman
I.a&Perdu :
I . Pola pembasahan &ah
dm agihan pupuk
2. R e m b ~ a nair dari kendi
dm evapotrrisnpirasi
siskrn irigasi siran1
3. Pertumbuhan timaman
dan perkernbangan
perakaran
Aplikasi Sistem
Fertigasi pada
Tanaman W a Perdu
Garnbar I . J . Skema keterkaitan antar percobran efektifitas sistem fertigasi kendi
kasus pada tanaman lada perdu.
B. 'Tuj uan Penelitian
"Tujuan uta~na pcnelitian adalah trntuk rnemperoleh mctodc pemupukan
melalui sistern irigasi kcndi yang disebut sehagai sistem fertigasi kendi pada
budidaya pectanian di lahan kenng dcngan tanaman percuhaan lada pcrdu.
Seem rinci tujuan penelitian adafah sebagai berikut :
1 . Mengeblzui kernampurn dinding kendi meloloskan larutan pup&
dan
rnempelajari kemungkinan krja&nya pnyumbatan (cloggingl dinding kendi
setelah dipnakan untuk sistem ferfigasi.
2. Mernpelajari mspor larutan dafm kafom tanah dan mengembmgkao metode
in verse prohiern
untuk mcnentukan koefisien cfispersi hidrodinamika
larutan.
3. Mernbmgun model dm simulasi Wanspor fmtan pada sistem fertigasi kcndi
dengm metode be& hingga.
4. Mcngevaluasi efektivitas aplikasi sistem fertigasi kendi pa& tanaman tada perdu.
C , Kegunaaxl Penelitian
Hasil penelitian yang berupa teknoiogi fertigasi kendi diharapkw dapat
dtgunakan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian air irigasi dan pup&
pada
budidaya pertanian serta mengurangi kebutuhm fenaga uncuk pemuplikan.
D. Eli potesis
Badasarkan labr belakang tersebut di atas maka diduga sistem irigii kendi
dapat dikernbangkan rnenjadi sistern fectigasi hemat air d m pupuk. Pengembangan
sistem fertigasi kendi dapat meningkatkan procfuksi tanaman, baik tanaman perkebunan sepcrti lada perdu maupun tanaman Iiortikultura pada iahan terkendala air metalui
penyedim air dan p u p k smara kontinyu di suna perakaran tmaman.
11. TINJAUAN PUSI'AKA
A, Sistem Irigilsi Kendi
1, Deskripsi Sistern Irigasi Keadi
Sistem irigasi kendi adaltfr metode irigasi yang menggunakan kendi sebagai
pcnarnpwrg air sementara di bawah pennukaan canah dm sckdigus rnerernbeskan air
dkekitar perdkaran tanaman. Air meremks sedikit demi sedikit mefalui porj-pori
dinding kendi Ice zona perkwan karena a h y a tekitnan llidrustatis dm atau hisapan
matrik tan&. Sistem i'rigasi kendi di Indonesia (Setiawan, 1998) terdiri atas bak.
penmpung air (dnrm), pipa pnyalur, kakrpkran, shng platik, dan kcndi sebagai
ernifr. Bak air bcrfungsi seprti tabung mariot yang dapat rnernberikan air ke &lam
kendi dengan t e k m n tebp. Menurut Stein (1994) irigasi ken& tediri atas kendi
sederhana dari gerabah y m g tidak dihaluskan permukaannya, ditanaln di bawah
permulaan tanah sarnpai sebabs leher &an diisi air.
Kekbihan dari sistcm irigasi bawd1 pcrrnukaan tanah yang incnggimakan
barn gerabah sebagai pnetes adalah : 1) dapac meningkatkan efisiensi penggunaan
air, 2 ) bahan gerabah dapat dibuat industri lokal, 3) rnenghemat tenaga, 4) bersifat
rnengurangi irigasi berlebitx, 5 ) rnemkrikm kewragaman pcmbasahan tanah pa&
p e r t m tanamm, 6 ) biaya rnurah, 7 ) sederhana dm rxxuciah diplajari dan 8) satu
kali ir~stalasidapat digunakan untuk bekrapa ~nusimtanam. Kekurangan siste~n
irigasi tersebut axtara lain adatah, diperlukm keahlian khusus &lam proses pernbuatan dan instalasi awai, kcnrsakan ken& tidak kingsung tampak &an
rnerugikan,
industri geratrah tidak. terwdia di beberapa daemh, hanya cocok untuk snlall scale
agriculture (Satchelor el a/., I 996).
Menurut Mondal (1974) kiwi kendi hwak perrnukmrr memberikan air
irigasi di zona perakaran maman, selxingga &*at
rnengurangi terjadinya evaparasi,
perkolai d m a l h permukaan. Dinding kendi yang poms m e n m t Stein (I 997)
riapat ~ncngendalikanIaju rcmbesat~air berdasakan kejcnuban tanah di sckitar kendi
sehingga &pat rnengatur rembesan air secara otomatis (autoregalative).
2. Perkembangan Sistern Irigasi Kendi
Sistem irigasi kendi di India menggunakan kendi penampung air dengan
diameter 30 crn dan tinggi 20 ern (Mondal, 1974). ApIikasinya dilakukan dengan
memknamkan kendi ke dala~n tanah sarnpai scbatas leher, beberapa tanaman
ditanam disekitrtr kendi. "Sanamanmebn dm labu ditaman mengelilingi kendi, atiran
air irigasi sangat rendah diberkan selarna 88 hari periode pertumbuhan tanaman.
Pemakaian air rendah karma kccilnya kehilangan air melalui evaporasi, perkalasi dan
tidak a& aliran air permuk-aan.
Menurut Mondal(1974) dan Stein (1990) jrigrtsi kendi termasuk dalam sistem
irigasi bawah pemukaatz (YU bsurjiirce irrrgurron) karena kendi sekagai erniter ditanarn
di bawah permukaan tanah. Selanjutnya be:rdasarkmaplikasinya siskrn irigasi kendi
disebut juga sebagai suatu irigasi deagan rernbesarr air secara lambat dengan vaIutnc
yang rendah pada mna pcrkaran tanaman, dan hanya sebagian tanah yang dihasahi,
rnaka di klasifikasikan sebagai irigasi lokaI .
Di Brad sejak tahun 1982 tclah dikembangkan sisfem irigasi menggunak.;tn
kendi terfutup dan kapsul yang dillubungkan dcngan pipa plastik ( S o w et al., 1982).
Kendi dibuat berkntuk kcrucrxt dengan bagian atirsnya t e r b h dari bahan lempung
atau campuran lempung
dan pasir. Kendi acau kapsuI ~ncmnperolckpasokan air dari
bak tkpungan air dengan kkanan konstan. Kapaitas tampung kendi ini krkisar
antaxa 15 sampai 12 liter air, Jumlah kendi atau kapsul tergantung dari Iuas lahan,
kundisi -ah,
iklirn dan &wan dari kendi. Di Brasil digunakan sekitar 800 kendiha.
Peiiggunaan sistem irigasi ini sangat scdcrl~ma,hanya diperlukan tenaga
untuk mernbuka k m untuk mengisi air kc &lam pot dm kapsui. Be& ketinggian
harus diatur apabila diperlulran aliran gravimetris. Kendi dan kapsul p r u s pa&
umumnya diganti setelah dipakai sdama 3
-
5
sun.
Instalasi di lapang scperti
disajkan pada Earnbar 2.1 .
YLT6ZTL~DLllCSh*VMC
A
B
-
S b l A U f AH#.
Y'HIX
sumy ZBPUWQ
R,hHT WrY
PI
.
.
,
-
..
.. .
n g k l lOF MWflPnr
A N D SFKQHDISY
PDT5
Gambar 2. t Ir~statasisistem irigasi kapsul poruskendi (Sowa, 1982)
Di Ilniversitas Kassel, deman tetah dilakukan penelitian irigai kendi sejstk
talrun 1990 scpcrti dilaporkan oleh Stein (1994). Sebual~kendi dihnamkan ke dalam
tanah sampai batas leher kendi, dan bebrapa tartaman ditrrnam di sekitar kendi,
seperti tamp& pada Cjambar 2.2.
Ga~nbar2.2 Instalasi sistem isigasi kendi di Jerman (Stein, 1 930)
Selanjutnya menurut Stein (1994) sistern irigasi kendi dapat dikelompokkan
berdasarkm sistern pmambahan air ke dalarn kcndi, yaitu :
a. Sistem manual. Perrgisian air dilakukan dengan cara menuangkan air ke &lam
kendi menggunakan gayung atau seiang.
b. Semi otornatis. Pengisian air dengan membulra kran pa& pipa yang
dihubungkan pada sctiap kcndi, kernudian kran ditutup kcrnbali setelall kendi
wnuh air.
c. Sistem Otomatis. Kendi sebagai emiter menjadi sa;acu kesatuan sistem jaringin
atau sebagai kagsut yang rn~upakan bagian dari sistem tertutup yang
dibubungkm &ngm jaringan pipa.
Setiawan et a/. (1998) melaparkan telah melakukan penelitian sistem irigasi
kendi di Indonesia sejak t;nhun 1996 pa& Pusat Penerapan Ilmu Teknik untuk
Pertansan Tropi ka (Center Rescurch qf Eng~neering Application filr Troprcal
,
Agr~culture).Kendi dihuat berbentuk silinder dengan diameter -t. 14 cm, tinggi total
i 2 8 cm, tinggi Ieher ".7 crn dan tinggi badan 514 cm. Rentuk dm di~nensikendi
disajikan pada Gambar 2.3.
Garnbar 2.3 Kendi irigasi di Indonesia (Setiawm, 1998)
Aplikasi siscern irigasi kendi uncuk tanaman cabe di Indonesia seperti pada
Gambar 2.4. Xnstalasi sistem irigasi kendi dilakukan dengin mernknamkan kendi ke
dalam tanah sa~npaisebatas lel~erkendi, empat tanaman di tanam di seki tar kendi. Air
dipasok dari dari sebuah drum yang memberikan pasok air dengan tingg tekan tetap.
Gambar 2.4 ApIikasi sistern irigasi kendi di indonesia (Setiawan, 1998)
R. Sistem Fertigasi
1, Deskripsi Sistem Fertigasi
Fertigasi dixtikan
sebagai pemakaian bahan pupuk bagi tanaman
(pernupuk-an) rnelrrlui siskm irigasi dengan cara rnemasukkan/meIarutkan bahan
pupuk tersebut ke dalam air irigasi (Buck et a/.,]987: Burt, 2001; Sneyder and
Thomas, 2003). Dilapockan ole1 Young dan Hargctt (1984), Sertigasi pertamrt kali
ditakukan pada sat limball cair buangan koia digunakan aIeh bangsa Yunani kuna di
Athena (400 SM) untuk rnemupuk tanaman jeruk.
Metode fertigasi melaIui sistcm irigasi tetes membrikan pupuk kepada
tanaman dengan agilran yang seragam pa& zona basah yang juga merupakan
kansentrasi perkembangan pcrakaran. Keadaan tersebut akm meni ngkatkan efisiensi
pernaka~anpupuk, oleh karma pupuk yang dibcrikan dalam bentuk cairan di damah
perakaran &an cepat discrap oleh tanaman. Sistem tersebut ti&
hanya mengurangi
biaya praduksi akm ttapi juga mengurmgi kemungkinan polusi air burni oleh karena
pencucian pupuk. P d a sistem fertigasi penggmaan pup& @at stiatw &lam jumlah
dan konsenkasi yang sesuai dengan kebutuhm pup& aktual dari tanaman seialna
musim pertumbuhan tanaman. Untuk: dapat memenuhi kebutuhan pup&
bagi
cmarnzn sangat perlu diketahui kebutuhan pupuk optima).oleh tanaman pada setiap
tahq pertumbuhan untuk memperoleh kasit yang optimal dengm kditas baik.
2, Perkern baagan Sistem Fertigasi
hrtibwi dengan asarn fosfat teIah d i l a k h n ofeh perusaham pupuk Shell
Chen~icalConlpuny pada tahun 1943, dan sepuluh tahun kemudian pertarna kali
larutan pupuk NPK dibuat dengan mcncampur asam fosfat, ditarnbah arnoniak netral
dan kaiium untuk rnemperoteh carnpuran 4-10-10 (Young dan Hargett, 1884).
