NERACA AIR TANAMAN (CROPWAT DAN CLIMWAT)
LAPORAN PRAKTIKUM
Oleh :
NAMA : ROSI ROSANA
NIM : 141510501114
GOLONGAN : D KELOMPOK : 1
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI LABORATURIUM AGROKLIMATOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS JEMBER
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki peranan penting bagi setiap komponen yang ada di bumi. Peranan air sangat tampak nyata bagi kehidupan manusia, hewan maupun tanaman. Selain bagi makhluk hidup, air juga berperan penting bagi lingkungan sekitar. Fungsi air dari segi ekologi adalah air dibutuhkan oleh tanaman untuk melakukan pertumbuhan dan perkembangan serta air juga digunakan sebagai sarana pengangkutan unsur hara dalam bentuk larutan dari dalam tanah kemudian ditranslokasikan seluruh bagian tanaman. Fungsi lain dari air dapat dilihat dari segi pedologi, dimana air merupakan faktor penting dalam semua proses pedogenesis yang diantaranya meliputi pengayaan humus, pelapukan, mobilitas unsur hara, pelindihan, translokasi dan lain-lain.
Salah satu kebutuhan dasar yang bersifat mutlak bagi tanaman adalah ketersediaan air. Air digunakan oleh tanaman dalam rangka menjalankan seluruh proses metabolisme dan fisiologis yang terjadi di dalam tubuh tanaman itu sendiri. Tanaman akan dapat tumbuh dan berkembang dengan baik apabila kebutuhan air tersedia secara cukup. Kebutuhan tanaman akan air berbeda-beda tergantung pada sifat dan jenis tanaman tersebut. Kondisi kekurangan air dapat menyebabkan pertumbuhan tanaman menjadi abnormal, tanaman menjadi layu atau bahkan tanaman akan mati karena tidak adanya pasokan air yang diserap ke dalam tubuh tanaman. Kebutuhan air dapat dipenuhi dengan jalan penyiraman atau dengan irigasi.
Secara umum, neraca air adalah neraca masukan dan keluaran air di suatu tempat pada periode tertentu, sehingga dapat digunakan untuk mengetahui jumlah air tersebut dalam kondisi surplus (kelebihan) ataupun defisit (kekurangan). Manfaat dari mengetahui kondisi kelebihan ataupun kekurangan air ini dapat digunakan sebagai upaya antisipasi dari munculnya bencana yang mungkin dapat terjadi. Selain itu, dapat pula digunakan untuk mendayagunakan air sebaik mungkin. Analisis neraca air yang dilakukan akan memberikan suatu informasi. Beberapa informasi yang diperoleh dari analisis neraca air tersebut diantaranya
adalah digunakan sebagai dasar pembuatan bangunan penyimpanan dan pembagi air serta saluran-salurannya, sebagai dasar pembuatan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir dan sebagai dasar pemanfaatan air alam untuk berbagai keperluan pertanian seperti tanaman pangan, hortikultura, perkebunan, kehutanan sampai perikanan.
Di era modern ini analisis neraca air sudah banyak dilakukan dengan memanfaatkan teknologi informasi. Climwat dan Cropwat merupakan salah satu software yang dikembangkan oleh FAO (Food and Agriculture Organization). Climwat digunakan di dalam bidang pertanian yang secara spesifik digunakan dalam analisis neraca air tanaman. Software ini merupakan sebuah database program dimana didalamnya mencakup data dari berbagai stasiun meteorologi dari sekitar 144 negara. Hal tersebut memungkinkan untuk melakukan perhitungan kebutuhan air tanaman dan perencanaan irigasi pada bermacam-macam jenis vegetasi untuk berbagai stasiun iklim di seluruh dunia. Software climwat ini dalam pengoperasiannya dikombinasikan dengan program Cropwat yang memiliki database klimatologi dalam jumlah yang terbatas.
