Kinerja sistem irigasi kendi untuk tanaman di daerah kering

KINERJA SISTEM I R I G A S I KEFlDI

UNTUK TANAMAN D I DAERAH KERING

Oleh

EDWARD

94542

-

TEP

PROGRAM PASCASAFUANA

I N S T I T U T PERTANIAN

BOGOR

ABSTRACT

Indonesia h a s a very large dry land area, a big part o f which w a s left fallow. Since 1996, a pitcher irrigation system f o r irrigating farm in t h e dry land area w a s being developed. T h e objective o f the research is t o study the performance o f pitcher irrigation system in order t o increase the use o f water in dry land. area. The performance indicator o f t h e system is t h e ability o f pitcher water permeated stated as pitcher hydraulic conductivity ( K k m d i ) and seepage at pitcher wall, and distribution o f soil moisture stated as the pattern o f change of soil moisture, soil moisture profile, and wetting front. T h e performance o f t h e system was detected by watering simulation using cylindrical coordinate system with Finite Element Method approach, and an experiment in the soil media o f sand and silty clay soil. The result o f simulation and laboratory w a s well matched, which mean it could be used t o see the system performance such as hydraulic conductivity o f wall pitcher, seepage rate, seepage pattern, and soil moisture distribution. Adding sand in the substance mixture of pitcher materials could increase the hydraulic conductivity o f the pitcher. Seepage rate and pattern were influenced by the soil, where at first water was rapidly permeated, and then it slowly permeated, and finally it comes t o a constant when t h e soil was w e t . T h e simulation showed that pitcher irrigation system is finctioning as t o supply water for plant.

RINGKASAN

EDWARD. Kinerja sistem irigasi kendi untuk tanaman di daerah kering. Di bawah bimbingan: SOEDODO HARDJOAMIDJOJO sebagai ketua, dan berturut-turut:

MOHAMMAD AZRON DHALHAR, BUD1 INDRA SETIAWAN, DASUN

HERUDJITO dan SISWADI sebagai anggota.

Indonesia mempunyai lahan kering di daerah kering yang sangat luas dan

potensial untuk dikembangkan menjadi lahan pertanian. Salah satu kendala untuk

menjadikannya lahan pertanian adalah keterbatasan sumberdaya air, sehingga

membutuhkan teknologi irigasi yang hemat dalam pemakaian air.

Sistem irigasi kendi secara mikro berfungsi untuk menyimpan dan. merembeskan

air kedalam tanah di zone perakaran tanaman. Perrnasalahannya bagrumana kriteria

kendi irigasi yang efisien dan hemat air, dan bagaimana kinerja sistecn irigasi kendi

dalam mendistribusikan air pada zone perakaran tanaman. Pentingnya kine rja tersebut

untuk mengetahui kemampuannya kendi dalam memenuhi kebutuhan air tanaman.

Pembuatan kendi irigasi dilakukan Agustus 1997 sampai Maret 1999 di beberapa

pusat pengrajin gerabah di Jawa Barat yaitu: di Plered, Ciruas, dan Crunung Guruh.

Pembuatan juga dilakukan Masbagik, Nusa Tenggara Barat. Carnpuran bahan

pembuatan kendi adalah pasir d m tanah dengan tekstur tanah liat berdebu dan tanah liat.

Untuk mengetahui konduktivitas hidrolik jenuh kendi (Kkcndi), dilakukim pengukuran dengan metode tinggi muka air tetap (constant head method) dan metotie tinggi muka

air menurun ($Xing head method). Kedua metode diambil dari metode pengukuran

tanah jenuh yang dimodifikasi untuk mengukur Kkendi.

Percobaan irigasi kendi di Laboratoriurn dilakukan dari bulan Januari 1999

sampai Juni 1999. Pengamatan dilakukan dengan mengukur laju dan kurnulatif

rembesan pada dinding kendi, d m perubahan kelembaban tanah. Rembesan air diukur

dengan mengamati laju penurunan air pada tabung mariote, sedangkan pengukuran

perubahan kelembaban tanah menggunakanpressure transducer.

Pendekatan numerik metode elemen hingga Gnite element method) dengan

bentuk elemen segitiga untuk membagi daerah aliran, guna menyelesaikan model

simulasi aliran air pada dinding kendi dan tanah. Persamaan koordinist silinder dua

dengansyaratbatasnya:

8(r) = mempunyai nilai spesifik pada TI, dan

--

E B c o s a + [ ~ ~ + K ) s i n a = O pada l-2

c ,

c,

Penambahan pasir pada campuran bahan pembuatan kendi dapat meningkatkan

Kkmdi secara positif, narnun penambahan pasir dibatasi daya rekat t,m& liat yang

digunakan sehingga pada setiap tempat berbeda kemampuan penambahan pasimya.

Kenaikan Kkendi dengan persentase penambahan pasir (ps) yang diukur dengan metode

muka air tetap mengikuti persamaan Kkedi = (a3) eb3 (P") dimana koefisen a3 sebesar

0,06; 0,09; 0,09; 0,0035 crn/hari dan b3 sebesar 0,1141; 0,0354; 0,0595; 0,2299 masing-

masing untuk kendi asnl Ciruns, Gunung Guruh, Masbagik dan Plered.

Hasil penelitian menunjukkan laju dan pola rembesan pada dinding kendi

dipengaruhi kondisi fisik tanah di sekitar kendi. Laju rembesan akan meningkat secara

cepat pada awal irigasi dan kemudian men- sarnpai menjadi konstart. Peningkatan

laju rembesan pada awal irigasi karena perbedaan kelembaban yang sangat besar antara

dinding kendi yang jenuh dengan tanah yang kering. Penurunan laju rembesan terjadi

setelah tanah mulai lembab dan menjadi konstan setelah terjadi kesetimbangan.

Profil kelembaban tanah hasil simulasi dengan metode elemer~ hingga telah

memberikan gambaran sebaran kelembaban tanah ke arah radial lebih lambat

dibandingkan arah vertikal. Kedalaman pembenaman kendi memberikan pengaruh

terhadap distribusi kelembaban tanah. Pembenaman kendi 2 cm menyebsibkan potensial tet-jadinya evaporasi. Pembenaman kendi 5 cm menyebabkan permukaan tanah yang

lembab menjadi lebih sempit dan mengurangi potensial evaporasi. Sedangkan

pembenaman 10 cm, permukaan tanah di sekitar kendi akan relatif krsring sehingga

menekan evaporasi namun potensial te jadi perkolasi.

