KAJIAN PENDUGA MUKA AIR TANAH UNTUK MENDUKUNG PENGELOLAAN AIR PADA PERTANIAN LAHAN RAWA PASANG SURUT: KASUS DI SUMATERA SELATAN
NGUDIANTORO
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa Disertasi dengan judul: “Kajian Penduga Muka Air Tanah untuk Mendukung Pengelolaan Air pada Pertanian Lahan Rawa Pasang Surut: Kasus di Sumatera Selatan” adalah karya saya dengan arahan dari Komisi Pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apa pun kepada Perguruan Tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir Disertasi ini.
Bogor, Mei 2009 Ngudiantoro NRP P062040041
ABSTRACT
NGUDIANTORO. The Study of Water Table Estimation to Support Water Management in Tidal Lowland Agriculture: A Case in South Sumatra. Under direction of HIDAYAT PAWITAN, MUHAMMAD ARDIANSYAH, M. YANUAR J. PURWANTO, and ROBIYANTO H. SUSANTO. The objectives of this research are: i) to study the characteristics of tidal lowland area based on hydro topographical condition, ii) to develop a model of water table on tidal lowland area, and iii) to develop natural resource and environment management strategies for improving agriculture production and cropping intensity on tidal lowland area. Modeling of water table expected to support the agriculture development on tidal lowland area, especially on water management due to the important role of water management in the agriculture on tidal lowland area. The water table controls on the particular depth can support the farming system and avoid pyrite oxidation. Results obtained from the research were the characteristics of tidal lowland area based on hydro topographical condition, the estimation model of water table on tidal lowland area, the scenarios of the water system control at the tertiary canals to control the water table in the field, and the natural resource and environment management strategies. The developed model has been tested on the three tidal lowland areas based on hydro topographical condition in Delta Telang I and Delta Saleh, Banyuasin district, South Sumatra province. The simulated model showed the promoting result in estimating the depth of water table on tidal lowland area. The developed model could explain the proportion of water table depth variation between 89,5% up to 98,7% with standard error estimation varied from 0,021 to 0,042 meters. The model has high sensitivity to the parameter of the water level in the tertiary canals. Key words: water table estimation, water management, tidal lowland area.
RINGKASAN NGUDIANTORO. Kajian Penduga Muka Air Tanah untuk Mendukung Pengelolaan Air pada Pertanian Lahan Rawa Pasang Surut: Kasus di Sumatera Selatan. Dibimbing oleh HIDAYAT PAWITAN, MUHAMMAD ARDIANSYAH, M. YANUAR J. PURWANTO, dan ROBIYANTO H. SUSANTO. Lahan rawa pasang surut memiliki potensi yang besar dan prospek pengembangan yang baik, serta merupakan salah satu pilihan strategis sebagai areal produksi pertanian guna mendukung ketahanan pangan nasional. Reklamasi atau pengembangan lahan rawa pasang surut untuk pertanian telah dilakukan pemerintah sejak tahun 1970-an. Pada awal reklamasi, sistem jaringan tata air yang dibangun masih merupakan sistem jaringan terbuka dengan fungsi utama untuk drainase. Pengaturan tata air sepenuhnya masih bergantung pada kondisi alam, sehingga kemampuan pelayanan tata air masih sangat rendah. Pada sistem jaringan terbuka, tipe luapan air pasang menjadi pertimbangan utama dalam penerapan sistem usahatani. Dengan dibangunnya infrastruktur pengendali air (pintu air), maka beberapa pokok persoalan teknis mulai dapat dipecahkan, namun dalam pelaksanaannya masih terhambat oleh kondisi yang beragam di lapangan. Berbagai pemikiran dan penelitian terus dilakukan dalam upaya peningkatan produksi pertanian dan indeks pertanaman (IP). Berbagai hasil penelitian menunjukkan bahwa pengelolaan air merupakan kunci keberhasilan dalam pengembangan pertanian lahan rawa pasang surut. Pengelolaan air dapat mengendalikan kondisi muka air tanah di petak lahan yang fluktuatif. Namun demikian, pengelolaan air masih terkendala oleh kondisi