Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket
UNJUK KERJA LYSIMETER OTOMATIS DENGAN
BANTUAN TIPPING BUCKET
JEFFRY SETIAWAN
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Unjuk Kerja
Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014
Jeffry Setiawan
NIM G24100070
ABSTRAK
JEFFRY SETIAWAN. Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping
Bucket. Dibimbing oleh BREGAS BUDIANTO.
Evapotranspirasi dapat diukur dengan menggunakan lysimeter. Tujuan
penelitian ini adalah untuk melakukan uji rancang bangun lysimeter dengan
flowmeter tipping bucket. Lysimeter yang diujicobakan dengan luas penampang
2600 cm2 dan 5200 cm2. Pengukuran evapotranspirasi didapatkan dengan sistem
neraca air tertutup pada lysimeter otomatis. Lysimeter otomatis akan merekam
kejadian perkolasi dari tipping bucket. Hasil pengukuran evapotranspirasi dengan
menggunakan lysimeter otomatis menunjukkan karakter yang sama dengan
evaporasi pada panci kelas A. Lysimeter otomatis dapat memberikan informasi
tentang karakter tanah lysimeter dan karakter laju perkolasi lysimeter selama
turun hujan. Lysimeter otomatis dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2
memiliki unjuk kerja yang sama untuk mengukur evapotranspirasi potensial
sehingga desain yang direkomendasikan untuk digunakan adalah lysimeter dengan
luas penampang 2600 cm2.
Kata kunci: evapotranspirasi potensial, lysimeter otomatis, tipping bucket
ABSTRACT
JEFFRY SETIAWAN. Performance Automatic Lysimeter with Help of Tipping
Bucket. Supervised by BREGAS BUDIANTO.
Evapotranspiration can be measured using lysimeter. The purpose of this
study was to test lysimeter design with tipping bucket flowmeter. Lysimeter are
tested with size of 2600 cm2 and 5200 cm2. Measurement of evapotranspiration
made with closed water balance on the lysimeter. Lysimeter automatically record
the drainage water from the tipping bucket signal. Measurement result of the
lysimeter indicating similar with evaporation on class A pan evaporimeter.
Lysimeter automatically can provide information on the character of soil
infiltration and character of rate drainage lysimeter during rain. Lysimeter
automatically with size of 2600 cm2 and 5200 cm2 having character the same
performance to measure potential evapotranspiration which the design is
recommended for use with the lysimeter size of 2600 cm2.
Key words : automatic lysimeter, potential evapotranspiration, tipping bucket
UNJUK KERJA LYSIMETER OTOMATIS DENGAN
BANTUAN TIPPING BUCKET
JEFFRY SETIAWAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi
Nama
NIM
: Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping
Bucket
: Jeffry Setiawan
: G24100070
Disetujui oleh
Ir Bregas Budianto, Ass.Dpl
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Tania June, M.Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala
atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian ini adalah Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan
Bantuan Tipping Bucket. Penelitian dilaksanakan sejak bulan Oktober 2013 dan
diselesaikan pada bulan Januari 2014. Penelitian ini merupakan bagian dari
penelitian GFM-IPB dimana Ir Bregas Budianto, Ass. Dpl merupakan counterpart
peneliti GFM-IPB.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir Bregas Budianto, Ass. Dpl
selaku pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan ide, kritik, saran, dan
masukannya sehingga karya tulis ini dapat diselesaikan. Terima kasih juga penulis
ucapkan kepada Ahmad Shalahuddin dan Khabib Dhunka yang telah mengajarkan
dasar-dasar elektronika.
Penulis ucapkan terima kasih kepada seluruh staf pengajar yang telah
banyak memberi ilmu dan membimbing penulis selama menjalani perkuliahan di
Departemen Geofisika dan Meteorologi. Ucapan terima kasih juga penulis
ucapkan kepada seluruh staf pegawai GFM yang telah membantu dalam
administrasi selama penulis menjalani perkuliahan. Terimakasih juga penulis
ucapkan kepada Nita Tri Damayanti, Mulyana Saputra, Dhanu Tri Atmanto, F
Aprian Harjo, Suriansyah, Hendi Rohendi, dan seluruh teman-teman GFM 47 dan
GFM 48 serta kerabat karib yang telah memberikan banyak ilmu dan pengalaman
selama menjalani perkuliahan di IPB.
Terima kasih penulis ucapkan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas
segala doa, bantuan, motivasi, dan kasih sayangnya. Terima kasih juga kepada
seluruh kerabat karib atas segala bantuan yang telah diberikan selama menjalani
masa perkuliahan di Institut Pertanian Bogor. Terima kasih kepada Kementrian
Pendidikan dan Kebudayaan RI yang telah memberikan beasiswa dan motivasi
untuk menjalani perkuliahan di Institut Pertanian Bogor.
Saya berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan dapat menambah khasanah
ilmu pengetahuan.
Bogor, Februari 2014
Jeffry Setiawan
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Pengukuran Evapotranspirasi Potensial
7
Karakter Infiltrasi Tanah Lysimeter
8
Laju Perkolasi Lysimeter Selama Turun Hujan
9
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
11
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
17
DAFTAR TABEL
1 Hasil persamaan regresi kalibrasi dinamik
5
DAFTAR GAMBAR
1 Konstruksi lysimeter tampak atas
2 Konstruksi tipping bucket tampak samping
3 Pengaturan tinggi rendah sekrup tipping bucket saat kalibrasi statik
dilakukan pada bidang datar
4 Kalibrasi dinamik tipping bucket. Warna biru tua menunjukkan tipping
bucket 1, merah menunjukkan tipping bucket 2, hijau menunjukkan
tipping bucket 3, ungu menunjukkan tipping bucket 4 dan biru muda
menunjukkan tipping bucket 5
5 Peletakkan lysimeter tampak samping
6 Pemasangan tipping bucket pada lysimeter tampak atas
7 Pengujian data evapotranspirasi potensial dengan membandingkan data
evaporasi pada panci kelas A. Warna hijau menunjukkan lysimeter 1-2,
biru menunjukkan lysimeter 3, merah menunjukkan lysimeter 4 dan ungu
menunjukkan lysimeter 5-6
8 Karakter infiltrasi tanah lysimeter otomatis. Warna biru menunjukkan
lysimeter 1-2, merah menunjukkan lysimeter 3, hijau menunjukkan
lysimeter 4 dan ungu menunjukkan lysimeter 5-6
9 Karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. Warna merah
menunjukkan perkolasi dan biru menunjukkan curah hujan
3
3
4
5
6
6
7
9
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Kalibrasi statik tipping bucket
Kalibrasi dinamik tipping bucket
Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 5200 cm2
Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 2600 cm2
12
12
13
15
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air merupakan faktor yang sangat penting bagi tanaman. Tanaman
membutuhkan air untuk proses pertumbuhan dan perkembangan. Ketersediaan air
yang cukup digunakan oleh tanaman untuk melakukan proses fotosintesis. Tanpa
kehadiran air, tanaman tidak dapat melakukan proses fotosintesis sehingga
tanaman akan cepat layu dan mati.
Kehilangan air pada tanaman disebabkan oleh proses evapotranspirasi.
Evapotranspirasi merupakan salah satu komponen neraca air yang terbagi menjadi
evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah peristiwa air menjadi uap naik ke
udara dan berlangsung terus menerus dari permukaan air, permukaan tanah,
padang rumput, persawahan, hutan dan lain-lain. Sedangkan transpirasi adalah
peristiwa perpindahan air dari tanah ke atmosfer melalui akar, batang dan daun
(Sosrodarsono dan Takeda 1985).
Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977), untuk mengetahui evapotranspirasi
tanaman dapat diduga dengan evapotranspirasi acuan dari data iklim setempat.
Evapotranspirasi dapat di ukur secara langsung dengan menggunakan lysimeter.
Lysimeter merupakan wadah besar yang di tanam dalam tanah dengan ditumbuhi
tanaman diatasnya sehingga dapat dihitung air yang masuk dan keluar dari
dalamnya. Unsur yang diamati adalah nilai penguapan yang berlangsung pada
sebidang tanah yang bervegetasi rumput pendek. Lysimeter yang ideal untuk
mengukur evapotranspirasi tanaman dengan akurasi 0,1 mm air (Aboukhaled et
al. 1986).
Seiring berkembangnya teknologi, untuk mempermudah dalam pengambilan
data perkolasi, maka digunakan lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket
yang menggunakan perangkat elektronik. Alat bantu yang digunakan untuk
merekam jumlah perkolasi pada lysimeter otomatis yaitu PC (Personal
Computer).
Menurut Goss dan Ehlers (2009), lysimeter yang biasa digunakan untuk
mengukur evapotranspirasi memiliki kedalaman tanah 1-2,5 m. Pada dasarnya
kedalaman tanah yang tinggi berfungsi untuk gerakan air di dalam tanah akibat
gaya gravitasi yang disebut perkolasi. Kendala menggunakan lysimeter dengan
kedalaman tanah 1-2,5 m adalah lysimeter tidak dapat dipindahkan ke tempat
yang berbeda. Untuk itu, kedalaman tanah yang tinggi, pengukuran
evapotranspirasi tanaman tidak dapat dilakukan di tempat yang berbeda.
Kebutuhan air tanaman pada lysimeter otomatis diberikan dengan hujan
alami, irigasi atau artifisal air permukaan (lapisan air konstan). Sistem drainase
gravitasi lebih murah, mudah untuk diinstal dan hampir tidak memerlukan
pemeliharaan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan uji rancang bangun lysimeter
dengan flowmeter tipping bucket.
2
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Peralatan pendukung penelitian disiapkan bulan Oktober 2013 di Workshop
Instrumentasi Meteorologi dan Laboratorium Terpadu Meteorologi. Kemudian
lysimeter diujicobakan pada bulan November 2013 di Taman Meteorologi,
Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Pipa PVC (panjang : 200 cm, diameter : 13 cm)
Sensor hall effect ATS 177 dan ATS 276
Kabel
Rumput
Lem PVC dan lem panas (hot melt glue)
Gelas ukur
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer
beserta perangkat lunak pembantu yaitu Event Logger sebagai perekam kejadian
jungkitan tipping bucket pada penakar hujan tipe tipping bucket dan perkolasi
lysimeter.
Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan dalam beberapa proses tahapan. Langkah pertama yang
dilakukan adalah mempersiapkan alat dan bahan. Setelah itu dilakukan pengujian
lysimeter dan tipping bucket. Proses pengujian dilanjutkan dengan kalibrasi
tipping bucket, pemasangan alat ukur dan metode analisa unjuk kerja lysimeter.