Dengan kondisi profil kelembaban tanah dan laju rembesan pada dinding kendi

maka tidak semua tanaman pertanian dapat diirigasi dengan sistem ini. Beberapa

tanaman yang diperkirakan sesuai dengan sistem irigasi kendi di antamnya ialah: cabai,

KINERJA SISTEM IRIGASI KENDI

UNTUK TANAlMAN DI DAERAH KERING

Oleh

Edward 94542

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor

pada Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor

PROGRAM

PASCASARJANA

J u d u l Penelitian : K i n e r j a Sistem I r i g r s i K e n d i u n t u k T a n a m a n d~i D a e r a h K e r i n g

Nama Mahasiswa : Edward

Nomor Mahasiswa : 94542

Program Studi : Ilmu Keteknikan Pertanian

Menyetujui : 1 . Komisi Pembimbing

ProfDr.Ir. Soedodo Hardioamidiojo. M.Sc. Ketua

r Ir. Mohammad Azron Dhalhar. MSAE

b-

Dr Ir Budi lndra Setlawan. M Agr

Anggota Anggota

Dr. Dasun Herudiito. M . S c Anggota

Dr. Ir. Siswadi. 1-Anggota

a Program Studi Keteknikan Pertanian

lanuwoto. M.Sc

RIWAYAT HIDUP

Nama

Jenis kelarnin

: Edward

: Laki-laki

Tempat dan tanggal lahir 01 Agwstus 1962 di Muara Danau Lmtang, Kabupaten Lahat, Sumatera Selatan

Agama : Islam

Perkawinan

Istri

: Kawin

: Jetty Wihertantie

An& : 1. Gilang Ghufion Lintang

2. Mayang Syafira Lintang

Pendidikan

Selanjutnya, mulai tahun akademik 1994/1995 penulis melanjutkan Pendidikan

2. Sekolah Lanjutan Pertama 3. Sekolah Lanjutan Atas

4. Sarjana (Sl)

5. Pascasarjana (S2)

Program Doktor (S3) di Institut Pertanian Bogor dalam Program Studi Illnu Keteknikan Tempat

SD Negeri Muara Nama Pendidikan

1. Sekolah Dasar

Pertanian dan Bidang Studi Teknik Surnberdaya Tanah dan Air, dengan sponsor dari Tahun Lulus 1975 1979 1982 1987 1992

Tim Manajemen Program Doktor (TMPD) Dikti.

Musi Rawas.

SMA Negeri I Palembang.

Fakultas Pertanian Unkversitas Sriwijaya

Program Pascasarjana LJGM, Program Studi Mekanisasi Pertanian

Semenjak tahun 1988 sarnpai sekarang penulis bekerja sebagai Staf' Pengajar pada

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan selesainya penelitian dan penulisan disertasi ini, penuli:s mengucapkan

Syukur Alhamdulillah clan semoga ini membawa manfaat untuk pengembangan Ilmu

Pengetahuan dan Teknologi khususnya di bidang Teknik Sumberdaya 'Tanah dan Air.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan sebesar-

besarnya atas bantuan baik moril maupun materil, terutarna kepada:

1. Yth. Bapak Prof. Dr. Ir. Soedodo Hardjoamidjojo, M.Sc. selaku ketua komisi

pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis untuk

mengembangkan kemampuan mulai dari pemilihan matakuliall, penyusunan

proposal penelitian sampai penulisan disertasi.

2. Yth. Bapak Dr. Ir. Mohammad Azron Dhalhar, MSAE. sebagai anggota komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, masukan dan arahan agar

penelitian dan penulisan disertasi ini menjadi lebih baik.

3. Yth. Bapak Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr. sebagai anggota komisi

pembimbing dan juga memberikan kesempatan kepada penulis untuk ikut dalam

penelitian RUT dan semi-QUE, proses belajar mengajar dan mengenal dunia

pertemuan ilmiah dari tingkat nasional sampai internasioanal, dan juga telah

rnemberikan fasilitas untuk penelitian dan penulisan disertasi.

4. Yth. Bapak Dr. Dasun Herudjito, M.Sc. sebagai anggota komisi pernbimbing yang

telah memberikan bimbingan, masukan dan arahan agar penelitian dan penulisan

disertasi ini menjadi lebih baik.

5. Yth. Bapak Dr. Ir. Siswadi, M.Sc. sebagai anggota komisi pembimbing yang telah

memberikan wawasan dalam uji statistik dan matematik, metode penulisan ilrniah,

serta bimbingan dan arahan dalam penelitian dan penulisan disertasi ini.

6. Direktur Program Pascasarjana dan Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan

Pertanian Institut Pertanian Bogor beserta Staf yang telah memberikan kesempatan

untuk studi S3 dengan beasiswa dari TMPD dan memberikan kemudahan pelayanan

administrasi selama studi.

7. Yth. Ibu Prof. Dr. Ir. Nurpilihan, M.Sc. dari Fakultas Pertaniim Universitas

Padjadjaran dan yth. Bapak Dr. Ir. Marzan Azis Iskandar, M.Sc. dari Badan

Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) selaku penguji luar konlisi, yang telah banyak memberikan masukan untuk meningkatkan bobot dari disertasi ini.

8. Rektor Universitas Sriwijaya, Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya dan

Ketua Jumsan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas !jriwijaya yang telah memberikan kesempatan untuk studi S3 di lnstitut Pertanian Boyor.

9 Ketua dan Staf Laboratorium Ergotronika dan Laboratorium Mekanika dan Fisika

Tanah Fateta Institut Pertanian Bogor, yang telah mengizinkan penggunaan fasilitas peralatan yang ada di Laboratorium.

to.

Yayasan Supersemar, TMPD Dikti dan Rektor Universitas Sriwija.ya yang telah

membantu biaya studi dan penelitian untuk disertasi ini.

1 I . Sdr. Ir. Satyanto Krido Saptomo, M . S i , yang telah banyak membantu dalam

penguk~lran dalam percobaan di Laboratorium.

12. Rekan-rekan mahasiswa Pascasarjana Institut Pertanian Bogor yang banyak

membantu dan berdiskusi untuk memecahkan berbagai permasalahan kuliah dan penelitian.

13. Rekan-rekan sesama karyasiswa dari Fakultas Pertanian Unsri yang tugas belajar di

IPB dan di W A D yang telah banyak membantu dan memberikan d.orongan moril

selama studi di Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

14. Kepada keluarga penulis: Ibu, Bapak (Alm), Nenek, Istri, Anak-anak, Bapak dan

Ibu mertua, dan Adik-adik yang selalu mendorong dan mendo'akan agar dapat .

mencapai seperti yang direncanakan.

15. Dan juya kepada semua pihak yang belum disebutkan karena keterbatasan tempat,

sehingga tidak dapat disebut satu persatu.

KATA PENGANTAR

Berkat Rachmat Allah SWT, penelitian dan penulisan disertasi yang berjudul

"Kinerja Sistem Irigasi Kendi untuk Tanaman di Daerah Kering" dapat diselesaikan.

Dalam penelitian ini dilakukan kajian terhadap kendi irigasi, percobaan irigasi di

laboratorium clan simulasi menggunakan metode elemen hingga untuk menjelaskan

fenomena aliran air irigasi pada dindiig kendi dan dalam tanah

di

sekitiunya. Meldui

penelitian dan tulisan ini penulis ingin memberikan informasi kinerja dari irigasi kendi,

sehiigga layak dipertimbangkan sebagai sistem irigasi yang sesuai tntuk memberi

ataupun untuk suplesi air pada tanaman di daerah kering. Dengan irigasi kendi rnaka air yang terbatas ketersediaannya dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk pertanian.

Sistem irigasi kendi ini juga memberikan dukungan nyata terhadap gerakan hemat

air, terutama di bidang pertanian. Kendi irigasi ini telah memberikan jenlis produk baru

dari pengrajin gerabah, pengrajin genteng dan pengrajin batu-bata.

Dengan sangat disadari oleh penulis, bahwa penelitian dan disertasi ini jauh dari

kata sempuma, untuk itu adanya sumbang saran dan kritikan dari pernbaca sekalian

akan sangat diperhatikan untuk menjadikan kendi irigasi sebagai prodtlk industri dan

sistem irigasi kendi sebagai teknologi unggulan Indonesia. Semoga tulisan ini dapat

bermanfaat.

Bogor, Mei 2000

DAFTAR

IS1

Haiarnan DAFTAR TABEL

...

xii

DAFTAR GAMBAR

...

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

...

xvii

...

DAFTAR SIMBOL xviii

I

.

PENDAHULUAN

...

1

A

.

Latar Belakang

...

1 B

.

Perurnusan Masalah

...

1

C

.

Tujuan dan Manfaat Penelitian

...