infrastruktur pengendali air yang belum memadai. Sebagian besar jaringan tata air di daerah reklamasi rawa pasang surut masih belum dilengkapi dengan infrastruktur pengendali air yang memadai. Tanpa pintu air, terutama di saluran tersier, maka pengendalian muka air tanah di petak lahan akan sulit dilakukan. Selain itu, teknik yang diterapkan juga masih bergantung pada pengamatan muka air tanah secara langsung di lapangan, yaitu dengan membuat sumur-sumur pengamatan. Meskipun memiliki akurasi yang tinggi, namun pengamatan secara langsung memerlukan waktu, tenaga, dan biaya yang besar. Informasi yang diperoleh juga terbatas pada titik pengamatan dan jangka waktu pengamatan tertentu. Oleh karena itu, perlu dibangun suatu model penduga muka air tanah, sehingga kondisi muka air tanah di petak lahan dapat diketahui secara cepat melalui parameterparameter model sebagai prediktor. Penelitian bertujuan untuk: 1) Mempelajari karakteristik lahan rawa pasang surut menurut kondisi hidrotopografi lahan; 2) Pemodelan muka air tanah pada lahan rawa pasang surut: membangun model penduga muka air tanah di petak tersier, menduga kedalaman muka air tanah di petak tersier, dan membangun skenario pengaturan tata air untuk pengendalian muka air tanah di petak lahan; serta 3) Membangun strategi pengelolaan sumber daya alam dan lingkungan pada lahan rawa pasang surut untuk mendukung peningkatan produksi pertanian dan indeks pertanaman (IP).
Penelitian lapangan telah dilakukan selama 24 bulan, yaitu dari bulan April 2006 hingga Maret 2008. Lokasi penelitian berada di daerah reklamasi rawa pasang surut, yaitu di petak tersier 3 P8-12S dan petak tersier 3 P6-3N Delta Telang I, serta di petak tersier 3 P10-2S Delta Saleh. Ketiga lokasi tersebut terletak di Kabupaten Banyuasin, Provinsi Sumatera Selatan. Pemilihan lokasi didasarkan atas perbedaan kondisi hidrotopografi lahan, yaitu lahan tipe A/B (P8-12S), tipe B/C (P6-3N), dan lahan tipe C/D (P10-2S). Hidrotopografi lahan merupakan perbandingan relatif antara elevasi lahan dengan ketinggian muka air di saluran. Lahan tipe A selalu terluapi oleh air pasang, baik pasang besar (terjadi pada musim hujan) maupun pasang kecil (terjadi pada musim kemarau), sedangkan lahan tipe B hanya terluapi oleh air pasang besar saja. Lahan tipe C tidak terluapi oleh air pasang, baik pasang besar maupun pasang kecil, tetapi muka air tanah di petak lahan masih dipengaruhi oleh fluktuasi air pasang. Pada lahan tipe D, selain tidak terluapi air pasang, muka air tanah juga tidak terpengaruh oleh fluktuasi air pasang. Tanpa irigasi, sumber air utama pada lahan rawa pasang surut berasal dari air hujan dan air pasang di saluran. Pemasukan air ke petak lahan dengan memanfaatkan potensi air pasang dapat dilakukan pada lahan tipe A dan B, sedangkan pemasukan air pada lahan tipe C dan D sulit dilakukan karena permukaan lahan relatif lebih tinggi dibandingkan muka air pasang di saluran. Kedalaman muka air tanah pada lahan tipe C dan D dapat dipertahankan dengan teknik retensi air. Pengendalian muka air tanah pada lahan rawa pasang surut merupakan suatu proses kunci yang harus dilakukan dengan tepat melalui pengelolaan air, baik di tingkat makro maupun mikro. Pengelolaan tata air mikro akan menentukan secara langsung kondisi lingkungan bagi pertumbuhan tanaman. Dalam pengelolaan air, setiap petak tersier merupakan satu unit sistem pengelolaan air. Tanpa infrastruktur pengendali air, teknik pengelolaan air pada lahan rawa pasang surut dilakukan secara gravitasi dengan memanfaatkan potensi luapan air pasang ke lahan. Teknik ini sangat bergantung pada kondisi hidrotopogafi lahan, sehingga kemampuan pelayanan tata air masih sangat rendah. Pada jaringan tata air yang dilengkapi dengan pintu air, terutama di tingkat tersier, maka pengelolaan air seperti pemasukan air, drainase, dan retensi air dapat dilakukan dengan baik sehingga sistem usahatani yang diterapkan dapat optimal. Pemodelan muka air tanah merupakan salah satu upaya untuk mendukung pengelolaan air, terutama di tingkat mikro. Model penduga muka air tanah di