II. TIN.JAlJAN PlJSTAKA
A.
KANDUNGANLENGASTANAH 1.
Batasan Kandungan Lengas Tanah Sumber utama tersedianya lengas tanah untuk tanaman adalah air di dalam tanah yang kemudian dihisap oleh akar. Tersedianya lengas tanah tersebut selain diperoleh melalui sistem irigasi, juga diperoleh dari curah hujan, yaitu bagian dari curah hujan yang masuk ke dalam tanah dan tidak hilang sebagai limpasan (Anonim, 1992 dalam Atmadja, A.S., 1987). Lengas tanah yang tersedia bagi tanaman berkurang dengan menurunnya kandungan lengas tanah, dan tanaman akan menderita kekurangan air. Lengas tanah tersedia biasanya berkisar antara kapasitas lapang (PF 2.54) dan titik layu pennanen (pF 4.2). Kapasitas lapang adalah jumlah kandungan lengas tanah maksimum yang ditahan dalam tanah terhadap tarik gravitasi setelah air yang berlebihan dibuang melalui drainase. Keadaan ini biasanya terjadi bebe- rapa waktu, lebih kurang 24 jam setelah tanah dibasahi oleh air hujan atau irigasi. Titik layu pennanen adalah status kandungan lengas tanah dimana akar-akar tanaman mulai tidak mampu menyerap air dalam tanah, sehingga tanaman menjadi layu. Keadaan ini terjadi setelah tanaman selama lebih huang satu minggu pada tanah berpasir dan empat minggu pada tanah berliat tidak mendapatkan air hujan ataupun irigasi (Anonim, 1992 dalam Atmadja, A.S., 1987). Menurut Flinn (1971) dalam Susilowati (1993), besar kandungan lengas tanah dapat diduga secara matematis melalui persamaan neraca air di daerah perakaran.
5
Besar kandungan lengas tanah ini berubah sesuai dengan perubahan dari parameter-parameter yang terlibat dalam sistem neraca air, seperti curah hujan, jumlah air irigasi, evapotranspirasi tanaman, perkolasi, limpasan permukaan dan kenaikan kapiler. Persamaan sistem neraca air tersebut adalah : SMt = SM-1+ Pt + It- ETct - DRt + Ct
(I)
dimana, - SMt : kandungan lengas tanah pada periode t (mrn) - SMt-1 : kandungan lengas tanah pada periode t-l (mm) - Pt : curah hujan pada periode t (mrn) - It : jwnlah air irigasi pada periode t (nm1) - ETct : evapotranspirasi tanaman pada periode t (mm) - DRt limpasan dan perkolasi pada periode t (mrn) - Ct gerakan kapiler pada periode t (mrn) 2. Curah Hujan Dan Ketersediaannya Bagi Tanaman Curah hujan dengan segala sifat-sifatnya merupakan komponen hidrologi yang penting, karena merupakan salah satu swn ber air langsung keareal pertanian di samping irigasi. Sifat-sifat utama curah hujan di antara-nya frekuensi, intensitas dan distribusi curah hujan yang memiliki nilai berbeda tergantung dari tempat dan waktu. Di daerah tropis seperti Indonesia, sistem pemberian air pada areal pertanian pada dasarnya terbagi menjadi sistem pemberian air dengan irigasi dan sistem tadah hujan. Melalui irigasi, kebutuhan air untuk areal pertanian
dipenuhi dan ditentukan dari sumber air irigasi yang tersedia pada tempat-tempat penampw1gan air. Pada sistem tadah hujan kebutuhan air untuk areal pertanian sepenuhnya diperoleh melalui curah hujan yang jatuh pada daerah tersebut. Menurut Oldeman dan Suardi (1977), pada penelitian mengenal tanaman jagung, dalam sistem
pertanian tadah hujan, selama masa
6
pertumbuhan, tanaman jagung membutuhkan distribusi hujan yang merata pada tahap pembungaan dan tahap pematangan biji. Pada tahap ini kebutuhan air meningkat dengan cepat dengan meningkatnya perkembangan daun selama pertumbuhan vegetatif. Distribusi hujan yang tidak teratur di daerah tropis akan menyebabkan penurunan hasil hingga 15%. Pada tahun 1986, Team Studi Kendala Produksi Jagung dari Balittan, Bogor, telah melakukan pengujian untuk mengetahui pengaruh distribusi curah hujan terhadap produktivitas tanaman jagung. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa produktivitas tanaman jagung tertinggi diberikan oleh penanaman pada daerah yang mempunyai distribusi curah hujan antara 300 600 mm, dan produktivitas terendah terdapat pada daerah yang kekurangan air «=100 mm) dan pada daerah yang mempunyai distribusi hujan sangat tinggi (>900 mm).