3

I1

.

TINJAUAN PUSTAKA

...

4

A

.

Irigasi Kendi

...

4 B

.

Aliran Air ddam Media Porus

...

6

C

.

Hasil Penelitian dan Publikasi Terdahulu

...

9

111

.

METODE PENELITIAN

...

19

...

.

A Pembuatan Kendi Irigasi 19

A

.

1

.

Waktu dan tempat

...

19

...

A.2. Bahan dan spesifikasi kendi 19

A.3. Pengukuran konduktivitas hidrolik jenuh kendi, (Kkendi)

..

21

...

B

.

Percobaan Irigasi Kendi di Laboratoriurn 22

8.1. Waktu dan tempat

...

22

B.2. Bahan dan alat

...

22

C

.

Simulasi

...

C

.

1

.

Dasar pemikiran dan teori

...

C.2. Metode elernen hingga

...

C . 3 . Prosedur simulasi

...

. .

D

.

Pengujian Model

...

IV

.

HASIL DAN PEMBAHASAN

...

A

.

Kinerja Irigasi Kendi

...

A.1. Konduktivitas hidrolik jenuh kendi, Kke, di

...

A.2. Rembesan pada dinding kendi irigasi

...

A.3. Kelembaban tanah

...

A.4. Keddaman pembenaman kendi ... A.5. Evapotranspirasi ...

B

.

Pembahasan

...

V

.

KESIMPULAN DAN SARAN

...

...

A

.

Kesimpulm

B

.

Saran-saran

...

..

... DAFTAR PUSTAKA

...

DAFTAR TABEL

Perbandingan Kkcndi ~ebelum dan sesudah dinding kendi digosok

(Stein, 1995)

...

Hasil simulasi jarak pembasahan tanah pada irigasi kendi (Setiawan

et al., 1996).

...

Bahan campuran dan komposisi bahan pembuatan kendi di Plered.,

Purwakarta, Jawa Barat dan hasil pengukuran Kke,di (Setiawan & Edward, 1997) dan (Edward et al., 1998)

...

Jarak pembasahan tanah pada irigasi kendi (Setiawan, 1998).

...

Jarak pembasahan tanah hasil simulasi pengaliran air dengan tabung

aliran tanpa alas (velocitypermeameter) pada beberapa

perbandingan konduktivitas hidrolik tanah oleh Carrol et al. (1995)..

Mabiks pustaka atau hasil dari penelitian yang telah dipublikasikan dengan penelitian ini

...

Komposisi bahan pembuatan kendi di Plered, Purwakarta, Jawa

Barat..

...

Komposisi bahan pembuatan kendi di Ciruas, Serang, Jawa Barat

....

Komposisi bahan pembuatan kendi di Masbagik. Lombok Timur,

Nusa Tenggara Barat

...

Komposisi bahan pembuatan kendi di Gumumg Guruh, Sukabumi.,

Jawa Barat

...

Kepadatan (bulk density), kadar air ( 8 ) dan matric head

(w)

atau

pressure head (h) pada awal pecobaan dan simulasi..

....

Koefisien persarnaan (3-27)

...

Koefisien persamaan (3-28)

...

4.2 Besarnya susut kendi irigasi dari kendi basah sampai setelah

dibakar

...

38

4.3 Batas toleransi dan hasil iterasi nilai K, dan Kk.. ai dari uji model

...

43

...

Sistern penanaman pada irigasi kendi

...

... ..

Sistem irigasi kendi di India (Mondal, 1974)

.

. . .

. .

. .

.

.

. .

.

.

..

Sistem irigasi kendi yang dikembangkan Stein (1990). . .

.

.

.

.

.

.

. .

Sistem irigasi kendi yang dikembangkan Setiawan (1998).

. . .

.

...

Sistem pengukuran konduktivitas hidrolik jenuh kendi yang

digunakan Stein (1990)

...

. . . .

..

.

...

. . ..

. .

. . .

. . .

. . . .

.

... . . ...

Spesifikasi kendi irigasi (Setiawan & Edward, 1997) dan Edward

er al. (1998)

. . .

...

... ... .. . ... .... ... ... ....

....

...-...

...--...

...

Laju dan kumulatif rembesan dinding kendi hasil percobaan di rumah tanaman untuk kendi P9 pada Tabel 2.3 (Setiawan, 1998). Bidang pembasahan (weftingfroni) pada tanah di sekitar kendi

irigasi (Setiawan, 1998).

. . .

. . . ... . .

..

. .

.

.

. . . ....

Kalibrasi pressure transducer dari volts menjadi tekanan (head)

..

Percobaan irigasi kendi di bak tanah dan pengukuran hisapan (suction) denganpressure transducer . . .

... ...

... ....

Diagram skematik keseimbangan air pada sistem irigasi kendi

Volume tetap (control volume) untuk aliran silinder

. . .

.

.

.

.

. ...

Pembagian daerah aliran atau diskritisasi menjadi elemen-elemen

. .

segltiga . . .

.

.

. . .

.

.

. . .

.

.

. . .

. . .

. .

.

.

.

.

.

. .

.

. . .

Elemen segitiga : (a) ilustrasi idea pada kasus simetri putar dengan

z sebagai surnbunya, dan (b) sistem koordinat r - z dari titik simpul pada simetri putar (dikutif dari Segerlind, 1984).

. . .

.

. . . .

..

Parameter untuk elemen segitiga linear..

.

. .

. . .

.

. .

.

. . .

. . .

. .

Kondisi batas dalam simulasi..

. .

. . .

.

. .

.

. . .

. . .

.

. .

. . . .

. . . . ...

Kkendl vs persentase penambahan pasir pada bahan pembuatan kendi

...

Kkcndl vs ulangan kendi yang dibuat yang dibuat dengan kompor;isi campuran bahan yang sama

...

...

vs ulangan pengukuran

Kkcndr vs waktu pengukuran

...

Hasil simulasi vs pengukuran laju rembesan pada diiding kendi

...

Hasil simulasi vs pengukuran terhadap kumulatif rembesan

...

Pola rembesan pada dinding kendi

...

Hasil simulasi vs pengukuran kelembaban tanah yang dinyatakan

...

dalam y pada media tanah liat berdebu

Laju dan pola perubahan kelembaban tanah yang dinyatakan

dalam yr pada tanah liat berdebu

...

Profil kelembaban tanah setelah diirigasi dengan sistem kendi

...

selarna 1455 menit pada media tanah liat berdebu

Bidang pembasahan tanah setelah diirigasi dengan sistem irigasi

kendi pada media tanah liat berdebu

...

Hasil simulasi vs pengukuran kelembaban tanah yang dinyatakan

dalam y pada media tanah pasir-l

...

Laju dan pola perubahan kelembaban tanah yang dinyatakan

dalam y pada media tanah pasir-l

...

Profil kelembaban tanah setelah diirigasi dengan sistem kendi

...

selarna 450 menit pada media tanah pasir- 1

Bidang pembasahan tanah setelah diirigasi dengan sistem irigas~~

kendi pada media tanah pasir -1

...

Hasil simulasi vs pengukuran kelembaban tanah yang dinyatakan

dalam

v

pada media tanah pasir-2

...

Laju dan pola perubahan kelembaban tanah

v

pada media tanah

4.1 8 Profil kelembaban tanah setelah diirigasi dengan sistem kendi

selama 1480 menit pada media tanah pasir-2

...

..

54

4.19 Bidang pembasahan tanah setelah diirigasi dengan sistem irigasi

kendi pada media tanah-2

...

