SIMULASI PEMANENAN AIR HUJAN UNTUK MENCUKUPI KEBUTUHAN AIR IRIGASI PADA BUDIDAYA TANAMAN JAGUNG (Zea Mays)

ABSTRAK

SIMULASI PEMANENAN AIR HUJAN UNTUK MENCUKUPI KEBUTUHAN AIR IRIGASI PADA BUDIDAYA TANAMAN JAGUNG

(Zea Mays)

Oleh Febrianto

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan perbandingan luas 1ha lahan dan luas kolam yang optimal melalui simulasi tanam selama 13 tahun. Parameter yang digunakan dalam simulasi berupa data Perkolasi, Limpasan, Kadar air, tinggi tanaman, kapasitas lapang (FC), titik layu permanen (PWP), koefisien crop (Kc), evapotranspirasi (ETc) yang diperoleh (muamar, 2012). Data klimatologi harian selama 13 tahun (1999-2011) diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Provinsi Lampung. Program ditulis menggunakan vissim 4.0 (Visual Simulation). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem pemanenan air hujan dapat mencukupi kebutuhan air irigasi tanaman jagung. Luas kolam terkecil untuk mencukupi kebutuhan air irigasi terjadi di bulan tanam Februari yakni 570 m2. Sedangkan kolam terluas terjadi di bulan tanam Agustus yakni 1620 m2.

ABSTRACT

SIMULATION OF RAINWATER HARVESTING FOR SUFFICIENT WATER NEEDS IN RAISING CORN (Zea Mays)

By Febrianto

A rainwater harvesting system consisted of a planning land area and a rainwater collection pond area. This study aimed to determine the optimum ratio of the planting area to the collection pond area. Research was conducted by running a 13 year simulation with daily time step. A 13 year (1999-2011) daily

meteorological data set obtained from the Meteorology, Climatology and

Geophysics Agency (BMKG) Lampung Province, was used to run the simulation. Programs written using VISSIM 4.0 (Visual Simulation). The results showed that the rainwater harvesting system can suffice the irrigation water for maize. The smallest pond area (570 m2) required if planting was done in February, while the largest pond area (1620 m2) required if planting was done on August.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di desa Bumi-baru, Kecamatan Blambangan Umpu Kabupaten Way kanan, Provinsi Lampung pada tanggal 16 Februari 1989, sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan bapak Slamet basuki dan Ibu Siti fatimah. Sekolah Dasar diselesaikan di SDN 1 Bumi-baru pada tahun 2001, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) diselesaikan di SLTPM 1 Gisting pada tahun 2004, Sekolah Menengah Kejuruan di SMKN 1 Blambangan umpu pada tahun 2007.

SANWACANA

Segala puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Shalawat dan salam

senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW dan sahabat-sahabat beliau yang terpilih, sebagai tauladan umat sepanjang zaman.

Skripsi dengan judul “Simulasi Pemanenan Air Hujan Untuk Mencukupi

Kebutuhan Air Irigasi Pada Budidaya Tanaman Jagung (Zea Mays)” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1. Prof. Dr. Ir. H. Wan Abbas Zakaria, M.S. selaku dekan fakultas pertanian. 2. Bapak Dr. Ir. Sugeng Triyono, M.Sc selaku pembimbing utama, dan Bapak

Prof. Dr. Ir. R. A. Bustomi Rosadi, M.S selaku pembimbing kedua atas ketersediaan meluangkan waktu, memberikan bimbingan, dan pengarahan dalam penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian hingga penyusunan skripsi ini.

vi 4. Bapak dan ibu tercinta, kakak dan adikku tersayang serta seluruh keluarga

besar atas do’a, kasih sayang, dukungan, serta pengertiannya.

5. Seluruh staff dosen dan administrasi serta keluarga besar teknik pertanian.

Serta seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, semoga Allah SWT membalas kebaikan dan kemurahan hati mereka. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembacanya.

