III. NERACA AIR 3.1. NERACA AIR WILAYAH PENDAHULUAN HUJAN. Tujuan Instruksional khusus: Mampu menjelaskan Neraca air di mintakat perakaran

III. NERACA AIR Dalam pokok bahasan Neraca air akan dibahas mengenai:  Neraca Air metodeThornwaite-Mather  Komponen neraca air profil dan cara mengukurnya  Evaporasi + Transpirasi  RAW (air siap tersedia)

Tujuan Instruksional khusus: Mampu menjelaskan Neraca air di mintakat perakaran.

PENDAHULUAN   



Kuantitas dan ketersediaan air dalam tanah untuk pertumbuhan diketahui berdasarkan dinamika neraca air dalam tanah. Neraca air tanah merupakan suatu bentuk analisis input air ke dalam dan output air dari tanah. Hasil dari analisis neraca air dapat digunakan sebagai informasi tentang kapan awal penggunaan air tanah untuk proses evapotranspirasi, kapan terjadi surplus (kelebihan) air dalam tanah, kapan terjadi deficit (kekurangan) air dalam tanah dan kapan saat yang tepat untuk pengisian kembali air tanah. Hal tersebut diatas sangat berguna untuk para pelaku irigasi dalam menetukan jadwal irigasi. Kadar volume air dalam tanah hanya bisa bertambah jika ada tambahan air dari luar tanah melalui proses infiltrasi. Dan kadar air dalam tanah hanya bisa berkurang melalui proses evapotranspirasi dan drainase dalam tanah.

3.1. NERACA AIR WILAYAH HUJAN  Hujan merupakan proses jatuhnya air yang berada di atmosfer yang kemudian jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk butiran air. Proses terbentuknya hujan diawali oleh proses penguapan air dari perairan permukaan ke atas atmosfer yang kemudian terkondensasi di dalam awan dan turun kembali ke permukaan bumi dalam bentuk butiran air.  Curah hujan menggambarkan total dan intensitas hujan yang terjadi pada satu wilayah. Curah hujan biasanya diukur oleh alat pengukur curah hujan (umbrometer) di stasiun-stasiun klimatologi.  Untuk suatu wilayah tangkapan air (DAS), tebal hujan diukur dengan pendekatan yang didasarkan pada data curah hujan dari beberapa stasiun klimatologi di sekitarnya. Pendekatan yang dapt digunakan untuk menghitung tebal hujan suatu DAS adalah :  Rata-rata aritmatik  Metode isohiet  Metode polygon Theissen

IRIGASI DAN DRAINASE

ARITMATIK

ISOHIET

POLIGON THEISSEN

Gambar 3. 1. Metode penghitungan tebal hujan rata-rata 

Metode rata-rata aritmatik merupakan metode yang paling sederhana. Metode ini umumnya digunakan untuk menghitung tebal hujan pada wilayah dengan topografi datar dengan stasiun pengamatan hujan yang cukup banyak. Persamaan yang digunakan adalah : P = tebal hujan (mm) n = jumlah stasiun pengamatan 𝑷𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 =



Isohiet menggambarkan suatu garis dengan tebal hujan yang sama besarnya, persamaan yang digunakan adalah :

𝑷𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 =



𝟏 𝑷 + 𝑷𝟐 + 𝑷𝟑 + … … + 𝑷𝒏 𝒏 𝟏

𝟏 𝑨 𝑷 + 𝑨𝟐 𝑷𝟐 + 𝑨𝟑 𝑷𝟑 + … … + 𝑨𝒏 𝑷𝒏 𝑨 𝟏 𝟏

P = tebal hujan (mm) A = luas daerah diantara dua garis isohiet (km2) Metode polygon Theissen didasarkan pada anggapan bahwa sebuah stasiun hujan dapat mewakili pengamatan tebal hujan pada wilayah dengan unit luasan tertentu dan dibatasi oleh garis tegak lurus yang menghubungan stasiun hujan lain yang berada di dekatnya. Persamaan yang digunakan adalah :

𝑷𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 =

𝑷𝟏 𝑨𝟏 + 𝑷𝟐 𝑨𝟐 + … … + 𝑷𝒏 𝑨𝒏 𝑨𝟏 + 𝑨𝟐 + … … + 𝑨𝒏

P = tebal hujan (mm) A = luas wilayah polygon theissen (km2) Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN


ETo (EVAPOTRANSPIRASI POTENSIAL) 

Evaporasi merupakan suatu proses gerakan air dari tanah, air intersepsi kanopi dan tubuh air bebas ke atmosfir.



