Laporan Praktikum Azas Teknik Irigasi
LAPORAN PRAKTIKUM
AZAS DAN TEKNIK IRIGASI
(TPT 3019)
ACARA I
PENENTUAN KEBUTUHAN AIR TANAMAN
Disusun Oleh :
Nama
: Reza Fatah Nugraha
NIM
: 14/363695/TP/10839
Golongan
: Selasa B
Asisten
: Agnes Hoki Briliana Suhono
LABORATORIUM TEKNIK SUMBERDAYA LAHAN DAN AIR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tanaman merupakan makhluk hidup autotrof yang dapat memproduksi
makanannya
sendiri
melalui
proses
fotosintesis.
Proses
tersebut
membutuhkan beberapa unsur pendukung dari lingkungannya, salah satunya
air. Air merupakan sumber kehidupan di Bumi. Tanpa adanya air, suatu
individu tidak akan bisa bertahan hidup. Selain digunakan untuk proses
fotosintesis, air pada tanaman juga digunakan untuk proses transpirasi.
Tanaman melakukan transpirasi untuk mengurangi panas yang dihasilkan di
dalam tubuhnya dengan menguapkan air ke udara bebas. Dalam hal ini, dapat
diartikan bahwa air juga berguna sebagai pengatur suhu pada tanaman.
Tanaman dalam sehari memerlukan air dalam jumlah tertentu sesuai
kebutuhannya untuk melakukan proses fotosintesis maupun transpirasi.
Dalam siklusnya, tanaman tidak boleh kekurangan ataupun kelebihan air
karena akan berpengaruh pada proses produksi bahan pangannya. Kelebihan
pemberian air pada tanaman juga tidak efisien dan dapat terjadi pemborosan.
Pemborosan air bisa disebabkan oleh kandungan lengas yang sudah tersedia
dalam tanah pada keadaan awal sehingga air yang berlebih akan terdrainasi.
Oleh karena itu, diperlukan manajemen pemberian air yang tepat agar
kebutuhan air tanaman dapat terpenuhi dan dapat meminimalkan jumlah air
yang terbuang sia-sia.
Sebagai mahasiswa yang menekuni bidang irigasi, perlu kiranya untuk
dapat menganalisa kebutuhan air tanaman. Hal tersebut dapat menjadi dasar
perencanaan sistem jaringan irigasi agar pemberian air irigasi dapat dilakukan
secara efektif dan efisien. Maka dari itu, perlu dilakukan praktikum acara 1
ini untuk membekali mahasiswa agar dapat memprediksi kebutuhan air pada
tanaman dengan beberapa metode yang diberikan.
1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum kali ini adalah:
1. Menentukan besarnya nilai kebutuhan air tanaman (crop water
requirement).
2. Mengenal perangkat lunak (software) untuk menghitung kebutuhan air
tanaman dan kebutuhan air irigasi.
1.3 Manfaat
Manfaat yang dapat diambil dari praktikum ini adalah mahasiswa dapat
melakukan perhitungan untuk menentukan nilai kebutuhan air tanaman
berdasarkan data iklim dengan beberapa metode sehingga nantinya dapat
membuat neraca air. Selain itu, mahasiswa juga dapat mengoperasikan
software untuk menghitung kebutuhan air tanaman dan irigasi. Dengan
demikian, mahasiswa dapat terjun di lapangan untuk memprediksi besarnya
nilai kebutuhan air tanaman pertanian nantinya ketika berada di dunia kerja.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Air diperlukan oleh tanaman dalam proses fotosintesis untuk mengonversi
unsur-unsur hara yang tersedia di alam menjadi cadangan makanannya.
Disamping itu, air juga merupakan media pengatur suhu bagi tanaman karena
dapat menyerap dan menyalurkan panas dari tubuh tanaman dengan cara diuapkan
ke luar tanaman melalui daunnya. Proses penguapan air dari tanaman dinamakan
proses transpirasi. Selain itu, air adalah bagian penting dari jaringan meristem
tanaman karena merupakan salah satu faktor penting dari protoplasma. Fungsi air
lainnya bagi tanaman adalah sebagai sarana transportasi untuk mengangkut zat
hara dari lingkungan ke dalam tubuh tanaman (Warisno, 2003).
Pemberian air dengan optimal yang sesuai dengan fase pertumbuhan
tanaman dapat meningkatkan produktivitas. Pemberian air sesuai masa
vegetatifnya akan meningkatkan pertumbuhan tinggi tanaman, jumlah cabang,
luas daun, dan diameter batang. Selain itu, dalam fase generatif juga dapat
meningkatkan jumlah bunga, buah, bobot dan diameter buah, serta panjang buah.
Kekurangan dan kelebihan air berpengaruh terhadap penurunan kualitas dan
produktivitas tanaman. Kelebihan air juga mengganggu pertumbuhan tanaman.
Misalnya, air berlebih para tanaman muda akan menyebabkan perakaran
membusuk dan mempercepat kematian tanaman (Syukur, dkk, 2015).
Proses penambahan air untuk memenuhi kebutuhan lengas tanah bagi
pertumbuhan tanaman dinamakan irigasi. Dalam pengertian lain, irigasi
merupakan usaha pengaturan dan penyediaan air untuk menunjang proses
produksi pertanian. Jenis irigasi antara lain irigasi air permukaan, irigasi air bawah
tanah, irigasi pompa, dan irigasi rawa. Sistem irigasi harus bermanfaat untuk
kelestarian air itu sendiri maupun untuk keberlanjutan obyek yang diairi.
Pemberian air irigasi harus dilakukan secara efisien, tidak boleh berlebih maupun
kurang. Dalam hal ini, irigasi harus didasari pada pola pemberian air dengan
hemat. Pemberian air irigasi dikatakan hemat apabila selisih antara penyediaan air
dan kebutuhan air tanaman tidak tinggi (Rokhma, 2008).
Jumlah kebutuhan air tanaman adalah sebanyak air yang hilang karena
adanya penguapan air tanah dan tanaman (evapotranspirasi). Kebutuhan air tanah
dipengaruhi kondisi iklim dan karakteristik tanaman, faktor tersebut berpengaruh
terhadap laju evapotranspirasi. Kebutuhan air tanaman juga dipengaruhi oleh
kondisi lahan dan teknik budidaya. Maka dari itu, penyediaan air irigasi harus
memperhatikan fase vegetatif tanaman, kondisi iklim, karakteristik tanaman,
kondisi lahan, serta cara-cara budidayanya (Cahyono, 2002).
Dasar penelitian kebutuhan air tanaman adalah menentukan kurva koefisien
kebutuhan air tanaman, yaitu nisbah antara evapotranspirasi tanaman dalam
keadaan pertumbuhan normal (Et), dengan evapotranspirasi potensial dari
tanaman acuan (Etp) sebagai fungsi dari waktu pertumbuhan tanaman (t), atau
dinyatakan sebagai:
Et / Etp = kc = f (t).
Berdasarkan persamaan tersebut, bila Etp dapat diprediksi dan koefisien tanaman
diketahui maka Et dapat diketahui pula. Kebutuhan air tanaman dianggap
merupakan kebutuhan air untuk evaporasi dan transpirasi saja, serta tanaman tidak
mengalami takanan kekurangan atau kelebihan air selama pertumbuhannya
(Pusposutardjo, 1991).