` Bandar Lampung,

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 3

C. Manfaat Penelitian ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

A. Jagung ... 4

B. Kebutuhan Air ... 5

C. Siklus Hidrologi ... 5

1. Evapotranspirasi ... 5

2. Irigasi... 7

3. Infiltrasi dan Perkolasi ... 8

4. Limpasan ... 9

5. Curah Hujan ... 9

D. Sifat Fisik Tanah ... 10

1. Tekstur Tanah... 10

2. Kadar Air Tanah ... 12

3. Kerapatan Tanah ... 13

4. Porositas Tanah ... 14

III. METODELOGI PENELITIAN ... 15

A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 15

B. Alat dan Bahan Penelitian ... 15

C. Metode penelitian ... 15

1. Kalibrasi Fungsi Pertumbuhan Tanaman ... 16

2. Validasi Kc ... 16

3. Validasi Model ... 17

D. Deskripsi Pemanenan Air Hujan ... 17

E. Diagram Alir Penelitian ... 20

F. Analisis Data ... 21

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22

A. Kalibrasi Fungsi Pertumbuhan Tanaman ... 22

B. Validasi Kc... 24

C. Validasi Model ... 27

1. Kadar Air ... 28

2. Evapotranspirasi ... 28

3. Limpasan ... 29

4. Perkolasi ... 30

D. Simulasi Penentuan Jadwal Tanam dan Luas Kolam Optimum ... 31

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 36

DAFTAR PUSTAKA ... 37

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman Teks

1. Klasifikasi tesktur tanah menurut beberapa sistem ... 11

Lampiran 2. Data curah hujan (mm) bulanan BMKG tahun 1999-2011 ... 41

3. Data RHmin(%) bulanan BMKG tahun 1999-2011 ... 42

4. Data kecepatan angin (m/s) bulanan BMKG tahun 1999-2011 ... 43

5. Data ET0 (mm) bulanan BMKG tahun 1999-2011 ... 44

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Teks

1. Klasifikasi tesktur tanah menurut sistem USDA ... 11

2. Deskripsi pemanenan air hujan ... 18

3. Flow chart program sistem pemanenan air hujan ... 20

4. Pertumbuhan tinggi tanaman ... 23

5. Nilai koefisien tanaman (Kc) berdasarkan tahap pertumbuhan ... 25

6. Kalibrasi ETc menggunakan model Kc allen et.al. (1998) ... 26

7. Kadar air tanah harian pengukuran dan model ... 27

8. Evapotranspirasi harian tanaman pengukuran dan model ... 28

9. Evapotranspirasi kumulatif ... 28

10. Limpasan pengukuran dan model ... 29

11. Perkolasi pengukuran dan model ... 30

12. Kadar air lahan pada musim tanam dan bera selama tahun 1999 untuk tanam Januari tanpa kekeringan ... 31

13. Total Irigasi selama 13 tahun pada bulan tanam Januari-September tanpa kekurangan air pada lahan seluas 1 ha ... 32

14. Luas kolam penampungan untuk memenuhi air irigasi tanpa kekurangan air pada lahan seluas 1 ha dengan irigasi secara otomatis ... 33

1

1. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Jagung merupakan salah satu tanaman pangan yang banyak dibudidayakan di Indonesia. Selain sebagai sumber pangan, jagung juga digunakan untuk bahan baku utama dalam pengolahan pakan ternak, industri dan energi. Peran jagung sebagai bahan pangan sebenarnya telah berubah menjadi kebutuhan industri pakan (Sariubang dan Herniwati, 2011) lebih dari 55 % kebutuhan jagung diperkirakan digunakan untuk pakan ternak sedangkan untuk konsumsi pangan hanya sekitar 30 % dan selebihnya digunakan untuk benih (Kasryno dkk, 2007).

Permintaan jagung di Indonesia terus meningkat, tingginya produksi pengolahan jagung sebagai bahan baku pakan ternak adalah penyebab utama meningkatnya permintaan jagung (Alim, 2013). Selama ini upaya peningkatan produktivitas jagung untuk memenuhi kebutuhan nasional masih bertumpu pada perluasan areal tanam (Badan Pusat Statistik, 2013). Disisi lain, peningkatan produktivitas lahan masih terkendala oleh terbatasnya ketersediaan air.

Secara umum permasalahan yang dihadapi oleh petani jagung adalah air (Prabowo dkk, 2004). Air menjadi salah satu kendala dalam peningkatan produksi (Tusi dan

Rosadi, 2009). Penundaan masa tanam karena kekurangan air berdampak pada

2

Keterbatasan ketersediaan air yang biasa disebut kelangkaan air disebabkan oleh penggunaan air yang terus meningkat baik dari sektor pertanian, indusri, rumah tangga serta perubahan iklim global. Tuong dan Bouman (2003) mengestimasi bahwa hingga tahun 2025 kelangkaan air dan kekeringanakan meluas di sebagian besar wilayah Asia.

Salah satu cara menghadapi terbatasnya ketersedian air adalah dengan cara pemanenan air hujan secara optimal (Afandi, 2010). Air hujan yang melimpah pada saat musim hujan tidak terserap seluruhnya oleh tanah. Karena, setiap jenis tanah mempunyai kapasitas tertentu untuk menyerap air. Air hujan yang tidak dapat diserap tanah akan melimpas begitu saja. Jika air limpasan ini ditampung pada suatu penampungan, maka air tersebut bisa dimanfaatkan untuk air irigasi (Triyono, 2011 dan Triyono dkk, 2010).