Transpirasi merupakan suatu proses gerakan air dari dalam tubuh tanaman melalui stomata menuju ke atmosfer.



Evapotranspirasi merupakan gambaran dari total evaporasi dan transpirasi tanaman ke atmosfer.



Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya evapotrasnpirasi adalah : suhu udara, kelembaban relatif, kecepatan angin dan panjang hari (penyinaran matahari).



Evapotranspirasi potensial (ETo) merupakan evapotranspirasi yang terjadi di suatu unit luasan yang ditumbuhi tanaman rumput setinggi 8 – 15 cm, dengan pertumbuhan seragam dan optimal serta dalam kondisi kecukupan air (Doorenbos & Pruit).

Gambar 3. 2. Evapotranspirasi Potensial 

Besarnya laju Evapotranspirasi Potensial (ETo) dapat diduga melalui persamaan Blaney-Criddle, Thornwaite, Radiasi (Makkink, 1957), Penman, Panci, PenmanMonteith. Masing-masing persamaan membutuhkan ketersedian data metereologi yang berbeda-beda.



Besarnya laju ETo juga dapat diduga secara komputerisasi dengan menggunakan perangkat lunak yang tersedia. Software yang dapat digunakan antara lain : dayet dan cropwat 8.



Metode Blaney-Cridle memerlukan data meteorology berupa suhu udara dan data pendukung berupa letak lintang dan faktor koreksi c, persamaan yang digunakan adalah : ETo c

p T

= evapotranspirasi potensial (mm/hari) 𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝒑 𝟎. 𝟒𝟔 𝑻 + 𝟖 = faktor koreksi yang tergantung pada kelembaban relative minimum, panjang hari dan kondisi angin pada siang hari = prosentase lama penyinaran (tabel 1 dalam FAO 24) = suhu rata-rata harian selama 1 bulan(0C)

Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN




Metode Thornwaite juga membutuhkan data metereologi berupa suhu udara, persamaan yang digunakan adalah : ETo T I



a

= Evapotranspirasi (mm/hari) = suhu rata-rata harian (0C) = indeks panas selama satu tahun = {6.75 x (10-7 I3) – (7.7 x 10-5 I2) +

c

= faktor koreksi

𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝟏𝟔

𝟏𝟎 𝑻 𝑰

𝒂

𝒅𝒊𝒎𝒂𝒏𝒂

(1.792 I) + 0.49239}

𝑰=

𝒊=

𝑻 𝟓

𝟏.𝟓𝟏𝟒

Metode radiasi membutuhkan data metereologi berupa suhu udara dan panjang hari, persamaan yang digunakan adalah : ETo c W Rs n N Ra

= Evapotranspirasi potensial (mm/hari) = faktor koreksi yang 𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝑾 . 𝑹𝒔 bergantung pada kelembaban relative dan kecepatan angin 𝒅𝒊𝒎𝒂𝒏𝒂 = faktor tertimbang yang 𝒏 bergantung pada suhu udara 𝑹𝒔 = 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟓𝟎 dan altitude 𝑵 = radiasi gelombang pendek yang diterima bumi(mm/hari) = lama penyinaran actual = lama penyinaran maksimum (Tabel 3 dalam FAO 24) = radiasi teresterial (Tabel 2 dalam FAO 24)


𝑹𝒂

IRIGASI DAN DRAINASE 

Metode Penman membutuhkan data metereologi berupa suhu udara, kelembaban, kecepatan angin, lama penyinaran dan intsitas radiasi. Persamaan yang digunakan adalah :

𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝑾. 𝑹𝒏 + 𝟏 − 𝑾 . 𝒇 𝑼 . (𝒆𝒂 − 𝒆𝒅

Dimana, ETo = evapotranspirasi potensial (mm/hari) c = faktor koreksi akibat kondisi siang dan malam W = faktor tertimbang yang dipengaruhioleh suhu udara Rn = radiasi netto (mm/hari)