Untuk penentuan kebutuhan air tanaman, banyak digunakan metode
perhitungan dengan rumus-rumus pendekatan. Rumus-rumus pendekatan tersebut
diantaranya Blaney-Criddle, Penman-Monteith, Radiasi, Panci
Evaporasi,
Thornthwaite, Wickman, IRRI, Lowry Johnson, Christiansen, dan lain-lainnya.
Rumus-rumus tersebut pada umumnya berupa rumus-rumus empiris yang
dikembangkan berdasarkan kondisi yang ada di lapangan (Radjulaini, 2003).
Untuk menentukan nilai evapotranspirasi potensial sebagai kebutuhan air
tanaman juga dapat dilakukan menggunakan perangkat lunak pada komputer.
Perangkat lunak yang dimaksud adalah CROPWAT. CROPWAT dikembangkan
oleh Divisi Land and Water Development FAO dengan menggunakan metode
Penman-Monteith sebagai bahan perencanaan irigasi. CROPWAT merupakan
suatu alat yang praktis untuk penghitungan laju evapotranspirasi standar,
kebutuhan air tanaman, serta pengaturan irigasi tanaman (Stancalie, 2000).
BAB III
METODOLOGI
3.1.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini meliputi.
1. Seperangkat PC (Komputer).
2. Perangkat lunak CROPWAT 8.0.
3. Data klimatologi yang meliputi: hujan, suhu, kelembaban, sinar
matahari dan lain-lain.
3.2.
Cara Kerja
1. Nilai evapotranspirasi potensial dihitung manual menggunakan metode
Penman-Monteith berdasarkan data klimat yang disediakan.
2. Langkah di atas diulangi dengan program CROPWAT 8.0. Program
CROPWAT 8.0 dapat digunakan untuk menghitung evapotranspirasi
potensial, evapotranspirasi aktual, kebutuhan air irigasi satu jenis tanaman
maupun beberapa jenis tanaman dalam satu hamparan, serta merencanakan
pemnerian air irigasi. Hasil perhitungannaya digunakan kembali pada
acara 7.
3.3.
Analisa Data
1. Menentukan nilai temperatur rata-rata (Tmean (0C))
2. Menentukan nilai U (m/s)
3. Menghitung nilai tekanan uap jenuh ea (kPa)
ea (Tmax) =
ea (Tmin) =
17.27 xT max
0.611 exp T max+237.3
(
)
17. 27 xT min
0.611 exp ( T min+237 .3 )
ea (T max)+e a (T min )
2
ea =
4. Menghitung nilai tekanan uap harian ed (kPa)
ed = Rhmean/
(
50
50
+
e a (T min ) e a (T max)
)
5. Menghitung nilai nilai slop kurva tekanan uap
(
Δ=
4098 e a
2
( Tmean+237 .3 )
−1
(kPa℃ )
)
6. Menghitung nilai tekanan atmosfer P (kPa)
293−0.0065z
P=101.3 293
(
)
5.26
dengan z = tinggi tempat (m)
7. Menghitung nilai panas laten penguapan λ (MJ/kg)
−3
λ=2.501−( 2.361 x10 ) T
8. Menghitung nilai konstanta psychometrik γ (kPa℃ −1)
P
γ=0.00163 λ
9. Menghitung nilai kanopi resistance rc (sm-1)
200
r c = 2.88 ≈70
10. Menghitung nilai aerodynamik resistance ra (sm-1)
ra=
208
U2
11. Menghitung nilai modifikasi konstanta psychometrik γ ¿(kPa℃ −1)
γ ¿ =γ
1+r c
ra
( )
12. Menghitung nilai ET aerodynamik (mm/day)
ET aero =
γ
900
.
U e −e
Δ+γ ( 1+0 .34 U 2 ) ( T +273 ) 2 ( a d )
13. Menghitung nilai nomor hari (J)
Januari = 15
Februari = 31+14 = 45
Maret = 31+28+15 = 74 dst
14. Menghitung nilai deklinasi matahari δ (rad)
δ=0 . 409 sin(0 . 0172 J−1. 39 ) dengan J adalah nomor hari
15. Menghitung nilai sudut matahari ω s (rad)
ωs =arc cos (−tan ϕ tan δ )
16. Menghitung nilai jarak relatif matahari dr
dr= 1 + 0.033 cos (0.0172 J)
17. Menghitung nilai radiasi permukaan atmosfer Ra (MJ/m2d)
Ra =37.6 d r ( ωs sin ϕsin δ+cosϕcos δ sin ω s )
18. Menghitung nilai panjang hari
N=
24 ω s
jam
π
19. Menghitung nilai angka angstrom Rs (MJ/m2d)
n
Rs = as +b s N R a
(
)
dengan: as=0.25, bs=0.5 dan n/N=sinar matahari (%)
Jika n/N tidak diketahui maka
n Rs
= =K T max −T min )
N Ra RS √(
dengan: KRS = 0.19
20. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek Rns
Rns=( 1−α ) Rs≈0.77R s
21. Menghitung nilai faktor perawanan f
n
f = 0 . 9 N +0 .1
(
)
22. Menghitung nilai emesivitas ε
ε=( a1+b1 √ e d )=( 0.34−0.14 √e d )
23. Menghitung nilai radiasi thermal bersih Rnl (MJ/m2d)
n
Rnl =2.45 x10−9 0.9 N +0.1 ( 0.34−0.14 √ e d ) ( T kx4 +T kn 4 )
(
)
dengan Tkx = maximum day temperature (K)
Tkn = minimum day temperature (K)
24. Menghitung nilai radiasi yang diterima atmosfer Rn (MJ/m2d)
Rn = Rns-Rnl
25. Menghitung nilai soil heat flux G (MJ/m2d)
G = 0.14 (Tbulan n – Tbulan n-1)
26. Menghitung nilai energi yang ditinggal di atmosfer E (MJ/m2d)
E= Rn - G
27. Menghitung nilai ET yang terjadi karena radiasi (mm/day)
Δ
R
(
Δ+γ )
=
¿
ET rad
n
λ
28. Menghitung nilai Eto
ETo = ETaero +ETrad
3.4.
Contoh Perhitungan
Bulan Februari 2013
1. Menentukan nilai temperatur rata-rata (Tmean (0C))
Tmean = 24,6
2. Menentukan nilai U (m/s)
U = 0,6285 m/s
3. Menghitung nilai tekanan uap jenuh ea (kPa)
17,27× Tmax
ea (Tmax) = 0,611exp Tmax+237,3
17,27× 29,2
= 0,611exp 29,2+237,3
= 3,9839 kPa
17,27× Tmin
ea (Tmin) = 0,611exp Tmin+237,3
17,27× 21,8
= 0,611exp 21,8+237,3
= 2,3828 kPa
ea (T max)+e a (T min )
2
ea =
ea = (3,9839 + 2,3828)/2 = 3,1834 kPa
4. Menghitung nilai tekanan uap harian ed (kPa)
(
50
50
+
e a (T min ) e a (T max)
ed = Rhmean/
50
50
= 84/ ( 3,9839 + 2,3828 )
)
= 2,4006 kPa
5. Menghitung nilai nilai slop kurva tekanan uap
(
Δ=
4098 e a
2
( Tmean+237 .3 )
−1
(kPa℃ )
)
=¿
= 0,1434 kPa℃ −1
6. Menghitung nilai tekanan atmosfer P (kPa)
293−0.0065 z
P=101,3 293
(
= 101,3 (
)
dengan z = tinggi tempat (m)
293−(0.0065 ×15)
¿ = 101,2326 kPa
293
7. Menghitung nilai panas laten penguapan λ (MJ/kg)
−3
λ=2.501−( 2.361 x10 ) T
= 2.501 – (2.361 x 10-3× 24,6)
= 2,4429 MJ/kg
8. Menghitung nilai konstanta psychometrik γ (kPa℃ −1)
P
γ=0.00163 λ
101.2326
= 0.00163 2,4429 = 0,0675 kPa℃ −1
9. Menghitung nilai kanopi resistance rc (sm-1)
200
r c = 2.88 ≈70
10. Menghitung nilai aerodynamik resistance ra (sm-1)
ra = 208/ Umean = 208/0,6285 = 330,9613
11. Menghitung nilai modifikasi konstanta psychometrik γ ¿(kPa℃ −1)
rc
γ °=γ 1+ ra
(
)
70
=0,0676 1+ 330,9613 =0,0818
(
)
12. Menghitung nilai ET aerodynamik (mm/day)
ET aero =
γ
900
.
