Lokasi dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, pada bulan Oktober-November 2011.
Bahan dan Alat
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: tanah Entisol
dalam keadaan terganggu, air irigasi, kain saring, kapas, pipa PVC berukuran 6 inci untuk model vertikultur dan yang ½ inci untuk pipa irigasi, tee dan elbow ½ inci, dop 6 inci, stopkran, selotip, lem pipa, besi siku dan tabung Mariotte.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: saringan tanah berukuran 9 mesh, bor listrik, gerinda, ring sampel, penggaris, infiltration apparatus, oven, timbangan digital, stopwatch, gelas ukur dan gelas erlenmeyer, GPS Garmin 12XL.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan pengamatan langsung dilapangan (observasi) terhadap kinerja sistem irigasi tetes bawah permukaan dengan beberapa pola susunan pada tanah Entisol secara vertikultur.
Parameter
1. Sifat fisik tanah Entisol
Dilakukan analisis bulk density, particle density, porositas, tekstur, kadar air awal dan kadar air kapasitas lapang pada tanah Entisol. Nilai kadar air
awal dan kapasitas lapang ini akan menjadi acuan (batas bawah dan batas atas) dalam kecukupan air bagi tanah.
2. Debit (laju pemberian air) irigasi
Diukur debit dari pipa irigasi yang telah dilubangi (d=1 mm) sepanjang satu sisi setiap 10 cm (13 lubang) dalam ml/menit, kemudian ditentukan pula laju infiltrasi konstannya dengan menggunakan metode Kostiakov, lalu bandingkan hasil yang diperoleh, diatur jumlah lubang pada pipa irigasi.
Laju infiltrasi konstan dijadikan sebagai acuan untuk menentukan laju pemberian air.Laju pemberian air yang diterapkan harus lebih kecil dari laju infiltrasi konstan untuk menghindari terjadinya erosi maupun aliran permukaan (Saprianto dan Pandjaitan, 1999).
3. Pola pembasahan
Pergerakan air yang keluar melalui lubang pada pipa irigasi akan bergerak secara vertikal maupun horizontal, untuk mengetahuinya dilakukan pengukuran kadar air tanah pada 30, 60, 120 dan 240 menit setelah pemberian air irigasi. Sampel diambil melalui lubang pada dinding model vertikultur.
4. Penyaluran Kebutuhan air irigasi
Jumlah air yang diperlukan untuk irigasi dicatat dari penurunan permukaan air pada tabung Mariotte.
5. Efisiensi irigasi
Terdiri dari efisiensi pemakaian air, efisiensi penyimpanan air dan efisiensi distribusi air yang dihitung dengan Persamaan 7, 8 dan 9.
Pelaksanaan Penelitian
Adapun pelaksanaan penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan kerja, yaitu:
Mempersiapkan tanah Entisol
1. Tanah Entisol untuk penelitian ini diperoleh dari Kebun Percobaan Kwala Bekala Universitas Sumatera Utara (3028’41,9” LU – 98038’18,5” BT) melalui GPS Garmin 12XL.
2. Tanah dibiarkan kering udara terlebih dahulu kemudian disaring dengan
saringan tanah (9 mesh).
Menganalisis sifat fisik tanah Entisol
1. Diambil sampel tanah dengan menggunakan ring sampel sebanyak 3
ulangan, kemudian dianalisis kerapatan massa, kerapatan partikel, porositas, tekstur, kadar air kapasitas lapangnya dengan metode gravitasi.
2. Kerapatan massa dan kerapatan partikel ditentukan dengan cara
mengambil sampel tanah (3 ulangan) dengan ring sampel lalu dikeringkan menggunakan oven. Kerapatan massa dan kerapatan partikel dihitung dengan persamaan berikut:
�� =(����+���������������)− ���������������
����������ℎ��������������� ...(11)
�� =
(����+���������������)− ���������������
����������ℎ���������� ...(12)
Bd = Kerapatan massa (gram/cm3)
Pd = Kerapatan partikel (gram/cm3) BTKO = Berat tanah kering oven (gram)
Volume tanah kering oven diperoleh dengan cara menjenuhkan tanah kering oven didalam gelas erlenmeyer hingga mencapai volume 200 ml, kemudian di dihitung volume tanah kering ovennya (200 ml dikurangi volume air yang terpakai untuk penjenuhan).