54

4.20 Profil kelembaban tanah dalam setelah diirigasi dengan sistenl

irigasi kendi selama 3 jam dengan pembenaman kendi pada tiga kedalaman: 1 cm, 5 cm dan 10 om dari permukaan tanah (konversi

y~ ke 8 seperti pada Gambar 4.10)

...

...

56

4.21 Laju evapotranspirasi puncah (ETm) tanaman cabai

...

57

4.22 _{Profil kelembaban tanah dalam} y~ pada tanah liat berdebu sebel~un

te rjadi evapotranspirasi..

...

57

4.23 Profil kelembaban tanah dalam pada tanah liat berdebu setelah

terjadi evapotranspirasi dalam bentuk point sink (konversi \I, kt: 8 5 8 seperti pada Gambar 4.22)

...

4.24 Kemampuan sistem irigasi kendi mensuplai air untuk tanaman 5 9

Pengukuran konduktivitas hidrolik jenuh kendi, Kke.di

...

Beberapa sifat fisik media percobaan

...

Koordinat titik simpul

...

..

Nomor titik simpul untuk setiap elemen

...

Metode elernen hingga (Finite Element Method) pada irigasi kendi

.

Program simulasi sistem irigasi kendi

...

...

Batas mahic head

(v)

yang dibutuhkan agar air dari tanah dapat

diserap tanarnan untuk memenuhi evapotranspirasi

.

.

. .

.

. . .

.

. . .

..

Evaluasi kebutuhan air tanaman dan suplai air dari irigasi kendi

...

Hdaman 75 84 96 97 98

11 1 120

E ET ETm ETo H h hl h2 I

i, j, k input

Kc

Kkendi

K(0)

Luas permukaan luar dinding keildi, cm2 @ers.: 2-7)

Luas elemen,'cm2 (pers.: 3-1 1, 3-12,3-13,3-14)

Luas pennukaan selang ukur, cm2 (pers.: 2-7)

Koefisien (pen.: 3-28 dan seterusnya)

Koefisien (pers.: 3-1 5 dan seterusnya)

Koefisien (pers.: 3-28 dan seterusnya)

Curah hujan, cmtdt (pers.: 2-5 )

fimgsi dinding kendi memegang air I water capacity function, cm-' (pers.: 3-7 dan seterusnya)

fungsi tanah rnemegang air / water capacity function, cm-' (pers.: 3-7 dan seterusnya)

Laju evaporasi, c d d t (pers.: 2-5,2-6 ) Evapotranspirasi

Evapotranspirasi maksimum

Evapotranspirasi potensial

Ketinggian hidrolik, cm (pers.: 2-1, 2-2,2-3,2-4 dan seterusnya)

Pressure head, cm H z 0 (pers.: 2-3 dan seterusnya)

Tinggi permukaan air pada t l , cm (pers.: 2-7) Tinggi permukaan air pada tz, cm (pers.: 2-7)

Laju pemberian air irigasi, c d d t (pers.: 2-5, 2-6 )

nomor titik simpul / node

Masukan pada sistem (pers.: 3-1)

Koefisien tanaman

Konduktivitas hidrolik jenuh kendi, c d d t (pers.: 2-7 dan seterusnya)

Konduktivitas hidrolik tanah tidak jenuh merupakan fungsi ka,dar air, crn/dt (pers.: 2-2 dan seterusnya)

Konduktivitas hidrolik jenuh, c d d t (pers.: 2-1 ) Konduktivitas hidrolik tanah jenuh arah radial ( c d d t )

Konduktivitas hidrolik tanah jenuh ( c d d t ) (pers.: 3-28 dan se1:erusnya)

K z

1

LP

Ni.j, k output P 9 q r 91 r Ri Rj R k R S T t

Konduktivitas hidrolik tanah jenuh arah vertikal, cm/dt

tebal dinding kendi, cm (pers.: 2-7)

Laju aliradimpasan permukaan, crnldt (pers.: 2-5 )

Bentuk / shape (pers.: 3-1 5 dan seterusnya)

Keluaran sistem (pers.: 3-1)

Laju perkoiasi, cmldt (pers.: 2-5,2-6 ) Fluks, cm3/dt

.

cm2 = c d d t (pers.: 2-1,2-2 )

Fluks ke arah radial, cm3/dt

.

cm2 = c d d t (pers.: 3-2) Fluks ke arah vertikal, cm3/dt

.

cm2 = c d d t (pers.: 3-2)

Arah radial, cm (pers.: 3-2 dan seterusnya) Radius pada node i

,

cm

Radius pada node j , cm Radius pada node k , cm

Arah / jarak radial , cm

arah aliran x,y,z; cm (pers.: 2-1,2-2)

Laju transpirasi, crn/dt (pers.: 2-5,2-6 )

Waktu, dt (per.: 3-2 dan seterusnya)

Waktu pengukuran, dt (pers.: 2-7)

Volume dari integral (pers.: 3-19 dan seterusnya)

Jarak pembasahan arah vertikd, cm

Arah vertikal, cm (pers.: 3-2)

Jarak vertikal pada node i, cm (pers.: 3-1 1 danseterusnya)

Jarak vertikal pada node j, cm (pers.: 3-1 1 danseterusnya) Jarak vertikal pada node k, cm (pers.: 3-1 1 danseterusnya)

Sudut permukaan untuk syarat batas (pers.: 3-18 )

Koefisien, dimana a = (I

-

E) At Koefisen (pers. : 3- 10 dan seterusnya)

Tetapan untuk interpolasi, nilainya antara 0 clan 1

Kadar air basis volume pada titik simpul

Kadar air media basis volume, cm3/cm3 (pers.: 2-2, dan seterusnya)

Matric head, cm H z 0 (pers.: 2-4)

parsial diferensial

Pennukaan sistem yang nilainya telah ditetapkan (pers.: 3-17 dan setemsnya)

Permukaan sistem yang nilainya belum diketahui (pers.: 3-18 dan seterusnya)

Vektor kolom (pers.: 3-19 dan seterusnya)

Bobot sisa (pers.: 3-19 dan seterusnya)

Matriks segi atau vektor baris (pers.: 3-19 dan seterusnya) Nomor elemen (pers.: 3- 19 dan setemsnya)

Matriks global dari [cCe)] (pers. : 3-2 1 dan seterusnya )

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Luas lahan kering di Indonesia sekitar 33,3 juta hektar (BPS, 1997), sebagian lahan

tersebut tergolong daerah kering dengan tipe iklirn D dan E dari ldasifikasi zone

agroklimat Oldeman. Salah satu kendala budidaya tanaman di daeral.1 kering adalah

terbatasnya air untuk tanaman sepanjang waktu, baik dalarn jumlah maupun dalam

kemerataannya (equiw). Kendala ini terutama untuk budidaya tanarnan hortikultura.

Karena itu lahan pertanian di daerah ini Iebih banyak diberakan sepanjang t a h m y a .

Irigasi tanaman sayur-sayuran di daerah kering pada saat terjadi hari-hari kering

sangat dibutuhkan. Namun menurut Pawitan (1999), kondisi sumberdaya air pada

sebagian besar daerah di Indonesia telah memasuki pada tingkat waspada sampai tingkat

kritis, sedangkan kebutuhan air di bidang pertanian dan bidang lainnya t~:rus meningkat.

Penurunan potensi sumberdaya air terjadi di beberapa wilayah seperti di Jawa Tengah,

Jawa Timur, Bali dan Nusa Tenggara.