Penelitian pemanenan air hujan sudah banyak dilakukan salah satunya pada simulasi kebutuhan air padi sawah tadah hujan di kota metro (Negara, 2009). Pemanenan air hujan sangat potensial untuk dikembangkan mengingat Indonesia adalah negara beriklim basah dengan curah hujan yang tinggi. Karena itu, pemanenan air hujan merupakan salah satu langkah tepat untuk mengatasi terbatasnya ketersediaan air. Dalam rangka pengembangan pemanenan air hujan untuk memenuhi terbatasnya ketersediaan air dalam budidaya tanaman jagung, kajian ini dilakukan dengan metoda simulasi dan permodelan sistem “lahan -kolam”

3

pengelolaan sumber daya air bersih (Yulistyorini, 2011), mencuci, mandi dan bahkan dapat digunakan untuk memasak jika kualitas air tersebut memenuhi standar kesehatan (Sharpe dan Swistock, 2008; Worm dan Tim, 2006).

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghitung kebutuhan air tanaman

melalui simulasi selama 13 tahun waktu tanam dan perbandingan luas lahan (1ha) dan kolam yang optimal.

C. Manfaat Penelitian

4

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Jagung

Jagung merupakan tanaman yang dapat hidup di daerah yang beriklim sedang sampai beriklim panas (Rochani, 2007). Pada masa pertumbuhan, jagung sangat membutuhkan sinar matahari dikarenakan jagung termasuk dalam golongan tanaman C4 yaitu tanaman yang beradaptasi pada lingkungan dengan temperatur tinggi dan sinar matahari yang terik. Tanaman jagung yang kurang mendapatkan sinar matahari maka pertumbuhannya akan terhambat dan produktivitasnya menurun.

5

B. Kebutuhan Air Tanaman

Kebutuhan air tanaman (Crop Water Requirement, CWR) adalah air yang digunakan oleh tanaman untuk memenuhi evapotranspirasi (ET), dan proses metabolisme. Karena air yang digunakan pada proses metabolisme ini kurang dari 1 %, maka CWR atau disebut juga Consumptive Use (CU) dianggap sama dengan ET. Kebutuhan air untuk tanaman adalah jumlah total ET dari awal sampai akhir pertumbuhan. Kebutuhan air ini antara lain dipengaruhi oleh jenis dan umur tanaman, iklim serta jenis tanah (Rosadi dkk, 2013).

C. Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi merupakan salah satu faktor untuk menentukan perencanaan pertanian, pola tanam, dan manajemen irigasi. Komponen siklus hidrologi berupa presipitasi, evapotranspirasi, limpasan dan infiltrasi.

1. Evapotranspirasi

Evapotranspirasi merupakan gabungan evaporasi dari permukaan tanah dan transpirasi tanaman yang menguap melalui akar tumbuhan ke batang daun menuju atmosfer. Evapotranspirasi dipengaruhi oleh cuaca (temperatur udara, kecepatan angin, kelembaban, radiasi), karakteristik tanaman dan aspek pengolahan

lingkungan. Ada tiga konsep dalam menentukan evapotranpirasi yaitu: ET0, ETc dan ETc adjustment (Allen dkk, 1998).

6

cukup air (Tusi, 2012). Evapotranspirasi acuan (ET0) diukur berdasarkan data klimat harian dan dihitung menggunakan rumus empiris Penman-Mounteith seperti pada Persamaan 1 berikut (Allen dkk, 1998),

( – )

(1)

Keterangan :

ET0 : evapotranpirasi acuan (mm/hari)

T : temperatur harian pada ketinggian 2 m (oC) U2 : kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/s) es : tekanan uap air jenuh (kPa)

ea : tekanan uap air aktual (kPa) γ : konstanta psikometrik (kPa/oC)

∆ : gradien tekanan uap jenuh terhadap suhu udara (kPa/ oC) Rn : radiasi bersih (Mj m-2hari -1)

G : panas spesifik untuk penguapan (Mj m-2hari -1).

Sedangkan evapotranspirasi tanaman (ETc) pada kondisi standar adalah

evapotranspirasi dari suatu lahan luas dengan tanaman sehat berkecukupan hara dan bebas hama penyakit, yang ditanam pada kondisi air tanah optimum dan mencapai produksi penuh di bawah keadaan suatu iklm tertentu. Nilai ETc berubah-ubah menurut umur atau fase perkembangan tanaman. ETc dapat diprediksi menggunakan evapotranspirasi tanaman acuan (ET0) yang dikoreksi dengan koefisien pertumbuhan tanaman (Kc). Hubungan antara ETc dan ETo dapat dinyatakan pada Persamaan 2 berikut (Allen dkk, 1998).