1.2 Tujuan
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Siklus hidrologi adalah pergerakan air di bumi berupa cair, gas, dan padat baik proses di atmosfir, tanah dan badan-badan air yang tidak terputus melalui proses kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk air, es, atau kabut. Evaporasi, infiltrasi, dan aliran tanah. Pemahaman ilmu hidrologi akan membantu kita dalam menyelesaikan problem berupa kekeringan, banjir, perencanaan sumberdaya air seperti dalam disain irigasi/bendungan, pengelolaan daerah aliran sungai, degradasi lahan, sedimentasi dan problem lain yang terkait dengan kasus keairan (Achmad, 2011).
Model simulasi tanaman merupakan alat analisis kuantitatif dalam hubungan pertumbuhan tanaman dengan lingkungannya, berguna untuk membantu pemahaman pengaruh lingkungan terutama variasi unsur-unsur cuaca terhadap tanaman termasuk untuk keperluan prediksi, sehingga dengan memahami mekanisme proses yang terjadi selama pertumbuhan tanaman yang biasanya rumit menjadi dapat dijelaskan oleh model sehingga penentuan saat tanam optimum dan pemberian air irigasi dapat diketahui. Faktor penting lain yang perlu diperhatikan dalam model simulasi tanaman adalah ketersediaan air untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman, karena tanaman sangat bergantung pada ketersediaan air tanah untuk proses transpirasi. Kondisi ketersediaan air bagi tanaman tersebut dapat digambarkan melalui neraca air lahan (Domiri, 2011).
Kehilangan air yang besar dari lahan akan mempengaruhi ketersediaan air. Ada dua faktor yang secara dominan menentukan ketersediaan air dalam tanah. Pertama, presipitasi melalui mekanisme infiltrasi dan perkolasi sebagai sumber pengisian dalam sistem, Kedua evapotranspirasi sebagai pengosongan yang menyebabkan hilangnya air dari sistem. Apabila pengosongan air lebih besar dari pengisian air maka akan terjadi penurunan ketersediaan air tanah. Neraca masukan dan keluaran air di suatu tempat dikenal sebagai neraca air, yang bersifat dinamis sehingga nilai neraca air selalu berubah dari waktu ke waktu, kemungkinan bisa
terjadi kelebihan air ataupun kekurangan air (Harahap dan Darmosarkoro dalam Pasaribu dkk., 2012).
Pendekatan menggunakan neraca air dapat memungkinkan untuk mengevaluasi dinamika air tanah dan penggunaan air oleh tanaman secara kuantitatif. Keunggulan teknologi pemodelan neraca air adalah dapat dimanfaatkan untuk memprediksi potensi hasil tanaman secara akurat, prediksi kadar air tanah, dan penentuan waktu tanam optimum pada suatu wilayah. Hasil pendugaan model neraca air sudah mempunyai tingkat ketelitian yang tinggi, selain itu juga dapat digunakan untuk menganalisis dan mensimulasi berbagai komponen neraca air, setelah divalidasi. Simulasi tersebut berguna dalam menyusun berbagai perencanaan penggunaan dan pengelolaan lahan dengan berbagai alternatif masukan dan teknologi yang berguna untuk menduga pengaruh suatu sistem pengelolaan lahan dan penerapan teknologi terhadap setiap komponen neraca air dan dampaknya terhadap fisik lahan, sehingga setiap pilihan dapat diduga risikonya dan langkah antisipasi yang perlu dilakukan (Djufry, 2012).