Tabel I.
I
I
Hubungan antara curah hujan dan produktivitas jagung menurut varitas (1984 - 1985) Produktivitas menurutjumlah curah hujan~) (tonlha)
II Varietas
I
<~ 100 mm (rata-rata 36mm)
Hibrida
4.34
Arjun3
4.39
Lokal
0.88
101-300 mm (rata-rata
101 mm)
I I ~II 4.32
I. 91
301-600 mm (rata-rata
5.53 4.31
>~900mm
(rata-rata
(rata-rata
704mm)
452mm) 8.65
601-900 mm
I I
5.79 2.81 1.99
1647 mm)
I
4.1
I
~ 2.69
*) Jumlah curah hujan selama 3 - 3.5 bulan pada periode pertmnbuhan
tanaman, dihitung dari data penangkar curah hujan terdekat Sumber: Studi Kendala Produksi Jagung, Balittan Bogor, 1985/1986
7
Dalam sistem neraea air, eurah hujan merupakan parameter yang dapat meningkatkan kandungan lengas tanah. Fluktuasi kandungan lengas tanah seeara harian dapat digambarkan seeara lebih tepat dengan menggunakan distribusi hujan harian. Pada kenyataannya, tidak semua daerah memiliki data pengukuran eurah hujan harian, sebagian daerah hanya memiliki data pengukuran eurah hqjan dalam periode bulanan. Untuk mengatasi kendala ini, FAO Guidline for Crop Water Requirement (FAO, 1977) dalam CROPWA T : Manual and Guidlines, pada salah satu penelitiannya memperkenalkan suatu
metode untuk mengkonversi data eurah hujan bulanan ke dalam eurah hujan peri ode harian. Metode konversi yang berlaku pada kondisi lahan non-mgas) m) membagi eurah hujan setiap bulan dalam 6 hari eurah hujan, denganjumlah eurah hujan yang sama besar. Besar eurah hujan yang terbagi 6 hari hujan terletak pada hari-hari yang sama setiap bulannya, yaitu hari ke-3, 7, 13, 17, 23, dan hari ke 27, seperti yang diperlihatkan pada Gambar I.
3 ,
!
I
13
7 I
Gambar l.
I
!
I
I
I
I
I
I
!
27
23
17 I
I
!
I
I
I
I
I
I
I
!
I
!
I
I
Distribusi Curah Hujan Harian dari Data Curah Hujan Gulanan mcnurut FAO
3. Eval'oh'ansl'il-asi Tanaman
Evapotranspirasi tanaman didefinisikan sebagai banyaknya air yang hilang selama pertumbuhan tanaman oleh evaporasi dari pennukaan tanah dan transpirasi dari tanaman. Jllmlah air yang hilang dari proses evapotranspirasi dipengaruhi oleh beberapa fah.'ior iklim, seperti Suhll lldara, kelembaban lldara dan keeepatan angin (Doorenbos dan Pruitt, 1977).
8 a.
Evapotranspirasi Potensial Evapotranspirasi potensial adalah besarnya
evapotranspirasi
maksirnum yang dapat terjadi dengan kondisi air tersedia eukup untuk pertumbuhan tanaman. Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977), evapotranspirasi potensial dapat diduga melalui pendekatan terhadap faktorfaktor iklirn dan karakteristik tanaman.