U e −e
Δ+γ ( 1+0 .34 U 2 ) ( T +273 ) 2 ( a d )
ETaero=
0,675
900
( 0,1434+ 0,0675(1+0,341+0,34 × 0,6285) ) × 297,6 × 0,6285(3,1834−2,4006)=0,4459
13. Menghitung nilai nomor hari (J)
Januari = 15
Februari = 31+14 = 45
14. Menghitung nilai deklinasi matahari δ (rad)
δ = 0,409 sin(0,0172×J-1,39) dengan J adalah nomor hari
δ = 0,409 sin(0,0172×45-1,39) = - 0,2363 rad
15. Menghitung nilai sudut matahari ω s (rad)
ωs =arc cos (−tan ϕ tan δ )
ω s =arc cos (−tan−0 ,1348tan−0.2363 ) =1,6035
16. Menghitung nilai jarak relatif matahari dr
dr= 1 + 0.033 cos (0.0172 J) = 1 + 0.033 cos (0.0172 x 45) = 1.0236
17. Menghitung nilai radiasi permukaan atmosfer Ra (MJ/m2d)
Ra =37.6 d r ( ωs sin ϕsin δ+cosϕcos δ sin ω s )
Ra = 37,6 × 1,0236 (1,6035 sin-0,1348 sin-0.2363 + cos-0,1348 cos-0.2363
sin1,6035) = 39,0002 MJ/m2d
18. Menghitung nilai panjang hari
24 ×
N= π
24 ×1,6035
=
= 12,2558
π
19. Menghitung nilai angka angstrom Rs (MJ/m2d)
n
Rs = as +b s N R a
(
n/N = 0,3858
)
dengan: as=0.25, bs=0.5 dan n/N=sinar matahari (%)
Rs =( 0,25+0,5 ×0,3858 ) 39,0002=17,2737
20. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek Rns
Rns=( 1−α ) Rs≈0,77 Rs
= 0,77 × 17,2737 = 13,3007
21. Menghitung nilai faktor perawanan f
f = ( 0,9 × n/N) +0,1 = (0,9 x 0,3858)+0,1 = 0,4472
22. Menghitung nilai emesivitas ε
ε=( a1 +b1 √ e d )=( 0,34−0,14 √ e d )
= 0,34 – 0,14√ 2,4006 = 0,1231
23. Menghitung nilai radiasi thermal bersih Rnl (MJ/m2d)
Rnl = 2,45 × 10-9(0,9×n/N×f×ε)(Tkx+Tkn)
dengan Tkx = maximum day temperature (K)
Tkn = minimum day temperature (K)
Rnl = 2,45 × 10-9(0,9×0,3858×0,4472×0,1231)(301,9+293,3)
Rnl = 1,1204 MJ/m2d
24. Menghitung nilai radiasi yang diterima atmosfer Rn (MJ/m2d)
Rn = Rns-Rnl = 13,3007 – 1,1204 = 12,1803 MJ/m2d
25. Menghitung nilai soil heat flux G (MJ/m2d)
G = 0,14 (24,6 –25,2) = -0,0840 MJ/m2d
26. Menghitung nilai energi yang ditinggal di atmosfer E (MJ/m2d)
E = Rn – G = 12,1803 – (-0,0840) = 12,2643 MJ/m2d
27. Menghitung nilai ET yang terjadi karena radiasi (mm/day)
Δ
R
(
Δ+γ )
=
¿
ET rad
n
λ
ETrad = 3,1746 mm/day
28. Menghitung nilai Eto
ETo = ETaero +ETrad = 0,4459 + 3,1746 = 3,6205 mm/day
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Praktikum acara pertama Azas dan Teknik Irigasi membahas tentang
penentuan kebutuhan air tanaman di suatu wilayah tertentu. Kebutuhan air
tanaman yang dimaksudkan adalah jumlah air yang hilang akibat adanya proses
evapotranspirasi. Kebutuhan air tanaman ini sangat tergantung dengan kondisi
iklim di suatu wilayah serta karakteristik tanamannya. Oleh karena itu, untuk
perhitungan kebutuhan air tanaman diperlukan data iklim. Data iklim yang
digunakan meliputi data kelembaban (RH), suhu, kecepatan angin, radiasi
matahari, dan lama waktu penyinaran matahari.
Selain itu, pada praktikum kali ini praktikan dikenalkan dengan
CROPWAT. CROPWAT merupakan perangkat lunak yang disusun oleh FAO
untuk membantu proses perencanaan sistem irigasi. CROPWAT disusun untuk
memudahkan dan mempercepat perhitungan nilai evapotranspirasi potensial,
evapotranspirasi aktual, kebutuhan irigasi bagi tanaman, serta perencanaan
pemberian irigasi.
Untuk mendapatkan nilai kebutuhan air tanaman, dapat digunakan beberapa
metode tertentu dalam menganalisa data iklim tersebut. Metode yang dikenal
paling akurat untuk memprediksi kebutuhan air tanaman adalah metode PenmanMonteith. Metode tersebut juga telah digunakan pada perangkat lunak
CROPWAT sebagai dasar perhitungannya.
Dalam praktikum kali ini, dilakukan dua cara untuk menghitung kebutuhan
air tanaman. Cara yang pertama adalah perhitungan manual menggunakan metode
Penman-Monteith. Data iklim yang digunakan pada praktikum kali ini adalah data
dari wilayah Kradenan, Purworejo, Jawa Tengah. Data iklim tersebut diambil
pada tahun 2013. Data yang diperoleh adalah data iklim harian sehingga harus
dirata-rata terlebih dahulu untuk mendapatkan data iklim bulanan. Setelah itu,
dapat dilakukan perhitungan kebutuhan air tanaman untuk setiap bulannya. Hasil
perhitungan kebutuhan air tanaman dengan cara manual dapat dilihat pada tabel
berikut ini.
Setelah didapatkan hasil perhitungan manual, kebutuhan air tanaman
kemudian dicari nilainya menggunakan aplikasi CROPWAT. Untuk mencari
kebutuhan air tanaman, pilih menu “Climate/Eto” kemudian akan muncul form
yang harus diisi dengan data iklim yang akan digunakan. Data-data yang perlu
diisi adalah data ketinggian tempat pengukuran, posisi pada garis lintang dan
bujur, suhu minimum, suhu maksimum, kelembaban, kecepatan angin, dan lama
penyinaran matahari. Setelah itu akan muncul hasil evapotranspirasi potensial
yang terjadi pada setiap bulannya. Hasil dari perhitungan menggunakan aplikasi
CROPWAT dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.1. Hasil Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman (ETo) menggunakan
CROPWAT 8.0.
