MODUL-4

Dalam pokok bahasan aplikasi cropwat 8 akan dibahas mengenai:  Menghitung ETo

 Menghitung ETm

 Fase kritis tanaman terkait kebutuhan air (ky)  Menghitung CWR

 Menghitung IWR  Schedulling

Tujuan Instruksional khusus:

Mampu mengoperasikan cropwat 8

PENDAHULUAN

 Evapotranspirasi tanaman merupakan gambaran dari besarnya air yang dibutuhkan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Nilai evapotranspirasi sangat dibutuhkan sebagai dasar volume air yang akan diaplikasikan pada kegiatan irigasi dan interval pemberian air irigasi

 Evapotranspirasi dapat dihitung dengan menggunakan beberapa persamaan antara lain : Blaney-Criddle, Radiasi, Panci, Penman dan Penman-Monteith. Selain itu evapotranspirasi dapat dihitung dengan perangkat lunak berupa dayet

dan Cropwat 8.

 Model Cropwat pada awalnya dikembangkan oleh FAO pada tahun 1990 yang bertujuan untuk mempermudah dalam perencanaan dan manajemen proyek irigasi.

APLIKASI CROPWAT 8

 Data input yang dibutuhkan untuk aplikasi Cropwat 8 adalah :

 Data metereologi berupa suhu udara maksimun dan minimun, kelembaban relatif, lama penyinaran dan kecepatan angin untuk menentukan nilai evapotranspirasi tanaman potensial (ETo) melalui persamaan Penman-Monteith

 Data curah hujan harian (periode atau bulanan)

 Data tanaman berupa tanggal penanaman, koefisien tanaman (Kc),fase pertumbuhan tanaman, kedalaman perakaran tanaman, fraksi deplesi dan luas areal tanam (0-100% dari luas total area).

 Untuk penentuan jadwal irigasi (schedulling), dibutuhkan data :

 Tipe tanah yang meliputi total air tersedia,kedalaman perakaran maksimum, deplesi lengas tanah awal ( % dari kadar lengas total tersedia).

 Ketebalan pemberian air yang dikehendaki

 Data yang dihasilkan dari analisis software Cropwat 8 berupa tabel dan grafik.

 Data yang dihasilkan simulasi Cropwat 8 antara lain :  Evapotranspirasi tanaman potensial, ETo (mm/periode)

 Kc tanaman, nilai rata-rata dari koefisien tanaman untuk setiap periode.  Curah hujan efektif (mm/periode), jumlah air yang masuk ke dalam tanah.  Kebutuhan air tanaman, CWR atau ETm (mm/periode)

 Kebutuhan air irigasi, IWR (mm/periode)  Total air tersedia, TAM (mm)

 Air yang siap digunakan tanaman, RAM (mm)  Evapotranspirasi tanaman , Etc (mm)

 Perbandingan evapotranspirasi aktual dengan evapotranspirasi maksimum, Etc/ETm (%)

 Defisit lengas tanah harian (mm)

 Interval irigasi (hari) dan ketebalan aplikasi irigasi (mm)

 Kehilangan irigasi (mm), air irigasi yang tidak tersimpan di dalam tanah (seperti aliran permukaan atau perkolasi dalam)

 Estimasi penurunan produksi tanaman akibat stress air tanaman (apabila Etc/ETm dibawah 100%).

CARA PERHITUNGAN

 Kebutuhan air tanaman (Crop Water Requirement, CWR) dihitung dengan persamaan

𝑪𝑾𝑹 = 𝑬𝑻𝒐 𝒙 𝑲𝒄 𝒙 𝑳𝒖𝒂𝒔 𝑨𝒓𝒆𝒂𝒍 𝑻𝒂𝒏𝒂𝒎

.