Faktor uhma yang mendsrong aplikasi sistem femgasi rnudenx adalah
perkembangan sistem kigasi rnikro (Micro-Irrigurion System, MIIS) termasuk di
dalamnya iri gasi tetes (t rickk irrigafiofa),irigasI curak 6rpru.y irvigaiion) &an irigasi
pancaran (sprinkkr irrigation). Percoban Iapan g di Xsrael pada t&un
1960
menurtjukkarx bailwa apabila hanya sebagian dari arca yatlg diberi air irigasi xpcrti
hatnya pa& MIS, tcrnyata aplikasi pemupukan mclalrri metode discbarkan ti&
efektif (Magell, 1995a). Daerah perakaran yang Cerbatas hanya rnajnpu rnenggunakan
pupuk &lam zona basah menjadi pertirnbangaxl yang utama penyediaan unsur pupuk
bagi tanaman.
Aplikasi sistern fertigasi apabila dilakukan tnefalui sistem irigasi yang efisien
akan rnarnpu menghasifkan pruduksi yang optimal dari rnasukan pup&
yang
diberikan. Kebutuhan air irigasi adahh faktor utama dalam ftigasi sebab tujuan
utama instalasi irigasi adaiah untuk menyediakan air bagi tanaman, kemudiau diikuti
oleh aplikasi sistem fertigasi dengan konsentrasi ymg daprtt diatur.
Fertigasi yang efektif mernerlukan pengetahuan tentang k;lr&eristik tanaman
tertentu seperti laju kebutuhan pup&
dm distribusi perakaran tanaman di &lain
tanah. Kwdkteristik bailan pupuk yang penting antam lain adalah dajra larut pupuk
&lam ak irigasi dan mobititas pup& dafam tan&. Faktor kualitas air irigasi seperti
pH,kandungan mineral, kadar garam terlarut hams dipectimbangkan.
Keuntungan
fertigasi menurut Tmas (1999) dm Burt (2001) antam lain
adalah : 1 ) Menghemat gemakaian pupuk, bakan bakar, tenaga dan peralatan.
k h r a p a hasil penelitian rnenunjrkkan pengmangan dosis pupuk 25
-
50% dari
pemakaian pupuk padat rnasih memtterikan hasil yang tinggi, 2) Fleksibel dalarn
waku dan jurnlah pemberian serta dapat disesuaikan dengm kebutuhan tanaman, 3)
Lebih ccpat diserap oleh tanaman melalui perakarm, 4) Pe~nberianpup& dapat
dilakukan s e e m hati-hati dan termonitor, 5 ) Mengurangi pe~lcuciztnpupuk &ri zona
perakaran d m 6 ) Mcngurangi kerusakan mekanis tarnaman.
3. PemiChan Pupuk untuk Fertigasi
Fcxtigai &pat dildcukarx dengan rnenggunakan pup&
tunggal rnaupun
campuran berbagai macam pupuk, dalam bentuk pupuk padat yang dilarutkan dalarn
air maupun pupuk cair yang dicalnpurkiin dalam air irigasi. Beberapa pcrsyaram
yang hams dipnuhi dalam sistem fcrtigasi rr~elaluipenggunaarl MIS menurut Magen
(1995a); Imas ( 1 999); dm Creighton and Rulfe ( 2000) antara lain :
a. Pupuk larut spenuhn ya dala~nair dengan waktu yang cepat
c. Kandungan pupuk tinggi dalam bent& larutan jenuh
d. Tim terjadi i n t e r k i kimia antam pup& d m air irigasi
e. Tidak terjadi interdksilpresipitasi antxa pupuk-pupuk yang dicampurkan
f. Kmdungan baAm pembawa minimum
Pupu k nitrogen. Tanaman menyerap dm menggunakan nitrogen lehih
banyak dalam bent& nitrat atau ion amonium.Menurut Uardjowigeno (1 9951, jenis
pup& nitrogen yang a& di pasaran antara lain adalah : arnonium sulfat (ZA, rumus
kimia (NI t ) a SOs), Urea (CO (NFi2)2),h o n i u m Sutfat Nimt (I4l-L N03(N&)2 Sod)
dan Amonium CIon'da ( N b CI). Menurut Magen (19%) jenis pupuk Nitrogen yang
umum digunakan untuk fcrtigasi disajikan pada Tabel 2.1
Tabei 2.1. Pupuk Nitrogen yang umum digmakan dalarn fertigasi dalarn bentuk
padat dm a i r serh kandungm nutrisinya @-P205-K10)Kandungan n u ~ s i Pandungan nutrisi
Unsur Kirnia
Jenis Pupuk
dalarn bentuk padat
&dam kntuk cair
(N;P205;K20)
@ada 25°C)
.Nitrogen
I . Urea
46-0-0
2 1 -0-0
N
1. Amonium Nitrat
33-0-0
2. Amoniurn Sulfat
2 1-0-0
,,,, ,-
,-
,,,,,,,,,,
-,
X3upuk nitrogen bersifat sangat larut dalarn air irigasi sehingga lebih bmy&
digunakan &lam Eertigasi ~netalui MIS? irigasi genangan dan sprinkler. Pila
urnurnnya sernua pupuk N tidak menycbabkan rnasabh penyurnbatan dm pcesipitasi,
selain amonium sulfat menyebabkan pcesipitasi CaSOd apabila digunakan pa& air
irigasi yang magandung lcalsiurn tinggi (Magen, 1 995b).
Pada tanah dengan aerasi baik akan terjadi nitrifikasi, sehingga mmobilitas
nitrogen ti&
terbatas dan ccnderung merata pa& daerah basah (Haynes, IY85).
Apabila irigasi diberikan krlebihan akan terjadi pencucian nitrat pada perrnukaan
tanah dan rnssuk dalam air bumi. Pengendalian kedalaman pmbasahan tailah dan
konsentrasi nitrat &lam tanah &an rnengumgi resiko tersebut, temtama pada tanah
Pupuk fasfor. denis pup& P yang tersedia di pasarm antara lain ztdalah : DSP
kedwnya Iamt dabam air, DAY (Ui Anlonizkm P h o s f i u ~ ,MAP (Mono Amonium
Phospt), t.WP (Fused Mu~p~esium
Phosphat unsur yang terkandung adalah PzOs dan
MgO) Imt dalam asam sitrat, Agropos (bcrasal c h i Afrika Utara dm AIgeria) larut
dalam asam keras dan Fosfat Cirebun (berasal dari fosfat alam) Iarut &lam asam
kefas. Menurut Magcn (1495a) jenis pupuk Fosfor yang umam digunakan untuk
fertigasi dengan kandungan nutxisi dalam bentuk padat dan cair seperti disajikan pada
Tabel 2.2. Pup& Fosfor yang umum dipnakan dalarn fertigasi dala~nbent& padat
dm cair serta k m d u n w @l-P205-f(zO)
Kandungan nutnsi
Kandungan nukisi
Unsur
Jenis Pup&
dalarn kniuk padat
&lam bentuk cair
Kinia
- A 1 ~ ~ Q & z o L ~ads
_ .25°C)
L-L
.- L L L L L L L
Fosfor
I . Asam Fosfat
0-6 1-0
P
2. Mono Amonium Fosfat
12-61-0
4-18-0
3. Di Amonium Fosfidc
18-46-0
7-25 -0
,,,,
,,,,,,,,,,
Aplikasi pup&
-, ,,,,,,,,, , -
,,,,,,,,,,,,,-,
,,,,,,,,,
fosfa'at akan mcnyebabkan rnasalah presipitasi g r a m fosh'at,
seperti presipitasi garam di-lcalsium fosfat, &-magnesium fosfat &n Fe-P terjadi pa&
pipa dm ernitcr apabila pH air terlalu tinggi atau terkalu rendah (Rester er a/., 1974).
Penwunan pH sampai kcadam netrat akan mengwangi resiko presipitztsi gwm-
garam tersebut, untuk. mengatasinya disarankan rnenggunakan amm fasfat. Mobilitas
fosfat sangat terbatas akh karena terkat kuat O Maksida tanah dan mineral tempung,
akan tetapi pengguman orthofosfat meklui fertigasi akan diperoleh aplikasi pup& P
lebih baik (Bar-Yosef, 1 99 I ).
Pupuk b l i u m . Menurut Hardjowigeno (1995) Jenis pupuk ini yang ada
dipasam &lam negeri antara lain adald~: KaIium suifat fZK dcngan rumus kirnia
KzSOd), Kalium klorida (Muriate of potash, KCI.), Kalium Magnesium Sulfat (
mcngandung magnesium). Magen (1995a) mmenyatakan tral~wajenis pupuk KaIiuln
yang umum digudcan untuk Se'ertigasi dengan kandungan nutrisi dalam benhrk padat
dm cair seperti disajikan pada TabeI 2.3.
TakI 2.3. Pupuk Kalium yang umum digunakan dalslrn ferkigasi dalam bentuk padat
dm cair sem kmdungan nutrisi CN-P20~-KAl)
---an dung an nutnsi
Kandungan n h s i
Unsur
Jenis Pup&
&lam bent& padat
&lam bentuk cair
Kinia
W;P2os;KzQ)
@a& 25°C)
Kaliurn
I . Kalium cbrida
0-042
0-0-15
K
2. Kalium Nitxat
13-046
44-72
3. Kalium Sulfrtt
0-0-50
0-0-6
4. Mono Kalium Fosfat
0-52-34
0-1 0-7
,,-
,-, ,,,,,,-,
,-,
-,
,,,,,,,,,,
A p l i h i fertigasi dengan pupuk kaliurn tidak akan menirnbulkan masalah
presipitssi oleh garam, kecuali penggunaan K2S04 pada air irigasi yang mengaandung
kalsium dengan konsentrasi tinggi. Ian kalium dixrap oleh koioida tanah melalui
pertukmn kation, akm tetapi para peneliti mcndapatkan bahwa gerakan lateral dan
ke ar& bawah pa& aplikasi melalui fertiga~i(Goode et al., 1978; Kafkafi and BarYoscf, 1980). tfayrles (1985) menunjukkar~ bal~waagillan pclnupukan fertigasi
kal ium Iebih scragam dibandingkan fusfat .
C. Aiirm Air dan Tretnspor Larutan dalam 'ranah
1. Afiran Air dalam Tanah
Air terdapat di daiam tanah pada setiap prof11 dengan jumlah yang berbeda
menwut waktu dan tempat tergantung dari p m k a n (hujan, irigasi, embun, dsb) d m
pemakaian oieh lingkungm (evaporiasi dari p e m & m tanah d m serapan a k x
tmman). Apabih pacak air Iehih bcsar dari pemakaian maka air akan disimpan di
dalam tanah atau dikeluarkan ke bagian yang iebih rendah sebagai air dminase.
Keadam sebatiknya terjadi apabiIa pamk air lebih kecil &ri pernakakn, maka &an
terjadi pngeringan permukmn tanah dm terjadi atiran air dari fapisan tanah di
hwahnya am kenaikitn kapilec.
Atirdn air dalarn tandl berkaitan dengan &a aspek yang berbeda, yakni : I )
gcrakan (niovet~lentjadalzrh pcrubahan pasisi air dalam kerangka acuan matrik tanah
dm 2 ) akurnulasi pcrubahan jumlah air ktambah atau berkimg terhadap waktu
pada posisi tertentu. Keadaan sistern dinamakan kesetimbangan statis apabila di
&lam sistern tidak ada pengangkutan massa. Pengangkutan Inassa akan cerjadi
apabila keadm ekuilibrium mcndapat ganggum, pcngangkutan akm krus tcrjadi
sarnpai dcngan tercapi keadam ekuil ibrium baru..
Laju gerdkm air &lam tanah secara umum dtnyatakan sebagdi Jtbx density
aiau hanya disebut fluk adalah julnlah air yang mengaiir melewati bidang ccgak lurus
asah diran sefarna interval waktu tertentu dibagi dengan Itasan b i h g d m interval
waktu tersebut (Koorcvaar et of., 1 983). Selanjutnya dinyatakan b h w a terdapat tiga
tipe aliran dalarn tanah, yaitu : aliran mantap dalam tanah jenuh, alifan mantap dalam
tanah cidak jenuh dan aliran tidak niantap &lam tanah ti&& jenuh.