Setelah itu, hasil yang didapatkan dari kedua cara tersebut disajikan dalam
satu tabel. Hasil dari kedua cara di atas kemudian dibandingkan dan dilihat
perbedaan hasil perhitungannya apakah terpaut jauh atau tidak. Kemudian, hasil
yang disajikan dalam bentuk tabel divisualisasikan dalam bentuk grafik. Hal
tersebut dilakukan agar dapat diketahui pada bulan mana kebutuhan air tanaman
bernilai maksimum maupun minimum. Perbandingan hasil perhitungan manual
dan CROPWAT dapat dilihat pada tabel dan grafik berikut ini.
Tabel 4.2. Perbandingan Nilai ETo Manual dan CROPWAT.
Bulan
Eto Manual
Januari
Februari
Maret
April
Mei
Juni
Juli
Agustus
September
Oktober
November
Desember
3,6356
3,6205
3,7155
3,3978
3,0977
2,7863
2,8485
3,1547
3,4702
3,7561
3,7273
3,4192
Eto
CROPWAT
3,55
3,69
3,78
3,52
3,15
2,67
3,01
3,73
3,84
4,23
3,58
3,06
Nilai ETo
Perbandingan ETo CROPWAT dan Manual
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
Eto CROPWAT
Et o Manual
Gambar 4.2. Grafik Perbandingan Nilai ETo manual dan CROPWAT.
Tabel dan grafik perbandingan di atas menunjukkan adanya sedikit
perbedaan perhitungan nilai ETo antara cara perhitungan manual dan
menggunakan CROPWAT. Perbedaan terbesar ada pada bulan Agustus yaitu
sebesar 0,5753 mm/hari. Sementara itu, selisih terendah ada pada bulan Mei yaitu
sebesar 0,0523 mm/hari. Perbedaan perhitungan ini terjadi karena perbedaan
ketelitian dari kedua cara tersebut dimana perhitungan menggunakan cara manual
dapat dikatakan lebih presisi karena mencantumkan hingga 4 angka di belakang
koma. Sementara itu, perhitungan di perangkat lunak CROPWAT tingkat presisi
lebih rendah karena hanya mengikutsertakan 1 angka di belakang koma saja.
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada musim penghujan (OktoberMaret), nilai kebutuhan air tanaman cenderung tinggi. Sementara itu, pada musim
kemarau (April-September), kebutuhan air tanaman bernilai lebih rendah. Nilai
kebutuhan air tanaman berada pada kondisi maksimum pada bulan Oktober
sedangkan nilai minimumnya berada pada bulan Juni.
Hal tersebut menandakan bahwa memang benar kebutuhan air tanaman
bergantung pada kondisi iklim pada wilayah tersebut, selain dari faktor-faktor
lainnya seperti faktor karakteristik tanaman, kondisi lahan, dan faktor budidaya.
Pada bulan-bulan dengan nilai ETo tinggi kecepatan angin rata-rata bulanan
bernilai tinggi. Hal tersebut berimplikasi pada rendahnya nilai kelembaban ratarata bulanan karena semakin besar kecepatan angin, uap angin yang terbawa pun
semakin banyak sehingga dapat mengurangi tingkat kejenuhan uap air di udara.
Dengan berkurangnya tingkat kejenuhan uap air di udara, tanaman akan terus
melakukan transpirasi untuk mengeluarkan panas yang dihasilkan karena adanya
proses-proses yang berlangsung di dalam tubuhnya.
Sementara itu, pada bulan-bulan dengan nilai ETo tinggi, rata-rata bulanan
lama penyinaran matahari dalam sehari juga diketahui bernilai tinggi. Artinya,
wilayah tersebut mengalami siang hari yang lebih panjang dari malam hari.
Akibat dari hal tersebut adalah proses fotosintesis dan evapotranspirasi yang
terjadi pada tanaman berlangsung dengan waktu yang lebih lama sehingga
meningkatkan nilai kebutuhan air tanaman. Dari penjabaran tersebut, dapat
diartikan bahwa kebutuhan air tanaman memang dapat diprediksi atas dasar
kehilangan air oleh tanaman akibat adanya proses evapotranspirasi. Prediksi
kebutuhan air tanaman yang tepat dapat digunakan sebagai dasar informasi untuk
perencanaan pemberian air irigasi di lahan pertanian secara efektif.
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut.
1. Kebutuhan air tanaman dihitung berdasarkan hilangnya air tanaman
akibat proses evapotranspirasi yang terjadi. Untuk menghitungnya
bisa menggunakan berbagai metode pendekatan menggunakan
rumus empiris. Metode yang paling akurat digunakan adalah
metode Penman-Monteith yang juga digunakan sebagai dasar
perhitungan pada aplikasi CROPWAT.
2. Aplikasi CROPWAT merupakan aplikasi yang digunakan untuk
membantu perencanaan sistem irigasi. Aplikasi ini dapat membantu
perhitungan evapotranspirasi potensial dan aktual, kebutuhan air
irigasi, dan perencanaan pemberian air irigasi bagi tanaman.
3. Hasil perhitungan ETo untuk wilayah Kradenan pada tahun 2013
urut dari bulan Januari hingga Desember secara manual yaitu
3,6356; 3,6205; 3,7155; 3,3978; 3,0977; 2,7863; 2,8485; 3,1547;
3,4702; 3,7561; 3,7273; dan 3,4192. Sementara untuk perhitungan
pada CROPWAT hasilnya adalah 3,55; 3,69; 3,78; 3,52; 3,15; 2,67;
3,01; 3,73; 3,84; 4,23; 3,58; 3,06.
5.2. Saran
Pendampingan asisten sudah cukup baik sehingga praktikum berjalan
dengan lancar, kedepannya diharapkan komunikasi antara praktikan dan
asisten berjalan dengan lancar.
DAFTAR PUSTAKA
Cahyono, B. 2002. Wortel: Teknik Budi Daya dan Analisis Usaha Tani. Kanisius:
Yogyakarta.
Pusposutardjo, S., 1991. Analisis Tinjau (Reconaissance Analysis) Potensi Sistem
Irigasi Indonesia Untuk Mendukung Swasembada Beras. Jurnal Teknik
Pertanian hal: 10-27. Perhimpunan Teknik Pertanian, Bogor.
Radjulaini. 2003. Pemakaian Tiga Metode Water Requirement untuk
Memprediksi Luas Sawah Maksimum yang dapat Diairi (Studi Kasus DAS
Cikaduen-Jabar).
Dalam
http://www.rudyct.com/PPS702-ipb/06223/radjulaini.htm diakses pada
Minggu, 25 September 2016 pukul 20.10 WIB.
Rokhma, N. M. 2008. Menyelamatkan Pangan dengan Irigasi Hemat Air.
Kanisius: Yogyakarta.
Syukur, M., dkk. 2015. Bertanam Tomat di Musim Hujan. Penebar Swadaya:
Jakarta.
Stancalie, F., et al. 2010. Using Earth Observation Data And Cropwat Model To
Estimate The Actual Crop Evapotranspiration. Physics and Chemistry of
The Earth 35(1): 25-30.
Warisno. 2003. Budidaya Kelapa Genjah. Kanisius: Yogyakarta.