Neraca air atau water balance merupakan suatu program yang berguna untuk memprediksi besarnya air permukaan yang mengalir yang apabila melebihi daya tampung sistem drainase akan menimbulkan banjir. Beberapa input data yang dibutuhkan dalam menggunakan program neraca air adalah kemiringan lahan, tebal lapisan atas, tebal lapisan bawah, titik layu, kapasitas lapang, indeks luas daun, tingkat penebangan liar, presentase kandungan air tanah lapisan atas, presentase kandungan air tanah lapisan bawah, evaporasi, dan curah hujan diatas kanopi tanaman (Wardana, 2008). Penyusunan neraca penatagunaan sumberdaya air harus pula memperhatikn faktor yang dapat mempengaruhi ketersediaannya sehingga faktor-faktor seperti meteorologi, klimatologi, geofisika, dan ketersediaan prasarana sumber daya air, termasuk sistem jaringan drainase (Kodoatie dan Syarief, 2010).
Pengumpulan data iklim (curah hujan, suhu udara, kelembaban), informasi lahan didasarkan pada peta jenis tanah dan tataguna lahan. Hal tersebut bertujuan untuk menentukan kapasitas menyimpan air dari tanah dan kedalaman perakaran
tanaman (Haddelan et al, 2011). Tingkat produktivitas yang terjadi dalam upaya pemanfaatan lahan lahan suboptimal sangat beragam yang terkait dengan karakteristik lahan suboptimal, dimana hal ini sanga dipengaruhi oleh kondisi lahan, hidrologi dan iklimDi lahan kering kapasitas dan kestabilan air tanah sangat berada di bawah normal. Kondisi ini didukung oleh distribusi curah hujan yang sangat minim. Seperti di daerah Kalimantan, produksi pertanian sangat bergantung pada sistem irigasi. Sistem irigasi kurang didukung oleh peralatan yang harusnya memadai (Sujalu et al, 2014).
Karakteristik lahan suboptimal sangat dipengaruhi oleh kondisi lahan, hidrologi dan iklim, sehingga dalam upaya pengelolaannya diperlukan data, kajian dan pemahaman yang terintegrasi.Terdapat berbagai jenis neraca air yang sering digunakan. Setiap neraca air memiliki komponen masing-masing yang berbeda satu sama lain. Pemodelan neraca air menjadi salah satu bentuk dari perbedaan komponen tersebut (Zupanc et al, 2012). Sebagian besar lahan marginal yang ternyata masih dapat dikelola untuk dijadikan lahan budidaya yang produktif dapat didefinisikan sebagai lahan suboptimal. Konsekwensinya dibutuhkan teknologi yang berkesesuaian untuk mengantisipasi kendala teknis ataupun agronomis berkaitan dengan karakteristik lahan tersebut (Gomyo et al, 2011).
BAB 3. METODE PRAKTIKUM 3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum Agrometeorologi dengan acara Neraca Air Tanaman (Cropwat dan Climwat) ini dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 25 November 2015 pukul 07.00 WIB sampai dengan selesai di Laboratorium Agroklimatologi, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Jember.
3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan
1. Data 3.2.2 Alat 1. Laptop 2. Alat tulis
3. Software Climwat dan Cropwat 3.3 Cara Kerja
1. Berdasarkan data-data unsur cuaca dan tanah yang tersedia, membuat neraca air umum dan neraca air lahan.
2. Berdasarkan kondisi neraca air pada lahan tersebut, menyusun pola tanam sesuai kebutuhan air tanaman.
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil
Gambar 1. Climate / ET0 / Rain Chart
Gambar 2. Crop Water Requirements Graph (CWR)
4.2 Pembahasan
Neraca air (water balance) merupakan neraca masukan dan keluaran air disuatu tempat pada periode tertentu, sehingga dapat untuk mengetahui jumlah air tersebut kelebihan (surplus) ataupun kekurangan (defisit). Kegunaan mengetahui kondisi air pada surplus dan defisit dapat mengantisipasi bencana yang kemungkinan terjadi, serta dapat pula untuk mendayagunakan air sebaik-baiknya. Manfaat secara umum yang dapat diperoleh dari analisis neraca air antara lain: 1. Digunakan sebagai dasar pembuatan bangunan penyimpana dan pembagi air
serta saluran-salurannya. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang defisit air.