1.1. Aliraa Air pada Tanah denuh
Dalam media porus seperti halnya tanah, air &an mengalir apabila terdapat
p & e n potcasid. FluXrs a l i m pa& media poms jenuh &I&
ditemukan oleh D m y
(Bear and V m i j t , 1987; Miyasdki, 1993)
dengan :
4
: fl&s aliran (cxddt)
H
:ketinggian hidrotika (cm)
K
S
: kondddivitas hidrotiica jenuh (cm/dt)
: arah aliran ke sumbu x, y, dan z (cm)
pada aliran satu dimensi persamaan (1) dapat dituliskan sebagai :
q = -K aH
",,,,,,,,,,,,,,,,
8x
Sementara itu
hukurn konservasi rnassa yang dinyatakan sebagai persawam
kontinyuitas dapat ditutiskan sebagai :
dengzin : B adalah kadar air vulumetrik, cm3/ ern"
Pcrsman ( 2 . 2 ) d m (2.3) digabungkan ~nengbasilkanpersalaam srttu dirnensi ke
Untuk arah vertikal persamaan persaman (2.4) ditambah dengan K menjadi :
1.2. Ali=n Air daltrrn Tanah Tak Jenuh
Persamaan Darcy di atas me~npunyaiketerba$asai~atau &an ~nenjadikurang
valid apabih tcrjadi kondisi sebagdi bedcut (Hi1lel, 1980a) :
1 . Gradlen hidrolika ter1aIu kecil pada keadaan tidak jenuh, schingga y = 0 atau
2. Kecepatan aliran air tinggi sehingga alirannya bukan merupakan atiran
Persamaan ( 2 .l ) juga tidak langsung berlaku pa& keadaan alirrtn tak jenuh, untuk
rnengatasi haI itu persarnaan Darcy telah dimodifikasi oleh Richard menjadi
persamaan aliran air tak jenuh (Koorcvaar, 1483) sebagai berikut
K ( B ) : kondukvitas hidrolikaa tidak jenul~yang merupakan fungsi kadar air
vnlurnetrik tanah (cddt).
0
: kadar air media porus basis volume (cm3/ cm3)
Konduktivitas hillcolika tanah tak jenul~ sebagai fungsi kadar air volumetrik
dinyatakan sebagai persamaan eksponensial yang dikembangkan oleh Setiawan dm
Nakano (1993) sebagai berikut :
dengn :
K ( @ ) : korlduktivitas hidcolika tak jenuh sebagai fungsi B
K,
: konduktivitas hidrofika jenuh (crnldt)
o< : kadar air votutnetrik jenu11 (cm"cm3)
B
: kadar air voiumetrik candl (em3/ cin3)
a dan b : koefisien persamaan
(crn/dt)
(H) pa& Icondisi jenuh dapat didefinisikan sebagai :
H-h+z
untuk kandisi ti& jenul~adalah :
H=Y+z
Xf
Y
--
:presure head (cm HzO)
: rnatric head (cm ftO)
: potensial gravitasi (cm), z pusitif ke arah prmukaan &ah.
Sifat retensi tanair atau Y sebagai Gngsi dari 8 dapat digunakan persammn
yang dikemukakan oteh Van Eenuchten (1980) yang telah dimodifikasi oleh
Setiawan (£992)menjadi
Cierakan air dari kendi-tanah-tanaman-atmosfer merupakan satu seri proses
yang saling hrkaitan. Alkan ak pada sistem irigasi kendi dimulai dari dalam kendi
rnenuju perrnukaan luar dinding kendi, kemudian menyebar ke tanah disekitar kendi.
Menurut Salch (2000) aliran air pa& dinding kendi disebabkan ole11 p d i e n
hidrolika dan konduktivitas kendi, sedangkan distribusi air di dalam tanah
dipengaruhi aleh beda potensial keiemtraban ranah, kanduktivitas tricfrolika tanah,
evaporasi dari permukan tanah,
kernampuan tanah memegang air.
transpirasi rnelalui tanaman, perkolasi dan
Kesetimbangm air &lam tanah pa& kondisi tidak jenulx menurut Miyasaki
(1 994) &pat dinyatakan dengan persamaan berikut :
As . : C , X t - I - ( E - i - T I - ] ' + - L l r )
AS
CH
I
I:'
: laju penrbahan si mpanan (cddt)
: intensitas curah hujan (crn/dt)
: laju pemberian air irigasi { c d d t )
: laju evaporasi (cddt)
7'
P
1'
: laju transpirasi (cmldt)
: taju perkolasi (cmldt)
: Iaju aliran permukaan (cm/dt)
Persamaan (2.7 I ) apabila diapfikasikan pa& sistem irigasi kendi di lahan kering a t a ~
pada rnusim kemaray maka tidak ada curak hujan (CE-I=+), tidak a& kenaikan air
kapiler dari air tanah (C-U), dan cidak aliran pmukaan (LP-O), sehingga pcrsamaan
(2.I 1 ) menjadi :
65'- I - ( E + T + P )
Kehilangan air melafui evaporasi dari perrnukaan tanah pa& sistern irigasi
Iaju remksan air dari kendi sesuai dengan transpirasi tanitman maka pembafran
simpanan air dan iaju perkoiasi akan rnendekati no!.
2. Tmnspor Larubn Dabm Tanah
Fenomena transpor lamtan dalarn media porus %:perti tralnya tanah, sangat
pcnting artinya bagi kebidupan tanaman maupun usaha perbaikan kualitas air &lam
tanah. Tanaman inenyerap air dm pupuk dalam bentuk larutan tanall (soil soiutio)
melalui Ax. Pup& h i a m tanah dapat rnencapai akar melalui proses atiran rnassa,
difusi dan intersepsi Aac. Aliran massa adalah gerakan pup& dalarn anah bersama-
sama aliran air. Difusi adalah gecakan larutan pup& dahm tanah karena adanya
perbedaan konsentrasi, larutan akan terdifusi dari tempat dengan kunsen&asi tinggi
menuju kensentrasi rcndrth.
Menurut Feyen er al, (1996) transport larutan &lam media porus dapat
d i h d dengan mengukur densitas, konsenmsi larum, atau konduktivitas d e h i k
(elecrrical conduclivi~y) pada titik-titik di sekitar ssumber tamtan. Selanjutnya
dikemukakan bahwa wanspur lanttan &lam media parus ditentukan oleh dua
variabel, yaitu: 1) remta kecepatan partikel larutan (suiette particle ve/ocig>)d m 2)
penyebaran Imtan (sniutc dispersion). Pa& media porus yang homogen, isotropik,
afiran air steady stare dan Earntan lernbam (inert solute) rerata kecepatan aliran
larutan aifalah sama dengan qf0, dingan q
=
water .flux vector ( c d d t ) &an 8 =
voiumcfric water conienr (cm31 cm").
Nobario ef at. (1W6) menyatakan b&wa dengan rnenggunakan pendekatan
conrinuttm, persamaan konsewasi masa larutan makrcroskupis dikenal sebagai
Cyan veciicln
lli~~per,vion1:'yuurron (C:I2Ej, untuk larutan nan-adsorption, non-
deesorprion dan non-degrahble &lam media hornogen-isotropik, jenuh air, aIiran
steady-state adalah sebagai benkut :
dengan :
V
C
LI,
: rerata kecepatan aliran larutan, (cmldt)
: konsentrasi Iarutan, (d1)
: kwfisien hydrodynanzic dispersion, (crn2/dt)
[I,, adalah menrpakan jumlah dari koefisien difusi rnolekuler darr konvcksi, disebut
sebagai koefisien difusidispersi (Millel, 1 980a ; Nubrio et a!. , 1996). Nilai koefsien
ini &pat dditentukan secm empiis dengan tracer experiment untuk mt=mprolek
BY@ (Brea&hrouglP Curve), yai tu ploting
antam afiran
larutan keluarkonsentrasi
versus waktu (Yamaguchi et ul., 1989) atau dengan menyelesaikan persamm CDE
secara axlalick dm numeric (Bear dan Verruijt, 1987).
Pada sistem fertigasi kendi air dan larutan mula-mula bergerak mefewati
dinding kendi kemudian menyebar dalam tanah di sekitar kendi mengikuti proses
difusi d m aliran air irigasi.
D. Lada Perdu
1. PendahuIuan
Pada saat ini telah dikernhsmgkan tanaman lada perdu yang diperbanyak dari
cabang primer, selcunder dm bertapak dari tanaman la& induk (Syakir dan Zaubin,
1994). Lada perdu mempunyai tajuk dcnga~~
diarnetcr sekitar 100
tinggi tanaman sekihr 90
-
- 120 cm dcngan
120 cm. I,a
KASUS PADA TANAMAW LADA PERDU
OLEH :
HEFUMANTOIZO
PROGRAM PASCASARJANA
INSTTTUT PERTANIAN BOGQR
2003
ABSTRAK
HERMANTQRQ. Efektivitas Sistem Fertigasi Kexldi pada Tanaman Lada Perdu.
Dibimbing oteh BUD1 IM3R.A SETMWAN, SOEDODQ HAWJQAMIDJOJQ,
dan £3. M, U BlNTQRU DJOEFRIE.
Kekrhasifan p e n g g u w irigasi kendi di &lam maupun di luar negeri dan
aplikasi fertigai mldui siskrn isigasi mikro m e m k k m dorangan untuk.
mengembangkan irigasi kendi menjadi sistcm fertigasi. Penelitim dilakukan di
Labratorium Biafisika Tanah d m Labratorium Lapangan Jurusan Tcknik Pertanian,
Enstitus Pertanian Bagor. Tujuan utama dari penelitian adalah mernperuleh metode
pemupukan melalui sistem fertigasi kendi dengan kasus pa& tanaman la& perdu.
Penelitian terdiri atas bebrapa kajian, yaitu : 1) Percobaan kernampun kendi
mefolaskm larum pup&, 2) Trampor larutan dahm kolom mah, 3) Pernodelan dan
simulasi transpor fmbn &n 4) Efehivihs apfkasi sistem fmtigasi kendi gada
tanaman lada perdu. KonduXctivitas hidrafika kendi diukur dengm constant head
permeamefer. Dihfusi lanttan meldui dinding kendi diprediksi melalui p e n d u n
konsentrasi lamtan di &lam dan di lw kendi secara paiodik. Percobaan transpor
lanrtan dalarn kobm tanah dan metode mverse problena digunaZrafl untuk. penentuan
kaefisien dispersi hidrdnamika. Pernodelan dan simulasi mspor Imtan
diselesaikan dengm metode beda hingga.
H a i l pewlitian menunjuMcan bahwa dinding kendi mampu melolaskan
larutan pupuk NPK dm larutan NaCl dengan koefisien difusi masing-masing sbesar
6,7 x 10" dd 3,5 x 10" cm2/hr d m I,OIXXO-' - 4 , 1 ~ 1 0 cm2/hr.
.~
Laju difusi lanttan
dipengmhi oIeh konsentmi dahm &n Iuar kendi. Dengan meng&unak.an metode
Inverse problem diperoleh kmfisien dispersi hidrudinamika larutan NaCI cialam
kolorn tmah krkisar axltara 7,2 - 19-8 crn21jam. Simulasi transpor larutan dengan
Metode Beda Hingga memberikan h a i l agihan kadx air tanah dm rtgihan kunsenbasi
lmttan disekitar kendi dengan baik. Pengxuh percepatan gravitaqi menyebabkan
kadar air tanah dan kosentrasi Ianttan ke mfibaw& lebih bsar dibandingkan ke arah
atas pa& jar& yang sama. Pembsthan konsentrasi farutan sumber dengan cepat
b a p n g n r h pada konsentxasi larutan dalm tanah di &kat kendi. Pa& posisi jauh
d x i kendi perubahan kanscntrasi Iarutan sumber &an brpengxuh lebifi lambat.
Aplikasi sistem fertigasi kendi memberikan kepastian bahwa rembsan air dan
pup& dari kendi &pat mencukupi kebuhxhan tmmm. Konsentrasi Nitrogen
wndc:ftlng merata pa& dacrah basah, konsmmsi fosfat tingg di dekat kendi dan
menurun dengan =pat pa& daerah yang Ietih jauh, sedangkan konsntrasi kalium
ccnderung tcragih lebih rnerata. Perak;aran Iada perdu berkerntrang terbatas pa& bnah
yang basah dengan diameter sekm 65 cm mengelilingi kendi.