Persiapan Lysimeter dan Tipping Bucket
Lysimeter disiapkan dari PVC dengan ukuran panjang 200 cm dan diameter
13 cm. PVC telah dibelah menjadi dua secara horizontal dengan tutup (dob) di
kedua ujung pipa. Pemilihan terhadap penggunaan PVC dikarenakan PVC
memiliki berat yang ringan sehingga PVC dapat dibawa ke tempat lain serta
mudah dibongkar pasang. Tutup (dob) di kedua ujung PVC perlu dilapisi lem
PVC dan lem panas (hot melt glue gun) agar tidak ada kebocoran. Salah satu sisi
tutup (dob) PVC dibuat lubang kecil untuk saluran air perkolasi dari lysimeter.
PVC disiapkan sebanyak 6 buah seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
3
Gambar 1 Konstruksi lysimeter tampak atas
Tipping bucket disiapkan dari bahan PVC. Tipping bucket yang tersedia di
Workshop Instrumentasi Meteorologi berbentuk T dengan pipa yang dibelah sama
panjang dan ujungnya dibuat sedikit meruncing seperti ditunjukkan pada Gambar
2. Dengan volume satu kali jungkitan tipping bucket adalah 3,5 ml (Kibtiah 2009).
Untuk mengurangi gaya gesek yang besar pada poros tipping bucket maka
digunakan jarum jahit yang berdiameter kecil.
Gambar 2 Konstruksi tipping bucket
tampak samping
Proses Kalibrasi Tipping Bucket
Tipping bucket harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan untuk
mendapatkan data yang akurat. Kalibrasi yang dilakukan adalah kalibrasi statik
dan dinamik. Kalibrasi dilakukan pada semua tipping bucket yang digunakan pada
lysimeter dan penakar hujan.
Kalibrasi statik merupakan suatu cara untuk mengatur tipping bucket agar
memiliki kapasitas penampung yang diharapkan. Kalibrasi statik dilakukan
dengan memasukkan air demi sedikit menggunakan pipet ke sisi penampung
sampai bejana berjungkit. Metode ini dilakukan berulang-ulang untuk setiap sisi
penampung bejana dan dihitung nilai rataan pada masing-masing sisi penampung
bejana tersebut.
Apabila air telah dituangkan semua ke dalam sisi bejana tapi tipping bucket
belum berjungkit, atau air belum tertuang semua namun tipping bucket telah
berjungkit, maka dalam hal ini harus dilakukan pengaturan kedudukan tinggi
rendahnya penyangga tipping bucket.
4
Berdasarkan pengaturan tinggi rendah sekrup sebagai penyangga tipping
bucket pada kalibrasi statik yang telah dilakukan secara berulang dan diambil nilai
rataan memiliki variasi nilai volume yang berkisar antara 3,4 ml sampai 3,6 ml
seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Perbedaan nilai antar tipping bucket tidak
menjadi masalah karena nilai kalibrasi akan disertakan dalam perhitungan dan
analisis hasil pengukuran. Sehingga perhitungan yang dilakukan tetap
menghasilkan data yang akurat.
Gambar 3 Pengaturan tinggi rendah sekrup
tipping bucket saat kalibrasi statik
dilakukan pada bidang datar
Kalibrasi dinamik merupakan suatu cara untuk mengetahui jumlah air yang
tidak terhitung akibat dari mekanisme tipping bucket pada saat terjadi jungkitan.
Kalibrasi dinamik dilakukan dengan menentukan nilai parameter V dan T, yaitu
dengan melakukan pengukuran laju aliran (Q). Jika T merupakan waktu yang
dibutuhkan bejana untuk berjungkit diplotkan dengan nilai berbanding terbalik
dengan laju aliran (1/Q), maka dari slope tersebut dapat diketahui besarnya
volume bejana (V) dan intercept dapat diketahui nilai T (Calder dan Kidd 1978).
Kalibrasi dinamik dilakukan dengan memberikan laju aliran air yang
berbeda-beda menggunakan kran air. Laju aliran air yang diberikan untuk tipping
bucket yaitu 0,3 ml/detik hingga 2 ml/detik. Kalibrasi ini dilakukan pada empat
buah tipping bucket perkolasi dan satu buah penakar hujan seperti ditunjukkan
pada Gambar 4.
Sensor magnetik yang dipasang pada tipping bucket akan mengirimkan
sinyal ke PC melalui software Event Logger. Waktu antar jungkitan akan
diperoleh dari data perekaman yang terdapat di Microsoft Excel. Laju aliran air
diatur menggunakan kran air dan dilakukan dengan aliran yang berbeda. Nilai
yang dihasilkan dari kalibrasi dinamik akan digunakan dalam melakukan
perhitungan data hasil pengukuran di lapang.
5
14
12
T (detik)
10
8
6
4
2
0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
1/Q (s/ml)
Gambar 4 Kalibrasi dinamik tipping bucket. Warna biru tua
menunjukkan tipping bucket 1, merah menunjukkan
tipping bucket 2, hijau menunjukkan tipping bucket 3,
ungu menunjukkan tipping bucket 4 dan biru muda
menunjukkan tipping bucket 5
Tabel 1 Hasil persamaan regresi kalibrasi dinamik
Tipping Bucket
Persamaan Regresi
1
y = 3,5635x + 0,2462
2
y = 3,5791x + 0,1181
3
y = 3,5623x + 0,2069
4
y = 3,5136x + 0,1733
5 (CH)
y = 3,5357x + 0,2843
Volume takaran tipping bucket hasil kalibrasi dinamik diperoleh dari nilai
slope hubungan 1/Q (axis) dengan T (ordinat). Sedangkan waktu jungkitan
tipping bucket diperoleh dari nilai intercept persamaan hasil kalibrasi dinamik.
Berdasarkan persamaan Tabel 1 menunjukkan bahwa performa unjuk kelima
tipping bucket telah seragam. Secara teoritis, ketika tipping bucket menjungkit
dengan laju aliran yang besar, maka nilai 1/Q semakin kecil sehingga nilai
intercept akan mencapai nol.
Pemasangan Lysimeter dan Tipping Bucket
Enam buah lysimeter diletakkan sejajar dengan permukaan tanah
bervegetasi rumput. Salah satu ujung lysimeter diletakkan pada tanah miring dan
ujung lainnya diberi penyangga agar terjadi kemiringan. Hal ini dilakukan untuk
menghindari air yang menggenang di ujung lysimeter. Ujung lubang perkolasi
dilapisi kain goni dan dibawah keluaran air tersebut diletakkan sebuah tipping
bucket untuk menghitung jumlah volume air perkolasi yang keluar dari lysimeter
seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
6
Gambar 5 Peletakkan lysimeter tampak samping
Di lingkungan sekitar lysimeter diletakkan penakar hujan otomatis tipping
bucket untuk mengukur masukan air hujan.
Metode Analisa Unjuk Kerja Lysimeter
Perlakuan yang dilakukan adalah pemberian air irigasi setiap hari sebesar
2000 cm3 untuk masing-masing lysimeter (1, 2, 3, 4, 5, 6) dengan asumsi jumlah
tersebut adalah kapasitas simpan air tanah lysimeter. Asumsi lain pemberian
irigasi adalah untuk menjenuhkan tanah sehingga kapasitas lapang tanah dapat
dicapai maka ΔS akan sama dengan nol (Handoko 1994). Untuk melihat karakter
lysimeter maka dilakukan pengulangan dengan cara sebagai berikut (Gambar 6):
Lysimeter 1 dan 2
: dipasang TB 1
Lysimeter 3
: dipasang TB 2
Lysimeter 4
: dipasang TB 3
Lysimeter 5 dan 6
: dipasang TB 4
Keterangan :
TB : Tipping Bucket
Gambar 6 Pemasangan tipping bucket
pada lysimeter tampak atas
Semua komponen neraca air lysimeter harus diubah ke dalam satuan tinggi
kolom air. Resolusi penakar hujan tipping bucket mencapai 0,2 mm. Nilai tersebut
didapatkan setelah kalibrasi tipping bucket penakar hujan yang mencapai 3,5 ml
dengan cara membagi volume bucket dengan luas penampang penakar hujan yang
7
luasnya ±154 cm2. Sedangkan resolusi tipping bucket untuk lysimeter 2600 cm2
mencapai 0,01 mm dan lysimeter 5200 cm2 mencapai 0,006 mm. Nilai tersebut
didapatkan setelah kalibrasi tipping bucket untuk perkolasi yang mencapai 3,5 ml
dengan cara membagi volume bucket dengan luas penampang lysimeter masingmasing.
Nilai evapotranspirasi didapatkan dari asumsi neraca air lahan tertutup,
yakni selisih antara input dan output. Nilai input adalah volume air irigasi dan air
hujan. Sedangkan nilai output adalah air perkolasi yang keluar dari lysimeter.
Penampang lysimeter dibuat terbuka karena ada input yang berupa volume air
hujan yang masuk ke dalam lysimeter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran Evapotranspirasi Potensial
Pengukuran evapotranspirasi potensial selama penelitian dengan
menggunakan lysimeter otomatis dilakukan selama 30 hari pencatatan. Nilai
evapotranspirasi pada lysimeter otomatis dengan luas penampang 5200 cm2
berkisar dari 2,6 mm sampai 6,1 mm. Total keseluruhan nilai evapotranspirasi
potensial selama penelitian yaitu 265,7 mm. Sedangkan rata-rata nilai
evapotranspirasi potensial yaitu 4,4 mm.
Berdasarkan data yang terekam di PC, terlihat bahwa penggunaan 2 buah
talang untuk mengukur evapotranspirasi tanaman dapat dikatakan cukup mewakili
kondisi vegetasi rumput dengan luas penampang 5200 cm2 seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 7.
Lysimeter Dramaga IPB (mm)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Panci Kelas A Baranang Siang IPB (mm)
Gambar 7 Pengujian data evapotranspirasi
potensial dengan membandingkan
data evaporasi pada panci kelas A.
Warna
hijau
menunjukkan
lysimeter 1-2, biru menunjukkan
lysimeter 3, merah menunjukkan
lysimeter 4 dan ungu menunjukkan
lysimeter 5-6
8
Karakter yang sama ditunjukkan oleh lysimeter otomatis dengan luas
penampang 2600 cm2. Selama penelitian nilai evapotranspirasi berkisar dari 2,8
mm sampai 6,2 mm. Total nilai evapotranspirasi potensial sebesar 265,3 mm.
