Kebutuhan air tanaman (crop water requiment) adalah besarnya jumlah air yang digunakan oleh tanaman untuk berproduksi atau secara umum menunjukan jumlah total evaporasi dari bahan yang digunakan oleh tanaman. Kebutuhan air tanaman biasa disebut evapotranspirasi. Menurut Doorenbos dan Pruit (1977), kebutuhan air tanaman merupakan jumlah air yang dibutuhkan untuk mengimbangi evapotranspirasi tanaman sehat (ETc) yang tumbuh pada suatu lahan yang luas, kondisi air tanah dan kesuburan tanah tidak dalam keadaan terbatas serta dapat mencapai produksi potensial pada lingkungan pertumbuhannya.
Besarnya kebutuhan air tanaman dipengaruhi oleh berbagai faktor yang mencakup iklim, tanah, teknik budidaya, dan irigasi yang digunakan. Kebutuhan air tanaman juga dipengaruhi oleh fase pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Umumnya pada fase vegetatif tanaman memerlukan air dalam jumlah yang besar. Kekurangan air pada periode tertentu akan mengurangi hasil, yaitu pada awal pertumbuhan akan mengurangi hasil sampai 50% dan pada awal fase pembungaan akan mengurangi hasil 25%.
Pada dasarnya kebutuhan air tanaman dapat dihitung dengan metode pengukuran langsung atau dengan metode pendugaan. Metode pengukuran langsung menggunakan panci evaporasi dan lysimeter yang didasari pada prinsip neraca air.
1. Neraca Air
Neraca air (water balance) mudah berubah baik menurut ruang maupun waktu, karena mengikuti siklus hidrologi. Menurut Sastrodarsono dan Takeda (1983), neraca air merupakan penjelasan hubungan aliran masuk (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari proses sirkulasi untuk suatu periode tertentu di suatu daerah. Neraca air tanaman dapat dituliskan sebagai berikut:
PI DRoET S ... (1) Keterangan:
P : Curah hujan E : Evaporasi
I : Irigasi T : Transpirasi
D : Drainase S : Cadangan air dalam tanah
Ro : Runoff
2. Evapotramspirasi Potensial (ETP)
ETP merupakan konsep yang dikembangkan oleh Penman yang membatasi laju penguapan terbesar dari suatu komunitas tanaman. Ada tiga hal utama dari konsep ini, yaitu : tajuk tanaman menutupi tanah secara sempurna, air tanah cukup, dan tanaman cukup pendek. Ketiga batasan tersebut pada prinsipnya adalah untuk memaksimalkan laju evapotranspirasi, sehingga hanya ada satu nilai evapotranspirasi potensial untuk kondisi cuaca tertentu yang hanya ditentukan oleh unsur-unsur cuaca. ETP menggambarkan laju maksimum kehilangan air suatu pertanaman yang ditentukan oleh kondisi iklim pada keadaan penutupan tajuk tanaman pendek yang rapat dengan penyediaan air yang cukup.
3. Evapotranspirasi Aktual (ETR)
Berdasarkan keadaan air tanah, dikenal dua istilah yaitu ETP dan ETR. ETP adalah evapotranspirasi yang terjadi pada keadaan kapasitas lapang, sedangkan ETR terjadi pada saat keadaan air tanah sebenarnya. Akan tetapi, besarnya ETR tidak selalu lebih rendah dari ETP. Besarnya nilai ETR dipengaruhi oleh keadaan permukaan evaporasi dan ketersediaan air.
4. Evapotranspirasi Maksimum (ETM)
Evapotranspirasi maksimum (ETM) adalah evapotranspirasi maksimal yang dilakukan oleh tanaman yang dapat diartikan juga sebagai evapotranspirasi tanaman (ETc). Menurut Doorenbos dan Pruit (1977), untuk menduga evapotranspirasi maksimal tanaman ada beberapa tahap, yaitu :
a) Menentukan evapotranspirasi acuan (ETo) b) Menentukan koefisien tanaman (Kc)
c) Menghitung evapotranspirasi tanaman (Etmax atau ETc) d) Menjelaskan adanya pengaruh iklim lokal
Untuk mengetahui besarnya nilai ETM diperlukan nilai koefisien tanaman (Kc), dimana nilai Kc menunjukan nilai karakteristik dari suatu tanaman dalam menentukan besarnya kebutuhan air. Setiap tanaman memiliki nilai Kc tertentu seperti yang terdapat pada lampiran 1. Kc juga merupakan fungsi dari tahap-tahap fenologi taanaman yang nilainya beragam diantara tiap-tiap kelompok tanaman dan tahap perkembangannya. Koefisien tanaman (Kc), menujukkan hubungan antara ETo dan ETM, sementara itu nilai ETo dapat didekati dengan nilai ETP.