Metode inverse problem xncmberikan hail pmhitungm koefisien dispersi
hidrodinamik ymg baik. Pcrnodcfan d m simulasr emspor larutan yang dibuat
memkrtkan h a i l yang memuaskan. Sistem irigasi kendi dapat dikernbmgkan
menjadi sistem fertigasi yang hemat air dm pup&.
ABSTRACT
HERMANTORO. The efieciveness of Pitcher Fertigation System on Bush Pepper
Crops. Advisor : BUD1 INDRA SETIAWAN, SUEDODO HABDJOAMIIDJOJO,
dam H. M, EL BINTORQ DJOEFRfE.
Nigh motivation in developing pitcher fertigation system due to both the
successfulness of application of pitcher irrigation and appIication of fertigation
through micro irrigation system. Some experiments to achieve of clear view of such
phenomena have already conducted in Soil Biophysics 1,abratory and Leuwlkoo
Experiment Station, Department of Agricultural Engineerin& Bogor Agricultural
University. The main objective of the experiments is to elaborate the effectiveness of
krtigatian system on bush pepper maps.
Successive experiments conducted consists of four studies, i.e.1 I) Physical
characteristics of pitcher in releasing fertiiimr solution, 2). Physical, characteristics of
solute transpurt in soil column and determine the coefhcient of hydrodynamic
dispersion using method of inverse problem, 3). Modefing nnd simulation of salute
transport system, 4). Effectiveness application of pitcher fertigation system an bush
pepper craps. Hydraulics conductivity of pitcher were measured by the constant head
pecrneameter method. Periodical different cancentration measurements of pitcher
walt system were occupied as rate of solute diffusion. Soture transport in sail was
developed by wing an soluk concentration. And, to determine the coefficient of
hydrodynamics dispersion, inverse problem was employed. Finite different method
was used to build simulation of solute transport model.
The results showed that system of pitcher wall has ability to rebase fertilizer
and NaCl solution where diffusion coefftcient in the range of 6.7x10' - 3 . 5 ~ 1 0 - ~
cm2/day and l , ~ l x l -~ 4,1x10-~
-~
cm21day. Diffusion rate depends on solute
concentration on pitcher wall system. Applying inverse problem methud has
determined hydradynamics dispersion coefficient NaCl 7,2 - 19,8 crn2/haurs.Similar
results were achieved between distribution of soiute concentration using solute
transport simulation and sail moistuse distribution around pitcher wall system.
Concentration of solute in soil around the pitcher wall had a high effect of changing
the concentration of sotutc: input, whereas soil located far from pitcher wall had a law
effect.
Guod results has been achieved in fitting the nutrient needs of crops by
application of pitcher fertigation system. Behavior of three nutrients applied on the
experiments as follows : distribution of N concen@ationwas almost the same in all
wet soil rcgions, whereas high cuxlcenkdtion of P was only in around the pitcher wall
and K cortcen4ration behaves between the two. Roots of bush pepper craps developed
only in wet area with a diameter of 65 cm around the pitcher wall.
Inverse problem method had a high precision in determining of
Iiydrodynmics dispersion coefficient. And, satisfiedresults of simulation on solute
transport model was achieved using finite different method. Pitcher irrigation systcm
is proposed to develop to gain a system of eficient fertigation.
SUKAT PERNYATAAN
Dengan ini menyatah bahwa disertasi yang krjudul :
EFEKTIVfTAS SISTEM FERTXGASX KEND?
KASUS PADA TANAMAN LADA PERDU
adalah rnmpakan gagasan stau basil kafya Sitya sexldiri dan belum pcmah
dip& Iikasikafl aleh orang fain. Semua sumber data d m informasi yang digwrah
telah dinyatakan dengan jelas dm dapat diperiksa keknmfinya.
EFEKTIVlTAS SISTEM FERTEGASI KENDI
KASUS PADA TANAMAN LADA PERDU
Disertasi
sebagai sdah satu syarat untuk memperuleh gelar Doktor
pada
Program Studi Ilmu Ketcbikan Pertmian
PROGRAM PASCASAKJANA
XNSTITUT PERTANMW BOGQR
2003
Nama Mnhasiswa
: Aennantoro
Nornor Pokoir
: 995lWEP
Program Studi
: Ifmu Keteknikn Pertminian
Dr. Ir. Budi Xndm $ciawan. M A g ,
Ketua
Prof. Dr.fr. Soedodo Har40arnid-io10,MSc.
Angguta
2. K e h Program Studi
Dr.Ir. Kudang Buro Seminar, MSc.
r Program Pascasarjana
afkida h u w o t o , MSc.
'
-.
>*.
.
__
-
Penulis dilahkan di Kabupaten Sfeman Daerak fstimewa Yogydcarta pa&
tanggal 8 Februari 1960 hi pasangan ayah Hidoep Prodja Sastru Hartono dan 'fbu
Widjiningsih. Pmdidikan sarjana ditempuh, di Juntsan Mekmisasi Pertmian
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, tulus pada tahun 1985. Pada tahun 1989
penuZis diterima di Sususan I h - i l m u Prtanian Pragram Studi M e h s a s i Permian
pada Program Pascasajam lfniversitas Gadjah Ma& dengan beasiswa dari TMPD
Ditjen Dkti Depdikbud dan disetesaikan pada tahun 1993. Kewmpatan mefanjutkau
studi ke program doktor diperoleh pada &bun 1999 di Program Studi Ilmu
Keteknikm Pertmian Bidang Studi Teknik Sumbr Daya Tanah dm Air pa&
Propam hscasarji3~1a
lnstitut Pertanlltn Bogor. Beasiswa pendidikm program duktor
dipaoleh dari RPPS TXtjen Dikti Departemen Pendidikan Nasional.
Pcnutis sejak sun 7987 sampai sekarang bekerja sebagai Strtf Pengajar
Ropehs Wilayah V Yogyakarta dipekerjakan pa& Program Studi Teknik P e m i m ,
Fakultas TeknoIogi Pertmian, Institut Perkmian Stiper (TNSTIPER) Yogyakma.
Bidang studi yang menjadi tanggung jawabnya adalah Teknik Tanah dan Air.
Penulis menjadi angguta Pefiimpunan Teknik Pertanx'an Indonesia
(PERTETA) dan Himpunan AhIi Teknik Tanah dm Air (HATTA). Berbagai karya
ilmiah yang berkaitan dengan disertasi kl& disajilcan pada pertemuan ilrniddserninstc
tlasional maupun dipublikasikan pada j umal ilmiah, yaitu :
1 . Artkel krjudul Penentuan Koefsien Dispefsi Hdrodinamik. Tranportrmsi
Larutan dahm Tanah Menggunakan Metode Ireverse Problem tehh
diterbitkan pa& Ruletin Ketefmikm Pertaniztn Val. 16, No.2, April 2002.
2. Mdcalah krjudul Kajian Sistem Fedgssi Kendi pada Budidaya Tanaman di
Lahan Kering disampaikan pads Seminar Nasional PEKIETA 2002. Kecjasama
PERTETA C&mg Malang dan 3urusan "TeknikPertanian WISRAW. Malang 3
- 4 Mei 2002
3. M&ah berjudul Teknolugi lnovatif Irigasi Laban Kering dan Lahan Basah
Studi b s u s pada Tansman Lada Perdu disampaikm pada Seminar Nasionaf
RK Teknik Pertanian dan BK Kimia, Pn. fakafta 09 Juli 2002.
4. M W a h berjudul Inovasi Budidaya Lada Perdu (Piper nigrrrm
Secrmra
Intensif dengan Aplikasi Sistem Felrtigasi Kendi disampaikan pada Seminar
'FAunan CREATA, LP-IPB. Bogor 2 1 Agustus 2002.
5. Makalah berjudut Sistem Fertigasi Kendi Hemat Pemakaian Air dam Pupuk
Studi b s u s pada Tanaman Lada Perdu (Piper nigrum tiart) &lam Prosiding
Water for Future. Seminar &lam Rangka Hari Air Sedunia hpkimpmwil.
J&&a 20 Maret 2003
6 . Artikel berjudul Efektifitas Sistem Fertigasi Kendi pada Tanaman Lada
Perdu {Piper nigrum LinPI) telah diterbitkm pada Buletin Ketcknikan Pcrtanian
Vol. 17, No.1. April 2003.
7. hrtilccl tmjudul Pernodelan Distribusi Larutan dalwm Tanah pada Sistem
Fertigasi Keod i. Telah dikirim kepada Huletin Keteknikan Pertmian (dalam
proses penerbitan).
Berkat Rakhmat Mlah Swt., penefitian dm penulisan disertasi yang bqudul
"Efektifitas Sistern Fertigasi Kendi pada Tanman La& Perdu" dapat diselesaikan.
Penelitiaa ini mcwpakan pengembangan dari sistem irigasi kendi ymg telafr k r h i i
dikembangkan sebagai sistern irigstsi yang hemat air. h l a m peaeIitian ini difakukan
kajian terhadap hakferistik kendi berkaitaa dmga b-anspor h t a n , &mspr larutan
&lam tanah, pernodelan dm simulasi transpor t a t a n menggunakan metode be&
hingga $an percotram aplkasi sistem fertigasi kendi pada tztnman la& perdu.
Dengan selesainya pcnelitian dan penufisan disertasi ini, pnulis
menyampaikan rasa Syukur Alhamdulillah dm mengucqan terima lcasih yang hius
dm sebesar-besamya kepstda :
I . Bapak Dr. ir. Budi l n b Setiawan, M.Agr. sd&u ketua kanlisi pembirnbing
yang tefah rnernberikan bimbingan dm darongan kepada penulis rnulai h i
pernilihan mata kuliah, penjrusunan progosat penefitian, samp~£denngm pmufisan
disemsi dan publikasi ilrniafr me1aIui seminar maupun dalam jwnal ilrniah.
2. Bapak Prof. Dr. k.Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc d m Bapak Prof. Dr. Ir. W.M.
Hasjim Bintoro Djucfrie, M.Agr. sebagai anggota komisi pernbimbing yang
telafr merllberikan bimbingan, saran dm arahan schingga penclitian dan penufisan
disertasi ini sclesai dengin lebil~baik.
3. Direktur Program Pascasarjana d m Ketua h g m m Studi Ilmu Keteknikan
Pertanian lnstitut Pectanian Bogor hrserta staf yang telah rncmberikan wahana
dan atmosfer akademik yang kandusif sefarna pnyeksaian studi.
4. Rektor lstitut Pertmian Stiper (TNSTlPER) Yogyakarta, Dekm Fakulhs
Teholagi Pertanian INSTIPER Y o g y a b , Yayasan Pendidikan Kader
Perkebunan (YPKP), Yayasan Supersemar dm TMPD Ditjen Dikti Depdiknas
yang %el&
memhrikan bmtuan biaya studi d m penelitian untuk dkertasi ini.
5 . Ketua dan Staf Laboratorium Biofisika Tanah, Laboraton'um Ergotronika, dan
Metatron yang tetah rnengijinkar~pcnulis untuk penggunmn fasilitas pralatan
yang ada. Khusus kepada Pak P m a dan Pak Trisnadi disamprxikm terima kasilr
atas ban.tuannya &lam pelaksanaan peelit& dan penematan.
6 . Rudiyanto, STP dan Ardiansyalx, STP dr Labaratoriurn Ergotranika yang telafi
banyak memberikan masukzln dm bantuan, Irhususnya &lam pemrograman
model simulasi.
7. Ternan-ternan Mahasiswa Pascasarjana iPI3 saw pondokan. U~ususuntuk Ery
Suhartmto ST, MT atas bantmn dan dukungan yang sangat berarti pada a i r
studiku yang sangat berat. Ternan-ternan MaIxasiswa Pascamjana Jurusan TEP
yang tidak dapat d i s e b u h satu-persatu
8. Kcpada Keluargaku : Ibu Widjiningsih dm Bapak jalrn.) Hidaep Procfjju
Sastrohartona; istriku Siti Iriani, an&-wkku : Andiko Putro Suryotumo dan
Irma Puspita h w i ; saudara-saudaraku : Yu Ni, Mas Muji, Mas Ipung, Umin,
Ikun,Hemq dm Wati; kedua rricrtuaku : Bapak dm lbu Atmosuwlta serta Mbak
Atiek yang seIa1u inernberikan dorongan, bmtuan dm do's sehingga penulis
@at menyelesaikan shtrti propam doktor.