2. Sebagai dasar pembuatan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang surplus air.
3. Sebagai dasar pemanfaatan air alam untuk berbagai keperluan pertanian seperti tanaman pangan – hortikultura, perkebunan, kehutanan hingga perikanan. Model neraca air terdiri dari tiga model, antara lain :
1. Model Neraca Air Umum. Model ini menggunakan data-data klimatologis dan bermanfaat untuk mengetahui berlangsungnya bulan-bulan basah (jumlah curah hujan melebihi kehilangan air untuk penguapan dari permukaan tanah atau evaporasi maupun penguapan dari sistem tanaman atau transpirasi, penggabungan keduanta dikenal sebagai evapotranspirasi).
2. Model Neraca Air Lahan. Model ini merupakan penggabungan data-data klimatologis dengan data-data tanah terutama data kadar air pada Kapasitas Lapang (KL), kadar air tanah pada Titik Layu Permanen (TLP), dan Air Tersedia (WHC = Water Holding Capacity).
a. Kapasitas lapang adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang menunjukkan jumlah air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanahterhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan tanah tersebut akan terus-menerus diserap akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama makin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak lagi mampu menyerap airsehingga tanaman
menjadi layu. Kandungan air pada kapasitas lapang diukur pada tegangan 1/3 bar atau 33 kPa atau pF 2,53 atau 346 cm kolom air.
b. Titik layu permanen adalah kondisi kadar air tanah dimana akar-akar tanaman tidak mampu lagi menyerap air tanah, sehingga tanaman layu. Tanaman akan tetap layu pada siang atau malam hari. Kandungan air pada titik layu permanen diukur pada tegangan 15 bar atau 1.500 kPa atau pF 4,18 atau 15.849 cm tinggi kolom air.
c. Air tersedia adalah banyaknya air yang tersedia bagi tanaman yaitu selisih antara kapasitas lapang dan titik layu permanen. 3. Model Neraca Air Tanaman. Model ini merupakan
penggabungan data klimatologis, data tanah, dan data tanaman. Neraca air ini dibuat untuk tujuan khusus pada jenis tanaman tertentu. Data tanaman yang digunakan adalah data koefisien tanaman pada komponen keluaran dari neraca air.
Cropwat 8.0 untuk Windows adalah sebuah program computer untuk perhitungan
kebutuhan air tanaman dan kebutuhan irigasi berdasarkan data tanah, iklim, dan tanaman. Selain itu, program ini memungkinkan pengembangan jadwal irigasi untuk kondisi manajemen yang berbeda dan perhitungan pasokan air untuk berbagai skema pola tanaman. Cropwat 8.0 juga dapat digunakan untuk mengevaluasi praktek-praktek irigasi petani dan untuk memperkirakan kinerja tanaman di bawah kedua kondisi tadah hujan dan irigasi.
Metode Cropwat sangat mudah digunakan dibandingkan dengan metode lain yang bersifat konvensional. Dengan adanya Cropwat, menghitung kebutuhan air tanaman menjadi lebih praktis. Hampir semua jenis tanaman (30 jenis tanaman) dapat diketahui kebutuhan airnya secara tepat dan teliti, selain itu data yang disajikan lengkap. Kita dapat mengetahui kapan waktu penanaman, jadwal irigasi, dankebutuhan air tanaman setiap bulannya. Selain itu Cropwat 8.0 mudah digunakan, sangat praktis karena juga sangat cepat dalam mengolah data dan menyajikan hasil yang diinginkan, mampu mendesain, memanejemen, serta mampu menampilkan hasil dalam bentuk grafik dan form. File-file jadwal irigasi
dapat disimpan sehingga dapat digunakan di kemudian hari, sedangkan metode lainnya tidak. Program ini merupakan cara perhitungan yang paling efektif karena program ini mempunya human error yang paling kecil. Namun Cropwat 8.0 mempunya kelemahan yaitu hasil data yang hanya berkisar dua angka di belakang koma sehingga nilai yang dihasilkan sangat bergantung pada pembulatan yang dilakukan.