Doorenbos dan Pruit (1977), menghitung evapotranspirasi maksimal per tanaman berdasarkan fungsi dari evapotranspirasi acuan dengan parameter karakteristik tanamannya, yang digambarkan dengan persamaan berikut :
ETc = Kc x ETo ... (2)
Keterangan:
ETc : Evapotranspirasi tanaman Kc : Koefisien tanaman ETo : Evaporasi
5. Indeks Kecukupan Air
Indeks kecukupan air merupakan salah satu parameter untuk mengetahui tingkat kebutuhan air yang digunakan oleh tanaman. Nilai tersebut dicerminkan oleh rasio antara ETR dan ETM. Indeks kecukupan air dapat digunakan sebagai evaluasi apakah sistem suatu tanaman yang ada sudah efisien dalam memanfaatkan air.
Ada dua konsep yang melatarbelakangi analisis ETR/ETM, yaitu : (a) hubungan antara tanaman dan air yang merupakan fungsi linear pada umumnya relevan digunakan untuk menduga penurunan hasil tanaman ketika tanaman mengalami strees air yang diakibatkan oleh cekaman air.
(b) kekurangan air (cekaman air) yang terjadi pada fase kritis tanaman akan mengakibatkan penurunan hasil yang lebih besar dibandingkan jika terjadi pada fase lainnya.
6. Kehilangan Hasil Relatif Tanaman
Kehilangan hasil disebabkan oleh cekaman air yang sangat ditentukan oleh tingkat intensitas cekaman air. Kekurangan air pada fase vegetatif tidak berakibat langsung terhadap penurunan hasil, tetapi hanya menurunkan pertumbuhan sumber asimilasi seperti pada daun dan batang. Sedangkan kekurangan air pada fase pembungaan dapat berdampak langsung terhadap penurunan hasil.
Perhitungan nisbah ETR secara runut waktu dalam suatu hamparan memungkinkan untuk dapat mempresentasikan keragaman spasial dan temporal indeks kecukupan air di suatu wilayah. Untuk menekan resiko terjadinya kekeringan dan penurunan hasil tanaman, maka upaya yang dapat dilakukan adalah dengan mengantisipasi terjadinya cekaman air pada fase kritis melalui penyusunan masa tanam dan pemberian air irigasi.
7. Hubungan Indeks Kecukupan Air dengan Kehilangan Hasil Relatif Prediksi hasil tanaman kaitannya dengan defisit air. Untuk memprediksi potensi penurunan hasil pada tanaman akibat kekurangan air telah dibuat satu model linier fungsi produksi tanaman yang telah disusun oleh FAO (Doorenbos dan Kassam, FAO volume 33, 1987).
1Ya/Ym
Ky
1ETci/ETc
... (3)Dimana :
Ya : Produksi tanaman aktual (t/ha)
Ym : Produksi tanaman maksimum yang diharapkan (t/ha) ETci : Evapotranspirasi tanaman aktual (mm/hari)
ETc : Evapotranspirasi potensial (pada kondisi standar dimana tidak ada stres air) (mm/hari)
Ky adalah faktor yang mendeskripsikan penurunan produksi relatif sehubungan dengan penurunan ETc yang diakibatkan oleh kondisi defisit air. Nilai Ky untuk setiap tanaman adalah berbeda dan bervariasi selama masa pertumbuhannya. Pada umumnya penurunan produksi akibat defisit air selama fase vegetatif dan pemasakan relatif kecil, sementara itu selama fase pembungaan dan pembentukan hasil nilai Ky lebih besar.