Pcnufis selalu memanjailcan do'a semaga semua amal bark tcrsrsebut di atas mendapatkan Pahala dm &&ah dari A I M SW.
MeXalui kajian yang telak dilakukan tersebut &pat diperoleh justifikasi bahwa
kendi mampu melolaskan lanttrtn pupuk, metode inverse problem dapat digunakm
untuk menentukan koefisien clispersi hidrodinamib larutan &lam kolorn tanah,
metode beda hingga memberikan h i 1 yang baik d a b pernodelan transpor lanttan
pada sistem fertigasi kendi, pernakaim air irigasi lebih hemat, pupuk WK dapat
teragih disektar ken&, dan tanaman tnda perdu dapat turnbufr d m berbunga. Secara
keseI&an sistem irigasi kendi &pat dikembangkan rnenjadi sistern ferzigasi, ynitu
sum teknologi pmuppukan rnelalui sistem irigasi yang hemat dalam pmakaian air
d m pupuk.
Akhirnya, walaupun disertasi hi masilr banyak kekurar~gansemoga dapat
bermanfaat khususnya d a m pengembangan sistern fertigasi kendi.
DAFTAR IS1
DAFTAR TABEL
Elahman
xii
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
1,
PENDAfilJLUAN
A. Lam Belstkang
8. Tujuan Pene!itian
C . Kepnaan Penefitim
D. Hipat~sis
11.
TINJAVAN PUSTAKA
A. Sistem Irigasi Kendi
B. Sistem Fertimi
C. Aliran Air &n Transpar Larutar~Dalam Tmah
D. Tanaman Lads Perdu
III.
iV,
KAKAKTERISTXK KENDI TERHADAP TRANSPOR
LARUTAN
A. Pendahuluan
R. Tujuan Penelitian
C. Bahan dan Metode
D. E-fasil Penelitian d m Pembahasan
i.Konduktivitas hidruIika kendi
2. Disfusi fmtan melalui dinding kendi
3. Perkembangan htrnbuhan Xurnut
E. Kessirnpulan
KOEFISIEN DISPERSI HIDRODINAMIKA TRANSPQR
LARUTAN DALAM TANAH
A. Pendal~uiuan
B. T u j m hnelitian
C. Bahan dan Metode
D. Was11Penelitian dan Pcmbahasan
E. Kesimpul an
33
33
36
36
40
40
4f
44
45
47
47
50
SO
53
58
V.
PEMODELAN DAN SIMULASI TRANSPOR LARU'CAN
PADA SLSTEM FERTIGASl W N U I
A. Pendahuluatr
B. Tujwn Penelitian
C. Bahm dan Metode
D. Hasii Penelitian clan Pembahasan
1. Sisternatika Program Simulasi
2. Agifian lcadar air tanah
3. Kecepatan Afiran
4. Agihan konsmtrasi farutan &lam tanah
5 . Sirnubsi Konsentrasi tamtan
E. Kcsixnpulan
VI,
APLTKASI SISTEM FERTIGASi KEMDI PADA TANAMAN
LADA PERDU
A. Pendahuiuan
R. Tujuan Penelitian
C. Eahm dm Metude
D. H a i l Penelitisux dan Pembahwn
1. Rembesm Air MeIalui Dinding Kendi
2. Pala pembasahan tanah
3. Perkernbangan dan agihan akar tanaman
4. Agihan Pup& disekiw Kendi
5. Pertumbuhaxl Tanaman Lada Perdu
E. Kesimpulan
VEi. PEMBAHASAN U M U M DAN KESIMPULAN
A. Pembaham Urnurn
B . Kesi mpulan
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Pupuk Nitragen yang umum digunakan &lam fertigasi dalam bent&
padat d m cair serh kandungan nutrisinyaw-PzOs-Kzo).
14
h p u k Fosfor yang umum digmakan daXm fehgasi dahrn bmtuk
padat dan cair serta kandungan nutrisinyaw-PzOs-KO.
15
Pupuk Kafium yang umum digunakan &lam fertigasi dabm benhlk
padat dan cair xrta k-andungan nutirisinya W-P2Os-K20)
16
Batas kesesuah lingkungm u n a tamman fada di Indonesia
26
Dosis dm walctu pemberkian pup& NPKMg menurut umur tanaman
mu& pada da.&
krkfirn kering
28
Dosis dm waktu pembcrian gupuk WPKMg menurut umur tanaman
mu& pa& d a e d bcriklim basah
28
Dasis dan waktu pemberian pup& NPKMg tanaman dcwasa
29
Komposisi bahm campuran ken& dan konduktivitas hidrolika kendi
35
Berat pipa plastk dan tanaman lumut yang tumbuh di datamnya
44
Parameter a, b dan c pada persamaan (4.9) hasil pengepfotan
54
Parameter d, e, f, g dan h persixmaan (4.10) hasil pengeplutan
55
Instalasi sistem irigasi kendi di J m n (Stein, 1990)
Ken& irigasi di Indunesla (Setiawan, 1998)
Aplikai sistem irigasi kendi di Indonesia (Setiawan, 1998)
11
Tanamart lada panjzit dan lada perdu
24
Pengembanan lada perdu di bawah te-
kelapa
Pedatan untuk mengukur konduktivitas hidrolika kendi
Skema peralabn percobam difusi larutan pup&
Laju difusi lamtan pupuk NPK melalui dinding kendi
Koefisien Difusi larutan pupuk NPK pada trerbagai rerata konsentrasi
42
Laju difusi larum NaCl melafui dinding kendi
43
Koefisien Difusi litrutan NaCl pada berbagai rerata konsentrasi
44
Konsentrasi NaCI sebagai fungsi waktu pada khagai jarak
54
Konsmtrasi NaCl pengukuran vs matitik dengan D* 10,8 an2/jam
57
Skema penyelesaim persamaan dcfercnsial dengan rnctude beda
hingga
60
Kondisi batw pernodelan
63
5.3 Conrrot volume aliran dm dimensi koordinat kartesian (x,z)
5.6. Tampilan program transpor lafirtm pada sistem fertigasi kendi
5.7 Agihan kadarair tanah h a i l simulasi patfa hwi Ire 7 (168jam)
5.8 Kadar air tanah hait sirnulasi vs pengukuxan
5.9 Agilran kadar air tanah ke %all sumbu x berbagai kedalrtman
5 . X 0.Ilustrasi vektar kecepatm aliran air di sekitar kendi fertigasi pa&
kondisi aliran steady state
5.1 f Konsengasi larutan hasit simufasi setelah 2 hari (48 jam) fertigasi
5.12 Konsentrasi larutan NaCl l m i l simulasi vs pengukuran
5.13 Kosenlasi sebagai funpi waktu dengan surnkr konsenh-dsi farutan
berubah-ubah pada berbagai posisi
5.24 Kosentrasi larutan di sekitar kendi pa& kedalaman 10 cm
6.1 Skema percobaan tanaman lada perdu dengan aplikasi fertigasi kendi
6.2 Tata ietak pengambitan sampel kunsentrasi pupuk &lam tmah
6.3 Laju rembesan air dari sistem fertigasi ken&
6.4 h j u rernbesan air fertigasi kendi dan evapotransplrasi irigasi siram
6.5 Pula pernbasakan tanah dari sistcrn fcrtigasi kendi
6.6 Agihan vertikal a k x lada perdu dalam zona tanah basal1
6.7 Pemkaran Iada perdu pa& kedalaman (a) 10 crn dan (b) 60 cm
6.8 Agihan akar Ida perdu erah vertikal
6.9 Pcrkembangan tinggi tanaman lada perdu
6.10 Perkembangan jumlah daun tanaman Iada perdu
6.1 1 Pemmbahan jumlah tunas tanaman la& perdu
6.12 Pertmbahan jumlah bung# tanaman Iada perdu
6.13 Tanaman la& perdu dengan pemupukan dibeunkan
6.14 Tanaman la& perdu dengan pemupukan fertigasi dosis f
6.15 Tailaman lada pcrdu dengan pemupukan fcrtigasi dasis %
DAFTAR LAMPIMM
H a i l P e n p k u m Kunduktivitrts Hidrafika Jenuh Kcndi (Kkd,)
KonduIctivitas kendi setelah dipakai untuk fertigasi selama 8 hulan
Masil Pengkuran D i h i Lamtan Pupuk NPK Kendi No. 1
b s i l Pcngukurm Dihsi Larutan NaC1 Kendi No. 1
E $ail Percobaan Pertumbuhan Lumut pa& Slang Plastik
Hasil Pengukuran Kadar Air Kolam Tanah
M a i l Pen&uran Konscntrasi NaCI pa& Kolom Tanah
Gambdx*Tampiian Program Transpor Imtan Bai~asaDdphi
Propam Simulasi Transpor Larutan pa& Sistem Fertigasi Kendi
Has11Pengukuran Remhsan Air dari Kendi Fertigasi
Laju Evapotranspirasi I d a Perdu dengm Sistem Xsigasi Siram
Perkembangan Pemmbuhm Tanaman Lada Perdu
I. PENDAAUEUAN
A, Latar Belakang
Sistem irigasi kendi (pitcher irrigatrl'on)tciah ban y ak dikcmbmgkm scbagai
upaya meningkatkan efisiensi penggunmn air irigasi. Reberapa publikasi mengenai
pnggunaan siskm irigasi kendi, antara lain : irigasi kendi pada tnnaman melon di
India (Mondal, 19741, irigasi kendi dm kapsul porus di Brasil (Sum, 19821, irigasi
kendi pa& tanaman jagmg, tomat, dm o h di Zimbabwe (Batchelor er al. , 19961,
irigasi kendi pada tanaman hortikultum di Jerman (Stein, 19971, irigasi kendi di
Pakistan (Soornu, 20021, dan irigasi ken& uatuk tanaman hortilcultura Man kering
di Indonesia (Setiawan el al., 1998; Saleh dan Setiawan, 2000; Setiawm, 2000).
Sistem irigasi dengan penetes b
h gerabah bawd1 pemukaan seperti halnya kendi,
mernpunyai patensi yang sangat hsar untuk. dikemtrangkm menjadi sistem irigasi
tepatgma, tenxtama di daerah yang memiliki industri gerabah.
tlsaha untuk rneningkatkan kasil pertanian se lain dilakukan melalui penyediaan air irigasi adalah d e n p memberikan nutrisi yang diperlukan ofeh tanaman
melalui pernupukan. Cara pernupukan yang pada m u m digunkan adalah: ditebarkan
dipemukm tanah, dibenamkan di h i a m tan&,
diwmpratkan pada dam, ahu
meXalui air irigasi yang biasa disebut ,fcr~~gasi
(Plaster, 1 992; Hardjowigeno, 1994).
Cara terakhir dipandang Iebih efislen mengingat pcmupukan dengan car3 ditebarbn
di permukaan tanah tmryata banyak terbuang, demikian j u g pcmknaman pupuk
padat memerlukan 1ebil.i banyak air dan w aktu ~ t u &pat
k
diserap tanaman.
Derrgan memperhatikm keberhasitan peaggunaan sistem irigasi ken& sebagdi
sistem irigasi hemat air untuk pertanian lahan keri~rgdan aplikasi fertigasi yang
banyak dikembangkan pa& sistem irigasi cur& (spray irrigatio~),irigasi paslcaran
(sprinkler irrigation} dan irigasi tetes {trickle irrigation), diduga sistem icigasi ken&
&pat dikembangh rnenjadi swtu sistem fertigasi. Hal tersebut &pat dilakulcan
apabi'ta dinding kendi marnpu melotoskan Iarutan pupuk. Melalui sistem fertigasi
tersebut pup& dibe&an bmpa larutan pada daerah pemkxan, sehingga lebih ~nudah
diserap okh akar tanaman. Kebutuhan air dm pupuk unwk pertumbuhan tanaman
&pat dipnuhi sekdigus dari sistem fertigasi kendi.
La& merupakan saiah satu hasii perkebunan komwditi ekspofl penting. Pada
tahun 2000 Indonesia kembali rnendorninasi ekspor lada dunia dengan jumlah ekspor
41 .I31 metrik. ton atau sebesar 33% total ekspur lada dunia. Jumlah tersebut
rneningkat 75% dibandingkan tahun 1999 unhrk periode yang sama (BPS, 2000).