Air adalah faktor yang lebih penting dalam produksi tanaman, terutama tanaman pangan jika dibandingkan dengan faktor lingkungan lainnya. Jumlah air berlebihan di dalam tanah akan mengubag berbagai proses kimia dan biologis yang membatasi jumlah oksigen dan meningkatkan pembentukan senyawa yang beracun pada akar tanaman. Sedangkan jumlah air yang terlalu sedikit dapat memberikan cekaman kekeringan pada tanaman. Dalam kondisi ilmiah, kekeringan lebih sering menjadi masalah utama dibandingkan kelebihan air.
Dalam setiap kasus, sebab pokok dari kekeringan adalah curah hujan, meskipun faktor peningkatan kebutuhan air cenderung meningkatkan penyebab kekeringan. Kebutuhan air tanaman (Etc) didekati dengan nilai evapotranspirasi acuan (Eto) dengan rumus Etc = Kc * Eto. Kc adalah koefisien tanaman yang tergantung pada watak tanaman, saat tanam, tingkat pertumbuhan, dan keadaan iklim setempat. Hubungan CH dan evapotranspirasi akan menghasilkan periode pertumbuhan (growing period) sehingga periode tumbuh dapat diartikan sebagai suatu jangka waktu pada saat jumlah presipitasi lebih besar daripada evapotranspirasinya.
Pada praktikum ini dikenalkan penggunaan program computer yaitu CropWat untuk menentukan kebutuhan air tanaman, dan kebutuhan air irigasi. Kebutuhan air bagi tanaman didefinisikan sebagai tebal air yang dibutuhkan untuk memenuhi jumlah air yang hilang melalui evapotranspirasi suatu tanaman sehat. Sedangkan disini tujuan irigasi yaitu mengalirkan air secara teratur sesuai kebutuhan tanaman, sehingga tanaman bias tumbuh secara normal. Pada hasil perhitungan dengan CropWat berdasarkan tiga tanaman yang kita pilih yaitu padi, jagung, dan kedelai.
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan Kota Pasuruan memiliki temperatur yang cukup dingin, dimana temperatur minimalnya yaitu 100C dan temperatur maksimal yaitu 170C yang terjadi dalam satu tahun penuh, serta curah hujan rata-rata antara 10 - 280 mdpl yang artinya curah hujan pada Kota Pasuruan masih terbilang memiliki iklim kering sehingga untuk dapat mengoptimalkan perlu dilakukan irigasi pada areal usaha pertaniannya karena pada grafik Crop Water Requirement Kota Pasuruan memiliki ETc yang cukup tinggi karena avapotranspirasi pertanamannya 14-54 ml, yang kedua 3-50 ml. Sehingga dalam melakukan irigasi harus lebih sering setelah masa tanam tanaman. Selain itu Kota Pasuruan memiliki kelembaban sekitar 10% - 40% dan lama penyinaran matahari di Kota Pasuruan sekitar 4 jam sampai 6 jam, intensitas lama penyinaran matahari di Kota Pasuruan membuat kondisi kelembaban yang cukup rendah dan kecepatan angin di Kota Pasuruan sekitar 40-120 Km/jam, ini menjadi faktor pendukung yang membuat kelembaban di Kota Pasuruan rendah. Selain itu, intensitas curah hujan di Kota Pasuruan yang memiliki musim kemarau yang berkepanjangan dan curah hujannya rendah membuat Kota Pasuruan dalam melakukan irigasi harus intensif dan sesuai ukuran karena apabila tidak terukur maka pada saat defisit air bisa membuat lahan pertanian di Kota Pasuruan bisa terjadi gagal panen, dan para petani di Kota Pasuruan sebaiknya menanam tanaman yang tidak terlalu banyak membutuhkan air.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
1. Neraca air (water balance) merupakan neraca masukan dan keluaran air disuatu tempat pada periode tertentu, sehingga dapat untuk mengetahui jumlah air tersebut kelebihan (surplus) ataupun kekurangan (defisit).
