PERGERAKAN AIR PADA TANAH LIAT YANG DIOLAH SECARA STRIP UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR TANAMAN
YAZID ISMI INTARA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pergerakan Air pada Tanah Liat yang Diolah secara Strip untuk Memenuhi Kebutuhan Air Tanaman adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Januari 2012
Yazid ismi intara F161060021
i
ABSTRACT YAZID ISMI INTARA. Strip Tillage Water Movement in Clay Loam Soil to Fulfill Plant Water Requirement. Under Supervision of ASEP SAPEI, M. H. BINTORO DJOEFRIE, ERIZAL and E NAMAKEN SEMBIRING. Dry land is one of the land resources having the possibility for the development of food crop agriculture especially on lands with light and medium technical constraints. The development of technology for the utilization of marginal land by turning it into productive land is still a big opportunity in agricultural development in Indonesia. Improvement of planting media by means of soil tillage method and appropriate plant irrigation technology is one of the efforts in solving the problem in clay loam land. The objective of this research was to develop water movement model in clay loam soil with minimum tillage and subsurface irrigation. Concept used in the model development was minimum tillage method with subsurface irrigation at the base of the tillage and irrigation method to fulfill crop water requirement. The concept was part of the dissertation research strengthened by scientific analyses as the basis for advanced research development. The analyses among others resulted in data of soil physical properties and making of interface for measurement together with a set of water movement testing apparatus. At the final stage this dissertation research was supported by analysis of water movement in a laboratory test and field validation on the performance of subsurface irrigation as well as test of cultivation technique on chili plant (Capsicum annuum L.) growth. The results showed that the movement pattern displayed on the contour indicated that the wetting process could reach a depth of -5 cm for the rooting zone of annual crop seedling. The result of the irrigation performance showed that effective wetting by using minimum strip tillage could only be developed by means of short irrigation path of less than 5 cm; so that it was suitable to be applied on limited land management or improvement in traditional form. The test result of cultivation technique on annual crop (Capsicum annuum L.) using minimum strip tillage with subsurface irrigation showed that the soil moisture for plant growth could be maintained where the plant was able to grow in accordance with the treatment used until the end of the research period. The developed model showed that the wetting pattern required time for distributing balanced moisture. This confirmed that the system developed in the form of research novelty was subsurface water movement to maintain the moisture at the strip tillage soil in order to give water availability for plant. Keywords: minimum tillage, subsurface irrigation, unsaturated, moisture movement model, irrigation performance, plant water requirement
ii
RINGKASAN YAZID ISMI INTARA. Pergerakan Air pada Tanah Liat yang Diolah secara Strip untuk Memenuhi Kebutuhan Air Tanaman. Dibimbing oleh ASEP SAPEI, M. H. BINTORO DJOEFRIE, ERIZAL, dan E NAMAKEN SEMBIRING. Penelitian ini merupakan pengembangan konsep alternatif teknik budidaya tanaman pada lahan kering dengan tanah bertekstur lempung liat berdebu. Konsep berupa metode olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan pada dasar olahannya serta cara pemberian air untuk kebutuhan air tanaman. Konsep yang dikembangkan dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu: (a) tanaman semusim dan media tanam; (b) parit atau strip; dan (c) sistem pengairan (irigasi) dan drainase. Konsep tersebut merupakan bagian dari penelitian disertasi ini yang dikuatkan dengan analisa-analisa ilmiah sebagai dasar pengembangan penelitian lanjutan. Analisa-analisa tersebut di antaranya pembangunan model pergerakan air pada suatu tanah liat yang diolah terbatas dengan irigasi bawah permukaan. Sejalan dengan hal tersebut dihasilkan informasi data-data analisa sifat fisik tanah serta pembuatan suatu alat ukur (interface) beserta rangkaian apparatus uji pergerakan air. Penelitian ini pada tahapan akhir dikuatkan dengan penelitian analisa pergerakan air dalam suatu pengujian di laboratorium serta validasi di lapangan terhadap kinerja irigasi bawah permukaan di lapangan dan pengujian teknik budidaya terhadap pertumbuhan tanaman uji. Penelitian utama ditujukan guna merealisasikan pendekatan novelti penelitian dengan konsep pengembangan teknik budidaya tanaman merupakan pengelolaan kelembaban tanah di zona perakaran. Hal tersebut dimaksudkan untuk mempertahankan kelembaban atau kadar air tanah agar tersedia pada saat dibutuhkan oleh tanaman. Hasil fitting by eyes terhadap grafik difusifitas dan kadar air didapatkan nilai-nilai parameter yang dibutuhkan dalam memenuhi sifat fisik tanah penelitian yang selanjutnya disimulasikan pada model pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Data yang dihasilkan tersebut diaplikasikan pada pembangunan konsep simulasi pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan konsep untuk kuantifikasi jumlah air dalam tanah, yang terdiri dari 2 pendekatan yaitu volumetric water content, θ (volume air) dan besaran hisapan matriks (matrix suction (cm)) atau pressure head, h (-cm). Langkah selanjutnya mengkonversi data hasil simulasi ke bentuk kontur setelah diolah menggunakan software Surfer 8 menjadikan tampilan lebih mudah dipelajari pola pergerakan yang terjadi. Pola pergerakan yang ditampilkan pada pola kontur menunjukan proses pembasahan dapat mencapai zona kedalaman (– 5 cm) untuk zona perakaran bibit tanaman semusim. Hal tersebut menjadi temuan penting guna pengembangan konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Proses pergerakaan