LAMPIRAN
AZAS DAN TEKNIK IRIGASI
(TPT 3019)
ACARA I
PENENTUAN KEBUTUHAN AIR TANAMAN
Disusun Oleh :
Nama
: Reza Fatah Nugraha
NIM
: 14/363695/TP/10839
Golongan
: Selasa B
Asisten
: Agnes Hoki Briliana Suhono
LABORATORIUM TEKNIK SUMBERDAYA LAHAN DAN AIR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tanaman merupakan makhluk hidup autotrof yang dapat memproduksi
makanannya
sendiri
melalui
proses
fotosintesis.
Proses
tersebut
membutuhkan beberapa unsur pendukung dari lingkungannya, salah satunya
air. Air merupakan sumber kehidupan di Bumi. Tanpa adanya air, suatu
individu tidak akan bisa bertahan hidup. Selain digunakan untuk proses
fotosintesis, air pada tanaman juga digunakan untuk proses transpirasi.
Tanaman melakukan transpirasi untuk mengurangi panas yang dihasilkan di
dalam tubuhnya dengan menguapkan air ke udara bebas. Dalam hal ini, dapat
diartikan bahwa air juga berguna sebagai pengatur suhu pada tanaman.
Tanaman dalam sehari memerlukan air dalam jumlah tertentu sesuai
kebutuhannya untuk melakukan proses fotosintesis maupun transpirasi.
Dalam siklusnya, tanaman tidak boleh kekurangan ataupun kelebihan air
karena akan berpengaruh pada proses produksi bahan pangannya. Kelebihan
pemberian air pada tanaman juga tidak efisien dan dapat terjadi pemborosan.
Pemborosan air bisa disebabkan oleh kandungan lengas yang sudah tersedia
dalam tanah pada keadaan awal sehingga air yang berlebih akan terdrainasi.
Oleh karena itu, diperlukan manajemen pemberian air yang tepat agar
kebutuhan air tanaman dapat terpenuhi dan dapat meminimalkan jumlah air
yang terbuang sia-sia.
Sebagai mahasiswa yang menekuni bidang irigasi, perlu kiranya untuk
dapat menganalisa kebutuhan air tanaman. Hal tersebut dapat menjadi dasar
perencanaan sistem jaringan irigasi agar pemberian air irigasi dapat dilakukan
secara efektif dan efisien. Maka dari itu, perlu dilakukan praktikum acara 1
ini untuk membekali mahasiswa agar dapat memprediksi kebutuhan air pada
tanaman dengan beberapa metode yang diberikan.
1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum kali ini adalah:
1. Menentukan besarnya nilai kebutuhan air tanaman (crop water
requirement).
2. Mengenal perangkat lunak (software) untuk menghitung kebutuhan air
tanaman dan kebutuhan air irigasi.
1.3 Manfaat
Manfaat yang dapat diambil dari praktikum ini adalah mahasiswa dapat
melakukan perhitungan untuk menentukan nilai kebutuhan air tanaman
berdasarkan data iklim dengan beberapa metode sehingga nantinya dapat
membuat neraca air. Selain itu, mahasiswa juga dapat mengoperasikan
software untuk menghitung kebutuhan air tanaman dan irigasi. Dengan
demikian, mahasiswa dapat terjun di lapangan untuk memprediksi besarnya
nilai kebutuhan air tanaman pertanian nantinya ketika berada di dunia kerja.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Air diperlukan oleh tanaman dalam proses fotosintesis untuk mengonversi
unsur-unsur hara yang tersedia di alam menjadi cadangan makanannya.
Disamping itu, air juga merupakan media pengatur suhu bagi tanaman karena
dapat menyerap dan menyalurkan panas dari tubuh tanaman dengan cara diuapkan
ke luar tanaman melalui daunnya. Proses penguapan air dari tanaman dinamakan
proses transpirasi. Selain itu, air adalah bagian penting dari jaringan meristem
tanaman karena merupakan salah satu faktor penting dari protoplasma. Fungsi air
lainnya bagi tanaman adalah sebagai sarana transportasi untuk mengangkut zat
hara dari lingkungan ke dalam tubuh tanaman (Warisno, 2003).
Pemberian air dengan optimal yang sesuai dengan fase pertumbuhan
tanaman dapat meningkatkan produktivitas. Pemberian air sesuai masa
vegetatifnya akan meningkatkan pertumbuhan tinggi tanaman, jumlah cabang,
luas daun, dan diameter batang. Selain itu, dalam fase generatif juga dapat
meningkatkan jumlah bunga, buah, bobot dan diameter buah, serta panjang buah.
Kekurangan dan kelebihan air berpengaruh terhadap penurunan kualitas dan
produktivitas tanaman. Kelebihan air juga mengganggu pertumbuhan tanaman.
Misalnya, air berlebih para tanaman muda akan menyebabkan perakaran
membusuk dan mempercepat kematian tanaman (Syukur, dkk, 2015).
Proses penambahan air untuk memenuhi kebutuhan lengas tanah bagi
pertumbuhan tanaman dinamakan irigasi. Dalam pengertian lain, irigasi
merupakan usaha pengaturan dan penyediaan air untuk menunjang proses
produksi pertanian. Jenis irigasi antara lain irigasi air permukaan, irigasi air bawah
tanah, irigasi pompa, dan irigasi rawa. Sistem irigasi harus bermanfaat untuk
kelestarian air itu sendiri maupun untuk keberlanjutan obyek yang diairi.
Pemberian air irigasi harus dilakukan secara efisien, tidak boleh berlebih maupun
kurang. Dalam hal ini, irigasi harus didasari pada pola pemberian air dengan
hemat. Pemberian air irigasi dikatakan hemat apabila selisih antara penyediaan air
dan kebutuhan air tanaman tidak tinggi (Rokhma, 2008).
Jumlah kebutuhan air tanaman adalah sebanyak air yang hilang karena
adanya penguapan air tanah dan tanaman (evapotranspirasi). Kebutuhan air tanah
dipengaruhi kondisi iklim dan karakteristik tanaman, faktor tersebut berpengaruh
terhadap laju evapotranspirasi. Kebutuhan air tanaman juga dipengaruhi oleh
kondisi lahan dan teknik budidaya. Maka dari itu, penyediaan air irigasi harus
memperhatikan fase vegetatif tanaman, kondisi iklim, karakteristik tanaman,
kondisi lahan, serta cara-cara budidayanya (Cahyono, 2002).
Dasar penelitian kebutuhan air tanaman adalah menentukan kurva koefisien
kebutuhan air tanaman, yaitu nisbah antara evapotranspirasi tanaman dalam
keadaan pertumbuhan normal (Et), dengan evapotranspirasi potensial dari
tanaman acuan (Etp) sebagai fungsi dari waktu pertumbuhan tanaman (t), atau
dinyatakan sebagai:
Et / Etp = kc = f (t).
Berdasarkan persamaan tersebut, bila Etp dapat diprediksi dan koefisien tanaman
diketahui maka Et dapat diketahui pula. Kebutuhan air tanaman dianggap
merupakan kebutuhan air untuk evaporasi dan transpirasi saja, serta tanaman tidak
mengalami takanan kekurangan atau kelebihan air selama pertumbuhannya
(Pusposutardjo, 1991).