Hasil rata-rata nilai evapotranspirasi selama penelitian yaitu 4,4 mm. Perbedaan
nilai evapotranspirasi antara lysimeter otomatis 5200 cm2 dengan 2600 cm2 tidak
jauh berbeda yaitu 0,4 mm.
Hasil pengujian data evapotranspirasi dengan data evaporasi menunjukkan
keragaman data yang tidak jauh berbeda antara pengukuran menggunakan
lysimeter otomatis dengan panci kelas A. Namun, masih terdapat dua hari data
evapotranspirasi yang jauh berbeda dengan data evaporasi. Perbedaan ini tidak
menjadi masalah karena secara keseluruhan data evapotranspirasi yang di ukur
dengan menggunakan lysimeter otomatis tidak mengalami kendala di lapangan.
Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap nilai evapotranspirasi adalah curah
hujan yang masuk ke dalam lysimeter.
Penggunaan lysimeter otomatis memiliki kelebihan dibanding lysimeter
konvensional. Penggunaan tipping bucket dapat memberikan informasi awal
kejadian hujan hingga awal keluarnya air sebagai air perkolasi yang keluar dari
lysimeter. Air perkolasi yang keluar melalui lubang perkolasi dapat
menggambarkan sisa jumlah air yang digunakan oleh tanah maupun tanaman
untuk melakukan proses evapotranspirasi ke atmosfer.
Secara teknis selama penelitian tidak terdapat hambatan, baik alat penakar
hujan maupun tipping bucket untuk mengukur air perkolasi dari lysimeter.
Namun, terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam memaksimumkan
kehilangan air melalui evapotranspirasi (Allen et al. 1998). Vegetasi rumput harus
dalam keadaan pendek untuk meminimumkan tahanan gerakan air. Penutupan
tajuk yang rapat sehingga mampu mengurangi laju evaporasi dari tanah secara
langsung. Ketersediaan air tanah yang cukup untuk meminimumkan aktivitas
stomata terhadap transpirasi. Vegetasi rumput yang digunakan pada lysimeter
adalah rumput gajah mini. Rumput gajah mini (Axonopus Sp) memiliki ciri
berdaun tebal dengan tepian yang agak keriting, panjang daun sekitar 5 cm dan
panjang akar 5-8 cm. Daunnya pendek dan tak cepat panjang sehingga tidak repot
untuk mencukur setiap bulan (Steenis dkk. 1992).
Karakter Infiltrasi Tanah Lysimeter
Penggunaan lysimeter otomatis mampu memberikan informasi mengenai
karakter infiltrasi tanah pada lysimeter. Air yang menginfiltrasi tersebut pertamatama digunakan untuk meningkatkan kelembaban tanah bagian atas, selebihnya
akan turun ke lapisan yang lebih dalam. Pada awalnya laju infiltrasi tinggi yaitu
pada saat tanah masih kering, kemudian lajunya makin berkurang dengan waktu
atau tanah semakin basah seperti ditunjukkan pada Gambar 8.
9
0,004
Intensitas (mm/jam)
0,003
0,003
0,002
0,002
0,001
0,001
3
6
7
9
11
13
16
19
23
25
26
28
30
34
48
56
61
67
74
86
101
118
133
0,000
Waktu
Gambar 8 Karakter infiltrasi tanah lysimeter otomatis. Warna biru
menunjukkan lysimeter 1-2, merah menunjukkan
lysimeter 3, hijau menunjukkan lysimeter 4 dan ungu
menunjukkan lysimeter 5-6
Menurut Handoko (1994), pada suatu waktu tertentu laju infiltrasi relatif
konstan. Kapasitas infiltrasi yang diuji pada lysimeter 2600 cm2 dengan lysimeter
5200 cm2 memiliki karakter yang sama, yakni mencapai 0,0005 mm/jam. Jika air
irigasi meresap ke dalam tanah maka kadar lengas tanah akan meningkat hingga
mencapai kapasitas lapang. Pada kondisi kapasitas lapang, air yang masuk ke
dalam lysimeter akan keluar sebagai air perkolasi.
Karakter Laju Perkolasi Lysimeter Selama Turun Hujan
Pencatatan data perkolasi dengan bantuan tipping bucket dapat memberikan
informasi mengenai karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. PC akan
merekam setiap kejadian perkolasi yang berasal dari jungkitan tipping bucket
melalui Event Logger. Perekaman data yang tersedia pada PC berupa waktu
kejadian dan jumlah jungkitan tipping bucket. Hasil perekaman data ini dapat
memberikan informasi mengenai kapan awal turun hujan sampai terjadinya
perkolasi yang keluar dari lysimeter.
Awal kejadian hujan yang jatuh akan langsung membasahi permukaan
lysimeter. Air hujan yang jatuh membasahi permukaan atas tanah lysimeter akan
turun ke bawah melalui pori-pori tanah hingga tanah dalam kondisi jenuh.
Pertama kali air perkolasi yang keluar dari lysimeter memiliki laju yang rendah.
Setelah tanah mencapai kondisi jenuh, laju perkolasi akan semakin meningkat
yang diiringi dengan meningkatnya intensitas hujan. Saat intensitas hujan
menurun, maka laju perkolasi akan menurun hingga mencapai keadaan konstan
seperti ditunjukkan pada Gambar 9.
10
0,07
Intensitas (mm/jam)
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
15:39:38
15:39:34
15:39:30
15:39:18
15:39:10
15:39:06
15:39:02
15:38:58
15:31:35
15:31:25
15:31:17
15:31:13
15:31:05
15:31:01
15:28:36
15:28:24
15:28:20
0,00
Waktu
0,007
Intensitas (mm/jam)
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
14:40:44
14:44:42
14:50:38
14:57:37
15:05:48
15:15:25
15:26:54
15:39:18
15:52:43
16:07:09
16:23:11
16:39:57
16:56:17
17:12:21
17:30:04
17:49:11
18:09:39
18:30:41
18:55:14
19:23:44
0,000
Waktu
Gambar 9 Karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan.
Warna merah menunjukkan perkolasi dan biru
menunjukkan curah hujan
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa lysimeter otomatis dengan bantuan
tipping bucket dapat digunakan untuk mengukur neraca air tertutup pada
permukaan bervegetasi. Penggunaan lysimeter otomatis untuk mengukur
evapotranspirasi potensial (ETp) dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2
menunjukkan unjuk kerja yang sama sehingga desain yang direkomendasikan
untuk digunakan adalah lysimeter dengan luas penampang 2600 cm2.
11
Saran
Teknik penambahan air pada lysimeter dapat dikembangkan dengan
menggunakan pompa air kecil. Penggunaan tipping bucket tidak hanya sebatas
digunakan untuk perhitungan volume air perkolasi. Namun, tipping bucket dapat
dikembangkan untuk menghitung volume penambahan air lysimeter.
DAFTAR PUSTAKA
Aboukhaled, A., A. Alfaro dan M. Smith. 1986. Lysimeters - FAO Irrigation and
Drainage Paper, 39 (68p). Food and Agriculture Organization of the United
Nations. Rome
Allen, R.G., Pereira L., S., Raes D. and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration
– Guidelines for Computing Crop Water Requirements – FAO Irrigation
and Drainage Paper, 56. Food and Agriculture Organization of the United
Nations. Rome
Calder I.R., Kidd C.H.R. 1978. A Note on The Dynamic of Tipping-Bucket
Gauges. Journal Hydrology 39: 383-385.
Doorenbos, J. And W.O. Pruitt, 1984. Guidelines for Predicting Crop Water
Requirement. Paper No. 33. FAO. Rome
Goss, M. J., Ehlers W. 2009. The Role of Lysimeters in The Development of Our
Understanding of Soil Water and Nutrient Dynamics in Ecosystems. Soil
Use
and
Management.
25:
213-223.
Doi:
10.1111/j.14752743.2009.00230.x
Handoko. 1994. Evapotranspirasi. In: Handoko (Eds), Klimatologi Dasar. Pustaka
Jaya. Bogor. Pp: 9-11.
Handoko. 1994. Sifat Fisik Tanah. In : Handoko (Eds), Dasar Penyusunan dan
Aplikasi Model Simulasi Komputer untuk Pertanian. Pustaka Jaya. Bogor.
Pp: 47-60.
Kibtiah M. 2009. Implementasi Sensor Hall Effect Pada Tipping Bucket. [Skripsi].
Bogor. Departemen Geofisika dan Meteorologi. Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Sostrodarsono, S. dan Takeda. 1985. Hidrologi untuk Pengairan. Pradnya
Paramita. Jakarta.
Steenis, Van C.G.J., Den Hoed. D, Bloembergen. S, Eyma P.J. 1992. Flora untuk
Sekolah Indonesia. Cetakan Keenam. PT Pradnya Paramita. Jakarta.