iii
air yang terjadi menurut model dalam bentuk kontur dapat dijelaskan sebagai berikut; pada celah akan mengalami turbulensi desakan air di sekitar daerah pangkal sesuai tekanan penuangan air. Selanjutnya terjadi proses penyebaran, penyimpanan dan penipisan kadar air. Hasil kinerja irigasi menunjukkan pembasahan efektif dengan menggunakan strip olah tanah terbatas hanya dapat dikembangkan dengan lintasan pengairan irigasi yang pendek < 5 m, sehingga cocok diaplikasikan pada pegelolaan lahan subsistem atau perbaikan bentuk tradisional. Pada penelitian menggunakan tanaman uji cabai menunjukkan hasil rekapitulasi data rancangan percobaan bahwa perlakuan penambahan bahan organik dinilai berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai akan tetapi untuk perlakuan pemberian air menunjukkan tidak berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai sebagai tanaman uji. Hal tersebut menunjukkan bahwa perhitungan statistik secara kuantitatif menunjukkan kearah penjelasan lebih luas bersifat agronomis. Bertolak belakang terhadap pengamatan grafik pertumbuhan tanaman yang secara kualitatif menunjukkan bahwa pada level pemberian air satu kali memberikan pengaruh lebih baik terhadap kondisi air tersedia bagi tanaman. Hal lainnya adalah penambahan bahan organik terbanyak (K3) yang tampak meyebabkan air terikat lebih banyak sehingga dapat memberikan pegaruh negatif ketika pertumbuhan akar tanaman mencapai zona pembasahan aliran air. Fenomena lain yang tampak adalah tanaman-tanaman pada perlakuan kontrol (K0) tanpa penambahan bahan organik menunjukkan kondisi stagnasi pertumbuhan sangat berbeda dengan perlakuan penambahan bahan organik (K2 dan K3) tampak tumbuh normal baik batang maupun perakarannya. Namun selanjutnya pada dengan perlakuan penambahan bahan organik (K2 dan K3) kondisi tanaman menunjukkan pertumbuhan yang kurang baik. Kondisi penurunan kualitas pertumbuhan menerangkan bahwa tanaman cabai sebagai tanaman uji pada teknik budidaya strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan memiliki karakteristik tanaman semusim yang sensitif terhadap kelebihan pemberian air. Gabungan antara analisa simulasi model dan uji terhadap tanaman cabai di lahan menunjukkan prediksi model dalam pembasahan ruang olah tanah (ruang pertumbuhan tanaman) adalah sesuai, dimana tanaman uji dapat tumbuh. Pada sistem model yang dibangun tersebut menunjukkan pola pembasahan air membutuhkan waktu untuk penyebaran kadar air yang seimbang, hal ini menegaskan bahwa sistem yang dikembangkan dalam bentuk novelti penelitian adalah pergerakan kadar air bawah permukaan untuk menjaga kelembaban pada strip tanah olahan sehingga memberikan ketersediaan air bagi tanaman. Kata kunci: strip olah tanah, irigasi, model pergerakan kelembaban, tanah berliat
iv
©Hak cipta milik IPB, tahun 2012 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah, dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
v
vi
PERGERAKAN AIR PADA TANAH LIAT YANG DIOLAH SECARA UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR TANAMAN
YAZID ISMI INTARA
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh geler Doktor pada Program studi Ilmu Keteknikan pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012
vii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Yanuar J Purwanto (Dept. SIL, Fateta IPB) Dr. Ir. Kukuh Murtilaksono, M.Sc. (Dept. ITSL, Faperta IPB) Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T (Dept. SIL, Fateta IPB) Dr. Ir. Kasdi Subagyono, M.Sc (Kepala Balai Besar pengkajian Teknologi Pertanian)
viii
Judul Penelitian
: Pergerakan Air pada Tanah Liat yang Diolah secara Strip untuk Memenuhi Kebutuhan Air Tanaman
Nama
: Yazid Ismi Intara
NRP
: F161060021
Program Studi
: Ilmu Keteknikan Pertanian Disetujui: Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS Ketua
Prof. Dr. Ir. M. H. Bintoro Djoefrie, M.Agr Anggota
Dr. Ir. Erizal, M.Agr Anggota
Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, MS Anggota
Diketahui:
Ketua program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dahrul Syah, M Agr. Sc
Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S
Tanggal Ujian: 4 Januari 2012
Tanggal Lulus:
ix
x
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah mencurahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat membuat usulan penelitian ini sebagai rencana disertasi yang berjudul ” Pergerakan Air pada Tanah Liat yang Diolah secara Strip untuk Memenuhi Kebutuhan Air Tanaman”. Penelitian ini dimulai dari penetapan tema, studi literatur (state of the art), analisis data sifat fisik tanah, perencanaan dan pembuatan aparatus uji irrigasi bawah permukaan, analisis pergerakan air dalam strip olahan tanah, dan validasi dilapangan terhadap kinerja irigasi serta aplikasi terhadap tanaman uji. Terimakasih penulis ucapkan kepada: Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS (Ketua komisi), Prof. Dr. Ir. M. H. Bintoro Djoefrie, M.Agr (Anggota), Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, MS (Anggota), dan Dr. Ir. Erizal, M.Agr (Anggota) yang telah memberikan bimbingan dalam penelitian ini. Ucapan terimakasih penulis sampaikan pula kepada Almarhum Dr. Ir. I Nengah Suastawa, M. Eng., dan Dr. Ir. Radite PAS, M. Agr., yang telah membentuk mental keteknikan pertanian pada penulis serta Dr. Ir. Sam Herodian, MS., Prof. Dr. Ir. Kudang B Seminar, M.Sc., Prof. Dr. Ir. Budi I Setiawan, M.Agr., dan Prof. Dr. Ir. Armansyah H Tambunan, M.Agr yang telah memberi semangat pantang mundur dalam studi di Sekolah Pascasarjana IPB. Ucapan terimakasih pula penulis sampaikan kepada DIKTI yang telah memberikan beasiswa BPPS selama 3 tahun, dan kepada Pemprov. Kalimantan Timur yang telah memberikan stimulan bantuan dana penelitian. Tidak lupa ucapan terimakasih kepada istri dan anak tercinta, abah, mama, ibuk, kakak/adik (saudara kandung) dan kakak ipar (uni/uda) atas dorongan matril dan spirituil semangat yang diberikan untuk menyelesaikan studi doktoral ini. Terimakasih juga kepada sahabat yang telah membantu terbentuknya disertasi ini yaitu: mas Rudianto, Rahmondia, Husen Asbanu, Sjahrul, pa Trisnadi, opek dan teman-teman di P6