3. Porositas dihitung dengan menggunakan Persamaan 1.
4. Tekstur tanah ditentukan dengan menganalisis sampel (3 ulangan) di
Laboratorium Riset dan Teknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
5. Kadar air kapasitas lapang ditentukan dengan cara mengambil sampel
sebanyak 3 ulangan lalu dijenuhkan. Sampel dibiarkan kering udara selama 2 hari agar mencapai keadaan kapasitas lapang. Selanjutnya sampel tersebut ditentukan kadar airnya dengan metode gravimetrik.
Mempersiapkan model vertikultur
1. Dipotong pipa PVC yang berdiameter 6 inci sepanjang 135 cm, sedangkan
pipa PVC yang berdiameter ½ inci dipotong sepanjang 140 cm.
2. Dilubangi pipa PVC 6 inci yang telah dipotong, dengan diameter sebesar 8 cm pada tiga arah sebanyak lima baris.
3. Dirakit tabung Mariotte sehingga memiliki head sebesar 10 cm (pada
batas atas model vertikultur) yang berfungsi untuk memberikan air dengan tekanan yang konstan pada pipa irigasi.
Menentukan debit (laju pemberian air) irigasi
1. Diukur debit dari pipa irigasi yang telah dilubangi (d = 1 mm) dan diisi dengan kapas, sepanjang satu sisi setiap 10 cm (ml/menit) dengan 3 kali ulangan.
2. Ditentukan laju infiltasi konstan tanah Entisol dengan menggunakan metode Kostiakov sebanyak 3 kali ulangan.
3. Dibandingkan hasil pengukuran yang diperoleh (debit irigasi dengan laju infiltrasi konstan).
4. Ditentukan jumlah lubang yang akan dibuat pada pipa irigasi sehingga
diperoleh debit (laju pemberian air) irigasi yang tidak melampaui nilai laju infiltrasi konstan, hal ini dilakukan agar air irigasi yang diberikan tidak mungkin menyebabkan genangan.
5. Dibuat lubang-lubang pada pipa irigasi dengan seimbang sesuai dengan
pola susunannya (4 arah, 3 arah dan spiral).
Pengujian kinerja sistem irigasi
1. Pola pembasahan ditentukan dengan mengambil sampel melalui lubang
pada dinding model vertikultur, 60, 120 dan 240 menit setelah pemberian air irigasi (untuk setiap pola susunan lubang dengan 3 ulangan), kemudian diukur kadar airnya.
2. Penyaluran kebutuhan air irigasi ditentukan dengan melakukan
pengukuran besarnya penurunan tinggi permukaan air pada tabung
Mariotte, kemudian dikalikan dengan luas penampang (A) tabung
Mariotte tersebut.
����������������ℎ������������= ∆��� ………...(13)
∆t = Penurunan permukaan air (cm)
A = Luas penampang tabung Mariotte (cm2)
3. Efisiensi pemakaian air irigasi ditentukan dengan membandingkanvolume
Mariotte dikurangi volume air rembesan) dengan volume air irigasi yang disalurkan(volume air yang berkurang pada tabung Mariotte).
4. Efisiensi penyimpanan air irigasi ditentukan dengan cara membandingkan
kadar air rata-rata yang bertambah pada sampel tanah dengan kadar air yang dibutuhkan tanah sebelum pemberian air irigasi.
5. Efisiensi distribusi air irigasi ditentukan dengan cara membandingkan
angka deviasi standar untuk kedalaman air yang ditampung pada sampel tanah dengan kedalaman air rata-rata yang ditampung pada sampel tanah.