Tanaman la& dibudidayakan dengan sistem perkebunan tanaman tahunan
pa& s ~ t lahan
u
tertentu tanpa apikasi siskrn irigasi. Oleh sebab itu kebutubn Iahan
untuk imaman
*un
la& sangat cfitentukan ale11 ketersediaan air yang merata sepanjang
yaitu memiiiki jumlsih curah hujan antara 2000 - 2500 m d a u n dm buIan
kering < 2 bubnltahurr. Selain itu diketafrui bahwa dengan curall kujan kurang dari 90
rndbulan tanaman lada mulai mengalami !lambatan pertu~nbufran,(W akid dm
Yufdy, 1989). Tanaman Iada men~pakantanaman yang tumbuh baik daXam keadam
terlkdung {shade tolera~at crops}, namun dcmikian bcberapa varietas tanaman
turnbuh dengan baik dalarn keadaan pencahayaan penuh dengan pemupukan cukup
(Mrahid, 1984).
Pada saat ini telah dikembangkan tanaman tada perdu y m g diperbanyak dari
cabang primer, sekunder dm bertapak dari tanaman I d a induk (Syakir dan Zaubin,
1994). Beberapa keunggulan komparatif darr: lada perdu antara lain : tanaman tidak
memerlukan tiang panjat, bahan tanaman banyak tersedia, menghasilkan lebih awal,
dm pemeliharaatl serta pernungutan hasil Iebih mud& (Yufdy &an Pujiharti, 1989;
Syakir, 1 996). Selain itu Iada perdu juga rrietnpuriyai karakteristik kanopi tidak begiiu
lebar, sistem peralcaran dal~gkaldan kwmg menyettar. Kacakteristik tanaman lada
perdu tersebut diduga sesuai dengan aplikasi sistem fertigasi kencli.
Semenma itu usaha peningkatan hail hartikultura melalui intensifikasi di
lahan beririgasi mulai mengalami kejenuhan. Ui lain pihak luas lahan beririgasi dari
tahun ke t&un terus mengalami pengurangan karma berubah fungsi menjadi
kawasan industri dan pernukiman. Walaupun pocensi lahan kering di Indonesia inasih
cukup besar, yaitu sekitar 1 5 , l S juta hektar (BPS, 20001, namun perluasan dan
pengembangan daeral~irigasi barn pada saat ini juga inenghadapi banyak: kendala.
Penelitiarr efektivitas sistem fertigasi kendi pada tanaman lada perdu dibagi
menjadi 4 bagian utama, yaitu : I ) penelitian karakteristik kendi terhadap transpur air
dm larutan, 2) percotram transpor lartitan dalam kolom tanah, 3) pernodelan dm
simulasi transpor larutan pada sistem fcrtigasi kendi dan 4 ) aplikasi sistem fertigasi
kendi pada tanaman lada perdu. Setiap bagian penelirian tersebut disusun rnenjadi
satu bat> dalarn sistematrka penulisztn disertasi. Skema keterkaitan masing-masing
bagian peneiitiarl secara keseluml~andisajikan pada Garnbar 1 .1
Ptwguhnrran Konduktivitas
Hidsolika Kendi
Krutikteristik Kendi
Tehadap Transpor
bmrn
Percobam Difusi Melatui
Dinding Kendi &
Perturnbuhan I,urnut
r
r
Percabam Transpar
bnrm datslrn Kolorn
-Fan&
Karakteristik Biofisika
Tanah (konduktctivitas
hidralik, kurva retensi air)
I
Koefrsien Dispersi
Hidrodinamika
Transmr X.arum
&lam Tanah
Pernodelan dm
SimuIasi Transpor
tamtan pada Sistern
Fertigasi Kendi
o pemilihmbrendi
unhlk emiter
o pernilhan tanaman
o teknik instalasi,
pemilihm bahan
o pngelolaan sistem
pa& Kotnk Tanah
tehologi fertigasi
Percobaan Aplikasi Sistem
Pertigasi pada Tanaman
I.a&Perdu :
I . Pola pembasahan &ah
dm agihan pupuk
2. R e m b ~ a nair dari kendi
dm evapotrrisnpirasi
siskrn irigasi siran1
3. Pertumbuhan timaman
dan perkernbangan
perakaran
Aplikasi Sistem
Fertigasi pada
Tanaman W a Perdu
Garnbar I . J . Skema keterkaitan antar percobran efektifitas sistem fertigasi kendi
kasus pada tanaman lada perdu.
B. 'Tuj uan Penelitian
"Tujuan uta~na pcnelitian adalah trntuk rnemperoleh mctodc pemupukan
melalui sistern irigasi kcndi yang disebut sehagai sistem fertigasi kendi pada
budidaya pectanian di lahan kenng dcngan tanaman percuhaan lada pcrdu.
Seem rinci tujuan penelitian adafah sebagai berikut :
1 . Mengeblzui kernampurn dinding kendi meloloskan larutan pup&
dan
rnempelajari kemungkinan krja&nya pnyumbatan (cloggingl dinding kendi
setelah dipnakan untuk sistem ferfigasi.
2. Mernpelajari mspor larutan dafm kafom tanah dan mengembmgkao metode
in verse prohiern
untuk mcnentukan koefisien cfispersi hidrodinamika
larutan.
3. Mernbmgun model dm simulasi Wanspor fmtan pada sistem fertigasi kcndi
dengm metode be& hingga.
4. Mcngevaluasi efektivitas aplikasi sistem fertigasi kendi pa& tanaman tada perdu.
C , Kegunaaxl Penelitian
Hasil penelitian yang berupa teknoiogi fertigasi kendi diharapkw dapat
dtgunakan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian air irigasi dan pup&
pada
budidaya pertanian serta mengurangi kebutuhm fenaga uncuk pemuplikan.
D. Eli potesis
Badasarkan labr belakang tersebut di atas maka diduga sistem irigii kendi
dapat dikernbangkan rnenjadi sistern fectigasi hemat air d m pupuk. Pengembangan
sistem fertigasi kendi dapat meningkatkan procfuksi tanaman, baik tanaman perkebunan sepcrti lada perdu maupun tanaman Iiortikultura pada iahan terkendala air metalui
penyedim air dan p u p k smara kontinyu di suna perakaran tmaman.
11. TINJAUAN PUSI'AKA
A, Sistem Irigilsi Kendi
1, Deskripsi Sistern Irigasi Keadi
Sistem irigasi kendi adaltfr metode irigasi yang menggunakan kendi sebagai
pcnarnpwrg air sementara di bawah pennukaan canah dm sckdigus rnerernbeskan air
dkekitar perdkaran tanaman. Air meremks sedikit demi sedikit mefalui porj-pori
dinding kendi Ice zona perkwan karena a h y a tekitnan llidrustatis dm atau hisapan
matrik tan&. Sistem i'rigasi kendi di Indonesia (Setiawan, 1998) terdiri atas bak.
penmpung air (dnrm), pipa pnyalur, kakrpkran, shng platik, dan kcndi sebagai
ernifr. Bak air bcrfungsi seprti tabung mariot yang dapat rnernberikan air ke &lam
kendi dengan t e k m n tebp. Menurut Stein (1994) irigasi ken& tediri atas kendi
sederhana dari gerabah y m g tidak dihaluskan permukaannya, ditanaln di bawah
permulaan tanah sarnpai sebabs leher &an diisi air.
Kekbihan dari sistcm irigasi bawd1 pcrrnukaan tanah yang incnggimakan
barn gerabah sebagai pnetes adalah : 1) dapac meningkatkan efisiensi penggunaan
air, 2 ) bahan gerabah dapat dibuat industri lokal, 3) rnenghemat tenaga, 4) bersifat
rnengurangi irigasi berlebitx, 5 ) rnemkrikm kewragaman pcmbasahan tanah pa&
p e r t m tanamm, 6 ) biaya rnurah, 7 ) sederhana dm rxxuciah diplajari dan 8) satu
kali ir~stalasidapat digunakan untuk bekrapa ~nusimtanam. Kekurangan siste~n
irigasi tersebut axtara lain adatah, diperlukm keahlian khusus &lam proses pernbuatan dan instalasi awai, kcnrsakan ken& tidak kingsung tampak &an
rnerugikan,
industri geratrah tidak. terwdia di beberapa daemh, hanya cocok untuk snlall scale
agriculture (Satchelor el a/., I 996).
Menurut Mondal (1974) kiwi kendi hwak perrnukmrr memberikan air
irigasi di zona perakaran maman, selxingga &*at
rnengurangi terjadinya evaparasi,
perkolai d m a l h permukaan. Dinding kendi yang poms m e n m t Stein (I 997)
riapat ~ncngendalikanIaju rcmbesat~air berdasakan kejcnuban tanah di sckitar kendi
sehingga &pat rnengatur rembesan air secara otomatis (autoregalative).
2. Perkembangan Sistern Irigasi Kendi
Sistem irigasi kendi di India menggunakan kendi penampung air dengan
diameter 30 crn dan tinggi 20 ern (Mondal, 1974). ApIikasinya dilakukan dengan
memknamkan kendi ke dala~n tanah sarnpai scbatas leher, beberapa tanaman
ditanam disekitrtr kendi. "Sanamanmebn dm labu ditaman mengelilingi kendi, atiran
air irigasi sangat rendah diberkan selarna 88 hari periode pertumbuhan tanaman.
Pemakaian air rendah karma kccilnya kehilangan air melalui evaporasi, perkalasi dan
tidak a& aliran air permuk-aan.
Menurut Mondal(1974) dan Stein (1990) jrigrtsi kendi termasuk dalam sistem
irigasi bawah pemukaatz (YU bsurjiirce irrrgurron) karena kendi sekagai erniter ditanarn
di bawah permukaan tanah. Selanjutnya be:rdasarkmaplikasinya siskrn irigasi kendi
disebut juga sebagai suatu irigasi deagan rernbesarr air secara lambat dengan vaIutnc
yang rendah pada mna pcrkaran tanaman, dan hanya sebagian tanah yang dihasahi,
rnaka di klasifikasikan sebagai irigasi lokaI .
Di Brad sejak tahun 1982 tclah dikembangkan sisfem irigasi menggunak.;tn
kendi terfutup dan kapsul yang dillubungkan dcngan pipa plastik ( S o w et al., 1982).
Kendi dibuat berkntuk kcrucrxt dengan bagian atirsnya t e r b h dari bahan lempung
atau campuran lempung
dan pasir. Kendi acau kapsuI ~ncmnperolckpasokan air dari
bak tkpungan air dengan kkanan konstan. Kapaitas tampung kendi ini krkisar
antaxa 15 sampai 12 liter air, Jumlah kendi atau kapsul tergantung dari Iuas lahan,
kundisi -ah,
iklirn dan &wan dari kendi. Di Brasil digunakan sekitar 800 kendiha.
Peiiggunaan sistem irigasi ini sangat scdcrl~ma,hanya diperlukan tenaga
untuk mernbuka k m untuk mengisi air kc &lam pot dm kapsui. Be& ketinggian
harus diatur apabila diperlulran aliran gravimetris. Kendi dan kapsul p r u s pa&
umumnya diganti setelah dipakai sdama 3
-
5
sun.
Instalasi di lapang scperti
disajkan pada Earnbar 2.1 .
YLT6ZTL~DLllCSh*VMC
A
B
-
S b l A U f AH#.
Y'HIX
sumy ZBPUWQ
R,hHT WrY
PI
.
.
,
-
..
.. .
n g k l lOF MWflPnr
A N D SFKQHDISY
PDT5
Gambar 2. t Ir~statasisistem irigasi kapsul poruskendi (Sowa, 1982)
Di Ilniversitas Kassel, deman tetah dilakukan penelitian irigai kendi sejstk
talrun 1990 scpcrti dilaporkan oleh Stein (1994). Sebual~kendi dihnamkan ke dalam
tanah sampai batas leher kendi, dan bebrapa tartaman ditrrnam di sekitar kendi,
seperti tamp& pada Cjambar 2.2.