Guna memenuhi kebutuhan teknologi sistem irigasi di daerah/lahan kering yang

hemat air, Setiawan et al. (1998) telah mengembangkan sistem irigasi kendi di Indonesia sejak tahun 1996. Sistem irigasi kendi juga telah dikembanglcan sejak tahun

1990 oleh Stein (1990). Dengan sistem ini, air irigasi diberikan langsung pada zone

perakaran tanaman d m rembesannya dipengaruhi oleh karakteristik fisik kendi dan

karakteristik fisik tanah di sekitar kendi.

B. Perumusan Masalah

Kendi irigasi mempunyai dua fungsi, pertarna untuk menampung air dan kedua

dengan dindingnya yang porus mengatur pengeluaran air secara otornatis ke zone

perakaran tanaman. Dengan sistem irigasi kendi, penanaman dilakukan di seputar kendi

[image:168.509.41.470.17.587.2]

Gambar 1. Sistem penanaman tanaman pada irigasi kendi

Kinerja suatu sistem menunjukkan kemampuannya dalam meimenuhi fimgsi-

fungsinya. Di dalam sistem irigasi kendi, indikator kineja yang digunakan adalah:

kemarnpuan kendi irigasi mensuplai air untuk memenuhi kebutuhan air tanaman dan

mengurangi kehilangan air melalui evaporasi dan perkolasi.

Sistem irigasi kendi diaplikasikan untuk lahan kering, terutama dibutuhkan untuk

pemberian air irigasi pada saat musim kering. Kondisi tanah di seputar kendi pada

daerah tersebut dalam keadaan kering atau tidak jenuh (unsaturated), sedangkan dinding

kendi yang berkontak langsung dengan tanah dalam keadaan jenuh (saturated). '

Perbedaan kondisi kejenuhan kedua media dan perbedaan beberapa karakteristik

fisiknya, akan menjadi penentu kemampuan irigasi kendi untuk menyediakan air bagi

tanaman dan distribusi kelembaban tanah.

Pada media porus jenuh seperti dinding kendi, aliran air dipengadhi beda tekanan

hidrostatik dan konduktivitas hidrolik jenuh kendi (Kkend,). Pertledam tekanan hidrostatiknya merupakan beda tinggi relatif muka air dalam kendi terhadap muka air di

luar dinding kendi. Pada media PONS tidak jenuh seperti tanah, mekarlisme alirannya

rumit dan sukar untuk dideskripsikan secara kuaniitatif, karena aliran air dan

dan histerisis. Menurut Jury et al. (1991), konduktivitas hidrolik tanath pada kondisi

tidak jenuh merupakan fungsi dari kadar air tanah

m)).

Kajian kinerja sistern irigasi kendi ini selanjutnya dibatasi patla dua bagian:

pertama kemampuan dinding kendi meloloskan air, dan kedua distribusi kelembaban

tanah di sekitar kendi sebagai pengaruh Kkmdi dan K(0). Untuk mendapatkan dinding

kendi irigasi yang mampu meloloskan air sesuai kebutuhan dengan rnembuat kendi

dalam beberapa kombinasi carnpuran bahan pembuatannya. Sedang&an distribusi

kelembaban tan& dianalisis dengan simulasi model aliran koordinat silinder, dua

dimensi, dan simetri putar (misymmetric). Pendekatan numerik dengan metode elemen

hingga (finite element method) digunakan untuk solusi dari model simulasi.

C. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini bertujuan mendapatkan kinerja sistem irigasi kendi guna

meningkatkan pemanfaatan air di daerah kering. Kinerja sistem irigasi kendi dalam

penelitian ini merupakan:

I . Kemampuan dinding kendi meloloskan air, yang dinyatakan dengan:: konduktivitas

hidrolik jenuh kendi (Kkendi), dan rembesan pada dinding kendi irigasi..

2. Distribusi kelembaban tanah, yang dinyatakan dengan: pola perubahan kelembaban

tanah, profil kelembaban tanah dan bidang pembasahan tanah ( ~ e t t i n g . ~ o n t ) .

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat dalam: pemilihan cara

11.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Irigasi Kendi

Irigasi di Indonesia telah dikenal sejak era pra-kolonial, dimana pada tahun 1832,

&perkirakan 1,5 juta ha lahan pertanian telah diairi dengan sistem irigasi masyarakat

setempat (Schrevel, 1998). Selanjutnya, pembangunan irigasi berlangsung sampai

sekarang dengan prioritas untuk tanaman pangan khususnya padi.

Menurut Said & Kuntarsih (1997), sejak tahun 1989 irigasi tetas untuk lahan

kering mulai tercatat penggunaatmya diIndonesia, khususnya untuk buctidaya tanaman

hortikultura, seperti: melon, paprika, apel, kentang, strawbery, mangga, tomat, dan

bunga potong. Di masyarakat sebelumnya telah juga diterapkan jenis irigasi untuk lahan

kering, seperti: irigasi alur untuk tanarnan tebu, irigasi dengan penetes tabung bambu,

irigasi dengan sumbu kompor, dan irigasi kendi.

Kusnadi & Sapei (1 992) membagi sistem irigasi di lahan kering berdasarkan posisi

keluarnya air, yaitu: irigasi pennukaan, irigasi bawah permukaan, dan irigasi curah.

Menurut Mondal (1974) dan Stein (1990) irigasi kendi masuk ke kelompok sistem

irigasi bawah permukaan (subsurface irrigation) karena kendi sebagai emiter '

ditempatkan di bawah permukaan tanah. Selanjutnya Stein (1990) menggolongkannya

juga berdasarkan aplikasinya, yaitu rembesan air secara lambat dengan volume yang

rendah pada zone perakaran tanaman, dan hanya sebagian dari tanah :yang dibasahi,

maka diklasifikasikan sebagai irigasi lokal, dan Mondal (1974) menyebutnya sebagai

irigasi baru yang inovatif, karena teknologinya relatif baru dan hasil lokal.

Batasan irigasi kendi menurut Stein (1994) merupakan: bentuk yatng sederhana, terbuat dari tanah yang dibakar tanpa dihaluskan (gerabah) yang dibenarnkan kedalam

tanah sampai ke leher dan diisi air. Selanjutnya dinyatakan keluarnya air dari dinding

Sistem irigasi kendi di lndia rnenggunakan kendi penampung air dengan diameter

30 cm, dan tinggi 60 cm (Mondal, 1974). Aplikasinya dengan membenamkan kendi

kedalam tanah sampai sebatas leher kendi, dan beberapa tanaman dibtnam di sekitar

kendi seperti pada Gambar 2.1.

Garnbar 2.1. Sistem irigasi kendi di India (Mondal, 1974)

Penelitian irigasi kendi telah dilakukan oleh Thomas-M. Stein dari Departemen

Teknologi Pedesaan dan Perlindungan Sumberdaya Alarn, Universitas Kassel, Jerman

sejak tahun 1990 (Stein, 1994). Aplikasi irigasi kendi yang dilakukan Stein (1990) dengan membenamkan kendi kedalam tanah sampai sebatas leher kendi, clan beberapa

tanaman ditanam di sekitar kendi ( Gambar 2.2), volume kendi yang digunakannya 2,5

Garnbar 2.2. Sistem irigasi kendi yang dikembangkan Stein (1 990:)

Di Indonesia penelitian irigasi kendi telah dilakukan sejak tahun 1996 oleh Budi

Indra Setiawan dari Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor (Setiawan,

1998). Aplikasi irigasi kendi yang dilakukannya dengan membenamkan Icendi kedalam

tanah sampai sebatas leher kendi, dan tiga sampai empat tanaman ditanim di sekitar

kendi, seperti pada Gambar 2.3.