12
LAMPIRAN
Lampiran 1 Kalibrasi statik tipping bucket
Ulangan
1
2
3
4
5
Rataan
TB 1
Sisi 1
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 2
Sisi 2
3,6
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 1
3,4
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 3
Sisi 2
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 1
3,6
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 4
Sisi 2
3,4
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 1
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 2
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 5 (CH)
Sisi 1
Sisi 2
3,6
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Lampiran 2 Kalibrasi dinamik tipping bucket
Tipping Bucket
1
2
3
Ukuran
(ml)
50
100
200
50
100
200
50
100
Total
(s)
120
54
103
169
57
100
116
61
Jumlah Jungkitan
(n)
11
24
38
14
25
40
11
25
Trata2
(s)
11
2
3
12
2
3
11
2
V. Tertampung
(ml)
40
80
180
50
80
180
40
80
Laju Aliran (Q)
ml/s
0,33
1,48
1,75
0,30
1,40
1,80
0,34
1,31
1/Q
(s/ml)
3,0
0,7
0,6
3,4
0,7
0,6
2,9
0,8
13
200
50
100
200
50
100
200
4
5 (CH)
131
82
49
101
138
60
130
40
11
21
48
11
25
39
3
7
2
2
13
2
3
180
40
80
180
40
80
180
1,37
0,49
1,63
1,78
0,29
1,33
1,38
0,7
2,1
0,6
0,6
3,5
0,8
0,7
Lampiran 3 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 5200 cm2
Irigasi
Hujan
TB 1
TB 4
Stasiun Baranang
Siang
CH
evaporasi
Perkolasi
Hari
ml
mm
ml
mm
1
4000
7,7
129,5
8,4
2
4000
7,7
0
3
4000
7,7
4
4000
5
Total Input
(mm)
ETP
TB 1
TB 4
ml
mm
ml
mm
mm
mm
mm
mm
16,1
5999
11,5
5866
11,3
4,6
4,8
9,1
4,7
0
7,7
1060,5
2,0
1102,5
2,1
5,7
5,6
0
5,6
38,5
2,5
10,2
2453,5
4,7
2453,5
4,7
5,5
5,5
2
6,1
7,7
101,5
6,6
14,3
4938,5
9,5
4998
9,6
4,8
4,7
7,3
4,6
4000
7,7
126
8,2
15,9
5691
10,9
5747
11,1
4,9
4,8
10,3
5,2
6
4000
7,7
0
0
7,7
1060,5
2,0
1088,5
2,1
5,7
5,6
0
5,7
7
4000
7,7
731,5
47,5
55,2
27153
52,2
27132
52,2
3,0
3,1
58
8
4000
7,7
21
1,4
9,1
2782,5
5,4
2800
5,4
3,7
3,7
1
3,4
9
4000
7,7
49
3,2
10,9
3325
6,4
3300,5
6,3
4,5
4,5
-
4,7
13
14
10
4000
7,7
52,5
3,4
11,1
3766
7,2
3773
7,3
3,9
3,8
4,1
4,2
11
4000
7,7
175
11,4
19,1
7245
13,9
7290,5
14,0
5,1
5,0
26
4,8
12
4000
7,7
203
13,2
20,9
9156
17,6
9173,5
17,6
3,3
3,2
16,4
3,6
13
4000
7,7
94,5
6,1
13,8
5355
10,3
5302,5
10,2
3,5
3,6
12,5
2,4
14
4000
7,7
171,5
11,1
18,8
7714
14,8
7644
14,7
4,0
4,1
14
4,5
15
4000
7,7
710,5
46,2
53,9
26579
51,1
26638,5
51,2
2,8
2,6
44
16
4000
7,7
56
3,6
11,3
4112,5
7,9
4053
7,8
3,4
3,5
4,2
2,4
17
4000
7,7
434
28,2
35,9
16996
32,7
16982
32,7
3,2
3,2
26,5
3,4
18
4000
7,7
108,5
7,1
14,7
5092,5
9,8
5008,5
9,6
5,0
5,1
-
5,2
19
4000
7,7
0
0,0
7,7
836,5
1,6
854
1,6
6,1
6,1
-
7,8
20
4000
7,7
185,5
12,1
19,7
7700
14,8
7591,5
14,6
4,9
5,1
-
5,4
21
4000
7,7
126
8,2
15,9
5897,5
11,3
5915
11,4
4,5
4,5
-
4,8
22
4000
7,7
73,5
4,8
12,5
3846,5
7,4
3885
7,5
5,1
5,0
-
6,5
23
4000
7,7
17,5
1,1
8,8
1862
3,6
1844,5
3,5
5,2
5,3
-
6,5
24
4000
7,7
21
1,4
9,1
2387
4,6
2390,5
4,6
4,5
4,5
2
4,5
25
4000
7,7
189
12,3
20,0
8781,5
16,9
8711,5
16,8
3,1
3,2
10,5
2,8
26
4000
7,7
455
29,6
37,3
17829
34,3
17871
34,4
3,0
2,9
-
1,4
27
4000
7,7
171,5
11,1
18,8
7728
14,9
7717,5
14,8
4,0
4,0
-
4,5
28
4000
7,7
0
0,0
7,7
1085
2,1
1078
2,1
5,6
5,6
-
5,6
29
4000
7,7
14
0,9
8,6
2065
4,0
2135
4,1
4,6
4,5
1
4,8
30
4000
7,7
0
0,0
7,7
1057
2,0
1120
2,2
5,7
5,5
-
6,5
Lampiran 4 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 2600 cm2
Irigasi
Hujan
Hari
ml
mm
ml
TB 2
TB 3
Stasiun Baranang
Siang
CH
evaporasi
Perkolasi
mm
Total Input
(mm)
ETP
TB 2
TB 3
ml
mm
ml
mm
mm
mm
mm
mm
1
2000
7,7
129,5
8,4
16,1
3010
11,6
2989
11,5
4,5
4,6
9,1
4,7
2
2000
7,7
0
0,0
7,7
556,5
2,1
560
2,2
5,6
5,5
0
5,6
3
2000
7,7
38,5
2,5
10,2
1260
4,8
1295
5,0
5,3
5,2
2
6,1
4
2000
7,7
101,5
6,6
14,3
2537,5
9,8
2555
9,8
4,5
4,5
7,3
4,6
5
2000
7,7
126
8,2
15,9
2901,5
11,2
2870
11,0
4,7
4,8
10,3
5,2
6
2000
7,7
0
0,0
7,7
542,5
2,1
556,5
2,1
5,6
5,6
0
5,7
7
2000
7,7
731,5
47,5
55,2
13496
51,9
13527,5
52,0
3,3
3,2
58
8
2000
7,7
21
1,4
22,7
4900
18,8
4921
18,9
3,9
3,8
1
3,4
9
2000
7,7
49
3,2
8,6
1069,2
4,1
1004,5
3,9
4,5
4,7
-
4,7
10
2000
7,7
52,5
3,4
11,1
1848
7,1
1872,5
7,2
4,0
3,9
4,1
4,2
11
2000
7,7
175
11,4
19,1
3650,5
14,0
3696
14,2
5,0
4,9
26
4,8
12
2000
7,7
203
13,2
20,9
4578
17,6
4613
17,7
3,3
3,1
16,4
3,6
13
2000
7,7
94,5
6,1
13,8
2698,5
10,4
2663,5
10,2
3,5
3,6
12,5
2,4
14
2000
7,7
171,5
11,1
18,8
3811,5
14,7
3832,5
14,7
4,2
4,1
14
4,5
15
2000
7,7
710,5
46,2
53,9
13265
51,0
13286
51,1
2,9
2,8
44
16
2000
7,7
56
3,6
11,3
2047,5
7,9
2044
7,9
3,5
3,5
4,2
2,4
15
16
17
2000
7,7
434
28,2
35,9
8505
32,7
8505
32,7
3,2
3,2
26,5
3,4
18
2000
7,7
108,5
7,1
14,7
2492
9,6
2478
9,5
5,2
5,2
-
5,2
19
2000
7,7
0
0,0
7,7
392
1,5
420
1,6
6,2
6,1
-
7,8
20
2000
7,7
185,5
12,1
19,7
3857
14,8
3822
14,7
4,9
5,0
-
5,4
21
2000
7,7
126
8,2
15,9
2982
11,5
2971,5
11,4
4,4
4,5
-
4,8
22
2000
7,7
73,5
4,8
12,5
1932
7,4
1921,5
7,4
5,0
5,1
-
6,5
23
2000
7,7
17,5
1,1
8,8
906,5
3,5
899,5
3,5
5,3
5,4
-
6,5
24
2000
7,7
21
1,4
9,1
1172,5
4,5
1232
4,7
4,5
4,3
2
4,5
25
2000
7,7
189
12,3
20,0
4361
16,8
4375
16,8
3,2
3,1
10,5
2,8
26
2000
7,7
455
29,6
37,3
8872,5
34,1
8946
34,4
3,1
2,9
-
1,4
27
2000
7,7
171,5
11,1
18,8
3867,5
14,9
3874,5
14,9
4,0
3,9
-
4,5
28
2000
7,7
0
0,0
7,7
542,5
2,1
563,5
2,2
5,6
5,5
-
5,6
29
2000
7,7
14
0,9
8,6
1067,5
4,1
1050
4,0
4,5
4,6
1
4,8
30
2000
7,7
0
0,0
7,7
525
2,0
525
2,0
5,7
5,7
-
6,5
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tegal pada tanggal 29 Juni 1992 dari Ayah
Surono dan Ibu Ratna Febriyani. Penulis merupakan putra tunggal. Penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah dasar pada tahun 2004 di SDN Slawi
Kulon 08. Tahun 2007 penulis lulus dari jenjang pendidikan menengah
pertama di SMPN Negeri 03 Slawi. Penulis menyelesaikan pendidikan
menengah atas di SMAN 01 Slawi pada tahun 2010. Penulis melanjutkan
pendidikan di IPB pada tahun 2010 melalui jalur Undangan Seleksi Masuk
IPB (USMI) dan diterima di Departemen Geofisika dan Meteorologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis juga
mendapatkan Beasiswa Bidik Misi yang diprogramkan oleh Kementerian
Pendidikan
dan
Kebudayaan
Nasional
Republik
Indonesia
(KEMENDIKBUD) selama 8 semester. Penulis mendalami unjuk kerja
lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket sebagai bidang khusus
penelitian di Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB.
Selama menjalani perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum
Sosiologi Umum TPB pada tahun ajaran 2012/2013 dan 2013/2014, asisten
praktikum Hidrometeorologi pada tahun ajaran 2013/2014. Penulis juga
aktif mengajar mata pelajaran Matematika dan Fisika SD/SMP di bimbingan
belajar dan privat siswa PRIVAT Studies. Penulis pernah aktif sebagai staf
Departemen Advokasi dan Kesejahteraan Mahasiswa (ADKESMAH) BEM
FMIPA IPB pada tahun 2011/2012. Penulis melanjutkan organisasi sebagai
Kepala Departemen Koperasi Meteorologi (KOMET) HIMAGRETO IPB
pada tahun 2012/2013. Penulis juga pernah aktif sebagai staf Kementerian
Pengembangan Sumber Daya Mahasiswa (PSDM) BEM KM IPB pada
tahun 2013/2014. Bulan Juni-Juli 2013 penulis mengikuti IPB Goes To
Field (IGTF) di Kabupaten Tegal dengan tema Pengembangan Cyber
Extension di Sentra Hortikultura Kabupaten Tegal. Bulan Februari-Maret
2014 penulis juga mengikuti Six University Initiative Japan Indonesia
(SUIJI) di Kabupaten Tegal dengan tema Service Learning Program (SLP)
bersama Internasional IPB Goes To Field (IIGTF).
Penulis juga aktif mengikuti lomba karya tulis tingkat mahasiswa dan
umum. Beberapa prestasi yang diraih oleh penulis antara lain Finalis Duta
Bidik Misi IPB Tingkat IPB tahun 2012, Penerima Modal Wirausaha
Lomba Gerakan Kewirausahaan Nasional (GKN) Kementerian Koperasi
dan UKM Republik Indonesia (KEMENKOP) Tingkat Nasional tahun 2013,
Juara 2 Bussiness Challenge Dunia Peternakan Fakultas Peternakan IPB
Tingkat IPB tahun 2013, dan Juara 4 Lomba Essay I-Share BEM KM IPB
Tingkat IPB tahun 2013.