2. Neraca air terbagi menjadi 3 yaitu neraca air umum, neraca air lahan, dan neraca air tanaman.
3. Neraca air bermanfaat dalam mengatur pembagian air pada saluran DAS.
4. Neraca air memiliki pengaruh yang cukup tinggi dalam usaha pertanian dalam menentukan dan pengkuran irigasi pada lahan pertanian.
5. Kota Pasuruan memiliki temperatur antara 100C sampai 170C dan curah hujan rata-rata antara 10 - 280 mdpl.
6. Kota kupang memiliki kelembapan yang cukup rendah sekitar 10% - 40% dan lama penyinaran matahari di Kota Pasuruan sekitar 4 jam sampai 6 jam.
7. Iklim Kota Pasuruan termasuk dalam iklim kering. 5.2 Saran
Sebaiknya pada saat praktikum semua praktikan membawa laptop masing-masing untuk mempercepat jalannya paraktikum, hal itu dikarenakan praktikum ini berkaitan dengan penggunaan aplikasi yang dapat membantu bidang pertanian.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, M. 2011. Buku Ajar Hidrologi Teknik. Makassar: Universitas Hasanuddin
Djufry, F. 2012. Pemodelan Neraca Air Tanah untuk Pendugaan Surplus dan Defisit Air untuk Pertumbuhan Tanaman Pangan Di Kabupaten Merauke, Papua. Informatika Pertanian, 21(1): 1–9.
Domiri, D. D. 2011. Aplikasi Simulasi Model Dinamis Pertumbuhan Tanaman untuk Menduga Produksi Tanaman Padi. Penginderaan Jauh, 8(1): 35-49. Gomyo, M., K. Kuraji, and K. Kitayama. 2011. Water Balance, Flow Duration and
Frekuency in a Small Eksperimental Watershed in Kinabulu Park, Sabah.
Tropical Biology and Concervation. 8: 63-71.
Haddeland, I., Clark, D. B., Franssen, W., Ludwig, F., Voß, F., Arnell, N. W., Bertrand, N., Best, M., Folwell, S., Kabat, P., Koirala, S., Oki, T., Polcher, J., Stacke, T., Viterbo, P., Weedon, G. P., Yehm, P., Gerten, D., Gomes, S., Gosling, S. N., Hagemann, S., Hanasaki, N., Harding, R., and Heinke, J. 2011. Multimodel Estimate Of The Global Terrestrial Water Balance:
Setup And First Results. Hydrometeorology. 12 (5): 869-884. Kodoatie, R.J dan R. Syarief. 2010. Tata Ruang Air. Yogyakara: Andi
Pasaribu, H., A. Mulyadi, dan S. Tarumun. 2012. Neraca Air Di Perkebunan Kelapa Sawit Di PPKS Sub Unit Kalianta Kabun Riau. Ilmu Lingkungan 6(2): 99-114.
Sujalu, A. P., Ismail, S. Hardwinarto, C. Boer, Sumaryono. 2014. Analysis Of Water Balance For Determine Cropping Patterns For Food Crops In Watershed Karangmumusthe Province Of East Kalimantan. Agrolife
Scientific. 3(2) : 69-74.
Wardana. 2008. Membuat Aplikasi Berbasis Pendekatan Sistem dengan Visual
Basic Net 2008. Jakarta: Elex Media Komputindo.
Zupanc, V., R. Nolz, P. Cepuder, B. B. Železnik, And M. Pintar. 2012. Determination of water balance components with high precision weighing lysimeter in Kleče. Acta agriculturae Slovenica. 99( 2). 165 – 173.