Keunggulan irigasi kendi sebagai irigasi bawah permukaan adalah air diberikan

langsung ke zone perakaran tanaman, sehingga dapat mengurangi terjadiriya evaporasi,

..prL,lon; ,i-+. ,I;,,, ,,,L,.,,, fhn,,A,l l n 7 o ' l n n A-..-. r QL-:- (1 nn?\ .A:-A:-- r--->:

~ I I R U I L ~ I J I Y-& a l n l - l ~ G L I I I I . I R - I \IYIVIIUQI, 1 7 I 0 ) . IVIGIIUI U L OLGlll ( J 77 I ), 11111UlIlg KGIlUJ

yang porus dapat mengendalikan merembesnya air berdasarkan kejenuhan tanah di

seputar kendi (autoregulafive).

B. Aliran Air dalam Media Porus

Dalam irigasi kendi ada dua media porus yang menjadi media aliritn air irigasi,

yaitu dinding ken& dan tanah. Pori-pori dinding kendi dan tanah tidak seragam dan

Gambar 2.3. Sistem irigasi kendi yang dikembangkan Setiawan (1998)

secara rinci. Untuk itu menurut Hillel (1980) dapat digunakan pendekatan vektor

kecepatan aIiran makroskopis, yang merupakan rata-rata keseluruhan kecepatan mikroskopis pada volume total tanah.

Di dalam media porus, air akan mengalir bila terjadi gradien potensial. Fluks aliran pada media porus jenuh telah ditemukan oleh Darcy (Bear & Verruijt, 1987), dimana

fluks rnenyatakan debit aliran air persatuan luas medium (cm3/dt.cm2) . Menurut

Wliyazaki (1993) persamaan fluks pada media porus jenuh adalah:

dirnana:

g . fluks (cm3/dt.cm2 =) c d d t ) , K . konduktivitas hidroIik jenuh ( c d d t ) , H : ketinggian hidrolik (cm), dan

S : arah aliran x, y, z (cm)

Persamaan Darcy di atas mempunyai keterbatasan atau menjadi tidak sahih (Hillel, 1 980), jika terjadi kondisi:

2. Kecepatan aliran air tinggi, sehingga alirannya tidak laminar.

Persamaan (2-1) juga tidak langsung berlaku pada aliran

tak

jenuh, untuk itu

persamaan Dmcy telah dirnodifikasi oleh Richard menjadi persamaan aliran tak jenuh

(Bear & Verruijt, 1987) seperti berikut.

dimana

K(9) : konduktivitas hidrolik tak jenuh yang merupakan fimgsi kadar air (cmldt), dan 8 : kadar air media basis volume (cm3/cm3)

Menurut Miyazaki (1993) dan Koorevaar et al. (1983), ketinggian hidrolik (H)

untuk kondisi jenuh dapat didefinisikan sebagai:

H = h + z

sedangkan untuk kondisi tidak jenuh adalah:

dimana :

h : pressure head (cm H20),

: matric head (cm HzO), z : potensial gravitasi (cm), dan

Sumbu z didefinisikan adalah positif ke arah atas permukaan tanah.

Gerakan air dari kendi-tanah-tanarnan-atmosfir merupakan seri yang saling

berkaitan. Aliran air pada sistem irigasi kendi dimulai dengan aliran air dari dalam kendi

ke permukaan luar dinding kendi, dan terdistribusi di dalam tanah. Aliran air pada

dinding kendi disebabkan gradien hidrolik dan Kkendi, sedangkan distribrusi air dalam tanah dipengaruhi beda potensial kelembaban tanah, konduktivitas hidrolik tanah,

adanya evaporasi melalui permukaan tanah, transpirasi melalui tanaman, perkolasi dan

kemampuan tanah memegang air. Keseimbangan air dalam tanah menurut Miyazaki

dimana

AS : perubahan simpanan (cddt), CH : curah'hujan (cm/dt),

I : laju pemberian air irigasi (cmldt), E : Iaju evaporasi (cmfdt),

T : laju transpirasi (crnldt), P : laju perkolasi (cmldt), d m

LP : laju aliran / limpasan permukaan (cmldt).

Persamaan (2-5) dapat diaplikasikan pada sistem irigasi kendi, clengan kondisi

tidak ada curah hujan (CH = 0) dan tidak ada aliran 1 Iimpasan permulcaan (LP = 0).

Sehingga persamaan (2-5) menjadi persamaan (2-6).

Dalam persamaan (2-6) ini aliran air pada kondisi tidak mantap (unsteady, non-

linear, transient). Faktor atmosfir dapat ditekan dengan menggunakan mulsa plastik

perak hitam (MPPH). Menurut Umboh (1 997), evapotranspirasi aktual :&an mencapai

7%- 10% dari ETo jika dipasang MPPH.

C. Hasil Penelitian dan Publikasi Terdahulu

Hasil penelitian irigasi kendi yang berkaitan dengan kinerja sistem irigasi kendi

yang telah ditemukan dalam beberapa publikasi dapat ditinjau seperti berikut.

1. Stein (1 990)

Telah mengukur konduktivitas hidrolik jenuh 14 kendi derigan hasilnya berkisar 0,0006 cm/hari (6,944 x 10" cm/dt) sampai 0,5333 cm/hari (6,1724 x

c d d t ) . Metode pengukuran Kkcndi dengan tinggi muka air menurun dengan skema pengukurannya seperti pada Gambar 2.4, dan persamaan (2-7) digunakan

Garnbar 2.4. Sistem pengukuran Kkenai yang digunslkan Stein (1 990)

dimana:

Kkcndi : konduktivitas hidrolik jenuh kendi (cddt), a : luas permukaan selang ukur (cm2),

1 : tebal dinding kendi (cm),

A : luas perrnukaan luar dinding kendi (cm2), t2 - tl : waktu pengukuran (dt),

hl : tinggi permukaan air pada t = tl (cm), dan h2 : tinggi permukaan air pada t = tl (cm)

Dari Gambar (2.4) pengukur Kkendi dilakukan dengan rnemotong dinding kendi,

sehingga kendi yang diukur tidak dapat dipergunakan kembali.

Kendi dengan Kkend, 0,034 cmhari (3,935 x 10" c d d t ) dan kapasitas 2,5 liter diamati laju rembesannya dengan membenamkannya dalam tanah pasir berlempung

dengan konduktivitas hidrolik jenuh 3 1,3 crnhari atau 3,623 x 10" crddt. Hasilnya

laju rembesan pada saat kering atau awal 1,25 l/hari (0,01447 cm3/dt) dan kemudian

menjadi konstan antara 0,5 Vhari sampai dengan 0,6 I/hari (5,787 x

lo5

- 6,944 x

10" cm3/dt).

Kesimpulan dari Stein (1990) bahwa belum ada kriteria rancangan kendi yang

2. Stein (1994)

Keuntungan irigasi kendi addah dapat digunakan untuk berbagai tingkat

kemampuan pengguna dan sebagian besar komponennya merupakan hasil lokal.

Selanjutnya sistem irigasi kendi dapat dikelompokkan berdasarkan sistem

penambahan air kedalam kendi, yaitu.

a. Sistem manual. Pengisian air dilakukan dengan cara menuangkcan air dengan

gayung air atau dengan slang.

b. Semi otomatik. Pengisian air dengan membuka kran pada pipa yang terhubung

dengan setiap kendi, kernudian ditutup kembali setelah kendi penilh.

c. Otomatis. Kendi sebagai emiter terhubung langsung kejaringan atau sebagai

kapsul yang merupakan bagian dari sistem tertutup yang terhubung dengan

jaringan pipa. Air mengalir secara konstan di bawah tekanan hidrostatik.