BANTUAN TIPPING BUCKET
JEFFRY SETIAWAN
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Unjuk Kerja
Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014
Jeffry Setiawan
NIM G24100070
ABSTRAK
JEFFRY SETIAWAN. Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping
Bucket. Dibimbing oleh BREGAS BUDIANTO.
Evapotranspirasi dapat diukur dengan menggunakan lysimeter. Tujuan
penelitian ini adalah untuk melakukan uji rancang bangun lysimeter dengan
flowmeter tipping bucket. Lysimeter yang diujicobakan dengan luas penampang
2600 cm2 dan 5200 cm2. Pengukuran evapotranspirasi didapatkan dengan sistem
neraca air tertutup pada lysimeter otomatis. Lysimeter otomatis akan merekam
kejadian perkolasi dari tipping bucket. Hasil pengukuran evapotranspirasi dengan
menggunakan lysimeter otomatis menunjukkan karakter yang sama dengan
evaporasi pada panci kelas A. Lysimeter otomatis dapat memberikan informasi
tentang karakter tanah lysimeter dan karakter laju perkolasi lysimeter selama
turun hujan. Lysimeter otomatis dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2
memiliki unjuk kerja yang sama untuk mengukur evapotranspirasi potensial
sehingga desain yang direkomendasikan untuk digunakan adalah lysimeter dengan
luas penampang 2600 cm2.
Kata kunci: evapotranspirasi potensial, lysimeter otomatis, tipping bucket
ABSTRACT
JEFFRY SETIAWAN. Performance Automatic Lysimeter with Help of Tipping
Bucket. Supervised by BREGAS BUDIANTO.
Evapotranspiration can be measured using lysimeter. The purpose of this
study was to test lysimeter design with tipping bucket flowmeter. Lysimeter are
tested with size of 2600 cm2 and 5200 cm2. Measurement of evapotranspiration
made with closed water balance on the lysimeter. Lysimeter automatically record
the drainage water from the tipping bucket signal. Measurement result of the
lysimeter indicating similar with evaporation on class A pan evaporimeter.
Lysimeter automatically can provide information on the character of soil
infiltration and character of rate drainage lysimeter during rain. Lysimeter
automatically with size of 2600 cm2 and 5200 cm2 having character the same
performance to measure potential evapotranspiration which the design is
recommended for use with the lysimeter size of 2600 cm2.
Key words : automatic lysimeter, potential evapotranspiration, tipping bucket
UNJUK KERJA LYSIMETER OTOMATIS DENGAN
BANTUAN TIPPING BUCKET
JEFFRY SETIAWAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi
Nama
NIM
: Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping
Bucket
: Jeffry Setiawan
: G24100070
Disetujui oleh
Ir Bregas Budianto, Ass.Dpl
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Tania June, M.Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala
atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian ini adalah Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan
Bantuan Tipping Bucket. Penelitian dilaksanakan sejak bulan Oktober 2013 dan
diselesaikan pada bulan Januari 2014. Penelitian ini merupakan bagian dari
penelitian GFM-IPB dimana Ir Bregas Budianto, Ass. Dpl merupakan counterpart
peneliti GFM-IPB.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir Bregas Budianto, Ass. Dpl
selaku pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan ide, kritik, saran, dan
masukannya sehingga karya tulis ini dapat diselesaikan. Terima kasih juga penulis
ucapkan kepada Ahmad Shalahuddin dan Khabib Dhunka yang telah mengajarkan
dasar-dasar elektronika.
Penulis ucapkan terima kasih kepada seluruh staf pengajar yang telah
banyak memberi ilmu dan membimbing penulis selama menjalani perkuliahan di
Departemen Geofisika dan Meteorologi. Ucapan terima kasih juga penulis
ucapkan kepada seluruh staf pegawai GFM yang telah membantu dalam
administrasi selama penulis menjalani perkuliahan. Terimakasih juga penulis
ucapkan kepada Nita Tri Damayanti, Mulyana Saputra, Dhanu Tri Atmanto, F
Aprian Harjo, Suriansyah, Hendi Rohendi, dan seluruh teman-teman GFM 47 dan
GFM 48 serta kerabat karib yang telah memberikan banyak ilmu dan pengalaman
selama menjalani perkuliahan di IPB.
Terima kasih penulis ucapkan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas
segala doa, bantuan, motivasi, dan kasih sayangnya. Terima kasih juga kepada
seluruh kerabat karib atas segala bantuan yang telah diberikan selama menjalani
masa perkuliahan di Institut Pertanian Bogor. Terima kasih kepada Kementrian
Pendidikan dan Kebudayaan RI yang telah memberikan beasiswa dan motivasi
untuk menjalani perkuliahan di Institut Pertanian Bogor.
Saya berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan dapat menambah khasanah
ilmu pengetahuan.
Bogor, Februari 2014
Jeffry Setiawan
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Pengukuran Evapotranspirasi Potensial
7
Karakter Infiltrasi Tanah Lysimeter
8
Laju Perkolasi Lysimeter Selama Turun Hujan
9
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
11
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
17
DAFTAR TABEL
1 Hasil persamaan regresi kalibrasi dinamik
5
DAFTAR GAMBAR
1 Konstruksi lysimeter tampak atas
2 Konstruksi tipping bucket tampak samping
3 Pengaturan tinggi rendah sekrup tipping bucket saat kalibrasi statik
dilakukan pada bidang datar
4 Kalibrasi dinamik tipping bucket. Warna biru tua menunjukkan tipping
bucket 1, merah menunjukkan tipping bucket 2, hijau menunjukkan
tipping bucket 3, ungu menunjukkan tipping bucket 4 dan biru muda
menunjukkan tipping bucket 5
5 Peletakkan lysimeter tampak samping
6 Pemasangan tipping bucket pada lysimeter tampak atas
7 Pengujian data evapotranspirasi potensial dengan membandingkan data
evaporasi pada panci kelas A. Warna hijau menunjukkan lysimeter 1-2,
biru menunjukkan lysimeter 3, merah menunjukkan lysimeter 4 dan ungu
menunjukkan lysimeter 5-6
8 Karakter infiltrasi tanah lysimeter otomatis. Warna biru menunjukkan
lysimeter 1-2, merah menunjukkan lysimeter 3, hijau menunjukkan
lysimeter 4 dan ungu menunjukkan lysimeter 5-6
9 Karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. Warna merah
menunjukkan perkolasi dan biru menunjukkan curah hujan
3
3
4
5
6
6
7
9
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Kalibrasi statik tipping bucket
Kalibrasi dinamik tipping bucket
Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 5200 cm2
Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 2600 cm2
12
12
13
15
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air merupakan faktor yang sangat penting bagi tanaman. Tanaman
membutuhkan air untuk proses pertumbuhan dan perkembangan. Ketersediaan air
yang cukup digunakan oleh tanaman untuk melakukan proses fotosintesis. Tanpa
kehadiran air, tanaman tidak dapat melakukan proses fotosintesis sehingga
tanaman akan cepat layu dan mati.
Kehilangan air pada tanaman disebabkan oleh proses evapotranspirasi.
Evapotranspirasi merupakan salah satu komponen neraca air yang terbagi menjadi
evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah peristiwa air menjadi uap naik ke
udara dan berlangsung terus menerus dari permukaan air, permukaan tanah,
padang rumput, persawahan, hutan dan lain-lain. Sedangkan transpirasi adalah
peristiwa perpindahan air dari tanah ke atmosfer melalui akar, batang dan daun
(Sosrodarsono dan Takeda 1985).
Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977), untuk mengetahui evapotranspirasi
tanaman dapat diduga dengan evapotranspirasi acuan dari data iklim setempat.
Evapotranspirasi dapat di ukur secara langsung dengan menggunakan lysimeter.
Lysimeter merupakan wadah besar yang di tanam dalam tanah dengan ditumbuhi
tanaman diatasnya sehingga dapat dihitung air yang masuk dan keluar dari
dalamnya. Unsur yang diamati adalah nilai penguapan yang berlangsung pada
sebidang tanah yang bervegetasi rumput pendek. Lysimeter yang ideal untuk
mengukur evapotranspirasi tanaman dengan akurasi 0,1 mm air (Aboukhaled et
al. 1986).
Seiring berkembangnya teknologi, untuk mempermudah dalam pengambilan
data perkolasi, maka digunakan lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket
yang menggunakan perangkat elektronik. Alat bantu yang digunakan untuk
merekam jumlah perkolasi pada lysimeter otomatis yaitu PC (Personal
Computer).
Menurut Goss dan Ehlers (2009), lysimeter yang biasa digunakan untuk
mengukur evapotranspirasi memiliki kedalaman tanah 1-2,5 m. Pada dasarnya
kedalaman tanah yang tinggi berfungsi untuk gerakan air di dalam tanah akibat
gaya gravitasi yang disebut perkolasi. Kendala menggunakan lysimeter dengan
kedalaman tanah 1-2,5 m adalah lysimeter tidak dapat dipindahkan ke tempat
yang berbeda. Untuk itu, kedalaman tanah yang tinggi, pengukuran
evapotranspirasi tanaman tidak dapat dilakukan di tempat yang berbeda.
Kebutuhan air tanaman pada lysimeter otomatis diberikan dengan hujan
alami, irigasi atau artifisal air permukaan (lapisan air konstan). Sistem drainase
gravitasi lebih murah, mudah untuk diinstal dan hampir tidak memerlukan
pemeliharaan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan uji rancang bangun lysimeter
dengan flowmeter tipping bucket.
2
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Peralatan pendukung penelitian disiapkan bulan Oktober 2013 di Workshop
Instrumentasi Meteorologi dan Laboratorium Terpadu Meteorologi. Kemudian
lysimeter diujicobakan pada bulan November 2013 di Taman Meteorologi,
Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Pipa PVC (panjang : 200 cm, diameter : 13 cm)
Sensor hall effect ATS 177 dan ATS 276
Kabel
Rumput
Lem PVC dan lem panas (hot melt glue)
Gelas ukur
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer
beserta perangkat lunak pembantu yaitu Event Logger sebagai perekam kejadian
jungkitan tipping bucket pada penakar hujan tipe tipping bucket dan perkolasi
lysimeter.
Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan dalam beberapa proses tahapan. Langkah pertama yang
dilakukan adalah mempersiapkan alat dan bahan. Setelah itu dilakukan pengujian
lysimeter dan tipping bucket. Proses pengujian dilanjutkan dengan kalibrasi
tipping bucket, pemasangan alat ukur dan metode analisa unjuk kerja lysimeter.