Pendugaan ini dituliskan
dengan persamaan : ETp = ETo
* ke
(2)
dirnana, - ETp : evapotranspirasi potensial (mrn/hari) - ETo : evapotranspirasi tanaman aeuan (mrn/hari) - ke : koefisien tanaman Koefisien tanaman (ke) merupakan karakteristik tanaman yang mempengaruhi besar evapotranspirasi tanaman. Nilai ke bervariasi, tergantung dari jenis dan tahap pertumbuhan tanaman.
Nilai ke
masing-masing tahap pertumbuhan dari beberapa jenis tanaman menurut Doorenbos dan Pruitt (1977) diperlihatkan pada Lampiran 5. Evapotranspirasi tanaman aeuan (reference crop evapotranspiration) atau ETo, didefmisikan sebagai laju evapotranspirasi dari tanaman rurnput hijau (green crop) dengan tinggi seragam antara 8-15 em, tumbuh seeara aktif menutup tanah dengan sempurna pada kondisi tidak kekurangan air.
Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977), besar evapo-
transpirasi tanaman aeuan dapat diduga melalui suatu metode yang disebut sebagai Metode Radiasi, yaitu : ETo = e
* W * Rs * Ra
(3)
9
dimana, - ETo : evapotranspirasi tanaman acuan (mm/hari) -c : faktor penyesuaian berdasarkan kelembaban relatif minimum, lama penyinaran surya dan kecepatan angin (digambarkan seperti pada Lampiran 3). - W : faktor pembobot berdasarkan suhu udara dan latitude, terlampir pada Lampiran 2. - Rs : radiasi gelombang pendek = (O.25+0.50*n/N)*Ra -n : lama penyinaran surya aktual Gam/hari). - N : lama jam penyinaran surya maksimum, tergantung dari bulan dan lintang (Lampiran 2). - Ra : radiasi extra-terestrial, tergantung dari bulan dan lintang (Lampiran 1).
b. Evapotranspirasi Aktual (ETa) Evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi yang sebenarnya terjadi pada tanaman dengan kondisi dimana tanaman tersebut turnbuh. Pada kondisi di bawah kapasitas lapang, nilai ETa tergantung pada sisa lengas tanah yang tersedia dan nilai ETp. Kandungan lengas tanah didaerah perakaran harus dipertahankan pada suatu nilai fraksi ketersediaan lengas tanah.
Evapotranspirasi aktual (ETa)
akan lebih kecil
dari evapotranspirasi potensial (ETp) apabila pengosongan lengas tanah karena evapotranspirasi melewati nilai ini. Apabila lengas tanah cukup tersedia bagi tanaman, maka ETa akan sama dengan ETp. Jika terjadi kondisi kandungan lengas tanah berada di atas kapasitas lapang, maka kekurangan udara dalam pori tanah akibat terisi oleh air akan menyebabkan penurunan jurnlah ETa hingga pad a batas dimana tanaman tidak dapat lagi melakukan proses evapotranspirasi. Batas kritis proses evapotranspirasi ini dinyatakan dengan suatu nilai % volume udara yang tersisa dalam pori tanah.
Keuler dan
.I. Wolf
(1986) menyatakan bahwa besar volume udara yang tersisa dalam pori ini adalah sebesar 5 %.
10
Hubwlgan antara ETa, ETp dan batas-batas kandungan lengas tanah dapat dilukiskan seperti pada Gambar 2. Batas I.... ndungan lengas tanah (%) SAT ETa~O
RSM r---
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
--
ETa <ETp
FC
--------1------------1 ETa~ETp
RAM - -
-
-
-
-
-
-
-- ------
p*TAM
______J
TjAM
ETa<ETp
WP ETa~O
o Gambar 2.
---------------------
Hubungan antara nilai ETa, ETp dan batas-batas kandungan lengas tanah di perakaran tanaman
dimana, - WP
kandungan lengas tanah pada kondisi titik layu permanen (% volume) - RAM: kandungan lengas tanah pada kondisi ETa = ETp Fe kandungan lengas tanah pada kondisi kapasitas lapang (% volunle) RSM kandungan lengas tanah pada kondisi volume udara 5% (% volwne) SAT kandwtgan lengas tanah pada kondisijenuh (% volwne) fraksi total ketersediaan len gas tanah pada saat p ETa= ETp (Lampiran 7) - TAM: kandungan lengas tanah total (cm) TAM = (FC - WP) * deep - deep : kedalaman perakaran (cm)
II
B.