Untuk penentuan kebutuhan air tanaman, banyak digunakan metode
perhitungan dengan rumus-rumus pendekatan. Rumus-rumus pendekatan tersebut
diantaranya Blaney-Criddle, Penman-Monteith, Radiasi, Panci
Evaporasi,
Thornthwaite, Wickman, IRRI, Lowry Johnson, Christiansen, dan lain-lainnya.
Rumus-rumus tersebut pada umumnya berupa rumus-rumus empiris yang
dikembangkan berdasarkan kondisi yang ada di lapangan (Radjulaini, 2003).
Untuk menentukan nilai evapotranspirasi potensial sebagai kebutuhan air
tanaman juga dapat dilakukan menggunakan perangkat lunak pada komputer.
Perangkat lunak yang dimaksud adalah CROPWAT. CROPWAT dikembangkan
oleh Divisi Land and Water Development FAO dengan menggunakan metode
Penman-Monteith sebagai bahan perencanaan irigasi. CROPWAT merupakan
suatu alat yang praktis untuk penghitungan laju evapotranspirasi standar,
kebutuhan air tanaman, serta pengaturan irigasi tanaman (Stancalie, 2000).
BAB III
METODOLOGI
3.1.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini meliputi.
1. Seperangkat PC (Komputer).
2. Perangkat lunak CROPWAT 8.0.
3. Data klimatologi yang meliputi: hujan, suhu, kelembaban, sinar
matahari dan lain-lain.
3.2.
Cara Kerja
1. Nilai evapotranspirasi potensial dihitung manual menggunakan metode
Penman-Monteith berdasarkan data klimat yang disediakan.
2. Langkah di atas diulangi dengan program CROPWAT 8.0. Program
CROPWAT 8.0 dapat digunakan untuk menghitung evapotranspirasi
potensial, evapotranspirasi aktual, kebutuhan air irigasi satu jenis tanaman
maupun beberapa jenis tanaman dalam satu hamparan, serta merencanakan
pemnerian air irigasi. Hasil perhitungannaya digunakan kembali pada
acara 7.
3.3.
Analisa Data
1. Menentukan nilai temperatur rata-rata (Tmean (0C))
2. Menentukan nilai U (m/s)
3. Menghitung nilai tekanan uap jenuh ea (kPa)
ea (Tmax) =
ea (Tmin) =
17.27 xT max
0.611 exp T max+237.3
(
)
17. 27 xT min
0.611 exp ( T min+237 .3 )
ea (T max)+e a (T min )
2
ea =
4. Menghitung nilai tekanan uap harian ed (kPa)
ed = Rhmean/
(
50
50
+
e a (T min ) e a (T max)
)
5. Menghitung nilai nilai slop kurva tekanan uap
(
Δ=
4098 e a
2
( Tmean+237 .3 )
−1
(kPa℃ )
)
6. Menghitung nilai tekanan atmosfer P (kPa)
293−0.0065z
P=101.3 293
(
)
5.26
dengan z = tinggi tempat (m)
7. Menghitung nilai panas laten penguapan λ (MJ/kg)
−3
λ=2.501−( 2.361 x10 ) T
8. Menghitung nilai konstanta psychometrik γ (kPa℃ −1)
P
γ=0.00163 λ
9. Menghitung nilai kanopi resistance rc (sm-1)
200
r c = 2.88 ≈70
10. Menghitung nilai aerodynamik resistance ra (sm-1)
ra=
208
U2
11. Menghitung nilai modifikasi konstanta psychometrik γ ¿(kPa℃ −1)
γ ¿ =γ
1+r c
ra
( )
12. Menghitung nilai ET aerodynamik (mm/day)
ET aero =
γ
900
.
U e −e
Δ+γ ( 1+0 .34 U 2 ) ( T +273 ) 2 ( a d )
13. Menghitung nilai nomor hari (J)
Januari = 15
Februari = 31+14 = 45
Maret = 31+28+15 = 74 dst
14. Menghitung nilai deklinasi matahari δ (rad)
δ=0 . 409 sin(0 . 0172 J−1. 39 ) dengan J adalah nomor hari
15. Menghitung nilai sudut matahari ω s (rad)
ωs =arc cos (−tan ϕ tan δ )
16. Menghitung nilai jarak relatif matahari dr
dr= 1 + 0.033 cos (0.0172 J)
17. Menghitung nilai radiasi permukaan atmosfer Ra (MJ/m2d)
Ra =37.6 d r ( ωs sin ϕsin δ+cosϕcos δ sin ω s )
18. Menghitung nilai panjang hari
N=
24 ω s
jam
π
19. Menghitung nilai angka angstrom Rs (MJ/m2d)
n
Rs = as +b s N R a
(
)
dengan: as=0.25, bs=0.5 dan n/N=sinar matahari (%)
Jika n/N tidak diketahui maka
n Rs
= =K T max −T min )
N Ra RS √(
dengan: KRS = 0.19
20. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek Rns
Rns=( 1−α ) Rs≈0.77R s
21. Menghitung nilai faktor perawanan f
n
f = 0 . 9 N +0 .1
(
)
22. Menghitung nilai emesivitas ε
ε=( a1+b1 √ e d )=( 0.34−0.14 √e d )
23. Menghitung nilai radiasi thermal bersih Rnl (MJ/m2d)
n
Rnl =2.45 x10−9 0.9 N +0.1 ( 0.34−0.14 √ e d ) ( T kx4 +T kn 4 )
(
)
dengan Tkx = maximum day temperature (K)
Tkn = minimum day temperature (K)
24. Menghitung nilai radiasi yang diterima atmosfer Rn (MJ/m2d)
Rn = Rns-Rnl
25. Menghitung nilai soil heat flux G (MJ/m2d)
G = 0.14 (Tbulan n – Tbulan n-1)
26. Menghitung nilai energi yang ditinggal di atmosfer E (MJ/m2d)
E= Rn - G
27. Menghitung nilai ET yang terjadi karena radiasi (mm/day)
Δ
R
(
Δ+γ )
=
¿
ET rad
n
λ
28. Menghitung nilai Eto
ETo = ETaero +ETrad
3.4.
Contoh Perhitungan
Bulan Februari 2013
1. Menentukan nilai temperatur rata-rata (Tmean (0C))
Tmean = 24,6
2. Menentukan nilai U (m/s)
U = 0,6285 m/s
3. Menghitung nilai tekanan uap jenuh ea (kPa)
17,27× Tmax
ea (Tmax) = 0,611exp Tmax+237,3
17,27× 29,2
= 0,611exp 29,2+237,3
= 3,9839 kPa
17,27× Tmin
ea (Tmin) = 0,611exp Tmin+237,3
17,27× 21,8
= 0,611exp 21,8+237,3
= 2,3828 kPa
ea (T max)+e a (T min )
2
ea =
ea = (3,9839 + 2,3828)/2 = 3,1834 kPa
4. Menghitung nilai tekanan uap harian ed (kPa)
(
50
50
+
e a (T min ) e a (T max)
ed = Rhmean/
50
50
= 84/ ( 3,9839 + 2,3828 )
)
= 2,4006 kPa
5. Menghitung nilai nilai slop kurva tekanan uap
(
Δ=
4098 e a
2
( Tmean+237 .3 )
−1
(kPa℃ )
)
=¿
= 0,1434 kPa℃ −1
6. Menghitung nilai tekanan atmosfer P (kPa)
293−0.0065 z
P=101,3 293
(
= 101,3 (
)
dengan z = tinggi tempat (m)
293−(0.0065 ×15)
¿ = 101,2326 kPa
293
7. Menghitung nilai panas laten penguapan λ (MJ/kg)
−3
λ=2.501−( 2.361 x10 ) T
= 2.501 – (2.361 x 10-3× 24,6)
= 2,4429 MJ/kg
8. Menghitung nilai konstanta psychometrik γ (kPa℃ −1)
P
γ=0.00163 λ
101.2326
= 0.00163 2,4429 = 0,0675 kPa℃ −1
9. Menghitung nilai kanopi resistance rc (sm-1)
200
r c = 2.88 ≈70
10. Menghitung nilai aerodynamik resistance ra (sm-1)
ra = 208/ Umean = 208/0,6285 = 330,9613
11. Menghitung nilai modifikasi konstanta psychometrik γ ¿(kPa℃ −1)
rc
γ °=γ 1+ ra
(
)
70
=0,0676 1+ 330,9613 =0,0818
(
)
12. Menghitung nilai ET aerodynamik (mm/day)
ET aero =
γ
900
.