𝑹𝒏 = 𝑹𝒔 − 𝑹𝒏 𝑹𝒔 = 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟓𝟎

𝒏 𝑹𝒂 𝑵

𝑹𝒏𝒍 = 𝒇 𝒕 𝒙 𝒇 𝒆𝒅 𝒙 𝒇

𝒏 𝑵

𝒇 𝒆𝒅 = 𝟎. 𝟑𝟒 − 𝟎. 𝟎𝟒𝟒 𝒆𝒅 f(u) = fungsi yang dipengaruhi oleh kecepatan angin 𝒇 𝑼 = 𝟎. 𝟐𝟕 𝟏 +

𝑼𝟐 𝟏𝟎𝟎

(ed-ea) = perbedaan antara tekanan udara jenuh dan udara atmosfir (mbar) RH =kelembaban relative



𝒆𝒅 = 𝒆𝒂 𝒙 𝑹𝑯

Metode evaporasi panci merupakan pengukuran dengan melihat pengaruh radiasi, angin, suhu udara dan kelembaban udara. Persamaan yang digunakan adalah : ETo = Evapotranspirasi potensial (mm/hari) Kp = koefisien panci


𝑬𝑻𝒐 = 𝑲𝒑 𝒙 𝑬𝒑𝒂𝒏


Metode Penman-Monteith dikembangkan oleh FAO pada tahun 1990, dengan persamaan :

𝟗𝟎𝟎 𝟎. 𝟒𝟎𝟖∆ 𝑹𝒏 − 𝑮 + 𝜸 𝑻 + 𝟐𝟕𝟑 𝑼𝟐 𝑽𝑷𝑫 𝑬𝑻𝒐 = ∆ + 𝜸 𝟏 + 𝟎. 𝟑𝟒𝑼𝟐

ETo 𝛾 𝑅𝑛 𝐺 ∆

= = = = =

Evapotranspirasi potensial koefisien psychrometer radiasi netto (mm/hari) perubahan simpanan panas tanah jenuh perubahan tekanan uap jenuh yang berkaitan dengan perubahan suhu udara 𝑇 =temperatur udara (0C) U2(VPD) = kecepatan angin pada ketinggian 2 m di atas permukaan tanah (km/jam)

3.2. NERACA AIR METODE THORNTHWAITE & MATHER (1955)  

Seorang ahli geografi C.W. Thornthwaite (1899-1963) dan timnya memelopori penggunaan metode neraca air untuk mengestimasi kebutuhan air irigasi. Dalam metode Thornthwaite & Mather dapat dihasilkan analisa tentang awal penggunaan air dalam tanah oleh tanaman untuk evapotranspirasi, saat terjadinya surplus air, saat terjadinya defisit air dan awal proses pengisian kembali simpanan air tanah (recharge).

Gambar 3.3 . Gambaran neraca air



Komponen neraca air terdiri dari :  ST

: Kandungan lengas tanah dalam zona perakaran (mm)

 STo

: Kandungan lengas tanah dalam zona perakaran pada field capacity (m)

 APWL : Jumlah kumulatif defisit curah hujan (mm)



 AE

: evapotranspirasi aktual (mm/bulan)

 PE

: evapotranspirasi potensial (mm/bulan)

 ∆𝑆𝑇

: perubahan kadar lengas dalam zona perakaran (mm/bulan)

 D

: defisit lengas tanah (mm/bulan)

 S

: surplus lengas tanah (mm/bulan)

Kandungan lengas di dalam mintakat perakaran (ST) tergantung dari :  Kandungan lengas pada kapasitas lapangan (STo)  Kumulatif defisit curah hujan (APWL) dihitung dengan persamaan :

𝑺𝑻 = 𝑺𝑻𝒐 𝒙 𝒆

+𝑨𝑷𝑾𝑳/−𝑺𝑻𝒐

 Evapotranspirasi aktual (AE) dihitung dengan persamaan :

𝒖𝒏𝒕𝒖𝒌 𝒃𝒖𝒍𝒂𝒏 𝒃𝒂𝒔𝒂𝒉, 𝑷 > 𝑃𝐸 ∶ 𝑨𝑬 = 𝑷𝑬 𝒖𝒏𝒕𝒖𝒌 𝒃𝒖𝒍𝒂𝒏 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈, 𝑷 > 𝑃𝐸 ∶ 𝑨𝑬 = 𝑷 + ∆𝑺𝑻 

Metode Thornthwaite & Mather dapat digunakan untuk menghitung neraca lengas tanah dalam zona perakaran dengan persamaan :  Pada bulan basah, dimana P>PE; AE=PE dan ∆ST ≥ 0, maka