Persiapan Lysimeter dan Tipping Bucket
Lysimeter disiapkan dari PVC dengan ukuran panjang 200 cm dan diameter
13 cm. PVC telah dibelah menjadi dua secara horizontal dengan tutup (dob) di
kedua ujung pipa. Pemilihan terhadap penggunaan PVC dikarenakan PVC
memiliki berat yang ringan sehingga PVC dapat dibawa ke tempat lain serta
mudah dibongkar pasang. Tutup (dob) di kedua ujung PVC perlu dilapisi lem
PVC dan lem panas (hot melt glue gun) agar tidak ada kebocoran. Salah satu sisi
tutup (dob) PVC dibuat lubang kecil untuk saluran air perkolasi dari lysimeter.
PVC disiapkan sebanyak 6 buah seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
3
Gambar 1 Konstruksi lysimeter tampak atas
Tipping bucket disiapkan dari bahan PVC. Tipping bucket yang tersedia di
Workshop Instrumentasi Meteorologi berbentuk T dengan pipa yang dibelah sama
panjang dan ujungnya dibuat sedikit meruncing seperti ditunjukkan pada Gambar
2. Dengan volume satu kali jungkitan tipping bucket adalah 3,5 ml (Kibtiah 2009).
Untuk mengurangi gaya gesek yang besar pada poros tipping bucket maka
digunakan jarum jahit yang berdiameter kecil.
Gambar 2 Konstruksi tipping bucket
tampak samping
Proses Kalibrasi Tipping Bucket
Tipping bucket harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan untuk
mendapatkan data yang akurat. Kalibrasi yang dilakukan adalah kalibrasi statik
dan dinamik. Kalibrasi dilakukan pada semua tipping bucket yang digunakan pada
lysimeter dan penakar hujan.
Kalibrasi statik merupakan suatu cara untuk mengatur tipping bucket agar
memiliki kapasitas penampung yang diharapkan. Kalibrasi statik dilakukan
dengan memasukkan air demi sedikit menggunakan pipet ke sisi penampung
sampai bejana berjungkit. Metode ini dilakukan berulang-ulang untuk setiap sisi
penampung bejana dan dihitung nilai rataan pada masing-masing sisi penampung
bejana tersebut.
Apabila air telah dituangkan semua ke dalam sisi bejana tapi tipping bucket
belum berjungkit, atau air belum tertuang semua namun tipping bucket telah
berjungkit, maka dalam hal ini harus dilakukan pengaturan kedudukan tinggi
rendahnya penyangga tipping bucket.
4
Berdasarkan pengaturan tinggi rendah sekrup sebagai penyangga tipping
bucket pada kalibrasi statik yang telah dilakukan secara berulang dan diambil nilai
rataan memiliki variasi nilai volume yang berkisar antara 3,4 ml sampai 3,6 ml
seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Perbedaan nilai antar tipping bucket tidak
menjadi masalah karena nilai kalibrasi akan disertakan dalam perhitungan dan
analisis hasil pengukuran. Sehingga perhitungan yang dilakukan tetap
menghasilkan data yang akurat.
Gambar 3 Pengaturan tinggi rendah sekrup
tipping bucket saat kalibrasi statik
dilakukan pada bidang datar
Kalibrasi dinamik merupakan suatu cara untuk mengetahui jumlah air yang
tidak terhitung akibat dari mekanisme tipping bucket pada saat terjadi jungkitan.
Kalibrasi dinamik dilakukan dengan menentukan nilai parameter V dan T, yaitu
dengan melakukan pengukuran laju aliran (Q). Jika T merupakan waktu yang
dibutuhkan bejana untuk berjungkit diplotkan dengan nilai berbanding terbalik
dengan laju aliran (1/Q), maka dari slope tersebut dapat diketahui besarnya
volume bejana (V) dan intercept dapat diketahui nilai T (Calder dan Kidd 1978).
Kalibrasi dinamik dilakukan dengan memberikan laju aliran air yang
berbeda-beda menggunakan kran air. Laju aliran air yang diberikan untuk tipping
bucket yaitu 0,3 ml/detik hingga 2 ml/detik. Kalibrasi ini dilakukan pada empat
buah tipping bucket perkolasi dan satu buah penakar hujan seperti ditunjukkan
pada Gambar 4.
Sensor magnetik yang dipasang pada tipping bucket akan mengirimkan
sinyal ke PC melalui software Event Logger. Waktu antar jungkitan akan
diperoleh dari data perekaman yang terdapat di Microsoft Excel. Laju aliran air
diatur menggunakan kran air dan dilakukan dengan aliran yang berbeda. Nilai
yang dihasilkan dari kalibrasi dinamik akan digunakan dalam melakukan
perhitungan data hasil pengukuran di lapang.
5
14
12
T (detik)
10
8
6
4
2
0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
1/Q (s/ml)
Gambar 4 Kalibrasi dinamik tipping bucket. Warna biru tua
menunjukkan tipping bucket 1, merah menunjukkan
tipping bucket 2, hijau menunjukkan tipping bucket 3,
ungu menunjukkan tipping bucket 4 dan biru muda
menunjukkan tipping bucket 5
Tabel 1 Hasil persamaan regresi kalibrasi dinamik
Tipping Bucket
Persamaan Regresi
1
y = 3,5635x + 0,2462
2
y = 3,5791x + 0,1181
3
y = 3,5623x + 0,2069
4
y = 3,5136x + 0,1733
5 (CH)
y = 3,5357x + 0,2843
Volume takaran tipping bucket hasil kalibrasi dinamik diperoleh dari nilai
slope hubungan 1/Q (axis) dengan T (ordinat). Sedangkan waktu jungkitan
tipping bucket diperoleh dari nilai intercept persamaan hasil kalibrasi dinamik.
Berdasarkan persamaan Tabel 1 menunjukkan bahwa performa unjuk kelima
tipping bucket telah seragam. Secara teoritis, ketika tipping bucket menjungkit
dengan laju aliran yang besar, maka nilai 1/Q semakin kecil sehingga nilai
intercept akan mencapai nol.
Pemasangan Lysimeter dan Tipping Bucket
Enam buah lysimeter diletakkan sejajar dengan permukaan tanah
bervegetasi rumput. Salah satu ujung lysimeter diletakkan pada tanah miring dan
ujung lainnya diberi penyangga agar terjadi kemiringan. Hal ini dilakukan untuk
menghindari air yang menggenang di ujung lysimeter. Ujung lubang perkolasi
dilapisi kain goni dan dibawah keluaran air tersebut diletakkan sebuah tipping
bucket untuk menghitung jumlah volume air perkolasi yang keluar dari lysimeter
seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
6
Gambar 5 Peletakkan lysimeter tampak samping
Di lingkungan sekitar lysimeter diletakkan penakar hujan otomatis tipping
bucket untuk mengukur masukan air hujan.
Metode Analisa Unjuk Kerja Lysimeter
Perlakuan yang dilakukan adalah pemberian air irigasi setiap hari sebesar
2000 cm3 untuk masing-masing lysimeter (1, 2, 3, 4, 5, 6) dengan asumsi jumlah
tersebut adalah kapasitas simpan air tanah lysimeter. Asumsi lain pemberian
irigasi adalah untuk menjenuhkan tanah sehingga kapasitas lapang tanah dapat
dicapai maka ΔS akan sama dengan nol (Handoko 1994). Untuk melihat karakter
lysimeter maka dilakukan pengulangan dengan cara sebagai berikut (Gambar 6):
Lysimeter 1 dan 2
: dipasang TB 1
Lysimeter 3
: dipasang TB 2
Lysimeter 4
: dipasang TB 3
Lysimeter 5 dan 6
: dipasang TB 4
Keterangan :
TB : Tipping Bucket
Gambar 6 Pemasangan tipping bucket
pada lysimeter tampak atas
Semua komponen neraca air lysimeter harus diubah ke dalam satuan tinggi
kolom air. Resolusi penakar hujan tipping bucket mencapai 0,2 mm. Nilai tersebut
didapatkan setelah kalibrasi tipping bucket penakar hujan yang mencapai 3,5 ml
dengan cara membagi volume bucket dengan luas penampang penakar hujan yang
7
luasnya ±154 cm2. Sedangkan resolusi tipping bucket untuk lysimeter 2600 cm2
mencapai 0,01 mm dan lysimeter 5200 cm2 mencapai 0,006 mm. Nilai tersebut
didapatkan setelah kalibrasi tipping bucket untuk perkolasi yang mencapai 3,5 ml
dengan cara membagi volume bucket dengan luas penampang lysimeter masingmasing.
Nilai evapotranspirasi didapatkan dari asumsi neraca air lahan tertutup,
yakni selisih antara input dan output. Nilai input adalah volume air irigasi dan air
hujan. Sedangkan nilai output adalah air perkolasi yang keluar dari lysimeter.
Penampang lysimeter dibuat terbuka karena ada input yang berupa volume air
hujan yang masuk ke dalam lysimeter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran Evapotranspirasi Potensial
Pengukuran evapotranspirasi potensial selama penelitian dengan
menggunakan lysimeter otomatis dilakukan selama 30 hari pencatatan. Nilai
evapotranspirasi pada lysimeter otomatis dengan luas penampang 5200 cm2
berkisar dari 2,6 mm sampai 6,1 mm. Total keseluruhan nilai evapotranspirasi
potensial selama penelitian yaitu 265,7 mm. Sedangkan rata-rata nilai
evapotranspirasi potensial yaitu 4,4 mm.
Berdasarkan data yang terekam di PC, terlihat bahwa penggunaan 2 buah
talang untuk mengukur evapotranspirasi tanaman dapat dikatakan cukup mewakili
kondisi vegetasi rumput dengan luas penampang 5200 cm2 seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 7.
Lysimeter Dramaga IPB (mm)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Panci Kelas A Baranang Siang IPB (mm)
Gambar 7 Pengujian data evapotranspirasi
potensial dengan membandingkan
data evaporasi pada panci kelas A.
Warna
hijau
menunjukkan
lysimeter 1-2, biru menunjukkan
lysimeter 3, merah menunjukkan
lysimeter 4 dan ungu menunjukkan
lysimeter 5-6
8
Karakter yang sama ditunjukkan oleh lysimeter otomatis dengan luas
penampang 2600 cm2. Selama penelitian nilai evapotranspirasi berkisar dari 2,8
mm sampai 6,2 mm. Total nilai evapotranspirasi potensial sebesar 265,3 mm.