RESPON HASIL TANAMAN TERHADAP JUMLAH KANDUNGAN LENGASTANAH 1.
Pengaruh Jumlah Kandungan Lengas Tanah 8agi Produktivitas Tanalnan
Tanaman membutuhkan air yang cukup selama pertumbuhan. Kelebihan atau kekurangan air menyebabkan pertumbuhan akan terganggu sehingga dapat menurunkan hasil. Dari beberapa hasil penelitian mengenai pengaruh kandungan lengas tanah bagi tanaman, menunjukkan bahwa kekurangan dan kelebihan air bagi tanaman akan menghambat pertumbuhan dan dapat menurunkan hasil. Demmead dan Shaw {I 960), mengemukakan bahwa kekurangan air pada saat pematangan biji lebih berpengaruh pada produksijagung daripada kekurangan air pada pertumbuhan vegetatif
Hasil tanaman jagung akan
menurun 35% apabila kekurangan air pada akhir tahap vegetatif dan akan tetjadi penurunan 43% apabila tetjadi pada tahap pematangan biji. Sedangkan Doorenbos dan Kassam (i 979) menyatakan bahwa tahap perturnbuhan yang paling sensitif terhadap kekurangan air adalah pada tahap pembungaan dan tahap pematangan bij i. Bahri (1985) dalam pengujian terhadap pengaruh efisiensi penggunaan air pada tanamanjagung, mengemukakan bahwa hasiljagung tertinggi dicapai pada perlakuan pemberian air an tara 60 - 70% dari kapasitas lapang dengan hasil bij i kering 7.813 gr/tanaman dan yang terendah pada perlakuan air antara 90 - 100% dari kapasitas lapang dengan hasil 6.303 gr/tanaman.
Pada
perlakllan pemberian air antara 70 - 80% dari kapasitas lapang, biji kering yang dihasilkan sebesar 6.681 gr/tanaman.
Hal ini dapat merupakan petllnjllk
bahwa tanaman jagllng tidak memblltllhkan air yang berlebih dalam masa pertllmbllhannya.
12
2.
Respon Hasi! Dan KumulatifRespon Hasi! Tanaman Pada saat air tidak mencukupi kebutuhan air tanaman, maka stress (tekanan) kekurangan air akan terjadi pada tanaman. Tekanan kekurangan air akan dapat menghambat pertumbuhan, dan pada akhimya akan menurunkan hasil. Pengaruh tekanan kekurangan air terhadap basil tanaman ini telab diteliti dan dikembangkan oleb Doorenbos dan Kassam (\979), yang dinyatakan dengan 'faktor respon basil' (ky), yang melibatkan parameter-parameter seperti, nilai basil panen aktual dan
nilai hasil panen maksirnal, evapotranspirasi
aktual dan evapotranspirasi potensiai. Pemyataan ini juga telah digWlakan FAO dalam program CROPWAT pada bagian tulisannya mengenai respon hasil tanaman yang ditentukan per tahap pertumbuhan, dan dituliskan sebagai berikut: (YaNm) = 1 - (ky * (1 - (ETa/ETp))) dimana, - (YalYm): Ya Ym ETa ETp ky
(4)
tingkat respon basil tanaman hasil panen aktual (tonlha) basil panen maksirnum (tonlha) evapotranspirasi aktual (nun) evapotranspirasi potensial (mm) faktor respon basil (iampiran 6)
Untuk satu musim tanam, maka tingkat respon basil ditentukan dari kUl11ulatif respon hasil tiap-tiap tahap pertumbuhan, yaitu : kum(YaNIll) = (YaNIll)1 * (YaNIll)2 * ... * (Ya/YIll)i
(5)
dimana, - kum(YalYm): tingkat respon hasil kumulatifuntuk satu musim tanam. - 1 : jumlah tahap pertumbuhan
