METODOLOGI. Skenario Penelitian. Penyusunan skenario pada penelitian ini didasarkan pada upaya untuk

(1)

METODOLOGI

Skenario Penelitian

Penyusunan skenario pada penelitian ini didasarkan pada upaya untuk memberikan garnbaran tentang tatacara dan tahapan penelitian yang akan dilaksanakan. Untuk studi tentang potensi nutrisi terbuang lewat outlet dari sawah beririgasi skenario penelitian disajikan secara skematis pada Gambar 6.

. . .

p.

,

...

(2)

Skenario penlitian mempunyai dua tahapan utama sebagai berikut :

1). penyusunan model tingkat pehk dengan kegiatan :

(1). pengumpulan data (debit dan konsentrasi) (2). penentuan kandungan nutrisi sesaat

(3). penentuan kandungan nutrisi per tahapan

(4). penyusunan persamaan matematika (pencaran, kalibrasi, validasi) (5). model potensi nutrisi terbuang petak

(6). menentukan nilai potensi nutrisi terbuang dari petak tunggai

2). Pelaksanaan simulasi terhadap deteksi potensi total nutrisi terbuang pada petak kuarter, dengan tahapan :

(l).simulasi potensi total nutrisi terbuang pada petak tersier tipe sen (2).simulasi potensi total nutrisi terbuang pada petak tersier tipe paralel

Model Penyusunan

Pengertian model menurut Sri-Harto (1993) adalah penyajian sederhana dari suatu sistem yang kompleks. Sedangkan sistem menurut Dooge (1968) dalam Sri- Harto (1993) adalah struktur, alat, skema, prusedur yang terdiri dari masukan dan keluaran baik nyata atau abstrak yang dikaitkan dengan suatu acuan waktu.

Salah satu faktor penyusun komponen output dalam kesetimbangan nutrisi di tingkat petak adalah aliran drainase yaitu aliran air yang keluar lewat outlet. Air ini mempunyai potensi untuk menyumbang kelebihan nutrisi ke petaklblok berikutnya atau badan air pada saluran drainase

Penyusunan model untuk fenomena ini secara ideal dapat dilakukan dengan mendata semua komponen penyusun sistem kesetimbangan nutrisi yang

(3)

menyumbang terhadap kelebihan nutrisi pada aliran outlet. Kandungan nutrisi dalam air drainase merupakan potensi nutrisi terbuang (No) yang nilainya merupakan fungsi dari faktor-faktor yang terdapat dalam komponen kesetimbangan nutrisi dalam petak.

Untuk nitrat faktor-faktor itu meliputi : irigasi (I), pemupukan (F), air hujan (P).

fiksasi nitrogen (N,), konsumsi tanaman (C,), intiltrasi (If), evaporasi (E,), denitrifikasi

(D,),

serta residu (R). Hubungan tersebut dapat ditulis secara matematis sebagai berikut :

No

=

ffl,

F,

P r NIP C , 1, E e D , R) f f /

Sedangkan untuk fosfat faktor-faktor itu meliputi : irigasi (I), pemupukan (F), fiksasi-P (P,), konsumsi tanaman (C,), serta residu (R). Secara matematis hubungan tersebut dapat ditulis :

Namun dari kesemua faktor tersebut hanya terdapat empat faktor yang berpengaruh signifikan terhadap No, sehingga faktor yang lain dapat dihilangkan sehingga persamaan /71 dan I81 berubah menjadi :

No

=

f (I, F, R, CJ /9/

Persamaan 191 memperlihatkan bahwa tiga faktor pertama berbanding lurus dengan nilai No, dimana penambahan nilainya akan berpengaruh langsung pada penambahan nilai No. Sebaliknya faktor ketiga berbanding terbalik dengan No, sehingga semakin tinggi konsumsi nutrisi (C,), maka akan semakin memperkecil nilai No.

(4)

Dalam sistem kesetimbangan, potensi nutrisi terbuang per satuan waktu dapat ditentukan oleh pengurangan konsumsi nutrisi oleh tanaman nilai C, terhadap

nutrlsr tersedia. Total nilai nutrisi tersedia pada lahan merupakan n~lai kandungan

nutr~s~ yang tersedia dl lahan dari adanya sumbangan nutris~ dari ~rigasi (I), curah

hujan (R) dan adanya aplikasi pemupukan (F). Namun total ni~trisi ini akan

berkurang secara gradual dengan adanya pengurangan nutrtsl untuk kebutuhan tanarnan. Kebutuhan nutrisi oleh tanaman merupakan totai nilai nutrisi yang dikonsumsi tanaman selama proses produksi. Untuk tanaman padi konsumsi nutrisi tanaman meliputi total nutrisi yang hilang karena dikonsumsi langsung oleh

tanarnan, yang dapat dideteksi dengan nilai nutris~ pada brangkasan kering, maupun

hilang karena adanya proses perkolasi, rembesan, bocoran rriaupun drainase atau aliran permukaan. Fenomena tersebut secara hipotetis dan disajikan secara grafis

seperti Gambar 7.