(2)

Keterangan :

ETc : evapotranspirasi Kc : koefisien tanaman

7

ETc adjustment adalah evapotranspirasi dari tanaman dibawah kondisi manajemen dan lingkungan yang berbeda dari kondisi standar. ETc Adjustment dihitung dengan menggunakan Persamaan 3 (Allen dkk, 1998) sebagai berikut :

(3)

Keterangan :

ETc Adj : evapotranspirasi air tanah dalam keadaan terbatas(mm/hari) ET0 : evapotranspirasi acuan (mm/hari)

Kc : koefisien tanaman (mm/hari) Ks : koefisienstress tanaman (mm/hari)

untuk kondisi air tanah terbatas Ks = <1 bila tidak ada stres air tanah Ks = 1

2. Irigasi

Kebutuhan air tanaman untuk melakukan proses evapotranspirasi terpenuhi oleh curah hujan efektif. Curah hujan efektif adalah curah hujan yang masuk dalam pori mikro tanah yang digunakan untuk memenuhi air konsumtif tanaman. Jika curah hujan efektif tidak mampu memenuhi kebutuhan air tanaman maka

diperlukan air irigasi. Irigasi adalah pemberian air secara buatan untuk memenuhi kekurangan air yang dibutuhan bagi tanaman. (Tusi, 2012) Kebutuhan air irigasi dapat dihitung dengan Persamaan 4 berikut,

KAI = ETc– CHeff (4)

Keterangan :

8

3. Infiltrasi dan Perkolasi

Proses masuknya air dari permukaan tanah ke dalam tanah disebut infiltrasi, sedangkan gerakan air didalam tanah karena adanya gaya gravitasi disebut perkolasi (Sutanto, 2005). Perkolasi untuk setiap jenis tanah berbeda-beda, yaitu menjadi besar kalau tekstur tanah kasar dan sebaliknya akan menjadi kecil jika tanah bertekstur halus (Rokhma, 2009). Untuk menentukan perkolasi dapat menggunakan Persamaan 5 berikut,

(5)

Keterangan:

P : perkolasi (%)

KAT : kadar air tanah pada saat melebihi FC (%) FC : kapasitas lapang (%)

Infiltrasi sangat besar pengaruhnya dalam rancangan-rancangan untuk cara pemberian air, periode pemberian air dan besarnya air yang harus diberikan. Infiltrasi sangat dipengaruhi oleh beberapa hal berikut,

1. Keadaan permukaan tanah (kemiringan tanah, keadaan erosi, perlakuan terhadap permukaan tanah dan macam tanaman penutup).

2. Keadaan profil tanah (struktur tanah, tekstur tanah, lapisan kedap air dan keadaan fauna dalam tanah).

3. Kandungan lengas tanah 4. Suhu di dalam tanah

9

Kemampuan tanah menyerap air akan semakin berkurang dengan makin

bertambahnya waktu. Pada tingkat awal kecepatan penyerapan air cukup tinggi dan pada tingkat waktu tertentu kecepatan penyerapan air ini akan mendekati konstan.

Laju infiltrasi dapat dihitung dengan berbagai cara diantaranya dengan menggunakan metode saluran (furrow stream method) dan ring infiltrometer (cylinder infiltrometer method).

4. Limpasan

Limpasan permukaan merupakan sebagian dari air hujan yang mengalir di atas permukaan tanah. Limpasan permukaan berlangsung ketika jumlah curah hujan melampaui laju infiltrasi atau kemampuan tanah dalam menyerap air. Besarnya volume air limpasan dipengaruhi oleh kadar air tanah, vegetasi, bahan penutup tanah, dan intensitas curah hujan.

5. Curah Hujan

Curah hujan adalah banyaknya air yang mencapai permukaan tanah dalam waktu tertentu. Curah hujan dinyatakan dalam inci atau millimeter (1 inci = 25 mm). Sedangkan Intensitas hujan adalah tinggi curah hujan dalam periode tertentu yang dinyatakan dalam satuan mm/jam (Nurhayati, 2009).