petak tersier lahan rawa pasang surut telah dapat dirumuskan. Dengan model tersebut, maka tinggi muka air tanah pada jarak x dari saluran (h(x)) dapat diduga melalui beberapa parameter model, yaitu: tinggi muka air di saluran tersier (hw), curah hujan (R), evapotranspirasi (ET), konduktivitas hidrolik tanah (K), jarak antar saluran tersier (2s), dan lebar saluran (ℓ). Hasil simulasi menunjukkan bahwa model yang dibangun dapat menduga kedalaman muka air tanah di petak lahan dengan hasil yang cukup baik. Proporsi keragaman kedalaman muka air tanah yang dapat dijelaskan oleh model yaitu sebesar 89,5% hingga 98,7% dengan galat baku pendugaan 0,021-0,042 meter. Model penduga muka air tanah yang dibangun memiliki sensitivitas tinggi
terhadap parameter tinggi muka air di saluran tersier. Perubahan yang terjadi pada hw akan menyebabkan terjadinya perubahan pada h(x) dengan besaran yang sama. Sementara itu, pengaruh parameter R dan ET terhadap perubahan h(x) relatif kecil. Perubahan h(x) oleh R atau ET yang cukup nyata hanya terjadi pada lahan yang letaknya relatif jauh dari saluran. Skenario pengaturan tata air untuk pengendalian muka air tanah di petak lahan telah dibangun dalam penelitian ini berdasarkan model penduga muka air tanah yang telah dihasilkan. Kondisi muka air tanah di petak lahan dapat dikendalikan melalui pengaturan tinggi muka air di saluran tersier. Selanjutnya, strategi pengelolaan sumber daya alam dan lingkungan pada lahan rawa pasang surut yang ditekankan pada aspek pengembangan sistem usahatani dan pengendalian lapisan pirit dibangun melalui teknik pengendalian muka air tanah. Pada pertanian lahan rawa pasang surut, tanaman akan tumbuh dan berkembang dengan baik apabila kedalaman muka air tanah dapat diatur sesuai dengan zona perakaran tanaman, dan pirit yang ada di dalam tanah tidak teroksidasi. Penurunan muka air tanah hingga di bawah lapisan tanah yang mengandung pirit akan menyebabkan terjadinya oksidasi pirit yang menghasilkan senyawa sulfat. Asam sulfat bersifat racun, sehingga dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Oksidasi pirit dapat dikendalikan dengan menekan kandungan oksigen yang tersedia di dalam tanah, yaitu dengan mengatur kedalaman muka air tanah. Secara teknis, pengendalian muka air tanah juga dapat meningkatkan indeks pertanaman (IP) pada lahan rawa pasang surut. Pada lahan tipe A, usahatani padi dapat dilakukan 2 kali dalam setahun, potensi luapan air pasang cukup mendukung ketersediaan air bagi tanaman pada MT II. Kondisi yang sama juga dapat dilakukan pada lahan tipe B, namun untuk mendukung ketersediaan air pada MT II perlu dilakukan retensi air. Pada lahan tipe C dan D, usahatani padi sulit dilakukan 2 kali dalam setahun, sebab sumber air yang utama hanya berasal dari air hujan, sedangkan potensi luapan air pasang tidak dapat menjangkau lahan. Kegiatan usahatani yang dapat dilakukan pada MT II yaitu tanaman palawija. Untuk MT III, kegiatan usahatani palawija dapat dilakukan pada semua tipe lahan. Namun demikian, pemasukan dan retensi air untuk mendukung ketersediaan air bagi tanaman harus memperhatikan kualitas air, karena pada musim kemarau dapat terjadi intrusi air asin. Agar kondisi muka air tanah dapat mendukung sistem usahatani, maka perlu dibuat panduan pengoperasian pintu air di saluran tersier sesuai dengan sistem usahatani yang diterapkan. Penelitian lanjutan tentang sistem telemetri dan rekayasa sistem kontrol (bangunan pengendalian air) di saluran tersier dapat melengkapi model dan teknik pengendalian muka air tanah yang telah dibangun. Selanjutnya, keberhasilan dan keberlanjutan pengembangan pertanian lahan rawa pasang surut harus didukung dengan infrastruktur pengendali air yang memadai, operasi dan pemeliharaan jaringan dengan penguatan kelembagaan P3A (Perkumpulan Petani Pemakai Air), serta pengenalan dan implementasi sistem usahatani. Peningkatan kemampuan dan pemberdayaan, serta partisipasi masyarakat perlu dilakukan secara berkesinambungan melalui berbagai sosialisasi dan pelatihan, baik dari aspek teknis maupun non teknis.