Hasil rata-rata nilai evapotranspirasi selama penelitian yaitu 4,4 mm. Perbedaan
nilai evapotranspirasi antara lysimeter otomatis 5200 cm2 dengan 2600 cm2 tidak
jauh berbeda yaitu 0,4 mm.
Hasil pengujian data evapotranspirasi dengan data evaporasi menunjukkan
keragaman data yang tidak jauh berbeda antara pengukuran menggunakan
lysimeter otomatis dengan panci kelas A. Namun, masih terdapat dua hari data
evapotranspirasi yang jauh berbeda dengan data evaporasi. Perbedaan ini tidak
menjadi masalah karena secara keseluruhan data evapotranspirasi yang di ukur
dengan menggunakan lysimeter otomatis tidak mengalami kendala di lapangan.
Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap nilai evapotranspirasi adalah curah
hujan yang masuk ke dalam lysimeter.
Penggunaan lysimeter otomatis memiliki kelebihan dibanding lysimeter
konvensional. Penggunaan tipping bucket dapat memberikan informasi awal
kejadian hujan hingga awal keluarnya air sebagai air perkolasi yang keluar dari
lysimeter. Air perkolasi yang keluar melalui lubang perkolasi dapat
menggambarkan sisa jumlah air yang digunakan oleh tanah maupun tanaman
untuk melakukan proses evapotranspirasi ke atmosfer.
Secara teknis selama penelitian tidak terdapat hambatan, baik alat penakar
hujan maupun tipping bucket untuk mengukur air perkolasi dari lysimeter.
Namun, terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam memaksimumkan
kehilangan air melalui evapotranspirasi (Allen et al. 1998). Vegetasi rumput harus
dalam keadaan pendek untuk meminimumkan tahanan gerakan air. Penutupan
tajuk yang rapat sehingga mampu mengurangi laju evaporasi dari tanah secara
langsung. Ketersediaan air tanah yang cukup untuk meminimumkan aktivitas
stomata terhadap transpirasi. Vegetasi rumput yang digunakan pada lysimeter
adalah rumput gajah mini. Rumput gajah mini (Axonopus Sp) memiliki ciri
berdaun tebal dengan tepian yang agak keriting, panjang daun sekitar 5 cm dan
panjang akar 5-8 cm. Daunnya pendek dan tak cepat panjang sehingga tidak repot
untuk mencukur setiap bulan (Steenis dkk. 1992).
Karakter Infiltrasi Tanah Lysimeter
Penggunaan lysimeter otomatis mampu memberikan informasi mengenai
karakter infiltrasi tanah pada lysimeter. Air yang menginfiltrasi tersebut pertamatama digunakan untuk meningkatkan kelembaban tanah bagian atas, selebihnya
akan turun ke lapisan yang lebih dalam. Pada awalnya laju infiltrasi tinggi yaitu
pada saat tanah masih kering, kemudian lajunya makin berkurang dengan waktu
atau tanah semakin basah seperti ditunjukkan pada Gambar 8.
9
0,004
Intensitas (mm/jam)
0,003
0,003
0,002
0,002
0,001
0,001
3
6
7
9
11
13
16
19
23
25
26
28
30
34
48
56
61
67
74
86
101
118
133
0,000
Waktu
Gambar 8 Karakter infiltrasi tanah lysimeter otomatis. Warna biru
menunjukkan lysimeter 1-2, merah menunjukkan
lysimeter 3, hijau menunjukkan lysimeter 4 dan ungu
menunjukkan lysimeter 5-6
Menurut Handoko (1994), pada suatu waktu tertentu laju infiltrasi relatif
konstan. Kapasitas infiltrasi yang diuji pada lysimeter 2600 cm2 dengan lysimeter
5200 cm2 memiliki karakter yang sama, yakni mencapai 0,0005 mm/jam. Jika air
irigasi meresap ke dalam tanah maka kadar lengas tanah akan meningkat hingga
mencapai kapasitas lapang. Pada kondisi kapasitas lapang, air yang masuk ke
dalam lysimeter akan keluar sebagai air perkolasi.
Karakter Laju Perkolasi Lysimeter Selama Turun Hujan
Pencatatan data perkolasi dengan bantuan tipping bucket dapat memberikan
informasi mengenai karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. PC akan
merekam setiap kejadian perkolasi yang berasal dari jungkitan tipping bucket
melalui Event Logger. Perekaman data yang tersedia pada PC berupa waktu
kejadian dan jumlah jungkitan tipping bucket. Hasil perekaman data ini dapat
memberikan informasi mengenai kapan awal turun hujan sampai terjadinya
perkolasi yang keluar dari lysimeter.
Awal kejadian hujan yang jatuh akan langsung membasahi permukaan
lysimeter. Air hujan yang jatuh membasahi permukaan atas tanah lysimeter akan
turun ke bawah melalui pori-pori tanah hingga tanah dalam kondisi jenuh.
Pertama kali air perkolasi yang keluar dari lysimeter memiliki laju yang rendah.
Setelah tanah mencapai kondisi jenuh, laju perkolasi akan semakin meningkat
yang diiringi dengan meningkatnya intensitas hujan. Saat intensitas hujan
menurun, maka laju perkolasi akan menurun hingga mencapai keadaan konstan
seperti ditunjukkan pada Gambar 9.
10
0,07
Intensitas (mm/jam)
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
15:39:38
15:39:34
15:39:30
15:39:18
15:39:10
15:39:06
15:39:02
15:38:58
15:31:35
15:31:25
15:31:17
15:31:13
15:31:05
15:31:01
15:28:36
15:28:24
15:28:20
0,00
Waktu
0,007
Intensitas (mm/jam)
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
14:40:44
14:44:42
14:50:38
14:57:37
15:05:48
15:15:25
15:26:54
15:39:18
15:52:43
16:07:09
16:23:11
16:39:57
16:56:17
17:12:21
17:30:04
17:49:11
18:09:39
18:30:41
18:55:14
19:23:44
0,000
Waktu
Gambar 9 Karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan.
Warna merah menunjukkan perkolasi dan biru
menunjukkan curah hujan
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa lysimeter otomatis dengan bantuan
tipping bucket dapat digunakan untuk mengukur neraca air tertutup pada
permukaan bervegetasi. Penggunaan lysimeter otomatis untuk mengukur
evapotranspirasi potensial (ETp) dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2
menunjukkan unjuk kerja yang sama sehingga desain yang direkomendasikan
untuk digunakan adalah lysimeter dengan luas penampang 2600 cm2.
11
Saran
Teknik penambahan air pada lysimeter dapat dikembangkan dengan
menggunakan pompa air kecil. Penggunaan tipping bucket tidak hanya sebatas
digunakan untuk perhitungan volume air perkolasi. Namun, tipping bucket dapat
dikembangkan untuk menghitung volume penambahan air lysimeter.
DAFTAR PUSTAKA
Aboukhaled, A., A. Alfaro dan M. Smith. 1986. Lysimeters - FAO Irrigation and
Drainage Paper, 39 (68p). Food and Agriculture Organization of the United
Nations. Rome
Allen, R.G., Pereira L., S., Raes D. and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration
– Guidelines for Computing Crop Water Requirements – FAO Irrigation
and Drainage Paper, 56. Food and Agriculture Organization of the United
Nations. Rome
Calder I.R., Kidd C.H.R. 1978. A Note on The Dynamic of Tipping-Bucket
Gauges. Journal Hydrology 39: 383-385.
Doorenbos, J. And W.O. Pruitt, 1984. Guidelines for Predicting Crop Water
Requirement. Paper No. 33. FAO. Rome
Goss, M. J., Ehlers W. 2009. The Role of Lysimeters in The Development of Our
Understanding of Soil Water and Nutrient Dynamics in Ecosystems. Soil
Use
and
Management.
25:
213-223.
Doi:
10.1111/j.14752743.2009.00230.x
Handoko. 1994. Evapotranspirasi. In: Handoko (Eds), Klimatologi Dasar. Pustaka
Jaya. Bogor. Pp: 9-11.
Handoko. 1994. Sifat Fisik Tanah. In : Handoko (Eds), Dasar Penyusunan dan
Aplikasi Model Simulasi Komputer untuk Pertanian. Pustaka Jaya. Bogor.
Pp: 47-60.
Kibtiah M. 2009. Implementasi Sensor Hall Effect Pada Tipping Bucket. [Skripsi].
Bogor. Departemen Geofisika dan Meteorologi. Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Sostrodarsono, S. dan Takeda. 1985. Hidrologi untuk Pengairan. Pradnya
Paramita. Jakarta.
Steenis, Van C.G.J., Den Hoed. D, Bloembergen. S, Eyma P.J. 1992. Flora untuk
Sekolah Indonesia. Cetakan Keenam. PT Pradnya Paramita. Jakarta.