 Nilai Kc rata-rata diduga melalui interpolasi linier pada nilai Kc tiap fase

pertumbuhan tanaman. Nilai Kc dihitung sebagai

𝑲𝒄 𝒙 𝒂𝒓𝒆𝒂𝒍 𝒚𝒂𝒏𝒈 𝒕𝒆𝒓𝒕𝒖𝒕𝒖𝒑 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒎𝒂𝒏

, sehingga jika areal yang digunakan sebesar 50% total area maka nilai Kc menjadi ½ dari nilai Kc yang ada pada data.

 Untuk perhitungan CWR dan schedulling, data curah hujan harus didistribusikan menjadi nilai harian. Hal ini dilakukan dengan memproses curah hujan bulanan pada kurva kontinyu, selanjutnya mengansumsikan curah hujan bulanan dalam 6 curah hujan tinggi yang terpisah. Tiap lima hari sekali jumlah curah hujan efektif dapat diubah.

 Dalam schedulling, dapat dipilih dua opsi yaitu jadwal irigasi atau neraca lengas tanah harian. Jadwal irigasi menunjukkan status lengas tanah setiap ada masukan air baru melalui curah hujan atau irigasi. Neraca lengas tanah harian menggambarkan keadaan perubahan lengas tanah setiap fase pertumbuhan tanaman.

 Total lengas tersedia (total available moisture, TAM) dihitung dengan

𝑻𝑨𝑴 =

𝒌𝒂𝒑𝒂𝒔𝒊𝒕𝒂𝒔 𝒍𝒂𝒑𝒂𝒏𝒈𝒂𝒏 − 𝒕𝒊𝒕𝒊𝒌 𝒍𝒂𝒚𝒖 𝒙 𝒌𝒆𝒅𝒂𝒍𝒂𝒎𝒂𝒏 𝒂𝒌𝒂𝒓

.

 Lengas tanah yang tersedia (readily available moisture, RAM) dihitung dengan

𝑹𝑨𝑴 = 𝑻𝑨𝑴 𝒙 𝑷

, dimana P merupakan fraksi deplesi.

 Untuk menghindari cekaman air, perhitungan defisit lengas tanah hendaknya tidak jauh di bawah RAM.

DIAGRAM ALUR

Mensimulasi setiap parameter tanaman selama musim pertumbuhan termasuk : (1) koef.tanaman,.(2) indeks daun, (3) evapotranspirasi tanaman, (4) curah hujan efektif,

(5) perkolasi, (6) kebutuhan irigasi

Skhejul Irigasi Memilih lima opsi :

Tentukan waktu, tanggal dan kedalaman, Irigasi pada persentase deplesi lengas tanah (% RAM), Irigasi dengan interval tetap, Irigasi untuk ET atau penurunan hasil ; Tanpa

A

1. Menghitung evapotranspirasi (ETo) – Penman Monteith 2. Menghitung curah hujan efektif (SCS – USDA)

Input areal tanam setiap tanaman, tanggal dan tanggal tanam pada jaringan irigasi

B

Iklim

Temperatur; Kecepatan angin; Penyinaran; Kelembaban

5. Curah hujan

Tanaman Tanggal tanam; KC; Mintakat

perakaran; Ky

Tanah Tekstur; Lengas ter- sedia; Laju infiltrasi; Lengas tanah

awal Mulai

Gambar 4.1 Diagram Alur operasional Cropwat 8

 Persiapkan data yang dibutuhkan meliputi data tanaman, data meteorologi dan data tanah.

 Data meteorologi meliputi : temperatur udara maksimum dan minimum, kecepatan angin, lama penyinaran, kelembaban relatif dan curah hujan.

 ETo dihitung dengan persamaan Penman-Monteith  Hujan efektif dihitung

dengan persamaan Konservasi Tanah USDA

Dimana, PE adalah hujan efektif (mm) dan Ptot adalah hujan total (mm) Print out hasil irigasi

Selesai

Irigasi memuaskan atau tidak

Kebutuhan Irigasi dari Jaringan Irigasi

Untuk mengestimasi kebutuhan irigasi bulanandari jaringan irigasi dengan pola tanam yanhg berbeda