𝑷 = 𝑷𝑬 +

𝑺 + ∆𝑺𝑻  Pada bulan kering, dimana P
∆𝑺𝑻 

Defisit D dihitung dengan persamaan :

𝑷 = 𝑨𝑬 +

𝑫 = 𝑷𝑬 − 𝑨𝑬

TAHAPAN PERHITUNGAN LENGAS TANAH 1. Tentukan nilai-nilai bulanan dari P, PE dan P-PE. Perhitungan berikut ini hanya berlaku bila rata-rata temperatur bulanan terendah -1oC. 2. Hitunglah P, PE dan P-PE tahunan : ∑(P-PE) > 0, terjadi surplus curah hujan, lanjut ke (3) ∑ (P-PE) < 0, terjadi defisit curah hujan, lanjut ke (10) Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN

IRIGASI DAN DRAINASE 3. Surplus curah hujan Kebanyakan terdapat satu periode kering dan satu periode basah,kadangkadang terdapat dua periode kering dan dua periode basah. Pada akhir periode basah (P-PE > 0) tanah dalam keadaan jenuh,sehingga ST = STo 4. Segera setelah P-PE menjadi negatif,nilai ini selalu dijumlahkan. Jumlah defisit curah hujan ini selama n bulan kering yang berurutan adalah : 𝒏

𝑨𝑷𝑾𝑳 = −

𝑷 − 𝑷𝑬

𝒏𝒆𝒈

𝟏

Apabila P-PE menjadi positif, seri ini menjadi terputus. Bilamana rangkaian bulan kering muncul kembali, maka seri baru harus dimulai lagi (lihat 16). 5. Kandungan lengas tanah (ST) dapat dihitung berdasarkan rumus yang telah diberikan. 6. Perubahan kandungan lengas ΔST = ST2 – ST1 menyebabkan kenaikan kandungan lengas tanah; sementara nilai negatif menyebabkan tanah menjadi lebih kering. 7. Pada bulan-bulan kering (P-PE <0) besarnya evapotranspirasi aktual (AE) adalah AE = P – ΔST (dimana ΔST < 0); dan defisit D = PE – AE. 8. Pada bulan-bulan basah (P-PE > 0) : AE = PE dan ΔST = P – PE, sampai kandungan lengas maksimum tercapai (STo). Baru kemudian tercapai surplus yang akan dibuang. Surplus ini adalah : S = (P-PE) – ΔST (S  0). 9. Untuk perhitungan tahunan : 12

 ST  0 1

12

12

12

1

1

1

12

12

12

1

1

1

 S   P   AE  D   PE   AE 10.

Defisit curah hujan :

– Jumlahkan semua nilai P-PE negatif: ∑ (P-PE)

neg

– Jumlahkan semua nilai P-PE positif : ∑ (P-PE)

pos

11.Untuk ∑ (P-PE)

pos

< STo ...............

lanjutkan (12)

∑ (P-PE)

pos

>STo ................

lanjutkan (14)

∑ (P-PE)

pos 

STo .................


lanjutkan (15)

IRIGASI DAN DRAINASE 12.Bila ∑ (P-PE) pos < STo , tanah tidak akan pernah mengalami keadaan jenuh. Pada akhir musim basah, kandungan lengas tanah berada dalam tingkat maksimum (kemudian diberi tanda ST ’ dimana ST ’ < STo), sementara pada akhir musim kering diberi tanda ST ”. Karena adanya musim basah, maka terjadilah pengisian lengas dalam daerah perakaran, sehingga kandungan lengas tanah meningkat dari ST ” menjadi ST’. Dalam hal ini kita dapat menentukan dua nilai APWL yang berhubungan dengan kedua nilai ST itu, yakni berturut-turut APWL’ dan APWL” untuk ST ’ dan ST ”, sehingga : APWL’ – APWL” = ∑ (P-PE)neg ST ’ – ST ” = ∑ (P-PE)pos Pada akhir musim basah, perhitungan dimulai dengan nilai APWL’ dan ST ‘ demikian seterusnya. Sampai setelah bulan kering ke-n :

APWL = APWL’-

n



(P-PE)neg

1

Segera setelah nilai(P-PE) positif dicapaiperhitungan tersebut berhenti. Perhitungan dimulai lagi bila bulan kering tiba kembali.