Bogor, Januari 2012 Penulis
xi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tenggarong pada tanggal 27 Juli 1974 sebagai anak ke enam dari tujuh bersaudara dari pasangan Erahamsyah Anang Acil dan Norhasanah. Penulis menikah pada tahun 2007 dengan Riska Ekawita dikaruniai seorang anak bernama Zulazmi Rahman pada tahun 2009. Penulis menempuh pendidikan sarjana di Program studi Agronomi jurusan Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian di Universitas Mulawarman, lulus pada tahun 1999. Pada tahun 2002, penulis diterima di Program studi Ilmu Keteknikan Pertanian (konsentrasi pada Teknik Mesin Pertanian) pada Program Pascasarjana IPB dan menamatkannya pada tahun 2005. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian diperolah pada tahun 2006 dengan beasiswa BPPS dari DIKTI. Penulis bekerja sebagai dosen di Fakultas Pertanian jurusan Agroteknologi sejak tahun 2005. Bidang keahlian yang menjadi tanggung jawab penulis adalah Agronomi, Agrohidrologi dan Mekanisasi Pertanian. Selama mengikuti Program S3, penulis menghasilkan karya ilmiah sebagai berikut: 1. Draf paten sederhana berjudul ’ Teknik Budidaya strip olah tanah Minimal Beririgasi bawah Permukaan untuk Tanaman Semusim’. Nomor pendaftaran paten: P00201100496 2. Studi awal karakteristik sebaran kadar air pada strip olah tanah lempung berliat yang dialirkan air. Jurnal keteknikan Pertanian (accepted proses publikasi April 2012) 3. Mempelajari pengaruh pengolahan tanah dan cara pemberian air terhadap pertumbuhan tanaman cabai. (Capsicum annum L.). Jurnal Embryo Vol. 8 No. 2, 2011. 4. Pengaruh pemberian bahan organik pada tanah liat dan lempung terhadap kemampuan mengikat air. Jurnal Ilmu Pertanian (JIPI) (accepted)
xii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL…………………………………………………………….. DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….. DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………….. PENDAHULUAN Latar Belakang………………………………………………………….. Tujuan Penelitian………………………………………………………... Manfaat Penelitian…………………………………………………….... Ruang Lingkup Penelitian…………………………………………….... KARAKTERISTIK TANAH PADA OLAH TANAH TERBATAS BERIRIGASI BAWAH PERMUKAAN Pendahuluan……………………………………………………………... Bahan dan Metode……………………………………………………..... Hasil dan Pembahasan………………………………………………....... Kesimpulan……………………………………………………………… PERANCANGAN APPARATUS UJI DAN INTERFACE PENGUKUR PERGERAKAN AIR Pendahuluan……………………………………………………………... Bahan dan Metode……………………………………………………..... Hasil dan Pembahasan………………………………………………....... Kesimpulan……………………………………………………………… MODEL PERGERAKAN AIR PADA STRIP OLAH TANAH TERBATAS BERIRIGASI BAWAH PERMUKAAN Pendahuluan……………………………………………………………... Bahan dan Metode……………………………………………………..... Hasil dan Pembahasan………………………………………………....... Kesimpulan……………………………………………………………… PENAMBAHAN BAHAN ORGANIK PADA TANAH BERLIAT DALAM PENGOLAHAN TANAH TERBATAS BERIRIGASI BAWAH PERMUKAAN UNTUK TANAMAN SEMUSIM Pendahuluan……………………………………………………………... Bahan dan Metode……………………………………………………..... Hasil dan Pembahasan………………………………………………....... Kesimpulan……………………………………………………………… PEMBAHASAN UMUM Konsep Pengembangan Teknik Budidaya Tanaman Menggunakan Strip Olah Tanah Terbatas Beririgasi Bawah Permukaan……………………..
xiii
Hal. xv xvi xx 1 4 5 5
11 15 23 38
39 42 49 53
55 63 75 85
87 96 101 117
119
Penelitian Pergerakan Air pada Strip Olah Tanah Terbatas Beririgasi Bawah Permukaan………………………………………………….……. 122 Pengembangan Model Pergerakan Air pada Strip Olah Tanah Terbatas Beririgasi Bawah 125 Permukaan…………………………………………….. Peta Jalan Pengembangan Hasil Penelitian untuk Pembangunan Pertanian 129 Indonesia…………………………………………………………….…… KESIMPULAN DAN SARAN…..……………………………….…………… 133 DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………….……. 135 Lampiran-lampiran……………………………………………………...……. 142
xiv
DAFTAR TABEL Hal. 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15
16 17
18 19
Matriks dari outline isi disertasi “Pergerakan air pada tanah lempung berliat yang diolah secara strip untuk memenuhi kebutuhan air tanaman “……………………………………………. Jenis, metode, dan alat-alat yang digunakan dalam analisis di laboratorium…………………………………………………………. Sifat fisik tanah tanah berdasarkan three phase (konduktifitas tanah jenuh)………………………………………………………….……. Tekstur tanah yang digunakan dalam penelitian awal………………. Hasil pengukuran aliran air irigasi bawah permukaan pada saat pengujian di apparatus bak uji…………………………………….