12
LAMPIRAN
Lampiran 1 Kalibrasi statik tipping bucket
Ulangan
1
2
3
4
5
Rataan
TB 1
Sisi 1
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 2
Sisi 2
3,6
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 1
3,4
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 3
Sisi 2
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 1
3,6
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 4
Sisi 2
3,4
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 1
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Sisi 2
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
TB 5 (CH)
Sisi 1
Sisi 2
3,6
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Lampiran 2 Kalibrasi dinamik tipping bucket
Tipping Bucket
1
2
3
Ukuran
(ml)
50
100
200
50
100
200
50
100
Total
(s)
120
54
103
169
57
100
116
61
Jumlah Jungkitan
(n)
11
24
38
14
25
40
11
25
Trata2
(s)
11
2
3
12
2
3
11
2
V. Tertampung
(ml)
40
80
180
50
80
180
40
80
Laju Aliran (Q)
ml/s
0,33
1,48
1,75
0,30
1,40
1,80
0,34
1,31
1/Q
(s/ml)
3,0
0,7
0,6
3,4
0,7
0,6
2,9
0,8
13
200
50
100
200
50
100
200
4
5 (CH)
131
82
49
101
138
60
130
40
11
21
48
11
25
39
3
7
2
2
13
2
3
180
40
80
180
40
80
180
1,37
0,49
1,63
1,78
0,29
1,33
1,38
0,7
2,1
0,6
0,6
3,5
0,8
0,7
Lampiran 3 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 5200 cm2
Irigasi
Hujan
TB 1
TB 4
Stasiun Baranang
Siang
CH
evaporasi
Perkolasi
Hari
ml
mm
ml
mm
1
4000
7,7
129,5
8,4
2
4000
7,7
0
3
4000
7,7
4
4000
5
Total Input
(mm)
ETP
TB 1
TB 4
ml
mm
ml
mm
mm
mm
mm
mm
16,1
5999
11,5
5866
11,3
4,6
4,8
9,1
4,7
0
7,7
1060,5
2,0
1102,5
2,1
5,7
5,6
0
5,6
38,5
2,5
10,2
2453,5
4,7
2453,5
4,7
5,5
5,5
2
6,1
7,7
101,5
6,6
14,3
4938,5
9,5
4998
9,6
4,8
4,7
7,3
4,6
4000
7,7
126
8,2
15,9
5691
10,9
5747
11,1
4,9
4,8
10,3
5,2
6
4000
7,7
0
0
7,7
1060,5
2,0
1088,5
2,1
5,7
5,6
0
5,7
7
4000
7,7
731,5
47,5
55,2
27153
52,2
27132
52,2
3,0
3,1
58
8
4000
7,7
21
1,4
9,1
2782,5
5,4
2800
5,4
3,7
3,7
1
3,4
9
4000
7,7
49
3,2
10,9
3325
6,4
3300,5
6,3
4,5
4,5
-
4,7
13
14
10
4000
7,7
52,5
3,4
11,1
3766
7,2
3773
7,3
3,9
3,8
4,1
4,2
11
4000
7,7
175
11,4
19,1
7245
13,9
7290,5
14,0
5,1
5,0
26
4,8
12
4000
7,7
203
13,2
20,9
9156
17,6
9173,5
17,6
3,3
3,2
16,4
3,6
13
4000
7,7
94,5
6,1
13,8
5355
10,3
5302,5
10,2
3,5
3,6
12,5
2,4
14
4000
7,7
171,5
11,1
18,8
7714
14,8
7644
14,7
4,0
4,1
14
4,5
15
4000
7,7
710,5
46,2
53,9
26579
51,1
26638,5
51,2
2,8
2,6
44
16
4000
7,7
56
3,6
11,3
4112,5
7,9
4053
7,8
3,4
3,5
4,2
2,4
17
4000
7,7
434
28,2
35,9
16996
32,7
16982
32,7
3,2
3,2
26,5
3,4
18
4000
7,7
108,5
7,1
14,7
5092,5
9,8
5008,5
9,6
5,0
5,1
-
5,2
19
4000
7,7
0
0,0
7,7
836,5
1,6
854
1,6
6,1
6,1
-
7,8
20
4000
7,7
185,5
12,1
19,7
7700
14,8
7591,5
14,6
4,9
5,1
-
5,4
21
4000
7,7
126
8,2
15,9
5897,5
11,3
5915
11,4
4,5
4,5
-
4,8
22
4000
7,7
73,5
4,8
12,5
3846,5
7,4
3885
7,5
5,1
5,0
-
6,5
23
4000
7,7
17,5
1,1
8,8
1862
3,6
1844,5
3,5
5,2
5,3
-
6,5
24
4000
7,7
21
1,4
9,1
2387
4,6
2390,5
4,6
4,5
4,5
2
4,5
25
4000
7,7
189
12,3
20,0
8781,5
16,9
8711,5
16,8
3,1
3,2
10,5
2,8
26
4000
7,7
455
29,6
37,3
17829
34,3
17871
34,4
3,0
2,9
-
1,4
27
4000
7,7
171,5
11,1
18,8
7728
14,9
7717,5
14,8
4,0
4,0
-
4,5
28
4000
7,7
0
0,0
7,7
1085
2,1
1078
2,1
5,6
5,6
-
5,6
29
4000
7,7
14
0,9
8,6
2065
4,0
2135
4,1
4,6
4,5
1
4,8
30
4000
7,7
0
0,0
7,7
1057
2,0
1120
2,2
5,7
5,5
-
6,5
Lampiran 4 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 2600 cm2
Irigasi
Hujan
Hari
ml
mm
ml
TB 2
TB 3
Stasiun Baranang
Siang
CH
evaporasi
Perkolasi
mm
Total Input
(mm)
ETP
TB 2
TB 3
ml
mm
ml
mm
mm
mm
mm
mm
1
2000
7,7
129,5
8,4
16,1
3010
11,6
2989
11,5
4,5
4,6
9,1
4,7
2
2000
7,7
0
0,0
7,7
556,5
2,1
560
2,2
5,6
5,5
0
5,6
3
2000
7,7
38,5
2,5
10,2
1260
4,8
1295
5,0
5,3
5,2
2
6,1
4
2000
7,7
101,5
6,6
14,3
2537,5
9,8
2555
9,8
4,5
4,5
7,3
4,6
5
2000
7,7
126
8,2
15,9
2901,5
11,2
2870
11,0
4,7
4,8
10,3
5,2
6
2000
7,7
0
0,0
7,7
542,5
2,1
556,5
2,1
5,6
5,6
0
5,7
7
2000
7,7
731,5
47,5
55,2
13496
51,9
13527,5
52,0
3,3
3,2
58
8
2000
7,7
21
1,4
22,7
4900
18,8
4921
18,9
3,9
3,8
1
3,4
9
2000
7,7
49
3,2
8,6
1069,2
4,1
1004,5
3,9
4,5
4,7
-
4,7
10
2000
7,7
52,5
3,4
11,1
1848
7,1
1872,5
7,2
4,0
3,9
4,1
4,2
11
2000
7,7
175
11,4
19,1
3650,5
14,0
3696
14,2
5,0
4,9
26
4,8
12
2000
7,7
203
13,2
20,9
4578
17,6
4613
17,7
3,3
3,1
16,4
3,6
13
2000
7,7
94,5
6,1
13,8
2698,5
10,4
2663,5
10,2
3,5
3,6
12,5
2,4
14
2000
7,7
171,5
11,1
18,8
3811,5
14,7
3832,5
14,7
4,2
4,1
14
4,5
15
2000
7,7
710,5
46,2
53,9
13265
51,0
13286
51,1
2,9
2,8
44
16
2000
7,7
56
3,6
11,3
2047,5
7,9
2044
7,9
3,5
3,5
4,2
2,4
15
16
17
2000
7,7
434
28,2
35,9
8505
32,7
8505
32,7
3,2
3,2
26,5
3,4
18
2000
7,7
108,5
7,1
14,7
2492
9,6
2478
9,5
5,2
5,2
-
5,2
19
2000
7,7
0
0,0
7,7
392
1,5
420
1,6
6,2
6,1
-
7,8
20
2000
7,7
185,5
12,1
19,7
3857
14,8
3822
14,7
4,9
5,0
-
5,4
21
2000
7,7
126
8,2
15,9
2982
11,5
2971,5
11,4
4,4
4,5
-
4,8
22
2000
7,7
73,5
4,8
12,5
1932
7,4
1921,5
7,4
5,0
5,1
-
6,5
23
2000
7,7
17,5
1,1
8,8
906,5
3,5
899,5
3,5
5,3
5,4
-
6,5
24
2000
7,7
21
1,4
9,1
1172,5
4,5
1232
4,7
4,5
4,3
2
4,5
25
2000
7,7
189
12,3
20,0
4361
16,8
4375
16,8
3,2
3,1
10,5
2,8
26
2000
7,7
455
29,6
37,3
8872,5
34,1
8946
34,4
3,1
2,9
-
1,4
27
2000
7,7
171,5
11,1
18,8
3867,5
14,9
3874,5
14,9
4,0
3,9
-
4,5
28
2000
7,7
0
0,0
7,7
542,5
2,1
563,5
2,2
5,6
5,5
-
5,6
29
2000
7,7
14
0,9
8,6
1067,5
4,1
1050
4,0
4,5
4,6
1
4,8
30
2000
7,7
0
0,0
7,7
525
2,0
525
2,0
5,7
5,7
-
6,5
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tegal pada tanggal 29 Juni 1992 dari Ayah
Surono dan Ibu Ratna Febriyani. Penulis merupakan putra tunggal. Penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah dasar pada tahun 2004 di SDN Slawi
Kulon 08. Tahun 2007 penulis lulus dari jenjang pendidikan menengah
pertama di SMPN Negeri 03 Slawi. Penulis menyelesaikan pendidikan
menengah atas di SMAN 01 Slawi pada tahun 2010. Penulis melanjutkan
pendidikan di IPB pada tahun 2010 melalui jalur Undangan Seleksi Masuk
IPB (USMI) dan diterima di Departemen Geofisika dan Meteorologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis juga
mendapatkan Beasiswa Bidik Misi yang diprogramkan oleh Kementerian
Pendidikan
dan
Kebudayaan
Nasional
Republik
Indonesia
(KEMENDIKBUD) selama 8 semester. Penulis mendalami unjuk kerja
lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket sebagai bidang khusus
penelitian di Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB.
Selama menjalani perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum
Sosiologi Umum TPB pada tahun ajaran 2012/2013 dan 2013/2014, asisten
praktikum Hidrometeorologi pada tahun ajaran 2013/2014. Penulis juga
aktif mengajar mata pelajaran Matematika dan Fisika SD/SMP di bimbingan
belajar dan privat siswa PRIVAT Studies. Penulis pernah aktif sebagai staf
Departemen Advokasi dan Kesejahteraan Mahasiswa (ADKESMAH) BEM
FMIPA IPB pada tahun 2011/2012. Penulis melanjutkan organisasi sebagai
Kepala Departemen Koperasi Meteorologi (KOMET) HIMAGRETO IPB
pada tahun 2012/2013. Penulis juga pernah aktif sebagai staf Kementerian
Pengembangan Sumber Daya Mahasiswa (PSDM) BEM KM IPB pada
tahun 2013/2014. Bulan Juni-Juli 2013 penulis mengikuti IPB Goes To
Field (IGTF) di Kabupaten Tegal dengan tema Pengembangan Cyber
Extension di Sentra Hortikultura Kabupaten Tegal. Bulan Februari-Maret
2014 penulis juga mengikuti Six University Initiative Japan Indonesia
(SUIJI) di Kabupaten Tegal dengan tema Service Learning Program (SLP)
bersama Internasional IPB Goes To Field (IIGTF).
Penulis juga aktif mengikuti lomba karya tulis tingkat mahasiswa dan
umum. Beberapa prestasi yang diraih oleh penulis antara lain Finalis Duta
Bidik Misi IPB Tingkat IPB tahun 2012, Penerima Modal Wirausaha
Lomba Gerakan Kewirausahaan Nasional (GKN) Kementerian Koperasi
dan UKM Republik Indonesia (KEMENKOP) Tingkat Nasional tahun 2013,
Juara 2 Bussiness Challenge Dunia Peternakan Fakultas Peternakan IPB
Tingkat IPB tahun 2013, dan Juara 4 Lomba Essay I-Share BEM KM IPB
Tingkat IPB tahun 2013.