di

atas

13.Dari nilai APWL yang diperoleh dapat dihitung ST sesuai dengan langkah nomor (5) dan seterusnya. 14.Bila ∑ (P-PE) pos >STo, tanah akan mengalami keadaan jenuh, sehingga pada akhir musim basah akan tercapailah STo. Untuk ini perhitungan dapat dilakukan sebagaimana langkah nomor (4) dan seterusnya. 15.Bila ∑ (P-PE) pos  STo, kedaan jenuh mungkin tercapai atau mungkin tidak terjadi. Dengan usaha coba-coba kita dapat menemukan pemecahan nya (dengan berpedoman bahwa ∑ ΔST = 0). 16.Kadang-kadang pada musim kering terjadi juga bulan-bulan basah (hanya selingan), dimana P-PE > 0. Nilai positif ini ditambahkan pada ST : a. bila STo tercapai,terjadilah surplus lanjutkan ke (17) b. bila STo tak tercapai, tak terjadi surplus lanjutkan ke (18) 17.Bila STo tercapai pada selingan bulan-bulan basah,maka APWL pada bulan kering berikutnya dapat dihitung berdasarkan langkah nomor (4) dan seterusnya.


IRIGASI DAN DRAINASE 18.Apabila STo tidak tercapai pada selingan bulan basah tersebut, tetapi mencapai ST* < STo, maka dapat dihitung APWL*, dan gunakan nilai itu untuk menghitung seri yang selanjutnya. Setelah bulan-bulan kering berakhir, mulai perhitungan dengan : n



APWL = APWL* -

(P-PE)neg

1

Tabel 3.1 Form Neraca Thornwaite & Mather STo = mm (kadar air kapasitas lapangan) [mm]

J

P

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

J

A

S

O

N

D

P PE P - PE APWL ST Δ ST AE D S

Tabel 3.2 Contoh Neraca Kondisi Surplus STo = 152 mm (kadar air kapasitas lapangan) [mm]

J

P

M

P

285

110

121

64

37

21

199

182

246

189

225

240

PE

138

138

172

144

161

166

161

155

157

148

130

140

P - PE

147

-28

-51

-80

-224

-145

38

27

89

41

95

100

28

79

159

283

428

152

126

90

53

24

9

47

74

152

152

152

152

0

-26

-36

-37

-29

-15

38

27

78

0

0

0

138

136

157

101

66

36

161

155

157

148

130

140

2

15

43

95

130 11

41

95

100

APWL ST Δ ST AE D S

A

M

147


J

IRIGASI DAN DRAINASE Tabel 3.3 Contoh Neraca Kondisi Defisit STo = 150 mm (kadar air kapasitas lapangan) [mm]

J

P

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

P

29

36

35

62

84

57

35

79

105

162

101

40

PE

84

88

106

115

125

111

125

115

92

91

77

80

P - PE

-55

-52

-71

-53

-41

-54

-90

-36

13

71

24

-40

APWL

-138

-190

-261

-314

-355

-409

-499

-539

-43

-83

59

42

26

18

14

10

5

4

17

88

112

86

-27

-17

-16

-8

-4

-4

-5

-1

13

71

24

-26

56

53

51

70

88

61

40

80

92

91

77

66

ST Δ ST AE D S

3.3. NERACA AIR PROFIL NERACA AIR DALAM MINTAKAT PERAKARAN 

Pada dasarnya, perubahan kadar air dalam mintakat perakaran merupakan perbedaan antara volume air yang masuk dengan volume air yang keluar dari mintakat perakaran, atau dapat diekspresikan dengan persamaan : ∆𝑊 𝑊𝑖𝑛 𝑊𝑜𝑢𝑡



= perubahan kadar air dalam mintakat perakaran = volume air yang masuk/ditambahkan ke dalam mintakat perakaran = volume air yang keluar dari mintakat perakaran.