10

hujan. Curah hujan dapat dihitung dengan berbagai macam cara. Secara sederhana curah hujan dapat dihitung dengan menggunakan prinsip pembagian antara volume air hujan yang ditampung dibagi luas penampang/mulut penakar. Hal ini dapat dinyatakan pada Persamaan (6) berikut,

(6)

D. Sifat Fisik Tanah

Sifat fisik tanah diketahui sangat penting karena dapat mempengaruhi

pertumbuhan dan produksi tanaman. Kondisi fisik tanah menentukan penetrasi akar di dalam tanah, retensi air, drainase, aerasi, nutrisi tanaman, dan untuk menghitung kebutuhan air irigasi. Sifat fisik tanah meliputi tekstur tanah, porositas tanah, kerapatan tanah, kadar air tanah, dan berat jenis partikel tanah.

1. Tekstur Tanah

Ukuran relatif partikel tanah dinyatakan dalam istilah tekstur, yang mengacu pada kehalusan atau kekasaran tanah. Tekstur adalah perbandingan relatif antara fraksi pasir, debu dan tanah liat (lempung). Laju dan berapa jauh berbagai reaksi fisika dan kimia penting dalam pertumbuhan tanaman diatur oleh tekstur karena tekstur ini menentukan jumlah permukaan tempat terjadinya reaksi (Foth, 1994).

11

[image:25.595.129.519.183.356.2]

dengan sedimentasi. Sedangkan secara kualitatif dapat menggunakan acuan seperti terlihat pada Tabel 1 berikut,

Tabel 1. Klasifikasi tekstur tanah menurut beberapa sistem

ISSS USDA USPRA

Diameter Fraksi Diameter Fraksi Diameter Fraksi

Mm mm mm

> 2 Kerikil >0.02 Kerikil > 2 Kerikil

0,02-2 Pasir 0,05-2 Pasir 0,05-2 Pasir

0,2-2 Kasar 1-2 Sangat Kasar 0,25-2 Kasar

0,02-0,2 Halus 0,5-1 Kasar 0,05-0,25 Halus

0,25-0,5 Sedang

0,1-0,25 Halus

0,05-0,1 Sangat halus

0,002-0,02 Debu 0,002-0,05 Debu 0,005-0,05 Debu

<0,002 liat <0,002 Liat <0,005 Liat

Sumber : Hillel, 1982

Tanah dengan berbagai perbandingan pasir, debu dan liat dikelompokkan atas berbagai kelas tekstur seperti digambarkan pada segitiga USDA berikut,

[image:25.595.177.451.461.705.2]

12

2. Kadar Air Tanah

Kadar air tanah adalah konsentrasi air dalam tanah yang biasanya dinyatakan dengan berat kering. Prinsip dasar dalam penentuan kadar air tanah yaitu kadar air tanah dinyatakan sebagai perbandingan berat air yang ada dalam contoh tanah sebelum pengeringan dan berat contoh tanah setelah dikeringkan sampai mencapai berat tetap pada 105oC yang dikenal dengan kadar air gravimetrik dan dinyatakan dalam bentuk % massa.

Kadar air tanah gravimetrik dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 7 berikut,

(7)

Keterangan :

θm : kadar air gravimetrik (% m/m, m = massa)

mw : berat air (berat sampel tanah basah – berat sampel tanah kering oven) ms oven : berat sampel tanah kering oven

Kadar air gravimetrik dapat dikonversi menjadi kadar air volumetrik dengan menggunakan Persamaan 8 berikut,

(8)

Keterangan :

θw : kadar air volumetrik (%V/V, V = volume) ρb : berat isi tanah (g/cm3)

ρw : berat jenis air (g/cm3) θm : kadar air gravimetrik

13

dan gravitasi. Karena adanya gaya-gaya tersebut maka air dalam tanah dapat dibedakan menjadi air gravitasi, hidroskopik dan kapiler.

1. Air gravitasi adalah air yang berada pada pori makro tanah, diikat sangat lemah oleh partikel tanah, dengan cepat turun ke lapisan yang lebih dalam, tidak dapat dimanfaatkan tanaman.

2. Air higroskopis adalah air yang diserap tanah sangat kuat sehingga tidak dapat digunakan tanaman.

3. Air kapiler adalah air dapat bergerak secara horisontal (ke samping) atau vertikal (ke atas) karena adanya gaya-gaya kapiler. Sebagian besar dari air kapiler merupakan air yang tersedia (dapat diserap) bagi tanaman.

Air tersedia dalam tanah yang dapat digunakan oleh tanaman yakni berada pada kondisi selisih antara titik layu permanen dan kapasitas lapang. Titik layu permanen ialah keadaan air dalam tanah pada saat tanaman menjadi layu permanen. Pada saat ini kandungan air tanah sedemikian sedikit dan akar tanaman tidak cukup untuk menyerapnya. Sedangkan kapasitas lapang adalah keadaan air dalam tanah sesudah air gravitasi turun sama sekali. Dalam pori-pori makro sudah kosong, air menempel antara bidang pertemuan agregat-agregat dan air sebagian besar terdapat dalam pori-pori mikro.

