4.2. Analisa Kebutuhan Air
Analisa kebutuhan air tanaman pada studi ini mengacu kepada Artikel FAO no. 24, mengenai “Crop water Requirements”. Komponen kebutuhan air tanaman meliputi kebutuhan untuk Evapotranspirasi (ETc), yang tergantung pada masa pertumbuhan Tanaman, olah tanah, perkolasi dan penggantian lapisan air. Namun bila curah hujan cukup memadai maka kebutuhan di atas akan dapat dikurangi dengan hujan efektif (“effective precipitation”).
4.2.1. Evapotranspirasi Potensial (ETo)
Secara umum laju evaporasi sangat tergantung kepada tingkat kejenuhan uap air di udara. Sedangkan tingkat kejenuhan uap air diudara tergantung kepada temperatur, kecepatan angin dan sinar matahari. Dengan demikian tingkat evapotranspirasi sangat tergantung kepada kondisi iklim pada suatu saat. Karena setiap saat kondisi iklim berubah, tergantung pada posisi matahari terhadap ekuator, maka besar evapotranspirasi untuk setiap saat juga berbeda.
Pada studi ini nilai evapotranspirasi dihitung dengan metode Penmann yang telah dimodifikasi (“modified Penmann”), seperti yang dijelaskan di bawah ini.
Metode Penmann Modifikasi
Metode ini untuk mengestimasi evapotranspirasi potensial (ETo) menggunakan data klimatologi. Persamaan Penmann ini pada dasarnya terdiri atas dua komponen, yakni komponen radiasi dan komponen aerodinamis.
ETo = C[W.Rn+(1+W).f(u).(ea – ed)] Radiasi Aerodinamis
Dengan :
ETo = Evapotranspirasi Potensial C = Faktor Koefisien
W = Faktor bobot tergantung pada temperatur dan elevasi untuk pengaruh radiasi terhadap ETo.(dari Tabel)
Sedangkan Rn adalah Radiasi Netto, mm/hari, didapat dari :
Rn = Rns – Rn1
Dengan :
Rns = Radiasi gelombang pendek yang sampai ke bumi yang dapat didekati dengan :
Rns = Ra(1-a)(0.25+0.50n/N) Dengan :
Ra = Radiasi ekstra teresterial, mm/hari – fungsi dari Lintang
a = Koefisien pantulan = untuk padi diambil 0.25
n/N = Rasio Lama penyinaran matahari aktual terhadap lama penyinaran matahari maksimum yang mungkin terjadi pada suatu lokasi dan suatu saat itu (dari Tabel).
Dan,
Rn1 adalah radiasi gelombang panjang , dengan pendekatan :
Rn1 = f(T).f(ed).f(n/N) ; ( dari Tabel. )
(1-W) = Faktor bobot tergantung pada temperatur dan elevasi untuk pengaruh kecepatan angin dan kelembaban terhadap ETo
ea = Tekanan uap air jenuh rerata dalam milibar (mbar) pada temperatur rerata
ed = Tekanan uap air diudara aktual dalam mbar f(U) = Fungsi kecepatan angin.
Prosedur penerapan pada komponen yang berbeda : a. Komponen Radiasi
- ea merupakan tekanan uap air jenuh dalam mbar pada temperatur rerata yang dihitung dari temperatur minimum dan maksimum. Nilai ea ini dapat diketahui dari tabel berdasarkan nilai temperatur rerata.
- ed merupakan tekanan uap air rerata aktual dalam mbar, didapat dari rumus [ea.(RH rerata/100) dalam mbar; dengan RH adalah kelembaban relatif rata-rata.
- f(u) merupakan fungsi kecepatan angin yang dapat dihitung dengan rumus :
0.27 [ 1 + U/100)]
Dengan :
U merupakan kecepatan angin selama 24 jam dalam km/hari pada ketinggian 2 m, faktor koreksi bila ketiggian alat tidak 2 m dapat dicari pada tabel.
b. Komponen Radiasi
Komponen radiasi ini n/N dapat pula dicari dengan tingkat tutupan awan melalui konversi dari bilangan oktan terhadap desimal (puluhan).
Prosedur perhitungan evapotranspirasi potensial ini secara sistematis dapat dilihat pada Tabel 4.22. berikut.