∆𝑾 = 𝑾𝒊𝒏 − 𝑾𝒐𝒖𝒕

Air hujan atau air irigasi yang masuk ke lahan mungkin tidak seluruhnya meresap ke dalam tanah, beberapa bagian air mungkin masih tertahan di dalam cekungan permukaan tanah, sebagian lainnya mungkin mengalir di permukaan tanah (run-off)



Air yang meresap ke dalam tanah melalui proses infiltrasi sebagian akan dimanfaatkan tanaman untuk pertumbuhan dan transpirasi, sebagian lainnya akan keluar ke atmosfer melalui evaporasi, sebagian lainnya akan bergerak ke luar mintakat perakaran ke lapisan bawah melalui deep percolation dan sebagian sisanya tertahan dalam mintakat perakaran dan menambah simpanan lengas tanah. Gambar 3.4 Daur air dalam tanah



Neraca air dalam mintakat perakaran dapat digambarkan dalam persamaan :

∆𝑺 = 𝑷 + 𝑰𝒓 + 𝑼 − 𝑹 + 𝑫 + 𝑬 + 𝑻

Dimana, ∆𝑆 = perubahan simpanan lengas tanah dalam mintakat perakaran 𝑃 =sumbangan hujan 𝐼𝑟 = sumbangan irigasi 𝑈 = aliran kapiler ke atas dari groundwater (capillary rise) 𝑅 = aliran permukaan (runoff) 𝐷 = perkolasi dalam 𝐸 = evapotranspirasi 𝑇 = Transpirasi 

Besarnya sumbangan air hujan dapat diukur dengan alat umbrometer, sedangkan besarnya sumbangan irigasi dihitung dari hasil kali debit air dengan frekuensi aplikasi irigasi.



Aliran permukaan (runoff)diukur dengan beberapa model alat yang dinamakan typing bucket

Gambar 3.5 Typing bucket



Suatu profil kadar lengas tanah ditentukan dari pengukuran kadar lengas tanah pada kedalaman tanah dan pada waktu yang berbeda-beda.



Kadar lengas tanah dapat diukur dengan beberapa metode diantaranya, pengukuran langsung sample tanah, dengan alat neutron probe,serta gypsum blok atau TDR



Pengukuran langsung sample tanah atau soil sampling dapat dilakukan secara gravimetric dan volumetric. Penghitungan secara gravimetric didasarkan pada perbedaan berat basah dan berat kering tanah, sedangkan penentuan secara volumetric didasarkan pada perbedan volume tanah basah dan volume tanah kering. Persamaan yang digunakan adalah :

𝒌𝒂𝒅𝒂𝒓 𝒂𝒊𝒓 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒎 =

𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 𝒃𝒂𝒔𝒂𝒉 − 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈

𝒌𝒂𝒅𝒂𝒓 𝒂𝒊𝒓 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝜽 = 𝒎 𝒈. 𝒈−𝟏 𝒙 𝝆𝒃 (𝒈. 𝒄𝒎−𝟑 ) 𝒕𝒆𝒃𝒂𝒍 𝒂𝒊𝒓 𝑺 = 𝜽 𝒄𝒎𝟑 . 𝒄𝒎−𝟑 𝒙 𝒕𝒆𝒃𝒂𝒍 𝒍𝒂𝒑𝒊𝒔𝒂𝒏 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 (𝒄𝒎) 𝒙 𝟏𝟎





Neutron probe merupakan alat pengukur kadar lengas tanah yang memanfaatkan material radioaktif dalam pengukurannya. Alat ini tersusun atas sebuah alat pengukur, kabel koneksi dan sebuah tabung yang berisi bahan radioaktif dan detektor. Tabung dimasukkan ke dalam tanah pada kedalaman tertentu untuk dapat mengukur tingkat kelengasan tanah. Air dalam tanah merupakan sumber utama atom hidrogen. Ketika tabung neutron probe dimasukkan ke dalam tanah, terjadi reaksi antara neutron dalam tabung dengan atom hydrogen yang terkadung dalam air tanah. Reaksi tersebut menghasilkan energi yang kemudian terbuang dan menyisakan sedikit neutron dalam tabung neutron probe. Jumlah neutron yang tersisa dalam tabung inilah yang dibaca oleh alat pengukur dan mengindikasikan kadar lengas dalam tanah.


Gambar 3.6 Neutron Probe

IRIGASI DAN DRAINASE Neutron probe dapat mengukur kadar lengas tanah untuk area yang cukup luas dalam waktu yang singkat. Kedalaman tabung dalam tanah minimal 6 inchi, apabila kedalaman kurang dari 6 inchi akan menyebabkan penguapan neutron udara melalui permukaan tanah sehingga nilai kadar lengas tanah kurang akurat. Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan neutron probe adalah digunakannya bahan radiokatif sehingga pemakaian dan penyimpanannya harus tepat.