Pola tanam berubah atau tidak

B

Ya

Ya

Tidak

Menghitung Kebutuhan Irigasi Tanaman Aktual

Estimasi kebut. Irigasi meliputi: (1) Waktu irigasi, waktu dan kedalaman, (2) deplesi lengas tanah (3) ET aktual, (4) Perkolasi dalam, (5) kedalaman

irigasi, (6) Hasil tanaman

A

Tidak

𝑷𝑬 = 𝑷_𝒕𝒐𝒕 𝒙 𝟏𝟐𝟓−𝟎.𝟐 𝑷𝒕𝒐𝒕

𝟏𝟐𝟓 , untuk Ptot < 250

 Setelah input data, maka Cropwat 8 dapat mulai memproses data untuk menghasilkan data lain berupa : koefisien tanaman, indeks daun tanaman, evapotranspirasi tanaman, perkolasi, hujan efektif dan kebutuhan air tanaman.

 Cropwat 8 dapat mengestimasi jadwal irigasi dengan 5 pilihan perintah yaitu :

setiap irigasi didefinisikan oleh pelaksana, irigasi di bawah atau di atas titik deplesi tanah (%RAM), irigasi pada interval tetap, defisit irigasi atau tanpa irigasi.

 Selanjutnya Cropwat 8 mulai mensimulasi neraca air pada lahan yang meliputi lama irigasi, tanggal dan ketebalan irigasi, deplesi lengas tanah, jumlah perkolasi, evapotranspirasi tanaman aktual dan hasil tanaman

 Neraca air pada lahan dihitung dengan persamaan :

Dimana,

SMDt, SMDt-1 : deplesi lengas tanah pada dekade t dan t-1 (mm) ETc : Evapotranspirasi tanaman aktual (mm)

PE : hujan efektif (mm) IR : ketebalan irigasi (mm) RO : Run Off (mm)

DP : perkolasi kedalam (mm)

 Kemungkinan penurunan produksi tanaman dihitung berdasarkan pada derajat deplesi lengas tanah untuk pemenuhan kebutuhan evapotranspirasi tanaman. Kemungkinan penurunan tersebut dihitung dengan persamaan :

Dimana,

i = fase pertumbuhan tanaman Ky = faktor reduksi hasil tanaman

Ya, ETa = hasil dan evapotranspirasi tanaman aktual Ym, ETm = hasil dan evapotranspirasi tanaman potensial

𝑺𝑴𝑫

_𝒕

= 𝑺𝑴𝑫

_𝒕−𝟏

+ 𝑬𝑻

_𝒄

− 𝑷𝑬 − 𝑰𝑹 + 𝑹𝑶 + 𝑫𝑷

𝟏 −

𝒀𝒂

𝒀𝒎

= 𝒌𝒚 𝟏 −

𝑬𝑻𝒂

𝑬𝑻𝒎

𝟏 −

𝒀𝒂

𝒀𝒎

𝒊

= 𝟏 −

𝒀𝒂

𝒀𝒎

𝟏

𝒙

𝒀𝒂

𝒀𝒎

𝟐

𝒙 … … 𝒙

𝒀𝒂

𝒀𝒎

𝒊

 Setelah simulasi jadwal irigasi selesai, selanjutnya Cropwat 8 mengestimasi kebutuhan air irigasi bulanan untuk areal irigasi berdasarkan pola tanam, persamaan yang digunakan :

Dimana,

Qgross = kebutuhan air bulanan untuk areal irigasi (l/detik) ep = efisiensi irigasi (≤ 1 , tak berdimensi)

t = faktor waktu operasional (≤ 1, tak berdimensi) i = indeks tanaman dalam pola tanam

Acrop = luas tanaman (ha)

Ascheme = total luas area irigasi (ha)

ETcrop = evapotranspirasi tanaman (mm/hari) Peff = hujan efektif (mm/hari)

OPERASIONAL CROPWAT 8

 Tahapan-tahapan operasional Cropwat 8 sebagai berikut :  Install software Cropwat 8 pada computer anda.