… Hasil analisis Tekstur tanah dan distribusi agregat dari sampel tanah di lapangan yang digunakan dalam penelitian di lahan…………….. Sifat fisik tanah yang digunakan dalam penelitian………………….. Hasil analisis bahan organik pada setiap perlakuan di lapangan……. Hasil analisis kimia tanah………………………………………...... Hasil analisis kelas tekstur, kandungan bahan organik, kadar air tanah dan berat volume tanah sebelum pemberian bahan organik….. Hasil rata-rata analisis kadar air tanah berbagai pF dan berat volume………………………………………………………………. Hasil fitting by eyes terhadap plot pada grafik hubungan antara difusivitas dan kadar air…………………………………………...... Hasil pengukuran kalibrasi hambatan (k ohm) dengan kadar air menggunakan interface multi kanal yang terdiri dari elektrodaelektroda blok gypsum………………………………………………. Hasil pengujian pengaliran irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas di lapangan…………………………………………... Hasil analisis hisapan matriks (pF), total lengas tanah tersedia (Available Moisture, AM) dan total air tanah segera tersedia (Ready Available Moisture, RAM) pada tanah sampel dari lahan penelitian Hasil analisis kebutuhan air untuk tanaman cabai pada lahan penelitian……………………………………………………………. Rekapitulasi hasil penelitian aplikasi strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan penambahan bahan organik dan pemberian air terhadap pertumbuhan tanaman cabai……………...... Hubungan kegiatan penelitian pendukung pada tahapan penelitian utama dalam disertasi dan luaran yang dihasilkan…………………. Tahapan dan peta jalan penelitian………………..…………………
xv
9 19 24 25 28 30 30 31 31 32 33 38
51 102
104 105
107 123 131
DAFTAR GAMBAR
1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11
12
13 14
15
16 17 18 19
Ilustrasi konsep sebaran pergerakan air pada ruang olahan tanah..... Diagram alir penelitian secara umum................................................ Kerangka konseptual pendekatan masalah dan tahapan penelitian pergerakan air pada tanah liat yang diolah secara strip untuk memenuhi kebutuhan air tanam ....................................................... Diagram alir data sifat fisik tanah dalam penggunaan informasi karakteristik tanah untuk pengujian di lapangan dan Laboratorium. Skema diagram tanah sebagai three phase system ………………... Aparatus analisis difusivitas tanah dilakukan Laboratorium dengan serapan kolom horizontal…………………………………………... Foto pegujian infiltrasi kolom horisontal tanah dilakukan Laboratorium………………………………………………………. Ilustrasi apparatus bak uji pengukuran aliran air pada irigasi bawah permukaan di tanah lempung berliat…………………….………… Grafik tegangan matriks tanah dari tanah padat (tidak diolah) dan tanah olahan………………………………………………………... Grafik pengukuran kadar air (sebaran kadar air) pada strip olahan tanah, pada bagian pangkal, tengah dan ujung dalam apparatus uji. Pengukuran setelah aplikasi aliran air debit 0.378 liter/detik……... Grafik pengukuran kadar air (sebaran kadar air) pada strip olahan tanah, pada bagian pangkal, tengah dan ujung dalam apparatus uji. Pengukuran setelah aplikasi aliran air debit 0.510 liter/detik…….. Hasil pengukuran perubahan kadar air pada infiltrasi kolom horizontal untuk tanah lempung liat berdebu (desa hambaro,leuwiliang), t = 500 menit……………………………….. Grafik hasil perhitungan difusivitas dari nilai pengukuran kadar air dan plot grafik infiltrasi horizontal, h= -2cm, t=500 menit………… Grafik hubungan antara difusivitas dengan kadar air dari hasil pengukuran menggunakan aparatus kolom infiltrasi horizontal (D vs θ)……………………………………………………………………. Diagram alir penelitian pembuatan interface dan pengujian pengukuran pergerakan air pada apparatus uji (skala Laboratorium)………………………………………………….…… a) Konfigurasi Pin AT89S52 b) Blok Diagram AT89S52………... Diagram alir sub sistem pengukur tegangan………………………. Sirkuit hardware interface untuk pengukuran kadar air tanah…….. Ilustrasi tiga dimensi aparatus uji pergerakan air pada strip olahan tanah dan skema pemasangan elektroda blok gypsum pendeteksi kelembaban tanah................................................................................
xvi
Hal. 6 7
8 16 17 22 23 25 28
29
29
35 35
37 43
44 44 45
46
20
21
22
23
24
25
26 27
28
29 30 31 32 33 34
Skema ilustrasi rangkaian interface pembacaan data kadar air dari elektroda blok gypsum (analog) ke display pengolahan data akusisi menggunakan software DAQ.............................................................. Foto-foto saat penelitian pengujian pergerakan kadar air menggunakan aparatus uji dan interface pengukuran yang terubung elektroda blok gypsum sebagai.pendeteksi perubahan hamabatan dalam mendapatkan pola pembasahan pada strip olah tanah terbatas ............................................................................................................. Foto instalasi interface pengukura multi kanal dan proses kalibrasi menggunakan elektroda-elektroda blok gypsum dalam menentukan pembacaan analog perubahan nilai hambatan unttuk nilai kadar air tanah………………………………………………………………... Instalasi apparatus uji pengukuran dan visualisasi proses pola pergerakan pembasahan dalam strip olah tanah terbatas di Laboratorium dan foto visualisasi pergerakan pembasahan menggunakan apparatus uji setelah melewati waktu 3 jam pengariran irigasi bawah permukaan………………………………. Grafik kontur kadar air (% basis volume) menunjukkan pola pergerakan pembasahan dalam strip olah tanah terbatas dalam kotak apparatus uji di Laboratorium …………………………………….. Penggalan dari pengamatan kandungan air dalam suatu eksperimen terhadap fenomena infiltrasi pada kolom tanah horizontal (Pachepsky et al., 2003)…………………………………..…………. Skematik drainase pada parit (Ahmad et al., 1993)……………..….. Input (angka dilingkar) dan output (angka yang dikotak) keadaan dilapangan pada tampilan dalam menu utama dari toolbar lembar kerja (Raes and Deproost, 2003)…………………………………... a) Indikasi nilai untuk kenaikan kapiler pada suatu permukaan tanah tanpa tanaman terhadap bermacam tipe tanah dan kedalaman air tanah, b) indikasi nilai (kurva garis-garis) kenaikan kapiler pada suatu zona perakaran terhadap bermacam tipe tanah dan kedalaman air tanah (Raes and Deproost, 2003)………………………………... Diagram pembuatan model pergerakan kadar air pada strip olahan tanah menggunakan Ms excel VBE……………………………...….. Ilustrasi keseimbangan massa air dalam model tangki……………… Kesetimbangan air pada strip olahan tanah tanpa tanaman pada penampakan potongan melintang………………………………….. Kesetimbangan air pada strip olahan tanah tanpa dan dengan tanaman pada penampakan potongan membujur…………………... Skema boundary condition untuk pergerakan air dalam parit olahan tanah………………………………………………………………… Tampilan program pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan…………………………...……