PERKOLASI DALAM 

Air yang masuk kedalam tanah akan menambah kadar lengas tanah sampai kadar lengas tanah mencapai kapasitas lapang. Setelah kondisi kapasitas lapang, maka air akan bergerak keluar dari mintakat perakaran melalui proses perkolasi dalam (deep percolation).



Arah gerakan air dalam tanah sangat ditentukan oleh nilai gradient potensial air (dH/dZ). Apabila nilai potensial air negative maka air dalam tanah digambarkan bergerak turun ke bawah. Sebaliknya bila nilai potensial air positif maka air dalam tanah digambarkan bergerak ke atas.

 Persamaan yang menggambarkan persamaan Darcy, yaitu :

pergerakan

= volume air yang melewati luasan area per unit waktu K = hantaran hidrolik tidak jenuh dH = perbedaan potensial hidrolik dZ = perbedaan kedalaman dH/dZ = gradien potensial hidrolik

air

dalam

tanah

𝒒 = −𝑲 𝜽

𝒅𝑯 𝒅𝒁

q



Potensial matriks tanah diukur dengan alat tensiometer. Tensiometer terdiri dari sebuah pipa berdiameter 1 inch dimana di bagian bawahnya dilapisi keramik sebagai tempat keluar masuknya air, sedangkan ujung bagian atas dilegkapi sebuah alat pengukur sebagai media untuk membaca tingkat potensial matriks tanah. Pada kondisi tanah kering, air dalam tensiometer akan bergerak keluar melalui keramik. Rendahnya kadar air dalam tensiometer akan direspon sebagai peningkatan potensial matrik tanah, sedangkan tingginya kadar air dalam tensiometer akan direspon sebagai penurunan potensial matriks tanah.


Gambar 3.7 Tensiometer

adalah




Tebal perkolasi dapat dihitung dengan persamaan : Q q t

𝑸=𝒒𝒙𝒕

= tebal perkolasi = volume air yang melewati luasan area per unit waktu = periode terjadinya perkolasi

EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN (ETc) 

Evapotranspirasi tanaman atau disebut juga evapotranspirasi actual merupakan cerminan atas jumlah air yang dibutuhkan tanaman.

Gambar 3.8 Ilustrasi perbedaan ETc dengan ETo 

Besarnya evapotranspirasi tanaman dipengaruhi oleh kepadatan penutupan permukaan tanah oleh kanopi, kadar lengas tanah dan distribusi akar.



Besarnya evapotranspirasi tanaman didapatkan dari hasil kali antara evapotranspirasi potensial dengan koefisien tanaman (Kc). Koefisien tanaman berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman, varietas tanaman serta fase pertumbuhannya.

𝑬𝑻𝒄 = 𝑲𝒄 𝒙 𝑬𝑻𝟎


IRIGASI DAN DRAINASE Tabel 3.4. Nilai koeffisien (Kc) tanaman padi Periode 15 Hari Ke