 Mulai jalankan Cropwat 8 pada computer anda. Kemudian akan muncul tampilan awal berikut :

 Tampilan dan fungsi menu di bagian atas :

𝑸

𝒈𝒓𝒐𝒔𝒔

=

𝟏

𝒆

𝒑

𝒙 𝒕

𝒙 𝟎, 𝟏𝟏 𝒙 𝑨

𝒔𝒄𝒉𝒆𝒎𝒆

𝒙 𝑬𝑻

𝒄𝒓𝒐𝒑

− 𝑷

𝒆𝒇𝒇

𝒙

𝑨

_{𝒄𝒓𝒐𝒑}

𝑨

𝒔𝒄𝒉𝒆𝒎𝒆 𝒏 𝒊=𝟏

 New , berfungsi untuk membuat file baru/input data baru.

 Open, berfungsi untuk membuka file yang ada dalam data base.  Close, berfungsi untuk menutup file/data yang aktif.

 Save, berfungsi kalau akan melakukan penyimpanan data atau hasil analisis.  Print, berfungsi kalau akan melakukan printout data atau hasil analisis (Tabel

atau Grafik).

 Chart, berfungsi untuk menampilkan data atau hasil analisis berupa grafik (climate/Eto/ RHmin, CWR, Irrigation Schedule/Water balance).

Tampilan grafik Neraca Lengas

 Selanjutnya mulai input data metereologi, data tanaman dan data tanah  Untuk memulai input data metereologi, klik icon

 Input data Country, yaitu negara dimana data meteorologi itu berasal  Input data Station, yaitu stasiun meteorologi pencatat.

 Input data Altitude, yaitu tinggi tempat stasiun pencatat.  Input data Latitude, yaitu letak lintang (Utara/Selatan).  Input data Longitute, yaitu letak bujur (Timur/Barat).  Input data Temperatur maksimum (o_C/o_F/o_K),

 Input data Temperatur minimum,

 Input data Kelembaban relatif (%, mmHg, kPa, mbar),

 Input data Kecepatan angin (km/hari, km/jam, m/detik, mile/hari, mile/jam),

 Input data Lama penyinaran matahari (jam atau %).

 Kemudian klik icon “Calculate ETo”, maka akan segera terisi nilainya dalam unit mm/hari.

 Klik icon “Next”, untuk melanjutkan bulan berikutnya

 Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data meteorology yang dikehendaki. Tampilannya sebagai berikut :

Misalkan data yang dibuka adalah data meteorologi dari stasiun pengamat meteorologi

:

 Input data total hujan tiap bulan (Januari s/d Desember).  Untuk memilih metode perhitungan Hujan efektif, klik Effective

 Pilih dan isikan metode perhitungannya (1) Fixed Percentage, (2)

Dependable Rain, (3) Empirical Formula, (4) USDA Soil Conservation

Service Method, ini sebagai metode default nya.

 Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data hujan yang dikehendaki. Tampilannya sebagai berikut :

 Untuk memulai input data tanaman, klik icon ;

 Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data tanaman (misal : data tanaman dalam data base FAO) yang dikehendaki. Selanjutnya lakukan editing sesuai dengan data yang diinginkan (tanggal tanam, lama stage pertumbuhan dan kedalaman akar). Tampilannya sebagai berikut :

 Untuk memulai input data tanah, klik icon

 Lakukan input data sesuai dengan data tanah yang tersedia.

 Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file data tanah (misal : data tanah dalam data base FAO) yang dikehendaki. Terrsedia tiga jenis data tanah (Pasir, Lempung dan Liat). Tampilannya sebagai berikut :

 Untuk melihat hasil analisis kebutuhan air tanaman, klik icon :

 Untuk melihat hasil analisis kebutuhan air irigasi atau neraca air dalam mintakat perakaran, klik icon :



Untuk memilih scenario irigasi atau tanpa irigasi, klik Options (menu di bagian atas). Kalau dipilih irigasi lanjutkan dengan memilih metode pemberian air irigasi (ada berbagai pilihan metode).