Ga~nbar2.2 Instalasi sistem isigasi kendi di Jerman (Stein, 1 930)
Selanjutnya menurut Stein (1994) sistern irigasi kendi dapat dikelompokkan
berdasarkm sistern pmambahan air ke dalarn kcndi, yaitu :
a. Sistem manual. Perrgisian air dilakukan dengan cara menuangkan air ke &lam
kendi menggunakan gayung atau seiang.
b. Semi otornatis. Pengisian air dengan membulra kran pa& pipa yang
dihubungkan pada sctiap kcndi, kernudian kran ditutup kcrnbali setelall kendi
wnuh air.
c. Sistem Otomatis. Kendi sebagai emiter menjadi sa;acu kesatuan sistem jaringin
atau sebagai kagsut yang rn~upakan bagian dari sistem tertutup yang
dibubungkm &ngm jaringan pipa.
Setiawan et a/. (1998) melaparkan telah melakukan penelitian sistem irigasi
kendi di Indonesia sejak t;nhun 1996 pa& Pusat Penerapan Ilmu Teknik untuk
Pertansan Tropi ka (Center Rescurch qf Eng~neering Application filr Troprcal
,
Agr~culture).Kendi dihuat berbentuk silinder dengan diameter -t. 14 cm, tinggi total
i 2 8 cm, tinggi Ieher ".7 crn dan tinggi badan 514 cm. Rentuk dm di~nensikendi
disajikan pada Gambar 2.3.
Garnbar 2.3 Kendi irigasi di Indonesia (Setiawm, 1998)
Aplikasi siscern irigasi kendi uncuk tanaman cabe di Indonesia seperti pada
Gambar 2.4. Xnstalasi sistem irigasi kendi dilakukan dengin mernknamkan kendi ke
dalam tanah sa~npaisebatas lel~erkendi, empat tanaman di tanam di seki tar kendi. Air
dipasok dari dari sebuah drum yang memberikan pasok air dengan tingg tekan tetap.
Gambar 2.4 ApIikasi sistern irigasi kendi di indonesia (Setiawan, 1998)
R. Sistem Fertigasi
1, Deskripsi Sistem Fertigasi
Fertigasi dixtikan
sebagai pemakaian bahan pupuk bagi tanaman
(pernupuk-an) rnelrrlui siskm irigasi dengan cara rnemasukkan/meIarutkan bahan
pupuk tersebut ke dalam air irigasi (Buck et a/.,]987: Burt, 2001; Sneyder and
Thomas, 2003). Dilapockan ole1 Young dan Hargctt (1984), Sertigasi pertamrt kali
ditakukan pada sat limball cair buangan koia digunakan aIeh bangsa Yunani kuna di
Athena (400 SM) untuk rnemupuk tanaman jeruk.
Metode fertigasi melaIui sistcm irigasi tetes membrikan pupuk kepada
tanaman dengan agilran yang seragam pa& zona basah yang juga merupakan
kansentrasi perkembangan pcrakaran. Keadaan tersebut akm meni ngkatkan efisiensi
pernaka~anpupuk, oleh karma pupuk yang dibcrikan dalam bentuk cairan di damah
perakaran &an cepat discrap oleh tanaman. Sistem tersebut ti&
hanya mengurangi
biaya praduksi akm ttapi juga mengurmgi kemungkinan polusi air burni oleh karena
pencucian pupuk. P d a sistem fertigasi penggmaan pup& @at stiatw &lam jumlah
dan konsenkasi yang sesuai dengan kebutuhm pup& aktual dari tanaman seialna
musim pertumbuhan tanaman. Untuk: dapat memenuhi kebutuhan pup&
bagi
cmarnzn sangat perlu diketahui kebutuhan pupuk optima).oleh tanaman pada setiap
tahq pertumbuhan untuk memperoleh kasit yang optimal dengm kditas baik.
2, Perkern baagan Sistem Fertigasi
hrtibwi dengan asarn fosfat teIah d i l a k h n ofeh perusaham pupuk Shell
Chen~icalConlpuny pada tahun 1943, dan sepuluh tahun kemudian pertarna kali
larutan pupuk NPK dibuat dengan mcncampur asam fosfat, ditarnbah arnoniak netral
dan kaiium untuk rnemperoteh carnpuran 4-10-10 (Young dan Hargett, 1884).
Faktor uhma yang mendsrong aplikasi sistem femgasi rnudenx adalah
perkembangan sistem kigasi rnikro (Micro-Irrigurion System, MIIS) termasuk di
dalamnya iri gasi tetes (t rickk irrigafiofa),irigasI curak 6rpru.y irvigaiion) &an irigasi
pancaran (sprinkkr irrigation). Percoban Iapan g di Xsrael pada t&un
1960
menurtjukkarx bailwa apabila hanya sebagian dari arca yatlg diberi air irigasi xpcrti
hatnya pa& MIS, tcrnyata aplikasi pemupukan mclalrri metode discbarkan ti&
efektif (Magell, 1995a). Daerah perakaran yang Cerbatas hanya rnajnpu rnenggunakan
pupuk &lam zona basah menjadi pertirnbangaxl yang utama penyediaan unsur pupuk
bagi tanaman.
Aplikasi sistern fertigasi apabila dilakukan tnefalui sistem irigasi yang efisien
akan rnarnpu menghasifkan pruduksi yang optimal dari rnasukan pup&
yang
diberikan. Kebutuhan air irigasi adahh faktor utama dalam ftigasi sebab tujuan
utama instalasi irigasi adaiah untuk menyediakan air bagi tanaman, kemudiau diikuti
oleh aplikasi sistem fertigasi dengan konsentrasi ymg daprtt diatur.
Fertigasi yang efektif mernerlukan pengetahuan tentang k;lr&eristik tanaman
tertentu seperti laju kebutuhan pup&
dm distribusi perakaran tanaman di &lain
tanah. Kwdkteristik bailan pupuk yang penting antam lain adalah dajra larut pupuk
&lam ak irigasi dan mobititas pup& dafam tan&. Faktor kualitas air irigasi seperti
pH,kandungan mineral, kadar garam terlarut hams dipectimbangkan.
Keuntungan
fertigasi menurut Tmas (1999) dm Burt (2001) antam lain
adalah : 1 ) Menghemat gemakaian pupuk, bakan bakar, tenaga dan peralatan.
k h r a p a hasil penelitian rnenunjrkkan pengmangan dosis pupuk 25
-
50% dari
pemakaian pupuk padat rnasih memtterikan hasil yang tinggi, 2) Fleksibel dalarn
waku dan jurnlah pemberian serta dapat disesuaikan dengm kebutuhan tanaman, 3)
Lebih ccpat diserap oleh tanaman melalui perakarm, 4) Pe~nberianpup& dapat
dilakukan s e e m hati-hati dan termonitor, 5 ) Mengurangi pe~lcuciztnpupuk &ri zona
perakaran d m 6 ) Mcngurangi kerusakan mekanis tarnaman.
3. PemiChan Pupuk untuk Fertigasi
Fcxtigai &pat dildcukarx dengan rnenggunakan pup&
tunggal rnaupun
campuran berbagai macam pupuk, dalam bentuk pupuk padat yang dilarutkan dalarn
air maupun pupuk cair yang dicalnpurkiin dalam air irigasi. Beberapa pcrsyaram
yang hams dipnuhi dalam sistem fcrtigasi rr~elaluipenggunaarl MIS menurut Magen
(1995a); Imas ( 1 999); dm Creighton and Rulfe ( 2000) antara lain :
a. Pupuk larut spenuhn ya dala~nair dengan waktu yang cepat
c. Kandungan pupuk tinggi dalam bent& larutan jenuh
d. Tim terjadi i n t e r k i kimia antam pup& d m air irigasi
e. Tidak terjadi interdksilpresipitasi antxa pupuk-pupuk yang dicampurkan
f. Kmdungan baAm pembawa minimum
Pupu k nitrogen. Tanaman menyerap dm menggunakan nitrogen lehih
banyak dalam bent& nitrat atau ion amonium.Menurut Uardjowigeno (1 9951, jenis
pup& nitrogen yang a& di pasaran antara lain adalah : arnonium sulfat (ZA, rumus
kimia (NI t ) a SOs), Urea (CO (NFi2)2),h o n i u m Sutfat Nimt (I4l-L N03(N&)2 Sod)
dan Amonium CIon'da ( N b CI). Menurut Magen (19%) jenis pupuk Nitrogen yang
umum digunakan untuk fcrtigasi disajikan pada Tabel 2.1
Tabei 2.1. Pupuk Nitrogen yang umum digmakan dalarn fertigasi dalarn bentuk
padat dm a i r serh kandungm nutrisinya @-P205-K10)Kandungan n u ~ s i Pandungan nutrisi
Unsur Kirnia
Jenis Pupuk
dalarn bentuk padat
&dam kntuk cair
(N;P205;K20)
@ada 25°C)
.Nitrogen
I . Urea
46-0-0
2 1 -0-0
N
1. Amonium Nitrat
33-0-0
2. Amoniurn Sulfat
2 1-0-0
,,,, ,-
,-
,,,,,,,,,,
-,
X3upuk nitrogen bersifat sangat larut dalarn air irigasi sehingga lebih bmy&
digunakan &lam Eertigasi ~netalui MIS? irigasi genangan dan sprinkler. Pila
urnurnnya sernua pupuk N tidak menycbabkan rnasabh penyurnbatan dm pcesipitasi,
selain amonium sulfat menyebabkan pcesipitasi CaSOd apabila digunakan pa& air
irigasi yang magandung lcalsiurn tinggi (Magen, 1 995b).
Pada tanah dengan aerasi baik akan terjadi nitrifikasi, sehingga mmobilitas
nitrogen ti&
terbatas dan ccnderung merata pa& daerah basah (Haynes, IY85).
Apabila irigasi diberikan krlebihan akan terjadi pencucian nitrat pada perrnukaan
tanah dan rnssuk dalam air bumi. Pengendalian kedalaman pmbasahan tailah dan
konsentrasi nitrat &lam tanah &an rnengumgi resiko tersebut, temtama pada tanah
Pupuk fasfor. denis pup& P yang tersedia di pasarm antara lain ztdalah : DSP
kedwnya Iamt dabam air, DAY (Ui Anlonizkm P h o s f i u ~ ,MAP (Mono Amonium
Phospt), t.WP (Fused Mu~p~esium
Phosphat unsur yang terkandung adalah PzOs dan
MgO) Imt dalam asam sitrat, Agropos (bcrasal c h i Afrika Utara dm AIgeria) larut
dalam asam keras dan Fosfat Cirebun (berasal dari fosfat alam) Iarut &lam asam
kefas. Menurut Magcn (1495a) jenis pupuk Fosfor yang umam digunakan untuk
fertigasi dengan kandungan nutxisi dalam bentuk padat dan cair seperti disajikan pada
Tabel 2.2. Pup& Fosfor yang umum dipnakan dalarn fertigasi dala~nbent& padat
dm cair serta k m d u n w @l-P205-f(zO)
Kandungan nutnsi
Kandungan nukisi
Unsur
Jenis Pup&
dalarn kniuk padat
&lam bentuk cair
Kinia
- A 1 ~ ~ Q & z o L ~ads
_ .25°C)
L-L
.- L L L L L L L
Fosfor
I . Asam Fosfat
0-6 1-0
P
2. Mono Amonium Fosfat
12-61-0
4-18-0
3. Di Amonium Fosfidc
18-46-0
7-25 -0
,,,,
,,,,,,,,,,
Aplikasi pup&
-, ,,,,,,,,, , -
,,,,,,,,,,,,,-,
,,,,,,,,,
fosfa'at akan mcnyebabkan rnasalah presipitasi g r a m fosh'at,
seperti presipitasi garam di-lcalsium fosfat, &-magnesium fosfat &n Fe-P terjadi pa&
pipa dm ernitcr apabila pH air terlalu tinggi atau terkalu rendah (Rester er a/., 1974).
Penwunan pH sampai kcadam netrat akan mengwangi resiko presipitztsi gwm-
garam tersebut, untuk. mengatasinya disarankan rnenggunakan amm fasfat. Mobilitas
fosfat sangat terbatas akh karena terkat kuat O Maksida tanah dan mineral tempung,
akan tetapi pengguman orthofosfat meklui fertigasi akan diperoleh aplikasi pup& P
lebih baik (Bar-Yosef, 1 99 I ).
Pupuk b l i u m . Menurut Hardjowigeno (1995) Jenis pupuk ini yang ada
dipasam &lam negeri antara lain adald~: KaIium suifat fZK dcngan rumus kirnia
KzSOd), Kalium klorida (Muriate of potash, KCI.), Kalium Magnesium Sulfat (
mcngandung magnesium). Magen (1995a) mmenyatakan tral~wajenis pupuk KaIiuln
yang umum digudcan untuk Se'ertigasi dengan kandungan nutrisi dalam benhrk padat
dm cair seperti disajikan pada TabeI 2.3.