xvii
46
48
50
51
52
59 61
62
62 63 66 67 69 70 78
35 36
37
38
39
40
41
42
43
44 45 46
47 48 49
Tampilan program seting bukaan pintu air atau celah pada konsep irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas…………… Tampilan hasil grafik soil water retention , konduktivitas hodrolik kadar air basis volum dan difusivitas pada program pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan………………………………………………………….. Grafik iterasi pressure head dari hasil running program model pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan…………………………………………………..……… Tampilan grafik kontur pressure head (cm H2O) yang menunjukan pola pergerakan air dalam tanah dari suatu tampilan iterasi program komputer ………….………………………………………………... Grafik iterasi kadar air basis volum dari hasil running program model pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan…………………………………….…………….. Tampilan grafik kontur kadar air basis volum yang menunjukan pola pergerakan air dalam tanah dari suatu tampilan iterasi program komputer …………………………………………………………… Sistem pengolahan tanah dalam strip merupakan suatu sistem konservasi pertanian dimana sedikitnya 75% bidang area adalah "interrow" yang tidak diolah dan perlindungan ruang tanam pada barisan tanaman (Morrison, 2002)…………………………………. Ilustrasi dari pengolahan tanah yang berbeda pada perlakuan: pengolahan tanah yang seragam (T); 30 mm kedalaman celah, (Ns); 30 mm kedalaman lubang (Nh) 30 mm kedalaman celah dengan retakan vertikal buatan hingga kedalaman 120 mm (Nc120), dan 300 mm (Nc300)……………………………………………..…………… Skema pengujian strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan terhadap budidaya tanaman semusim cabai dalam perlakuan pengairan dan penambahan bahan organic………………………… Ilustrasi aplikasi di lapangan perlakuan penelitian terhadap pengujian budidaya tanaman semusim pada lahan kering…………. Ilustrasi pengembangan konsep irigasi bawah pemukaan pada strip olahan tanah di lahan lempung beliat................................................ Foto-foto di lahan percobaan saat penelitian pengujian metode strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan para meter penambahan bahan organik dan pemberian air terhadap budidaya tanaman cabai…………………………………………………….…. Tahapan persiapan pengujian kinerja irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas di lahan………………………………….... Grafik pertumbuhan rata-rata tinggi tanaman pada 14, 42, 70, 98, 112, dan 140 hari setelah tanam…………………………………… Foto-foto pertumbuhan tanaman pada 14, 42, 70, 98, 112, dan 140 hari setelah tanam…………………………………………………..
xviii
79
79
80
81
82
83
91
92
98 98 99
99 101 108 109
50 51 52 53 54 55
56
57 58
59
60
Foto perbandingan pertumbuhan pada akhir penelitian (140 hst) antara perlakuan pemberian air A1 dan A2………………………… Grafik kontur pola pergerakan air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K0A1…………………………………... Grafik kontur pola pergerakan air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K0A2……………………..… Grafik kontur pola pergerakan air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K3A1………………..……… Grafik kontur pola pergerakan air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K3A2………………………... Penggunaan naungan atap plastik transparan guna mengkondisikan lahan kering berdampak pada kondisi iklim mikro disekitar tanaman sehingga tampak pertumbuhan tanaman di bawahnya kurang baik……………………………………………………………..…… a) Pengolahan tanah di Indonesia umumnya secara konvensional, b) Tanah-tanah marjinal merupakan sasaran dalam usaha perluasan areal pertanian (ekstensifikasi) di masa yang akan datang, dan c) Salah satu tanah yang digolongkan pada marginal tersebut adalah tanah podsolik merah kuning bertekstur tanah lempung berliat…….. Konsep awal pengembangan teknik budidaya tanaman semusim dengan strip olah tanah terbatas neririgasi permukaan……………. Pemilihan lahan penelitian yang cocok untuk pendekatan lahan sempit (tradisional) dengan tekstur tanah lempung liat berdebu dari jenis podsolik………………………………………………………. Validasi bentuk pola sebaran kadar air (baasis volume) yang dihasilkan dalam peneitian pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan ………..…………………….. Ilustrasi perubahan pola sebaran pembasahan oleh kadar air (basis volume) terhadap waktu pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk menjaga kelembaban tanah dalam memberikan ketersediaan air tan aman………………………………
xix
110 112 113 114 115
116
119 121
124
127
128
DAFTAR LAMPIRAN Hal. 1
Data kadar air tanah pada bagian-bagian strip olah tanah terbatas di lahan penelitian (menggunakan metode gravimetri)…………..
142
Pengukuran nilai hambatan (k ohm)memekai gypsum blok elektrode di strip olah tanah terbatas……………………………
150
3
Analisis sidik ragam perhitungan rancangan percobaan………...
154
4
Analisis fisika tanah di Laboratorium……………………….…..
160
5
Data suhu harian di dalam naungan plastic……………………...
164
6
Analisis data konduktivitas horizontal…………………………..
165
7
Analisis data konduktivitas horizontal: konversi dari difusivitas ke konduktifitas hidrolik……………………………………………
167
8
Program DAQ – Visual C++ 6.0………………………………...
169
9
Program pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan (visual basic editor: macros Ms. Excel)………………………………………………………..…...
172
Lembar pendaftaran paten……………………………………….