3. Kerapatan Tanah

14

Kepadatan tanah erat hubungannya dengan penetrasi akar dan produksi tanaman. Kerapatan tanah dihitung dengan Persamaan 9 berikut,

(9)

4. Porositas tanah

Porositas atau ruang pori adalah bagian tanah yang ditempati udara dan air. Porositas tanah erat kaitannya dengan kerapatan dan permeabilitas tanah (kemampuan tanah meneruskan air atau udara). Porositas dapat didefinisikan sebagai volume ruang pori per volume total tanah. Porositas tanah dihitung dengan Persamaan 10 berikut,

(10)

Keterangan : ∅ : porositas

ρb : berat volume tanah (g/cm3) ρb : berat jenis partikel (g/cm3)

5. Berat jenis partikel tanah

Bera enis par ikel ρs , a alah per an ingan an ara massa total fase padat tanah (Ms) dan volume fase padat (Vs). Massa bahan organik dan anorganik

15

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2013 sampai dengan Januari 2014 di Laboratorium Teknik Sumber Daya Air Universitas Lampung

B. Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitianmeliputi: satu unit laptop dan perlengkapan yang digunakan untuk analisis dan penulisan laporan. Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa:

1. Data klimatologi tahun 1999-2011 (BMKG Bandar lampung)

2. Perkolasi, limpasan, kadar air, tinggi tanaman, kapasitas lapang (FC), titik layu permanen (PWP), evapotranspirasi (ETc) (Muamar, 2012)

C. Metode Penelitian

16

1. Fungsi pertumbuhan tanaman dengan regresi

Fungsi pertumbuhan tanaman dilakukan dengan cara menganalisis data tinggi tanaman diperoleh dari penelitian (Muamar, 2012) menggunakan regresi polynomial. Data dari hasil analisis tersebut selanjutnya digunakan untuk menentukan simulasi pemanenan air hujan.

2. Validasi Kc

Validasi koefisien tanaman (Kc) ditaksir dengan menggunakan model persamaan yang dikembangkan oleh (Allen dkk, 1998). Model tersebut dirumuskan dengan Persamaan 11 sebagai berikut :

a - - min- (11)

Keterangan :

Kctab : Nilai Kc berdasarkan tabel dari FAO U2 : Nilai kecepatan angin rata-rata harian (m/s) RHmin : Nilai rata-rata kelembaban udara minimum (%)

h : Tinggi tanaman (m) menggunakan regresi linear dimana : hst.

Hasil perhitungan Kc model selanjutnya dihitung kesalahan relatif nya dengan menggunakan Persamaan 12.

| | (12)

17

RMSE = √ ∑ - (13)

Kc tersebut selanjutnya digunakan untuk memprediksi ETc model. ETc model dihitung dengan menggunakan Persamaan 2. ETc model kemudian dibandingkan dengan ETc pengukuran (Muamar, 2012). Kesalahan relatif pada perhitungan ETc model dihitung dengan menggunakan Persamaan 12. ETc pengukuran dan data ETc model selanjutnya diuji tingkat keandalannya menggunakan Persamaan 13 dan ditampilkan dengan kurva 450.

3. Validasi model

Validasi model meliputi kadar air, evapotranspirasi harian dan kumulatif,

limpasan dan perkolasi. Validasi model dilakukan dengan cara membandingkan data pengukuran (Muamar, 2012) dan model. Validasi model selanjutnya ditampilkan dengan program vissim.

D. Deskripsi Sistem Pemanenan Air Hujan

18

Ketika terjadi hujan lebat, hingga kadar air lahan berada diatas titik jenuh maka akan terjadi perkolasi dan limpasan. Air limpasan selanjutnya akan ditampung pada kolam. Air dikolam akan bertambah apabila terjadi limpasan dari lahan dan air hujan dan akan berkurang karena pengambilan irigasi dan penguapan langsung dari kolam. Limpasan dari kolam akan terjadi jika kolam tidak mampu

[image:32.595.112.511.250.461.2]

menampung limpasan dari lahan dan curah hujan.