Sistem irigasi kendi dapat didefinisikan secara makro dan secara mikro. Secara

makro, maka sistem irigasi kendi akan menyangkut jaringan pipa primer, skunder

dan tersier, sistem kontrol muka air dan termasuk unit suplai air. Seclangkan secara

mikro, kendi merupakan sistem yang lengkap yaitu sebagai emiter dan penyimpan

air. Kendi juga mempunyai kemampuan mengatur pengeluaran air berdasarkan

.

perbedaan tekanan.

Kesimpulan Stein (1994), belum juga dapat memberikan rekomendasi

rancangan kendi untuk irigasi. Sedangkan karakteristik fisik kendi yang

berpengaruh terhadap Kkend, adalah luas permukaan dinding, volume clan bentuk.

3. Stein (1995)

Hasil pengukuran Kkendi dari 12 buah kendi dengan campuran bdlan yang sarna

dengan hasilnya Kkmdi tidak seragam, dan setelah dilakukan pengamplasan pada

permukaan dinding kendi ternyata dapat meningkatkan Kkendi sebesar 369

-

179 1 %

Kesimpulan dari Stein (1995), untuk meningkatkan Kkendi darpat dilakukan dengan pengarnplasan dinding kendi.

Tabel 2.1. Perbandingan Kkenai sebelum dan sesudah dinding kendi digosok (Stein, 1995)

Nomor kendi K b n d i sebelum digosok Kkendi setelah tiigosok

cm/hari Y o cm/hari Y o

4. Stein (1997)

Pengukuran laju rembesan dari kendi memberikan hasil : ada korelasi positif

antara laju evaporasi dan laju rembesan dari kendi, laju evaporasi, Kkendi, dan luas permukaan dinding kendi memberikan pengaruh yang positif 1:erhadap laju

rembesan, sedangkan tebal dinding kendi memberikan korelasi negatif terhadap

laju rembesan.

5. Setiawan et al. (1 996)

Penelitian irigasi kendi dengan simulasi kelembaban tanah ~menggunakan

apabila Kksndi lebih kecil dari konduktivitas fiidrolik tanah jenuh (K,) dan sebaliknya

jika Kkcndi lebih besar dari K,. Secara rinci disajikan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Hasil simulasi jarak pembasahan tanah pada irigasi kendi

(Setiawan et al., 1996)

Perbandingan _- Jarak pembasahan ke arah Kkcndi vs K s

R (cm) Z (c:m)

1 : l 18,O 44,O

1 : 0,2 16,O 41!,5

5 : l 18,5 4 5 3

1 0 : 1 19,O 468,O

6. Setiawan & Edward (1997) dan Edward et al. (1998)

Percobaan pembuatan kendi irigasi dengan menggunakan bahan campuran

tanah Iiat, pasir, dan serbuk gergaji. Hasilnya menunjukkan penamb.ahan pasir dan

serbuk gergaji dapat meningkatkan Kkendi dari

lo-'

c d d t menjadi 1

ow''

cmldt (1 1 142 %) seperti pada Tabel 2.3. Bentuk kendi yang dibuat berupa ddinder dengan

dimensi: tinggi f 28 cm, tinggi badan k 14 cm, diameter badan f 14 cm dan diameter leher kendi f 7 cm, secara rinci pada Gambar 2.5.

[image:179.509.37.464.22.578.2]

7. Setiawan (1 998)

Mengukuran laju dan kumulatif rembesan pada dinding kendi irigasi dengan

percobaan di rumah tanaman (green house) untuk kendi P9 (pada Tabel 2.3). Hasil

pengukurannya seperti pada Gambar 2.6, dengan rerata laju rembesan 0,088339

crnljam dan rerata kumulatif rernbesan 53,498 cm3/jarn atau 1,28 Vhari.

Percobaannya juga mengamati profil laju pembasahan (wetting ,fi-ont) tanah di

sekitar kendi irigasi, dengan hasilnya pada Gambar 2.7. Radius pembasahannya

setelah irigasi dapat dirinci pada Tabel 2.4 berikut.

Tabel 2.3. Bahan campuran dan komposisi bahan pembuatan kendi di Plered,

Purwakarta, Jawa Barat dan hasil pengukuran Kkendi (Setiawan &

Edward, 1997 dan Edward et al., 1998)

Komposisi Campuran (%)

Liat berdebu Pasir

No pasir deb" liat pasir deb" liat Serbuk gergaji K k e n d i (lolos ayakan 2 mm) (cmlhari) 8.4% 34.8% 56.8% 88.7% 9.6% 1.7%

Tabel 2.4. Jarak pembasahan tanah pada irigasi kendi (Setiawan, 1998)

23,5jam (1 hari) 12 23

48 jam (2hari) 14 24

144 jam (6 hari) 19 32

0 500 loo0 Is00 2000 25M) 3000 ID00 1500 2(Y10 2500 JOOO

[image:181.509.39.472.29.593.2]

W*h (ian)

11

" " " - . w

11

Gambar 2.6. Laju dan kurnulatif rembesan dinding kendi hasil percobaan di rumah

tanaman untuk kendi P 9 pada Tabel 2.3 (Setiawan, 1998)

8. Mondd (1 9 7 4 )

Penelitian irigasi kendi untuk tanaman melon dan labu di India mendapatkan

pengaliran air irigasi sangat rendah yaitu 2 cm untuk selama 88 hari periode tanam.

Rendahnya kebutuhan air ini dikarenakan sangat kecilnya evaporasi, perkolasi dan

tidak ada aliran permukaan.

9 . Ibrahim et al. ( 1 9 9 7 )

Penelitian irigasi dengan penetes berpori yang terbuat dari campwan tanah liat

dan serbuk gergaji. Spesifikasi penetes berpori ini: berat rerata 10,04:3 gr, diameter

2,461 cm, dan tinggi 3,63 cm. Penetes berpori digunakan sebagai pengganti emiter

.

pada irigasi tetes, dan aplikasinya sama seperti irigasi tetes, dengan memberikan

tekanan agar air dapat keluar dari emiter.

10. Carrol et al. (1995)

Simulasi distribusi kelembaban tanah pada tanah tidak jenuh dengan surnber airnya dari tabung aliran tanpa alas (velocity permeameter) dengan diameter 8 cm

yang dibenamkan kedalam tanah seddam 6 em. Untuk analisis distribusi kelembaban

tanah digunakan metode nurnerik elemcn hingga, dengan mengkondisikan beberapa

perbandingan antara konduktivitas hidrolik tanah arah radial dan vaertikal. Hasil

Garnbar 2.7. Bidang pembasahan (wettingfiont) pada tanah di sekitar kendi irigasi (Setiawan, 1998)

Tabel 2.5. Jarak pembasahan tanah hasil simulasi pengaliran air clengan tabung

aliran tanpa alas (veIocitypermeameter) pada beberapa perbanding-

an konduktivitas hidrolik tanah (Carrol et al., 1995)

K, vs K, Radial (cm) Vertikal (cm)

Dimana : K, konduktivitas hidrolik tanah jenuh arah radial K, konduktivitas hidrolik tanah jenuh arah vertikal.