180
2
10
xx
1
PENDAHULUAN Latar belakang Lahan kering mempunyai potensi yang besar untuk memenuhi kebutuhan pangan namun harus dengan pengelolaan dan penggunaan yang tepat, yaitu sesuai kemampuan lahannya. Sinukaban (1994) menyatakan bahwa pengembangan pertanian di lahan kering berpotensi untuk swasembada pangan. Potensi tersebut antara lain dapat dilihat dari luas lahan kering yang tersebar cukup luas di Indonesia. Tanah podsolik merah kuning adalah jenis tanah yang mendominasi lahan kering di Indonesia. Daerah-daerah di Kalimantan luas lahan kering dengan jenis tanah podsolik merah kuning diperkirakan sekitar 20,7 juta ha (60%), umumnya tersebar pada daerah beriklim basah (Partohardjono et al. 1994). Podsolik merah kuning di indonesia secara keseluruhan luasnya diperkirakan mencapai 34,6 juta ha, sebagian besar terdapat di Sumatera, Kalimatan, Sulawesi dan Irian Jaya (Hidayat dan Mulyani 2002). Pengembangan teknologi pemanfaatan lahan marjinal agar menjadi lahan produktif masih menjadi peluang besar dalam pembangunan pertanian di Indonesia. Perbaikan media tanam berupa hasil olah tanah dan teknologi irigasi tanaman yang tepat merupakan salah satu upaya pemecahan masalah di lahan marjinal. Penelitian lanjut terhadap perbaikan teknologi pengolahan tanah beserta teknologi aliran air irigasi tanaman, dapat menjadi salah satu informasi penting bagi pengembangan perbaikan teknik budidaya tananan pada lahan marginal. Hidayat dan Mulyani (2002) menyatakan bahwa pada umumnya tanah-tanah subur di Indonesia sebagian besar sudah diusahkan penduduk. Tanah-tanah yang belum diusahakan umumnya berupa tanah kurang baik yang disebut tanah marjinal. Tanah-tanah marjinal merupakan sasaran dalam usaha perluasan areal pertanian (ekstensifikasi) di masa yang akan datang. Salah satu solusi untuk meningkatkan produktivitas tanah diperlukan masukan berupa bahan organik, pupuk buatan disertai pengelolaan tanah yang baik dan dengan penerapan kaidah-kaidah konservasi tanah dan air. Teknologi pengolahan tanah sebagai alternatif untuk dikembangkan adalah pengolahan tanah terbatas yang memiliki keuntungan lebih terhadap konservasi tanah dan air serta efesien terhadap pengurangan energi. Secara umum pengolahan tanah merupakan
2
usaha membentuk keadaan fisik tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman. Pengolahan tanah terbatas memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan metode pengolahan tanah lainnya (Monzon et al. 2006). Pengembangan serta modifikasi terhadap metode tanah olah terbatas masih terbuka guna mendapatkan aplikasi teknik pengairan dalam suatu hasil tanah olah. Adopsi konsep sederhana penelitian merupakan pengembangan teknik tanaman dalam pot dalam arti pengkondisian pot tanaman sepanjang jalur pengolahan, sedangkan pemberian irigasi untuk penyedia kebutuhan air tanaman mengadopsi dari benerapa teknik hidroponik (tanpa larutan pupuk). Hubungan bahan organik dalam membentuk sifat fisik tanah tehadap konsep ketersediaan pergerakan air di dalam tanah diungkapkan oleh Sarief (1985) yang menyatakan bahwa dengan pemberian bahan organik pada tanah bertekstur liat dapat meningkatkan kadar air tanah dan kapasitas air tersedia serta dapat menurunkan berat volume tanah, sehingga tanah menjadi gembur. Bahan organik selain dapat meningkatkan ketersedaiaan air bagi tanaman sekaligus menambah unsur hara bagi tanaman dan meningkatkan jumlah pori tanah yang berguna memperbaharui drainase dan erasi tanah. Bahan organik pada tanah (lahan pertanian) yang berfungsi sebagai pemegang, perekat dan menjaga ketersediaan air bagi tanaman serta membentuk struktur tanah menjadi lebih baik. Pengolahan tanah terbatas dengan dimensi ruang olah terbatas yaitu kedalaman 20 cm x 20 cm lebar yang mamanjang sepanjang alur tanam. Penambahan bahan organik dilakukan bertujuan menjaga ketersediaan air dan membentuk struktur agregat yang lebih baik sehingga konsep olahan tanah terbatas beririgrasi diharapkan juga menjadi pengendali drainase di lahan pertanian. Kemampuan tanah untuk menahan air adalah besarnya kadar air yang dapat disimpan di daerah perakaran pada batas antara kapasitas lapang dan titik layu permanen. Kemampuan tanah untuk menahan air akan berbeda untuk setiap tekstur tanah. Tekstur, struktur dan bahan organik sangat berpengaruh terhadap jumlah air tanah yang dapat tersedia untuk pertumbuhan tanaman. Semakin halus tektur tanah maka semakin besar daya penyimpanan air tersedia. Tanah bertekstur liat memiliki ukuran pori yang kecil dan permukaan yang sangat luas sehingga mampu menahan air dalam jumlah yang besar (Fitter dan Hay 1998).