4.2.2. Faktor Pertumbuhan Tanaman (Kc)
Tahap pertumbuhan tanaman padi dapat dibagi menjadi empat tahap yakni tahap pengolahan lahan, tahap pertumbuhan dan tahap pemasakan buah serta tahap panen. Setiap varietas tanaman padi mempunyai tenggang waktu yang berbeda pada setiap tahapnya. Namun dalam studi ini dianggap semua daerah irigasi menggunakan varietas yang sama, sehingga masa tanamnya dapat dianggap sama yakni selama 4 (empat) bulan, yakni :
Olah Tanah - 1 Bulan Pertumbuhan - 2 Bulan Pemasakan & Panen - 1 Bulan
Nilai Kc tiap periode masa pertumbuhan tanaman padi menurut KP-01, berturut-turut adalah sebesar 1,10 –1,10 – 1,05 – 1,05 – 0,95 dan 0,00 (mm/hari) selama masa pertumbuhan tanaman sampai masa pemasakan.
Pada golongan di dalam suatu daerah irigasi bila penggarapan lahan terdistribusi merata selama 15 hari, maka nilai Kc reratanya adalah sebagai berikut :
1,10 1,10 1,05 1,05 0,95 0
1,10 1,10 1,05 1,05 0,95 0
Kc rerata = 0,55 1,10 1,075 1,05 1,00 0,425 0
4.2.3. Kebutuhan air pertumbuhan Tanaman (“consumptive use” = ETc)
Setelah besar evapotranspirasi potensial diketahui dari hasil perhitungan dengan metode Penmann modifikasi, maka Kebutuhan air untuk pertumbuhan tanaman ETc dapat dihitung dengan mengalikan faktor pertumbuhan tanaman dengan evapotranspirasi potensialnya.
ETc = Kc. ETo
4.2.4. Olah Tanah (OT)
Sebelum tanah siap ditanami padi, perlu dilakukan pengolahan tanah, dengan cara menjenuhkan tanah sedalam 1,5 m dan kemudian digenangi air setinggi 50 mm pada saat ditanami.
Pada tanah dengan tekstur yang halus tanah retakan (dengan porositas 40%) perlu air setebal 200 mm untuk menjenuhkan tanah sedalam 1,5 m. Berdasarkan hal tersebut di atas maka pada studi ini diambil kebutuhan air untuk olah tanah setebal 250 mm, dengan lama pengolahan 30 hari. Sesuai dengan Kriteria
Perencanaan Irigasi, perhitungan pemberian air untuk olah tanah ini dapat dihitung dari persamaan yang dikembangkan oleh Vande Goor dan Ziljstra (1968), sebagai berikut :
IR
=
Me
k/(e
k-1)
Dengan :
IR = Kebutuhan pasokan air untuk olah tanah (mm/hari) M = Kebutuhan air untuk mengganti evaporasi dan
perkolasi setelah tanah jenuh air (mm/hari) didapat dari :
M = Eo + P
Eo = Evaporasi untuk air terbuka (mm/hari) = 1,1 ETo. P = Perkolasi(mm/hari)
K = MT/S
Dengan :
T = Periode olah tanah (hari)
S = Kebutuhan air untuk penjenuhan tanah ditambah lapisan air 50 mm, sehingga total menjadi 200 + 50 = 250 mm seperti diuraikan di atas.
Untuk pertumbuhannya tanaman padi memerlukan air hampir sepanjang masa tanamnya. Dengan demikian tanaman ini memerlukan lapisan air pada akarnya minimal setinggi 3 cm. Untuk mempertahankan tinggi lapisan air yang diperlukan maka dibutuhkan tambahan air yang hilang akibat perkolasi dan evapotranspirasi. Jenis tanah akan menentukan besar perkolasi. Tanah yang porous akan mempunyai perkolasi yang tinggi, demikian sebaliknya.
4.2.6. Penggantian Lapisan Air (PLA)
Untuk menjaga mutu air pada petak sawah, maka perlu diadakan penggantian lapisan air pada selang waktu tertentu. Penggantian lapisan air sebanyak dua kali disarankan untuk dilakukan yakni pada waktu 1 (satu) bulan dan 2 (dua) bulan setelah penanaman. Kebutuhan air untuk penggantisan lapisan air ini dihitung berturut-turut 1,67 – 1,67 – 1,67 – 1,67 (mm/hari).