U e −e
Δ+γ ( 1+0 .34 U 2 ) ( T +273 ) 2 ( a d )
ETaero=
0,675
900
( 0,1434+ 0,0675(1+0,341+0,34 × 0,6285) ) × 297,6 × 0,6285(3,1834−2,4006)=0,4459
13. Menghitung nilai nomor hari (J)
Januari = 15
Februari = 31+14 = 45
14. Menghitung nilai deklinasi matahari δ (rad)
δ = 0,409 sin(0,0172×J-1,39) dengan J adalah nomor hari
δ = 0,409 sin(0,0172×45-1,39) = - 0,2363 rad
15. Menghitung nilai sudut matahari ω s (rad)
ωs =arc cos (−tan ϕ tan δ )
ω s =arc cos (−tan−0 ,1348tan−0.2363 ) =1,6035
16. Menghitung nilai jarak relatif matahari dr
dr= 1 + 0.033 cos (0.0172 J) = 1 + 0.033 cos (0.0172 x 45) = 1.0236
17. Menghitung nilai radiasi permukaan atmosfer Ra (MJ/m2d)
Ra =37.6 d r ( ωs sin ϕsin δ+cosϕcos δ sin ω s )
Ra = 37,6 × 1,0236 (1,6035 sin-0,1348 sin-0.2363 + cos-0,1348 cos-0.2363
sin1,6035) = 39,0002 MJ/m2d
18. Menghitung nilai panjang hari
24 ×
N= π
24 ×1,6035
=
= 12,2558
π
19. Menghitung nilai angka angstrom Rs (MJ/m2d)
n
Rs = as +b s N R a
(
n/N = 0,3858
)
dengan: as=0.25, bs=0.5 dan n/N=sinar matahari (%)
Rs =( 0,25+0,5 ×0,3858 ) 39,0002=17,2737
20. Menghitung nilai radiasi gelombang pendek Rns
Rns=( 1−α ) Rs≈0,77 Rs
= 0,77 × 17,2737 = 13,3007
21. Menghitung nilai faktor perawanan f
f = ( 0,9 × n/N) +0,1 = (0,9 x 0,3858)+0,1 = 0,4472
22. Menghitung nilai emesivitas ε
ε=( a1 +b1 √ e d )=( 0,34−0,14 √ e d )
= 0,34 – 0,14√ 2,4006 = 0,1231
23. Menghitung nilai radiasi thermal bersih Rnl (MJ/m2d)
Rnl = 2,45 × 10-9(0,9×n/N×f×ε)(Tkx+Tkn)
dengan Tkx = maximum day temperature (K)
Tkn = minimum day temperature (K)
Rnl = 2,45 × 10-9(0,9×0,3858×0,4472×0,1231)(301,9+293,3)
Rnl = 1,1204 MJ/m2d
24. Menghitung nilai radiasi yang diterima atmosfer Rn (MJ/m2d)
Rn = Rns-Rnl = 13,3007 – 1,1204 = 12,1803 MJ/m2d
25. Menghitung nilai soil heat flux G (MJ/m2d)
G = 0,14 (24,6 –25,2) = -0,0840 MJ/m2d
26. Menghitung nilai energi yang ditinggal di atmosfer E (MJ/m2d)
E = Rn – G = 12,1803 – (-0,0840) = 12,2643 MJ/m2d
27. Menghitung nilai ET yang terjadi karena radiasi (mm/day)
Δ
R
(
Δ+γ )
=
¿
ET rad
n
λ
ETrad = 3,1746 mm/day
28. Menghitung nilai Eto
ETo = ETaero +ETrad = 0,4459 + 3,1746 = 3,6205 mm/day
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Praktikum acara pertama Azas dan Teknik Irigasi membahas tentang
penentuan kebutuhan air tanaman di suatu wilayah tertentu. Kebutuhan air
tanaman yang dimaksudkan adalah jumlah air yang hilang akibat adanya proses
evapotranspirasi. Kebutuhan air tanaman ini sangat tergantung dengan kondisi
iklim di suatu wilayah serta karakteristik tanamannya. Oleh karena itu, untuk
perhitungan kebutuhan air tanaman diperlukan data iklim. Data iklim yang
digunakan meliputi data kelembaban (RH), suhu, kecepatan angin, radiasi
matahari, dan lama waktu penyinaran matahari.
Selain itu, pada praktikum kali ini praktikan dikenalkan dengan
CROPWAT. CROPWAT merupakan perangkat lunak yang disusun oleh FAO
untuk membantu proses perencanaan sistem irigasi. CROPWAT disusun untuk
memudahkan dan mempercepat perhitungan nilai evapotranspirasi potensial,
evapotranspirasi aktual, kebutuhan irigasi bagi tanaman, serta perencanaan
pemberian irigasi.
Untuk mendapatkan nilai kebutuhan air tanaman, dapat digunakan beberapa
metode tertentu dalam menganalisa data iklim tersebut. Metode yang dikenal
paling akurat untuk memprediksi kebutuhan air tanaman adalah metode PenmanMonteith. Metode tersebut juga telah digunakan pada perangkat lunak
CROPWAT sebagai dasar perhitungannya.
Dalam praktikum kali ini, dilakukan dua cara untuk menghitung kebutuhan
air tanaman. Cara yang pertama adalah perhitungan manual menggunakan metode
Penman-Monteith. Data iklim yang digunakan pada praktikum kali ini adalah data
dari wilayah Kradenan, Purworejo, Jawa Tengah. Data iklim tersebut diambil
pada tahun 2013. Data yang diperoleh adalah data iklim harian sehingga harus
dirata-rata terlebih dahulu untuk mendapatkan data iklim bulanan. Setelah itu,
dapat dilakukan perhitungan kebutuhan air tanaman untuk setiap bulannya. Hasil
perhitungan kebutuhan air tanaman dengan cara manual dapat dilihat pada tabel
berikut ini.
Setelah didapatkan hasil perhitungan manual, kebutuhan air tanaman
kemudian dicari nilainya menggunakan aplikasi CROPWAT. Untuk mencari
kebutuhan air tanaman, pilih menu “Climate/Eto” kemudian akan muncul form
yang harus diisi dengan data iklim yang akan digunakan. Data-data yang perlu
diisi adalah data ketinggian tempat pengukuran, posisi pada garis lintang dan
bujur, suhu minimum, suhu maksimum, kelembaban, kecepatan angin, dan lama
penyinaran matahari. Setelah itu akan muncul hasil evapotranspirasi potensial
yang terjadi pada setiap bulannya. Hasil dari perhitungan menggunakan aplikasi
CROPWAT dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.1. Hasil Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman (ETo) menggunakan
CROPWAT 8.0.