3
Permasalahan selain tekstur dan penambahan bahan organik dalam konsep ketersediaan air bagi tanaman adalah, fenomena pola pergerakan sebaran air pada kondisi tidak jenuh dalam tanah. Sebaran air pada kondisi tidak jenuh dalam tanah merupakan pergerakan air kapiler. Air kapiler dalam tanah dapat terjadi karena daya kohesi dan adhesi lebih kuat dari gravitasi. Air ini dapat bergerak ke samping atau ke atas karena gaya-gaya kapiler. Sebagian besar dari air kapiler merupakan air yang tersedia (dapat diserap) bagi tanaman (Hillel 1998),. Pergerakan air dalam tanah secara umum perlu mencermati beberapa konsep pergerakan air secara teoritis, guna memahami batasan-batasan pengembangan ilmiah dari suatu perbaikan konsep teknologi. Proses aliran air tanah pada keadaan tidak jenuh umumnya sangat komplek dan sulit dipecahkan secara analitik. Kesulitan pemecahan analisis karena perubahan-perubahan dalam bentuk dan jumlah kadar air selama aliran. Perubahan-perubahan tersebut mencakup hubungan yang komplek diantara variabel-variabel kadar air, hisapan matrik konduktivitas dan adanya fenomena histerisis (Hillel 1980). Strelkoff et al. (2004), menyatakan bahwa analisa pergerakan air yang unsteady-flow dalam suatu aliran irigasi didekati dengan rumusan infiltrasi atau upfiltrasi yang telah ada dan parameter resistansi aliran (flow resistance) serta (uji coba rancangan) suatu geometri saluran dan masuknya air. Namun hal tersebut hanya pembuktian prediksi kinerja sebagai akurasi suatu input data. Proses aliran air tanah pada keadaan tidak jenuh sering terjadi perubahanperubahan didalam bentuk dan jumlah kadar air selama aliran. Perubahan tersebut mencakup hubungan yang kompleks diantara variabel-variabel kadar air (kebasahan dan kelembaban), hisapan matrik (suction) dan konduktivitas serta adanya fenomena histerisis. Beberapa hasil penelitian yang bersifat analisis dan mendekati konsep pergerakan air pada tanah oleh suatu aliran air dalam tanah, diantaranya; Gureghian (1981), membuat suatu model dua dimensi finite element untuk perencanaan penanganan kondisi batas kenaikan yang tidak homogen pada suatu batas air tanah guna pendekatan prediksi kondisi muka air tanah. Pendekatan komputrisasi dilakukan oleh Thomas and Leung (1996) dengan melakukan penelitian serta perhitungan dua dimensi dengan suatu logaritma rangkaian pararel. Alogaritma disusun berdasarkan metode numerik dengan mengikuti skema alur persamaan finite difference explicit antara transfer panas dan kandungan air. Peningkatan tampilan
4
komputerisasi dilakukan oleh Raes and Deproost (2003) membuat suatu software dengan suatu simulasi dari model pergerakan air pada suatu tampilan menu terdiri dari toolbar lembar kerja. Selanjutnya mengadopsi hasil penelitian Thomas and leung (1996) dengan menekankan konsep larutan pencemar dalam tanah maka Javadi et al. (2008) membuat suatu model numerik dari suatu transport zat pencemar yang menembus dalam tanah. Model tersebut mampu menirukan beberapa fenomena umum zat pencemar yang mengalir di dalam lahan-lahan termasuk proses-proses adveksi, dispersi, difusi, dan serapan. Lahan kering merupakan salah satu sumberdaya lahan yang mempunyai peluang untuk pengembangan pertanian pangan, terutama pada lahan-lahan yang memiliki
hambatan
teknis
sedang
dan
ringan.
Penelitian
berdasar
pada
pengembangan konsep kearah aplikasi suatu inovasi teknik budidaya tanaman pada lahan kering dengan tanah bertekstur lempung liat berdebu. Penelitian difokuskan pada analisa pergerakan air dalam suatu strip olah tanah terbatas dengan pengairan irigasi bawah permukaan. Pergerakan air pada tanah olah dalam konsep modifikasi pengolahan tanah terbatas dengan bentuk parit (strip) berisi tanah olah merupakan suatu yang baru serta membuka peluang penelitian lanjutan.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan model pergerakan air pada suatu tanah liat yang diolah terbatas dengan irigasi bawah permukaan. Tujuan utama tersebut, dilakukan dalam beberapa tahap penelitian yang mempunyai tujuan spesifik, yaitu: 1. Menganalisis karakteristik tanah untuk mendapatkan data-data sifat fisik tanah, mempelajari pengaruh penambahan bahan organik dan mendefenisikan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan 2. Menganalisis hasil simulasi model dan pengukuran pergerakan air dalam suatu pengujian di laboratorium. 3. Mengkaji dan menganalisis kinerja irigasi bawah permukaan pada strip tanah olah dangkal di lapangan dan pengujian teknik budidaya terhadap pertumbuhan tanaman uji.
5
Manfaat Penelitian Berdasarkan tujuan penelitian diharapkaan dapat diperoleh manfaat sebagai berikut: 1. Mendapatkan data dasar karakteristik sifat fisik tanah dan rangkaian apparatus uji yang dapat digunakan untuk studi lanjutan. 2. Mendapatkan model matematik pergerakan sebaran air pada parit (strip) tanah olah di tanah lempung berliat. 3. Menyediakan suatu pengembangan konsep alternatif budidaya tanaman pada suatu lokasi spsesifik (dengan kadar lempung dan liat tinggi atau lahan marjinal) 4. Merekomendasikan konsep dan menyediakan data untuk pembuatan alat mesin yang spesifik.
Ruang Lingkup Penelitian Aliran irigasi bawah permukaan dalam olahan tanah menyebabkan pola pergerakaan air pada tanah akan membentuk sebaran horizontal searah strip olahan dan sebaran vertikal yang merupakan fenomena kapilaritas. Pola pembasahan diharapkan akan membasahi ruang olah tanah sebagai ruang tanam atau tumbuhnya perakaran tanaman sehingga ketersediaan air tanaman akan tercukupi (Gambar 1). Konsep pergerakan air irigasi bawah permukaan pada strip olahan merupakan usaha inovasi dalam mendapatkan beberapa aspek keterbaruan (novelty). Keterbaruan meliputi pengembangan model pergerakan air pada suatu irigasi bawah permukaan terhadap karakteristik tanah olah dalam parit (strip) di tanah dengan kadar lempung dan liat tinggi.Perbaikan atau modifikasi pengolahan tanah terbatas yang dilakukan yaitu dapat dengan merubah bentuk olahan tanah dengan parit (strip) berisi tanah olah
untuk
pertumbuhan
tanaman
serta
dengan
menggabungkan
konsep
pengembangan irigasi bawah permukaan. Bentuk capaian akhir berupa teknik budidaya tersebut menjadi pertimbangan dari penelitian pergerakan air irigasi bawah permukaan pada suatu parit (strip) berisi tanah olah. Penelitian awal yang penting dilakukan adalah analisis sebaran pergerakan air pada tanah olah. Analisa menggunakan data sifat fisik tanah dan pendekatan simulasi dari fenomena sebaran pergerakan air pada tanah, hal ini
6
sebagai aspek keteknikan guna pengembangan dan pendugaan capaian kinerja suatu
aplikasi.
parit berisi tanah olah
Gambar 1 Ilustrasi konsep sebaran pergerakan air pada ruang olahan tanah Beberapa prospek pengembangan keberhasilan penelitian diantaranya:
1. Penelitian dapat diaplikasikan dalam perkembangan pertanian di Indonesia yang bersifat subsistem dengan luas lahan kecil dan bersifat perbaikan lahan marjinal.