Gambar 2. Deskripsi sistem pemanenan air hujan

Neraca air memiliki input curah hujan dan irigasi, sedangkan outputnya adalah evapotranspirasi, perkolasi dan limpasan ke kolam. Kondisi ini digambarkan dengan Persamaan 14 berikut,

- - - (14)

Keterangan :

: perubahan tinggi muka air pada lahan (mm/hari) CH : curah hujan (mm/hari)

IR : irigasi (mm/hari)

ETc : evapotranspirasi (mm/hari) P : perkolasi (mm/hari)

19

Neraca air pada kolam memiliki input curah hujan dan limpasan dari lahan, sedangkan outputnya adalah irigasi, evaporasi dan overflow. Model neraca air kolam ini digambarkan dengan Persamaan 15 berikut :

- - - (15)

Keterangan :

: Perubahan tinggi muka air pada kolam (mm/hari) CH : Curah hujan (mm/hari)

L1 : Limpasan dari lahan ke kolam (mm/hari) IR : Irigasi (mm/hari)

Ek : Evaporasi kolam (mm/hari) L2 : Limpasan dari kolam (mm/hari)

Evaporasi kolam digambarkan dengan Persamaan 16 berikut,

(16)

Keterangan :

Ek :Evaporasi kolam

K :Koefisien evaporasi kolam ET0 :Evapotranspirasi acuan

Berdasarkan model kesetimbangan air (Persamaan 14 dan 15), simulasi tersebut berjalan secara kontinyu dari hari ke hari. Ketinggian air dapat dihitung dengan pendekatan metode Euler, seperti pada Persamaan 17 berikut,

(17)

Keterangan :

:Tinggi air pada hari ke i+1 :Tinggi air pada hari ke i

20

[image:34.595.176.419.112.720.2]

E. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3. Flow chart program sistem pemanenan air hujan

Read data Klimat

(curah hujan, kecepatan angin, ET0 dan RHmin)

Input data

(tanah, perkolasi, limpasan & KA,)

Menentukan fase pertumbuhan

Menghitung tinggi tanaman &

kesetimbangan air Ti da k Initialisasi (TInggi Air)

Interpolasi Kc tab dan Kc Adj

Hari ke 365 Mulai

Ya

Tahun ke 13

21

F. Analisis Data

Analisis dilakukan di Laboratorium Sumber Daya Air dan Lahan Universitas Lampung. Data dari analisis disajikan dalam bentuk tabel, grafik, dan uraian. Data yang dianalisis berupa,

1. Fungsi pertumbuhan tanaman dengan regresi 2. Validasi Kc

3. Validasi model (kadar air, limpasan, perkolasi dan ETc)

4. Menghitung kebutuhan air tanaman melalui simulasi untuk 13 tahun waktu tanam.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini antara lain bahwa pemanenan air hujan sangat berpotensi untuk memenuhi kebutuhan air irigasi bagi tanaman jagung. Hasil kajian menunjukkan bahwa bulanFebruari merupakan jadwal tanam tepatberdasarkan luas kolamterkecil yakni (570 m2). Sedangkan kolam paling luas terjadi bulan tanam Agustus yakni berukuran (1620 m2). Dengan demikian dapat dipastikan bahwa kebutuhan air irigasi selama tanam akan terpenuhi tanpa tergantung oleh musim dengan syarat kolam penampungan harus seluas 1620 m2. Hasil kajian juga menunjukkan bahwa distribusi kejadian hujan mempengaruhi luaskolam. Hujan dengan intensitas tinggi namun jarang terjadi, airnya banyak yang tertampungdikolamselanjutnyaakanmelimpas danterbuangsia-sia.Sebaliknya jika hujan dengan intensitas rendah namun terjadi secara terus menerus, airnya banyak tertampung dikolam.

B. Saran

DAFTAR PUSTAKA

Afandi, A. 2010. Optimasi Pemanfaatan Air Hujan Melalui Simulasi untuk Budidaya Padi Tadah Hujan di Kecamatan Gedong Tataan Kabupaten Pesawaran. (Skripsi). Jurusan Teknik Pertanian. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Alim, M.K. 2013. Pakan Ternak: Kebutuhan Impor Jagung Melonjak 86,67%. (http://www.bisnis.com/m/pakan-ternak-kebutuhan-impor-jagung-melonjak-8667. diakses pada tanggal 5 April 2013).

Allen, G.R., L.S. Pereira, D. Raes, dan M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and drainage paper 56. (321 Halaman).

Badan Pusat Statistik, 2013. Produksi Padi, Jagung, Dan Kedelai (Angka Sementara Tahun 2012). No. 20/03/ Th. XVI, 1 Maret 2013.

Direktorat Jenderal Tanaman Pangan. 2011. Teknologi Budidaya Jagung.