Setelah itu, hasil yang didapatkan dari kedua cara tersebut disajikan dalam
satu tabel. Hasil dari kedua cara di atas kemudian dibandingkan dan dilihat
perbedaan hasil perhitungannya apakah terpaut jauh atau tidak. Kemudian, hasil
yang disajikan dalam bentuk tabel divisualisasikan dalam bentuk grafik. Hal
tersebut dilakukan agar dapat diketahui pada bulan mana kebutuhan air tanaman
bernilai maksimum maupun minimum. Perbandingan hasil perhitungan manual
dan CROPWAT dapat dilihat pada tabel dan grafik berikut ini.
Tabel 4.2. Perbandingan Nilai ETo Manual dan CROPWAT.
Bulan
Eto Manual
Januari
Februari
Maret
April
Mei
Juni
Juli
Agustus
September
Oktober
November
Desember
3,6356
3,6205
3,7155
3,3978
3,0977
2,7863
2,8485
3,1547
3,4702
3,7561
3,7273
3,4192
Eto
CROPWAT
3,55
3,69
3,78
3,52
3,15
2,67
3,01
3,73
3,84
4,23
3,58
3,06
Nilai ETo
Perbandingan ETo CROPWAT dan Manual
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
Eto CROPWAT
Et o Manual
Gambar 4.2. Grafik Perbandingan Nilai ETo manual dan CROPWAT.
Tabel dan grafik perbandingan di atas menunjukkan adanya sedikit
perbedaan perhitungan nilai ETo antara cara perhitungan manual dan
menggunakan CROPWAT. Perbedaan terbesar ada pada bulan Agustus yaitu
sebesar 0,5753 mm/hari. Sementara itu, selisih terendah ada pada bulan Mei yaitu
sebesar 0,0523 mm/hari. Perbedaan perhitungan ini terjadi karena perbedaan
ketelitian dari kedua cara tersebut dimana perhitungan menggunakan cara manual
dapat dikatakan lebih presisi karena mencantumkan hingga 4 angka di belakang
koma. Sementara itu, perhitungan di perangkat lunak CROPWAT tingkat presisi
lebih rendah karena hanya mengikutsertakan 1 angka di belakang koma saja.
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa pada musim penghujan (OktoberMaret), nilai kebutuhan air tanaman cenderung tinggi. Sementara itu, pada musim
kemarau (April-September), kebutuhan air tanaman bernilai lebih rendah. Nilai
kebutuhan air tanaman berada pada kondisi maksimum pada bulan Oktober
sedangkan nilai minimumnya berada pada bulan Juni.
Hal tersebut menandakan bahwa memang benar kebutuhan air tanaman
bergantung pada kondisi iklim pada wilayah tersebut, selain dari faktor-faktor
lainnya seperti faktor karakteristik tanaman, kondisi lahan, dan faktor budidaya.
Pada bulan-bulan dengan nilai ETo tinggi kecepatan angin rata-rata bulanan
bernilai tinggi. Hal tersebut berimplikasi pada rendahnya nilai kelembaban ratarata bulanan karena semakin besar kecepatan angin, uap angin yang terbawa pun
semakin banyak sehingga dapat mengurangi tingkat kejenuhan uap air di udara.
Dengan berkurangnya tingkat kejenuhan uap air di udara, tanaman akan terus
melakukan transpirasi untuk mengeluarkan panas yang dihasilkan karena adanya
proses-proses yang berlangsung di dalam tubuhnya.
Sementara itu, pada bulan-bulan dengan nilai ETo tinggi, rata-rata bulanan
lama penyinaran matahari dalam sehari juga diketahui bernilai tinggi. Artinya,
wilayah tersebut mengalami siang hari yang lebih panjang dari malam hari.
Akibat dari hal tersebut adalah proses fotosintesis dan evapotranspirasi yang
terjadi pada tanaman berlangsung dengan waktu yang lebih lama sehingga
meningkatkan nilai kebutuhan air tanaman. Dari penjabaran tersebut, dapat
diartikan bahwa kebutuhan air tanaman memang dapat diprediksi atas dasar
kehilangan air oleh tanaman akibat adanya proses evapotranspirasi. Prediksi
kebutuhan air tanaman yang tepat dapat digunakan sebagai dasar informasi untuk
perencanaan pemberian air irigasi di lahan pertanian secara efektif.
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut.
1. Kebutuhan air tanaman dihitung berdasarkan hilangnya air tanaman
akibat proses evapotranspirasi yang terjadi. Untuk menghitungnya
bisa menggunakan berbagai metode pendekatan menggunakan
rumus empiris. Metode yang paling akurat digunakan adalah
metode Penman-Monteith yang juga digunakan sebagai dasar
perhitungan pada aplikasi CROPWAT.
2. Aplikasi CROPWAT merupakan aplikasi yang digunakan untuk
membantu perencanaan sistem irigasi. Aplikasi ini dapat membantu
perhitungan evapotranspirasi potensial dan aktual, kebutuhan air
irigasi, dan perencanaan pemberian air irigasi bagi tanaman.
3. Hasil perhitungan ETo untuk wilayah Kradenan pada tahun 2013
urut dari bulan Januari hingga Desember secara manual yaitu
3,6356; 3,6205; 3,7155; 3,3978; 3,0977; 2,7863; 2,8485; 3,1547;
3,4702; 3,7561; 3,7273; dan 3,4192. Sementara untuk perhitungan
pada CROPWAT hasilnya adalah 3,55; 3,69; 3,78; 3,52; 3,15; 2,67;
3,01; 3,73; 3,84; 4,23; 3,58; 3,06.
5.2. Saran
Pendampingan asisten sudah cukup baik sehingga praktikum berjalan
dengan lancar, kedepannya diharapkan komunikasi antara praktikan dan
asisten berjalan dengan lancar.
DAFTAR PUSTAKA
Cahyono, B. 2002. Wortel: Teknik Budi Daya dan Analisis Usaha Tani. Kanisius:
Yogyakarta.
Pusposutardjo, S., 1991. Analisis Tinjau (Reconaissance Analysis) Potensi Sistem
Irigasi Indonesia Untuk Mendukung Swasembada Beras. Jurnal Teknik
Pertanian hal: 10-27. Perhimpunan Teknik Pertanian, Bogor.
Radjulaini. 2003. Pemakaian Tiga Metode Water Requirement untuk
Memprediksi Luas Sawah Maksimum yang dapat Diairi (Studi Kasus DAS
Cikaduen-Jabar).
Dalam
http://www.rudyct.com/PPS702-ipb/06223/radjulaini.htm diakses pada
Minggu, 25 September 2016 pukul 20.10 WIB.
Rokhma, N. M. 2008. Menyelamatkan Pangan dengan Irigasi Hemat Air.
Kanisius: Yogyakarta.
Syukur, M., dkk. 2015. Bertanam Tomat di Musim Hujan. Penebar Swadaya:
Jakarta.
Stancalie, F., et al. 2010. Using Earth Observation Data And Cropwat Model To
Estimate The Actual Crop Evapotranspiration. Physics and Chemistry of
The Earth 35(1): 25-30.
Warisno. 2003. Budidaya Kelapa Genjah. Kanisius: Yogyakarta.
LAMPIRAN