Nedeco/Prosida

FAO

Varietas Biasa

Varietas Unggul

Varietas Biasa

Varietas Unggul

1

1,20

1,20

1,10

1,10

2

1,20

1,27

1,10

1,10

3

1,32

1,33

1,10

1,05

4

1,40

1,30

1,10

1,05

5

1,35

1,30

1,10

1,05

6

1,25

0

1,05

0,95

7

1,12

-

0,95

0

8

0

-

0

-

Tabel 3.5. Nilai koeffisien (Kc) beberapa tanaman palawija Setengah Bulan Ke

Koefisien Tanaman

Kedelai

Jagung

Kac.Tanah

Bawang

Buncis

Kapas

1

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

2

0,75

0,59

0,51

0,51

0,64

0,50

3

1,00

0,96

0,66

0,69

0,89

0,58

4

1,00

1,05

0,85

0,90

0,95

0,75

5

0,82

1,02

0,95

0,95

0,88

0,91

6

0,45

0,95

0,95

-

-

1,04

7

-

-

0,55

-

-

1,05

8

-

-

0,55

-

-

1,05

9

-

-

-

-

-

1,05

10

-

-

-

-

-

0,78

11

-

-

-

-

-

0,65

12

-

-

-

-

-

0,65

13

-

-

-

-

-

0,65

Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi, KP-01



Tabel 3.6. Nilai koeffisien (Kc) tanaman tebu Umur Tanaman

Tahap Pertumbuhan

Rh < 70% Min

Rh < 20% Min

Angin Kecil s/d Sedang

Angin Kencang

Angin Kecil s/dSedang

Angin Kencang

0,35

0,6

0,4

0,45

0,8

0,85

0,75

0,8

0,9

0,95

0,95

1,0

0,75 – Rimbun

1,0

1,1

1,1

1,2

6 – 17

Penggunaan Air Puncak

1,05

1,25

1,25

1,3

10 – 11

17 – 22

Awal Berbunga

0,8

0,95

0,95

1,05

11 – 12

22 – 24

Menjadi Masak

0,6

0,7

0,7

0,75

12 Bulan

24 Bulan

0–1

0 – 2,5

1–2

2,5 – 3,5

2 – 2,5

3,5 – 4,5

2,5 – 4

4,5 – 6

4 – 10

Saat Tanam s/d 0,25 Rimbun *) 0,25 – 0,5 Rimbun 0,5 – 0,75 Rimbun

Sumber Kriteria Perencanaan Irigasi, KP – 01 Keterangan : *) rimbun = full canopy = mencapai tahap berdaun

REFERENSI Anonim, 1986. Standar Perencanaan Irigasi, (Bagian Penunjang, KP 01 – 01), Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjan Umum, Jakarta FAO

(Food and Agriculture Organization), 1984, Guidelines for predicting crop water requirements, Authors : Doorenbos, J and W.O Pruitt, Irrigation and Drainage Paper 24, Rome, Italy

FAO (Food and Agriculture Organization), 1986, Yield Response to Water, Authors : Doorenbos, J and A.H. Kassam, Irrigation and Drainage Paper 33, Rome, Italy Prijono, Sugeng., 2009. Agrohidrologi Praktis, Cakrawala Indonesia, Malang Shaw, 1990. Hydrology in Practice, Chapman and Hall, Ltd., London



PROPAGASI A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal) 1. Apabila berat basah suatu sample tanah adalah 325 gram dan setelah dikering oven kan berat tanah tersebut menjadi 96 gram, berapa kadar air sample tanah tersebut? 2. Apabila ETo diketahui sebesar 3.7 mm/hari, berapa besar kebutuhan air tanaman padi pada fase pertumbuhan pemasakan ? B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) 1. Jelaskan fungsi neraca air wilayah? 2. Jelaskan komponen neraca air profil? 3. Bagaimana cara pengukuran kadar lengas tanah? 4. Jelaskan definisi evapotranspirasi potensial, hubungannya dengan kebutuhan air tanaman?

dan

apa

5. Jelaskan cara perhitungan evapotranspirasi potensial dan kebutuhan air tanaman? C. PROYEK Apabila tersedia data Meteorologi seperti di bawah ini, berapa nilai evapotranspirasi potensial tiap bulannya selama satu tahun menggunakan metode Blaney-Cridle dan Radiasi serta hitung besar kebutuhan air tanaman padi pada masa awal (initial).



PROPAGASI DATA METEOROLOGI :

Stasiun pengamat Altitude Latitude Longitude Bulan

Januari

: Karangkates : 285 m : 8.09 o L.S : 112.29 o B.T

Temperatur Temperatur Kelembaban Kecepatan Lama Hujan Maximum Minimum Relatif Angin Penyinaran (o C) (o C) (%) (km/hari) (jam) (mm) 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



CONTOH PERHITUNGAN ETo DENGAN PERSAMAAN BLANEY CRIDDLE DAN RADIASI  

Terdapat data meteorology untuk Kairo, latitude 30 oN; altitude 95 m; Hitung ETo pada bulan Juli, dengan data :  Suhu udara max :35 oC  Suhu udara min : 22 oC  Suhu udara rata-rata :28.5 oC  p dari Tabel 1 pada 30 oN adalah 0.31  p(0.46T + 8) 0.31(0.46 x 28.5 + 8) 6.6 mm/day  RH min : medium  n/N: high to medium  U2 daytime : moderate  ETo Grafik 1- Block II dan Block V (line 2) 8.0 mm/day














III. NERACA AIR 3.1. NERACA AIR WILAYAH PENDAHULUAN HUJAN. Tujuan Instruksional khusus: Mampu menjelaskan Neraca air di mintakat perakaran

Recommend Documents