-

tersedia

-

kebuhrhan

Gambar 7. K U N ~ hipotetis hubungan nutrisi tersedia, kebutuhan, dan

outlet

Persamaan umum untuk peluruhan seperti yang dikemukakan oleh (Kenneth,

(5)

y

=

ae-bx dengan : Y : konsentrasi nutrisi e : bilangan alam x : waktu pengarnatan a, b : konstanta

Dalam penerapannya, konstanta a dan b harus ditentukan untuk kondisi yang diharapkan. Nilai-nilai konstanta tersebut dapat diperoleh dengan menurunkan sebuah persamaan matematika dari pencaran data.

Asumsi dan Pembatasan Keberlakuan

Dalam penyusunan sebuah model diperlukan asumsi-asumsi agar model tersebut dapal dikembangkan dengan kondisi yang diharapkan. Untuk peneliian ini diajukan asumsi-asumsi : (1) kumpulan petak merupakan satu kesatuan sistern persawahan. (2) aliran air bersifat kontinyu. (3) dalam paket-paket aliran terkandung konsentrasi nutrisi yang hornogen.

Mengacu pada Gambar 6. dan persamaan 181, maka batasan keberlakuan model :

(1). Model hanya b d a k u untuk sistern tanam satu kali pemupukan

(2).

Dalam analisis numerik, batas awal dan batas akhir model adalah waktu awal pemupukan dan akhir pemberian air irigasi

Pengujian

Secara statistik, model dianggap layak bila

R2

lebih besar dari 50 % (Nash and Stufliffe dalam George Fleming, 1975). Secara lengkap alur penyusunan model digambarkan dalam bentuk diagram alir dan disajikan pada Gambar 7.

(6)

Uji validitas model dapat dilakukan dengan tolok ukur kenampakan antara nilai prediksi (model) dan aktual mendekati garis y

=

x dan nilai koefisiefi determinasinya (R2) harus lebih besar dari 50 %. Persamaan koefisien determinasi yang digunakan (Nash and Sufcliff dalam George Fleming. 1975) :

dengan :

y, : nilai aktual hari ke-i

Y, : nilai prediksi (model) hari ke-i

Y : rata-rata data konsentrasi data aktual

Gambar 8. Alur penyusunan model

Waktu

dan

Tempat

Penelitian dilakukan pada Daerah lrigasi (Dl) Asem Siketek Kabupaten dan Kota Pekalongan, Propinsi Jawa Tengah, pada bulan Agustus sampai dengan Nopember 2001. Peta lokasi peneliian disajikan pada Lampiran 3.

(7)

Letak Geografis

Daerah lrigasi (Dl) Asem Siketek termasuk dalam wilayah kota dan kabupaten Pekalongan yang secara geogratis terletak pada posisi 109"32' BT dan

7"2'

LS.

Daerah lrigasi ini mencakup areal irigasi pada tiga kecamatan, kecamatan

Kedungwuni, kecamatan Buaran dan kecamatan Tirto.

lklim

Kondisi iklim pada Daerah lrigasi Asem Siketek pada Tabel 1. yang merupakan hasil pengamatan pada stasiun klimatologi Ponolawen tahun 1991

-

2001. Dari Tabel 1. terlihat bahwa dari data rata-rata suhu udara harian setiap bulan, tidak terjadi fluktuasi.

Tabel 1. Kondisi iklim daerah irigasi asem siketek berdasar pengamatan stasiun Ponolawen (1991- 2001)

Suhu udara maksimum, sebesar 28.35OC pada bulan Oktober, sedangkan sedangkan suhu minimum sebesar 27.05% pada bulan Februari. Kelembaban udara minimum sebesar 69.6 % pada bulan Agustus, sedangkan nilai maksimum sebesar 83 % pada bulan Januari dan Pebruari. Kecepatan angin maksimum pada

(8)

bulan sebesar 929.20 kmlhari pada bulan September dan minimum sebesar 487.78

kmlhari pada bulan Mei.

Curah hujan pada Daerah lrigasi Asem Siketek, yang diambil pada Stasiun Ponolawen tahun 1991

-

2001 sangat be~ariasi. Nilai curah hujan maksimum terjadi pada bulan Januari sebesar 17.72 rnmlhari dan nilai minimum sebesar 3.92 mmlhari pada bulan Juli dengan rata-rata sebesar 9 mmlhari. Grafik rata-rata curah hujan bulanan disajikan pada Gambar 9

Gambar 9. Grafik rerata curah hujan bulanan tahun 1991-2001

Kondisi Lahan Pertanian

Lahan pertanian pada Daerah lrigasi Asem Siketek mempunyai topografi

'

relatii datar denga" jenistanah alluvial kelabu dan alluvial coklat. Surnber air untuk bendung utama pada Daerah lrigasi Asem Siketek, yaitu bendung Asem Siketek dan bendung Kesetu. Air untuk bendung Asem Siketek berasal dari kali Gawe dan saluran drainase Kletak, sedangan sumber air untuk bendung Kesetu berasal dari Kali Gawe. Peta daerah lrigasi Asem Siketek disajikan pada Lampiran 1. Pada

(9)

Daerah lrigasi Asem Siketek terdapat industri batik, dimana air buangan ikut menyumbang pada saluran irigasi pada daerah persawahan.