 Untuk menyusun pola tanam di hamparan/landscap lahan pertanian, klik icon :

REFERENSI

FAO (Food and Agriculture Organization), 1998, Guidelines for computing crop water requirements, Authors : Allen, R.G, L.S. Rereira, D. Raes and M. Smith, Irrigation and Drainage Paper 56, Rome, Italy

Prijono Sugeng, 2009. Agrohidrologi Praktis, Cakrawala Indonesia, Malang

PROPAGASI

A. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)

1. Sebutkan data input yang dibutuhkan oleh model Cropwat 8? 2. Sebutkan data output yang dihasilkan dari model Cropwat 8? 3. Jelaskan langkah-langkah dalam operasional Cropwat 8?

B. PROYEK

 Buat jadwal irigasi dengan menggunakan alat evaluasi Software Cropwat-8.

 Data input menggunakan : (1) Data Meteorologi yang telah disediakan, (2) Data Tanah sesuai lokasi atau pilih (liat, lempung, pasir) dan (3) Data tanaman pilih yang ada di lokasi studi kemudian ambil database FAO yang terdapat dalam Cropwat atau FAO-56.

 Hitung :

1. Evapotranspirasi potensial, bandingkan dengan hasil perhitungan pada proyek Pokok Bahasan 2 (Neraca Air).

2. Kebutuhan air tanaman (ETc) atau CWR 3. Kebutuhan air irigasi (IWR)

4. Analisis kemungkinan reduksi produksi (%)

5. Berapa debit pemberian air sesuai dengan Efisiensi Irigasinya/Metode Irigasi yang digunakan.

 Hujan efektif dihitung dengan rumus :

Pe = 70% (untuk tanaman padi) dan SCS USDA (tanaman selain padi)

IRRIGATION EFICIENCY :

1. Surface : 70% 2. Sprinkler : 80% 3. Drip : 90%

OUTPUT :

1. Tabel Meteorologi dan ETo 2. Tabel Crop Water Requiremnt 3. Tabel Irigation Schedule

PROPAGASI

DATA METEOROLOGI :

Stasiun pengamat : Karangkates

Altitude : 285 m Latitude : 8.09 o _L.S Longitude : 112.29 o _B.T Bulan Temperatur Maximum (o C) Temperatur Minimum (o C) Kelembaban Relatif (%) Kecepatan Angin (km/hari) Lama Penyinaran (jam) Hujan (mm) Januari 31.6 21.4 84.5 105.6 7.1 306 Februari 31.6 21.3 82.7 151.2 5.4 312 Maret 32.2 21.3 84.2 165.6 7.0 359 April 32.2 21.3 80.6 158.4 8.1 211 Mei 32.4 20.8 79.3 151.2 8.8 81 Juni 31.5 19.4 76.3 175.2 9.1 71 Juli 31.3 19.0 76.4 201.6 9.2 30 Agustus 31.3 18.3 75.5 228.0 9.3 6 September 32.0 19.5 72.1 213.6 9.1 25 Oktober 32.6 21.0 76.2 180.0 9.0 137 Nopember 32.1 21.4 79.2 141.6 7.2 261 Desember 31.1 21.7 83.6 127.2 4.8 409 KRITERIA SKEJULING : Non-padi

No Irrigation Timing Irrigation Application

1 Irrigate at critical depletion (100%) Refill soil to 100% Field capasity 2 Irrigate at critical depletion (100%) Refill soil to 50% Field capasity 3 Irrigate at given ET crop reduction perstage Refill soil to 100% Field capasity

4 Irrigate at critical depletion (100%) Fixed application depth (50 mm)

5 Rainfed (No Irrigation) -

Padi

No Irrigation Timing Irrigation Application

1 Irrigate at critical depletion (100%) Refill to water depth (100 mm)

2 Irrigate at critical depletion (100%) Refill to water depth (50 mm)

3 Irrigate at given ET crop reduction perstage Refill to water depth (100 mm)

4 Irrigate at fixed water depth (50 mm) Fixed application depth (100 mm)