TakI 2.3. Pupuk Kalium yang umum digunakan dalslrn ferkigasi dalam bentuk padat
dm cair sem kmdungan nutrisi CN-P20~-KAl)
---an dung an nutnsi
Kandungan n h s i
Unsur
Jenis Pup&
&lam bent& padat
&lam bentuk cair
Kinia
W;P2os;KzQ)
@a& 25°C)
Kaliurn
I . Kalium cbrida
0-042
0-0-15
K
2. Kalium Nitxat
13-046
44-72
3. Kalium Sulfrtt
0-0-50
0-0-6
4. Mono Kalium Fosfat
0-52-34
0-1 0-7
,,-
,-, ,,,,,,-,
,-,
-,
,,,,,,,,,,
A p l i h i fertigasi dengan pupuk kaliurn tidak akan menirnbulkan masalah
presipitssi oleh garam, kecuali penggunaan K2S04 pada air irigasi yang mengaandung
kalsium dengan konsentrasi tinggi. Ian kalium dixrap oleh koioida tanah melalui
pertukmn kation, akm tetapi para peneliti mcndapatkan bahwa gerakan lateral dan
ke ar& bawah pa& aplikasi melalui fertiga~i(Goode et al., 1978; Kafkafi and BarYoscf, 1980). tfayrles (1985) menunjukkar~ bal~waagillan pclnupukan fertigasi
kal ium Iebih scragam dibandingkan fusfat .
C. Aiirm Air dan Tretnspor Larutan dalam 'ranah
1. Afiran Air dalam Tanah
Air terdapat di daiam tanah pada setiap prof11 dengan jumlah yang berbeda
menwut waktu dan tempat tergantung dari p m k a n (hujan, irigasi, embun, dsb) d m
pemakaian oieh lingkungm (evaporiasi dari p e m & m tanah d m serapan a k x
tmman). Apabih pacak air Iehih bcsar dari pemakaian maka air akan disimpan di
dalam tanah atau dikeluarkan ke bagian yang iebih rendah sebagai air dminase.
Keadam sebatiknya terjadi apabiIa pamk air lebih kecil &ri pernakakn, maka &an
terjadi pngeringan permukmn tanah dm terjadi atiran air dari fapisan tanah di
hwahnya am kenaikitn kapilec.
Atirdn air dalarn tandl berkaitan dengan &a aspek yang berbeda, yakni : I )
gcrakan (niovet~lentjadalzrh pcrubahan pasisi air dalam kerangka acuan matrik tanah
dm 2 ) akurnulasi pcrubahan jumlah air ktambah atau berkimg terhadap waktu
pada posisi tertentu. Keadaan sistern dinamakan kesetimbangan statis apabila di
&lam sistern tidak ada pengangkutan massa. Pengangkutan Inassa akan cerjadi
apabila keadm ekuilibrium mcndapat ganggum, pcngangkutan akm krus tcrjadi
sarnpai dcngan tercapi keadam ekuil ibrium baru..
Laju gerdkm air &lam tanah secara umum dtnyatakan sebagdi Jtbx density
aiau hanya disebut fluk adalah julnlah air yang mengaiir melewati bidang ccgak lurus
asah diran sefarna interval waktu tertentu dibagi dengan Itasan b i h g d m interval
waktu tersebut (Koorcvaar et of., 1 983). Selanjutnya dinyatakan b h w a terdapat tiga
tipe aliran dalarn tanah, yaitu : aliran mantap dalam tanah jenuh, alifan mantap dalam
tanah cidak jenuh dan aliran tidak niantap &lam tanah ti&& jenuh.
1.1. Aliraa Air pada Tanah denuh
Dalam media porus seperti halnya tanah, air &an mengalir apabila terdapat
p & e n potcasid. FluXrs a l i m pa& media poms jenuh &I&
ditemukan oleh D m y
(Bear and V m i j t , 1987; Miyasdki, 1993)
dengan :
4
: fl&s aliran (cxddt)
H
:ketinggian hidrotika (cm)
K
S
: kondddivitas hidrotiica jenuh (cm/dt)
: arah aliran ke sumbu x, y, dan z (cm)
pada aliran satu dimensi persamaan (1) dapat dituliskan sebagai :
q = -K aH
",,,,,,,,,,,,,,,,
8x
Sementara itu
hukurn konservasi rnassa yang dinyatakan sebagai persawam
kontinyuitas dapat ditutiskan sebagai :
dengzin : B adalah kadar air vulumetrik, cm3/ ern"
Pcrsman ( 2 . 2 ) d m (2.3) digabungkan ~nengbasilkanpersalaam srttu dirnensi ke
Untuk arah vertikal persamaan persaman (2.4) ditambah dengan K menjadi :
1.2. Ali=n Air daltrrn Tanah Tak Jenuh
Persamaan Darcy di atas me~npunyaiketerba$asai~atau &an ~nenjadikurang
valid apabih tcrjadi kondisi sebagdi bedcut (Hi1lel, 1980a) :
1 . Gradlen hidrolika ter1aIu kecil pada keadaan tidak jenuh, schingga y = 0 atau
2. Kecepatan aliran air tinggi sehingga alirannya bukan merupakan atiran
Persamaan ( 2 .l ) juga tidak langsung berlaku pa& keadaan alirrtn tak jenuh, untuk
rnengatasi haI itu persarnaan Darcy telah dimodifikasi oleh Richard menjadi
persamaan aliran air tak jenuh (Koorcvaar, 1483) sebagai berikut
K ( B ) : kondukvitas hidrolikaa tidak jenul~yang merupakan fungsi kadar air
vnlurnetrik tanah (cddt).
0
: kadar air media porus basis volume (cm3/ cm3)
Konduktivitas hillcolika tanah tak jenul~ sebagai fungsi kadar air volumetrik
dinyatakan sebagai persamaan eksponensial yang dikembangkan oleh Setiawan dm
Nakano (1993) sebagai berikut :
dengn :
K ( @ ) : korlduktivitas hidcolika tak jenuh sebagai fungsi B
K,
: konduktivitas hidrofika jenuh (crnldt)
o< : kadar air votutnetrik jenu11 (cm"cm3)
B
: kadar air voiumetrik candl (em3/ cin3)
a dan b : koefisien persamaan
(crn/dt)
(H) pa& Icondisi jenuh dapat didefinisikan sebagai :
H-h+z
untuk kandisi ti& jenul~adalah :
H=Y+z
Xf
Y
--
:presure head (cm HzO)
: rnatric head (cm ftO)
: potensial gravitasi (cm), z pusitif ke arah prmukaan &ah.
Sifat retensi tanair atau Y sebagai Gngsi dari 8 dapat digunakan persammn
yang dikemukakan oteh Van Eenuchten (1980) yang telah dimodifikasi oleh
Setiawan (£992)menjadi
Cierakan air dari kendi-tanah-tanaman-atmosfer merupakan satu seri proses
yang saling hrkaitan. Alkan ak pada sistem irigasi kendi dimulai dari dalam kendi
rnenuju perrnukaan luar dinding kendi, kemudian menyebar ke tanah disekitar kendi.
Menurut Salch (2000) aliran air pa& dinding kendi disebabkan ole11 p d i e n
hidrolika dan konduktivitas kendi, sedangkan distribusi air di dalam tanah
dipengaruhi aleh beda potensial keiemtraban ranah, kanduktivitas tricfrolika tanah,
evaporasi dari permukan tanah,
kernampuan tanah memegang air.
transpirasi rnelalui tanaman, perkolasi dan
Kesetimbangm air &lam tanah pa& kondisi tidak jenulx menurut Miyasaki
(1 994) &pat dinyatakan dengan persamaan berikut :
As . : C , X t - I - ( E - i - T I - ] ' + - L l r )
AS
CH
I
I:'
: laju penrbahan si mpanan (cddt)
: intensitas curah hujan (crn/dt)
: laju pemberian air irigasi { c d d t )
: laju evaporasi (cddt)
7'
P
1'
: laju transpirasi (cmldt)
: taju perkolasi (cmldt)
: Iaju aliran permukaan (cm/dt)
Persamaan (2.7 I ) apabila diapfikasikan pa& sistem irigasi kendi di lahan kering a t a ~
pada rnusim kemaray maka tidak ada curak hujan (CE-I=+), tidak a& kenaikan air
kapiler dari air tanah (C-U), dan cidak aliran pmukaan (LP-O), sehingga pcrsamaan
(2.I 1 ) menjadi :
65'- I - ( E + T + P )
Kehilangan air melafui evaporasi dari perrnukaan tanah pa& sistern irigasi
Iaju remksan air dari kendi sesuai dengan transpirasi tanitman maka pembafran
simpanan air dan iaju perkoiasi akan rnendekati no!.
2. Tmnspor Larubn Dabm Tanah
Fenomena transpor lamtan dalarn media porus %:perti tralnya tanah, sangat
pcnting artinya bagi kebidupan tanaman maupun usaha perbaikan kualitas air &lam
tanah. Tanaman inenyerap air dm pupuk dalam bentuk larutan tanall (soil soiutio)
melalui Ax. Pup& h i a m tanah dapat rnencapai akar melalui proses atiran rnassa,
difusi dan intersepsi Aac. Aliran massa adalah gerakan pup& dalarn anah bersama-
sama aliran air. Difusi adalah gecakan larutan pup& dahm tanah karena adanya
perbedaan konsentrasi, larutan akan terdifusi dari tempat dengan kunsen&asi tinggi
menuju kensentrasi rcndrth.
Menurut Feyen er al, (1996) transport larutan &lam media porus dapat
d i h d dengan mengukur densitas, konsenmsi larum, atau konduktivitas d e h i k
(elecrrical conduclivi~y) pada titik-titik di sekitar ssumber tamtan. Selanjutnya
dikemukakan bahwa wanspur lanttan &lam media parus ditentukan oleh dua
variabel, yaitu: 1) remta kecepatan partikel larutan (suiette particle ve/ocig>)d m 2)
penyebaran Imtan (sniutc dispersion). Pa& media porus yang homogen, isotropik,
afiran air steady stare dan Earntan lernbam (inert solute) rerata kecepatan aliran
larutan aifalah sama dengan qf0, dingan q
=
water .flux vector ( c d d t ) &an 8 =
voiumcfric water conienr (cm31 cm").
Nobario ef at. (1W6) menyatakan b&wa dengan rnenggunakan pendekatan
conrinuttm, persamaan konsewasi masa larutan makrcroskupis dikenal sebagai
Cyan veciicln
lli~~per,vion1:'yuurron (C:I2Ej, untuk larutan nan-adsorption, non-
deesorprion dan non-degrahble &lam media hornogen-isotropik, jenuh air, aIiran
steady-state adalah sebagai benkut :
dengan :
V
C
LI,
: rerata kecepatan aliran larutan, (cmldt)
: konsentrasi Iarutan, (d1)
: kwfisien hydrodynanzic dispersion, (crn2/dt)
[I,, adalah menrpakan jumlah dari koefisien difusi rnolekuler darr konvcksi, disebut
sebagai koefisien difusidispersi (Millel, 1 980a ; Nubrio et a!. , 1996). Nilai koefsien
ini &pat dditentukan secm empiis dengan tracer experiment untuk mt=mprolek
BY@ (Brea&hrouglP Curve), yai tu ploting
antam afiran
larutan keluarkonsentrasi
versus waktu (Yamaguchi et ul., 1989) atau dengan menyelesaikan persamm CDE
secara axlalick dm numeric (Bear dan Verruijt, 1987).
Pada sistem fertigasi kendi air dan larutan mula-mula bergerak mefewati
dinding kendi kemudian menyebar dalam tanah di sekitar kendi mengikuti proses
difusi d m aliran air irigasi.
D. Lada Perdu
1. PendahuIuan
Pada saat ini telah dikernhsmgkan tanaman lada perdu yang diperbanyak dari
cabang primer, selcunder dm bertapak dari tanaman la& induk (Syakir dan Zaubin,
1994). Lada perdu mempunyai tajuk dcnga~~
diarnetcr sekitar 100
tinggi tanaman sekihr 90
-
- 120 cm dcngan
120 cm. I,a