Pola Tanam

Dalam pola tanam pada Daerah Asem Siketek terdapat tiga musim tanam. yaitu MT I. MT II dan MT Ill. Musim Tanam I (MT !) untuk padi musim rendengan d~mulai pada pertengahan Oktober sampai dengan Pebruari. Pada Musim Tanam II

(MT II), terdapat dua kegiatan tanam yaitu Gadu I dan II yang dimulai bulan Maret sampai dengan Juli. Untuk Musim Tanam Ill (MT Ill). kegiatan hanya untuk penanaman jenis palawija pada bulan Agustus sampai dengan September. Secara

skematis pola tanam Daerah lrigasi Asem Siketek disajikan pada Gambar 10. -

OW I Nap 1 Des 1 Jan I Feb Jun JuI 1 A P I ~Sept I I I I I I / I l l I I l l / I I I l l I I I I I I I l l / I I I I I I I l l / I I l l 1 I ) I l I I I I I I I I I I

MT I 1 I MT II - I MT Ill

PT I TMB ( SNG ( M \ P ( 1 PT 1 TM8 ( BNG I M [ P I PLWJ

Keteranqan :

PT : pengolahan tanah M : pemasakan

TMB : peftirnbuhan P : panen BNG : pembungaan PLWJ : palawija

Gambar 10. Pola tanam tahuan Dl Asem Siketek

Alat dan Bahan

Bahan yang digunakan berupa petak sawah (dimensi serta luasan disajikan pada Lampiran 4). data debit, data sampel air, dan data tahapan usaha tani, sedangkan peralatan yang digunakan berupa alat pengukur dan pengambil sampel air, perangkat pencatat, penghitung dan pengolah data.

Prosedur Penelitian Pengumpulan data

Dua data utama yang ditentukan yaitu : (1) debit, dan (2) kandungan nutrisi. Nilai kandungan nutrisi akan diperoleh dari analisa sampel air. Data debit dan

(10)

sampel air diambil langsung dari titik pengambilan pada petak pengamatan. Pengambilan data debit dan sampel air dilakukan sekali dalam satu minggu. Titik pengambilan sampel serta peta aliran air pada petak sawah disajikan pada Lampiran 5. Data penunjang yang diperlukan berupa data tahapan usaha tani dan pola tanam yang diamati secara langsung dari lapang.

Analisis Data

Debit

Terdapat hubungan antara tinggi muka air pada alat ukur Thompson dengan debit. Oleh karena itu debit dihitung berdasar data ketinggian muka air terukur pada alat ukur debit. ~ubungan tersebut mengikuti persamaan :

Q

=

0.014

H2.'

I/det

dengan :

Q

: debt terhitung (Ildet)

H : tinggi muka air teramati (cm)

Nutrisi

Kandungan Sesaat

Konsentrasi nitrat dan fosfat ditentukan dengan analisis laboratorium, sedangkan kandungan nutrisi pada aliran ditentukan berdasar nilai debit dan konsentrasi nutrisi. Untuk menghitung kandungan nutrisi dalam aliran air dapat digunakan persamaan modifikasi dari rumus Wild (1993) :

Nx = C * Q X e [ N J 1131

dengan :

c : konstanta konversi (0.864)

(11)

Q. : debit inletloutlet (Ildet)

-pJ: konsentrasi nitratlfosfat (kgll)

Penamaan 1131 dapat dipergunakan untuk menentukan nilai kandungan nutrisi dari nitrat outlet

(No),

dan fosfat outlet (P,). Nilai konsentrasi nutrisi

pJ

dari persamaan 1131 ditentukan secara laboratoris dari sampel air yang dikirim ke Laboratorium Balitbang lndustri di Semarang.

Kandungan Total

Perhitungan dengan persamaan 1131 menghasilkan data kandungan nutrisi sesaat, dimana nilai tenebut merupakan besar nilai nutrisi saat pengukuran. Dengan asumsi bahwa penurunan nilai nutrisi terbuang mengikuti gradasi peluruhan, maka untuk menentukan nilai total nutrisi pada masingmasing tahapan produksi maupun nilai total nutrisi selama proses produksi dapat digunakan metode perhitungan luas di bawah k ~ ~ a . Tahapan perhitungan total nutrisi dengan metoda luas di bawah k ~: ~ a

(1). Memplot data hasil pengamatan (nutrisi sesaat) dan diperoleh sebuah persamaan garis y

=

f(x)

(2). Menghtung nilai kandungan nutrisi per tahapan dengan persamaan :

dengan :

A, : total kandungan nutrisiltahapan (kgttahapan)

f(x)

: persamaan garis hasil plotting

dx : perubahan waktu pengamatan

(12)

f3).Nilai

A!

merupakan total kandungan nutrisi terhituna per tahapan dengan batas awal dan akhir tahapan (potensi nutrisi terbuang lewat outletltahapan)