Pada satu golongan di dalam suatu daerah irigasi bila penggarapan lahan terdistribusi merata selama 15 hari, maka nilai PLA reratanya adalah sebagai berikut :
1,67 1,67 1,67 1,67
1,67 1,67 1,67 1,67
PLA rerata = 0,835 1,67 1,67 1,67 0,835
4.2.7. Hujan Efektif (“Effective Precipitation”)
Hujan efektif didefinisikankan sebagai hujan yang dapat ditahan oleh zona akar tanaman sehingga dapat mengurangi kebutuhan tanaman akan air dari saluran.
Berdasarkan Kriteria Perencanaan Irigasi (KP) yang dikeluarkan oleh Direktorat Irigasi-I, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, tahun 1986, besar nilai hujan efektif diperhitung sebesar 70% (tujuh puluh persen) dari hujan andalan 80% ( delapan puluh persen).
Hujan andalan 80% tersebut di atas telah dihitung untuk masing-masing wilayah penelitian ini, seperti ditunjukan pada Tabel 4.25.
Ketentuan ini digunakan untuk tahap perencanaan suatu daerah irigasi, sedangkan untuk kebutuhan operasi dan pemeliharaan terlalu kasar. Dengan demikian pada studi ini standar tersebut tidak digunakan.
Petak sawah merupakan kolam dengan genangan maksimal 15 cm yang dijaga oleh pelimpas/pematang. Maksud penggenangan ini adalah untuk mencegah tumbuhnya rumput liar. Bila genangan telah melebihi pematang maka air akan melimpas dari satu petak ke petak lainnya. Curah hujan yang jatuh ke petak sawah dapat dimanfaatkan maksimal setinggi pematang dan menghentikan pasokan air dari saluran segera setelah turun hujan. Perhitungan hujan efektif idealnya diperoleh dari perhitungan “water balance” di tingkat petak sawah dari hari ke hari. Hal ini dapat disimulasikan selama periode tanam padi dari tahap penyiapan lahan sampai pemasakan.
Untuk menghitung hujan efektif dibuat simulasi neraca air pada petak sawah, dengan ketentuan genangan air untuk padi maksimum adalah setinggi pematang yakni 15 cm.
Pada Gambar 4.1 di bawah diperlihatkan bagan alir perhitungan kebutuhan air.
5. Neraca Air (“Water Balance”)
Setelah ketersediaan air dihitung dan kebutuhan air juga diketahui dari perhitungan, maka dapat dilihat neraca air di masing-masing pengambilan di tiap bangunan utama (Bendung atau Bendungan). Dengan demikian dapat diketahui apakah kondisi hidrologis pada saat ini dapat memenuhi kecukupan air sesuai dengan luas tanam yang diharapkan atau tidak. Neraca air merupakan keseimbangan antara kebutuhan air (Qb) dan ketersediaan air (Qt). Neraca air ini dapat ditinjau berdasarkan dari tingkat cakupannya, yakni :
- di tingkat sawah
- di tingkat Daerah Irigasi
Oleh karena dalam studi ini tinjauannya adalah per Daerah Irigasi yang tidak dalam satu wilayah sungai, maka tinjauan neraca air yang dilakukan adalah di tingkat Daerah irigasi.
Ada 3 (tiga) kondisi yang akan mungkin dalam neraca air sebagai berikut :
Qt > Qb : Air tersedia lebih Qt = Qb : Air tersedia cukup/pas Qt < Qb : Air tidak cukup/kurang
Oleh karena ketersediaan air diperhitungkan untuk debit andalan 80%, maka akan terjadi kekurangan air pada permulaan musim hujan dan sepanjang musim kemarau, 1 kali dalam 5 tahun.
Perhitungan neraca air diperlukan untuk merencanakan pola dan jadwal tanam sebagai pegangan semua instansi yang terkait.
Oleh karena Daerah Irigasi yang ditinjau pada penelitian ini tidak mempunyai sarana tampungan, maka neraca air yang dihitung hanya membandingkan ketersediaan air tiap periode dengan kebutuhan pasokan untuk irigasinya. Neraca air ini sudah merupakan hasil paling optimal dari coba-coba terhadap pola tanam dan jadwal tanam. Dengan demikian dapat dijadikan dasar untuk usulan tata tanam.