(http://www.deptan.go.id/ditjentan. diakses pada tanggal 25 Januari 2013). Hillel, D. 1982. Advance in Irigation. Academyc Press. New York.

(322 Halaman).

Foth, H.D, 1994. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Edisi Keenam Terjemahan S. Adi. Soemarto. Penerbit Erlangga, Jakarta. (374 Halaman).

Kasryno, F., E. Pasandaran, Suyamto, dan M.O. Adnyana. 2009. Gambaran Umum Ekonomi Jagung Indonesia. Jagung: Teknik Produksi dan Pengembangan. 474-497.

Muamar. 2012. Analisis Neraca Air Tanaman Jagung (Zea Mays) di Bandar Lampung. Jurusan Teknik Pertanian (Skripsi). Universitas Lampung. Bandar Lampung.

38

Nurhayati, E. 2009. Analisis Sebaran Hujan Di Provinsi Lampung Untuk Pewilayahan Tanaman Padi. (http://ardidafa78.wordpress.com/2009/02 /26/analisis-sebaran-hujan-di-provinsi-lampung-untuk-pewilayahan-tanaman-padi/. diakses pada tanggal 29 maret 2013).

Prabowo, A., A. Prabowo, dan A. Hadriadi. 2004. Pengelolaan Irigasi Tanaman Jagung Lahan Kering : Aplikasi Irigasi Tetes. Makalah pada seminar

“Peran Strategis Mekanisasi Pertanian Dalam Pengembangan Agroindustri Jagung”, Badan Litbang Pertanian, Jakarta. 1-13.

Purwono dan H. Purnamawati. 2007. Budidaya 8 Jenis Tanaman Pangan. Penebar Swadaya. Jakarta. (140 halaman)

Rochani, S. 2007. Bercocok Tanam Jagung. Azka Press. Jakarta. (60 Halaman) Roja, A. 2013. Jagung Manis Berbiji Manis.(http://www.harianhaluan.com/index.

php/opini/20905-jagung-manis-berbiji-manis- diakses pada tanggal 30 April 2013).

Rokhma, N.M. 2009. Menyelamatkan Pangan Dengan Irigasi Hemat Air. Impulse. Jogjakarta. (84 Halaman)

Rosadi, B., Oktafri, Ridwan. Z, Nugroho, H, Ahmad T. 2013. Penuntun

Praktikum Hubungan tanah air dan tanaman. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Sariubang, M dan Herniwati. 2011. Sistem Pertanaman dan Produksi Biomas Jagung Sebagai Pakan Ternak. Seminar Nasional Serealia. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Sulawesi Selatan. 237-244.

Sharpe, W.E. and B. Swistock. 2008. Household Water Conservation. College of Agricultural Sciences. Agricultural Research and Cooperative Extension College of Agricultural Sciences. The Pennsylvania State University. (1-8) Sutanto, R. 2005. Dasar-Dasar Ilmu Tanah Konsep Dan Kenyataan. Kanisius.

Jogjakarta. (204 Halaman).

Triyono, S., B. Rosadi, Oktafri, dan A. Afandi. 2010. Model Pemanenan Air Hujan Unuk Produksi Padi Tadah Hujan : Contoh Kasus di Pesawaran. Jurnal Ilmiah Teknik Pertanian. 2 (2): 83-130.

Triyono, S. 2011. Simulasi Kinerja Sistem Sawah-Kolam Untuk Penyediaan Air Irigasi Pada Sawah Tadah Hujan Dalam Rangka Menyikapi Perubahan Musim Tanam Yang Kurang Menentu. Prosiding pada seminar “Peran Iptek Untuk Mengantisipasi Perubahan Iklim Dalam Perspektif Pertanian

39

Tuong T.P and B.A.M. Bouman. (2003). Rice Production in Water – Scarce Environments. In: Proceedings of the Water Productivity Workshop.12-14 November (2001). Colombo, Sri Lanka. International Water Management Institute. Colombo, Sri Lanka. 52-67.

Tusi, A dan B. Rosadi. 2009. Aplikasi Irigasi Defisit Pada Tanaman Jagung (Deficit Irrigation Application On Corn Plant). Jurnal Irigasi.

4 (2): 120-130.

Tusi, A. 2012. Kebutuhan Air Tanaman. (http://agritusi.com/archives/171. diakses pada tanggal 29 April 2013).

Worm, A dan T.V. Hattum. 2006. Rainwater Harvesting For Domestic Use, Agrodok 43, Agromisa Foundation and CTA, Wageningen. (82 Halaman). Yulistyorini, A. 2011. Pemanenan Air Hujan Sebagai Alternatif Pengelolaan