Berdasarkan informasi pustaka tentang penelitian dan publikasi yang berkaitan

dengan sistem irigasi kendi dan aliran air tanah, maka ada beberapa ha1 yang belum

ditemukan dan menjadi bahasan dari penelitian untuk disertasi ini. Untuk itu hd-ha1

17 Tabel 2.6. Matriks pustaka atau hasil dari penelitian yang telah dipublikasikan

dengan penelitian ini

Telah diteliti/publikasi ( Belum diteliti/publikasi ( Termasuk dalarn

I I

Pembuatan kendi

-

Pembuatan kendi irigasi dari campuran tanah Iiat dan gypsum (Stein, 1990)

-

Belum ada kriteria kendi irigasi (Stein, 1990 dan Stein, 1994)

-

Belum ada standar campuran bahan pembuatan kendi (Stein,

1990 dan Setiawan et ol., 1996)

-

Membuat kendi irigasi dari campuran tanah liat, pasir dan serbuk gergaji (Setiawan d;

Edward, 1997) Pengukuran Kkrndi

-

Pengukuran Kk,di dengan

memotong dinding kendi dan metode tinggi permukaan air menurun (Stein,1990)

- Pengukuran K k e n d i dengan metode tinggi permukaan air menurun (Setiawan & Edward,

-

Standar campuran bahan pembuat hendi

-

Kriteria kendi irigasi

-

Pembuatan kendi irigasi dengan campuran tanah liat dan pasir, dan

-

mencari hubung;m penambahan pasir dengan Kk,di

- Pengukuran Kkoldi dengan metode tinggi permukaan air tetap dan metode pengukuran yang dianjurkan.

Peningkatan Kkendi

- peningkatan Kkrndi dengan

pengamplasan (Stein, 1995)

-

peningkatan Kkcndi dengan

menambahkan pasir dan serbuk gergaji (Setiawan & Edward, 1997) dan Edward et al. (1998) Rembesan

- percobaan pengukuran rembesan di rumah kaca (Stein, 1990 dan Stein, 1997)

-

percobaan pengukuran rembesan dan bidang pembasahan di mmah kaca (Setiawan, 1998)

- Hubungan campuran bahan pembuatan kendi dengan Kkendi

- Hubungan rembesan pada dinding kendi dengan suplai air bagi tanaman

- Pola rembesan pada dinding kendi pengaruh dari tanah disekitar kendi

- Penentuan jarak tanam tanaman dengan dinding kendi berdasarkan bidang pembasahan

-

Pengukuran Khe,ai dengan tidak memotong dinding kendi

-

Pengukuran &-,di dengan

metode tinggi permukaan air tetap dan tinggi permukaan air menurun yang dimodifikasi dari metode pengukui-an K tanah jenuh.

-

Mencari hubungan penambahan persentase pasir dengan kenaikan KkCndi

- Analisis kemampuan dinding kendi merembeskan air dengan pemenuhan kcbutuhan air tanaman pada tiga tekstur tanah

Simulasi

-

Simulasi distribusi kelembaban tanah pada tanah talc jenuh dengan metode elemen himgga dari tabung tanpa alas, dan K

tanah dianggap konstan (Carrol

et a!., 1995)

- Simulasi distribusi kelembaban tanah dengan metode beda hingga, dengan mengkombiiasi-kan

perbandingan antara K tanah dan Kksndi (Setiawan et al.,

1996)

I

-

Simulasi sebaran kelembaban tanah dengan metode elemen hingga dari kcndi ke tanah di

sekitsrnya

-

Menentulcan pernilihan kendi irigasi.

-

Menenhlican kedalaman pernbenaman kendi, dan

-

Menen- jarak tanam tanaman dengan d i n d i g kendi.

-

Simulasi s e b a m ~ kelembaban tanah dengan metode elemen

hingga dari ken& ke tanah di sekitarnya

-

Menentukan pernilihan kendi irigasi berdasarkan laju rembesan,

-

Menentukan keclalaman pembenaman kendi berdasarkan profil kelernbabm tanah , dan

-

Menentukan jarak tanam tanaman dengan d i n d i g kendi berdasarkan bidmg

Pelaksanaan penelitian dilakukan dalam 3 tahapan, yaitu: penelitian kendi irigasi,

percobaan irigasi kendi dalam kotak tanah di laboratorium, dan model sin~ulasi.

A. Pembuatan Kendi Irigasi

A.1. Waktu dan tempat

Penelitian terhadap bahan kendi d m karakteristiknya dilakukan sejak Agustus

1997 sampai dengan Maret 1999. Pelaksanaan percobaan pembuatan kendi irigasi telah

dilakukan di beberapa sentra pengrajin gerabah, yaitu di:

a. Plered, Kabupaten Purwakarta Jawa Barat,

b. Masbagik, Kabupaten Lombok Timur, Nusa Tenggara Barat,

c. Ciruas, Kabupaten Serang, Jawa Barat, dan

d. Gunung Guruh, Kabupaten Sukabumi, Jawa Barat.

Pengukuran terhadap spesifikasi kendi dilakukan di Laboratorium Mekanika dan

Fisika Tanah, dan Laboratorium Ergotronika FATETA IPB.

A.2. Bahan dan spesifikasi kendi

Pembuatan kendi dilakukan dengan menggunakan bahan dan rneto.de yang telah

digunakan pengerajin. Percobaan dilakukan dengan memvariasikan komposisi bahan

campuran pembuat kendi. Campuran bahan pembuatan kendi di setiap tempat berbeda-

beda, namun bahan utamanya adalah tanah liat dan pasir. Untuk meningkatkan porositas

dinding kendi di Plered ditambahkan serbuk gergaji, sedangkan di telrlpat lain tidak

diperlukan. Fungsi pasir dalam campuran untuk memudahkan pembentukan dan

meningkatkan kekuatan kendi'. Komposisi campuran bahan pembuatan kendi yang

telah dibuat di beberapa sentra produksi gerabah disajikan pada Tabel 3.1 :;ampai 3.4.

Tabel 3.1. Komposisi bahan pembuatan kendi di Plered, Purvrrakarta,

Jawa Barat

Komposisi Carnpuran (9-6

No ~~d~ Tanah liot badebu Pasir (lola a y a k n 2 m) ) Scrbuk gergaji 29 pasir dcbv liat pasir deb" lipt

8.4% 34.8% 56.8% 88.7% 9,6% 1.7% 'O'OS w- mm)

1 P1 2 100,oo 0,oo 0,oo

2 P2 2 95,OO 2,50 2,50

3 P3 2 90,OO 5,OO 5,OO

4 P4 2 85.00 7,50 7,50

5 P5 2 80,OO 10,oo 10,oo

6 P6 2 75,OO 12,50 12,50

7 P7 2 70,OO 15,OO 15,OO

8 P8 2 65,OO 17,50 17,50

9 P9 2 60,OO 20,OO 20,OO

10 P I 0 2 55,OO 22,50 22,50

11 PI1 3 60,OO 40,OO

12 P12 3 70.00 30.00

13 PI3 3 80i00 20J00

Catatan : kendi Kode Pl,P2,

.

.

., PI0 dari Setiawan & Edward (1997) dan Edward et

Tabel 3.2. Komposisi bahan pembuatan kendi di Ciruas, Serang, Jawa Barat

Komposisi Campuran (%)

No Kode Jumlah contoh Tanah liat berdebu Pasir (1010s ayakan 2 mm)

100 buah pasir debu liat pasir debu liat

6,3% 41,7% 52,0% 88,4% 9 3 % 2,176

1 C1 16 72,OO 28,OO

2 C2 16 84,OO 16,OO

3 C 3 16 88,OO 1;!,00

4 C4 16 91,OO 9,OO

5 C5 16 93,OO 7,OO

6 C6 20 100,OO 0,OO

Spesifikasi kendi irigasi yang dibuat berbentuk silinder seperti yang dibuat oleh

Setiawan & Edward (1 997) dan Edward e? al. (1998). Bentuk kendi irigasi ini berbeda dengan bentuk kendi yang urnum dibuat dan dipasarkan. Pemilihan bentuk silinder

(Gambar 2.5), dengan maksud agar air yang merembes pada dinding