KAJIAN PENDUGA MUKA AIR TANAH UNTUK MENDUKUNG PENGELOLAAN AIR PADA PERTANIAN LAHAN RAWA PASANG SURUT: KASUS DI SUMATERA SELATAN
NGUDIANTORO
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tertutup: 1.
Dr. Ir. Kukuh Murtilaksono Ketua Departemen Ilmu Tanah dan Sumber Daya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
2.
Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Penguji Luar Komisi pada Ujian Terbuka: 1.
Dr. Ir. Trip Alihamsyah, M.Sc Kepala Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian
2.
Dr. Ir. Kukuh Murtilaksono Ketua Departemen Ilmu Tanah dan Sumber Daya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Judul Disertasi
: Kajian Penduga Muka Air Tanah untuk Mendukung Pengelolaan Air pada Pertanian Lahan Rawa Pasang Surut: Kasus di Sumatera Selatan
Nama
: Ngudiantoro
NRP
: P062040041
Program Studi
: Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Hidayat Pawitan, M.Sc. Ketua
Dr. Ir. Muhammad Ardiansyah Anggota
Dr. Ir. M. Yanuar J. Purwanto, M.S. Anggota
Dr. Ir. Robiyanto H. Susanto, M.Agr.Sc. Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, M.S.
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian: 06 Mei 2009
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema penelitian yaitu tentang pengendalian muka air tanah (water table). Penelitian dengan judul “Kajian Penduga Muka Air Tanah untuk Mendukung Pengelolaan Air pada Pertanian Lahan Rawa Pasang Surut: Kasus di Sumatera Selatan” dilakukan di daerah reklamasi rawa pasang surut Delta Telang I dan Delta Saleh, Kabupaten Banyuasin, Provinsi Sumatera Selatan. Penelitian lapangan dilakukan sejak bulan April 2006 hingga Maret 2008. Tujuan utama penelitian yaitu membangun model penduga muka air tanah di petak tersier lahan rawa pasang surut. Hasil penelitian diharapkan dapat mendukung pengembangan pertanian di daerah rawa pasang surut, terutama dalam pengelolaan air, karena pengelolaan air akan mempengaruhi kondisi muka air tanah di petak lahan yang menentukan secara langsung kondisi lingkungan bagi pertumbuhan tanaman. Ucapan terima kasih dan penghargaan disampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Hidayat Pawitan, M.Sc, Bapak Dr. Ir. Muhammad Ardiansyah, Bapak Dr. Ir. M. Yanuar J. Purwanto, M.S, dan Bapak Dr. Ir. Robiyanto H. Susanto, M.Agr.Sc selaku komisi pembimbing yang telah banyak memberikan saran dan masukan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ditjen Dikti Depdiknas, Dinas PU Pengairan Kabupaten Banyuasin, Dinas PU Pengairan Provinsi Sumatera Selatan, Ditjen Sumber Daya Air Departemen PU, Departemen Pertanian, Universitas Sriwijaya, Pusat Data-Informasi Daerah Rawa dan Pesisir, serta Rijkswaterstaat UNESCO-IHE the Netherlands yang telah banyak memfasilitasi dalam pelaksanaan penelitian di lapangan. Secara khusus, penulis mengucapkan terima kasih kepada anak-anak dan istri, serta seluruh keluarga atas doa dan dukungan yang diberikan. Saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan hasil yang telah dicapai. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2009 Ngudiantoro