2. Keuntungan-keuntungan dari sifat pengolahan tanah terbatas akan dipertahankan sehingga usaha modifikasi sistem tersebut akan menghasilkan menghasilkan rekomendasi
positif. 3. Menjadi dasar bagi pengembangan penelitian selanjutnya (pembuatan alat dan mesin, penambahan material instalasi dan sebagainya). Pemecahan masalah dalam penelitian difokuskan untuk mendapatkan model
pergerakan air pada suatu strip olahan tanah beririgasi bawah permukaan dan kinerja irigasi pada lahan tanah berliat. Diagram alir penelitian disertasi sebagai berikut:
7
Konsep alternatif perbaikan dan pemanfaatan lahan marjinal dengan olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Pengukuran sifat fisik dan mekanik tanah yang diperlukan dalam komponen analisis pergerakan air dalam tanah ( kadar air, tekstur, distribusi agregat, konduktifitas tak jenuh, pF)
Pembuatan elektronik interface dengan mikrokontoler AT89S52, gypsum block elektroda dan apparatus uji Penelitian pada aparatus uji dilengkapi interface pengukur pola pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Pembuatan perhitungan model pergerakan air menggunakan Ms. Excel VBE
Penelitian kinerja irigasi bawah permukaan di strip olahan tanah Pengujian kinerja teknik budidaya terhadap pertumbuhan tanaman (variabel uji terhadap pemberian air dan penembahan bahan organik)
Grafik dan data pengukuran parameter kinerja pengairan dan parameter agronomi
Simulasi program tida
Grafik dan data di Lab. simulasi pergerakan kadar air menggunakan aparatus uji
Kesesuaian pola sebaran kadar air pada strip olah tanah terhadap kinerja sub surface irrigation?
ya
Rekomendasi pengembangan metode strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan untuk budidaya tanaman semusim
Analisa dan evaluasi terhadap hasil dan temuan penelitian
Gambar 2 Diagram alir penelitian secara umum Kerangka konseptual pendekatan masalah dan tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3 sedangkan matriks outline kandungan dari disertasi pada Tabel 1.
Gambar 3 Kerangka konseptual pendekatan masalah dan tahapan penelitian pergerakan air pada tanah liat yang diolah secara strip untuk memenuhi kebutuhan air tanaman
8
9
Tabel 1 Matriks dari outline isi disertasi “Pergerakan air pada tanah lempung berliat yang diolah secara strip untuk memenuhi kebutuhan air tanaman “ Bab I.
Judul Pendahuluan
Masukan Rancangan umum penelitian
Proses Latar belakang riset
Luaran Konsep dan matriks penjabaran isi Data sifat fisik tanah untuk kebutuhan pembuatan model pergerakan kadar air pada strip olahan tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Efesiensi pengairan untuk pengembangan konsep budidaya tanaman pada strip olahan tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
Karakteristik Tanah Pada Olah Tanah terbatas Beririgasi Bawah Permukaan
Data sifat fisik dan mekanik tanah yang digunakan dalam penelitian. Data analisis kimia dan bahan organik pada tanah perlakuan yang digunakan dalam penelitian Data efesiensi irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas Konsep pengukuran horizontal konduktivitas tidak jenuh
Analisis sifat fisik dan mekanik tanah Analisis efisiensi penyaluran air (Ec), efasiensi aplikasi irigasi (Ea) dan efisiensi penyimpanan air irigasi (Es). Perhitungan total lengas tanah tersedia (AM) dan total air tanah segera tersedia (Ready Available Moisture, RAM) Konduktivitas hidrolik tak jenuh menggunakan metode distribusi kadar air pada tabung infiltrasi horizontal
III.
Perancangan Apparatus Uji dan Interface Pengukur Pergerakan Kadar Air
Simulasi perhitungan dari model pergerakan kadar air dengan pengukuran pada apparatus uji Banyak titik pengukuran Pembacaan real time dalam satu pengukuran bersamaan Pengukuran perubahan hambatan pada detektor
Pembuatan apartus uji dari bak akrilik untuk simulasi pergerakan air Rangkaian elektronik interface mikrokontroler AT89S52 untuk pengukuran banyak titik dalam pem-bentukan pola pergerakan kadar air
Pola pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan hasil pengukuran dalam tampilan grafik Ms. excel
IV.
Model Pergerakan Sebaran Kadar Air pada Strip Olah Tanah terbatas Beririgasi Bawah Permukaan
State of the art dari model pergerakan kadar air pada tanah tak jenuh Keuntungan pengembangan pengolahan tanah terbatas Konsep irigasi bawah permukaan
Model pergerakan kadar air basis volume pada strip olahan tanah menggunakan Ms excel VBE
V.
Penambahan Bahan Organik pada Tanah Berliat dalam Pengolahan Tanah terbatas Beririgasi Bawah Permukaan Untuk Tanaman Semusim
Karakteristik lahan marjinal tanah lempung berliat Penambahan bahan organik dalam memperbaiki kesuburan tanah Pengembangan konsep olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk budidaya tanaman semusim
Kesetimbangan massa Model aliran air tak jenuh Penyelesaian sistem linier yang terbentuk (matrik tridia-gonal) diselesaikan dengan Thomas Algorithm Finite difference ADI (Alte-rnating direct implicit) (Setia-wan, 1992) dalam bentuk skema Newton algorithm Pemberian bahan organik pada tanah liat dan lempung berliat terhadap kemampuan mengikat air Penelitian lapangan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 2 faktor, yaitu; waktu pemberian air (A) dan dosis bahan organik kompos (K).
VI.
Pembahasan Umum
Keterkaitan bahasan pada bab 1 sampai dengan bab 5 menjadi satu bahasan umum
II.
Kekuatan dan peluang dalam pengembangan konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk budidaya tanaman semusim dalam alternatif perbaikan lahan marjinal Road map teknologi
Teknik budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dapat menjaga kelembaban tanah untuk pertumbuhan tanaman. Keterbaruan metode telah didaftarkan untuk paten sederhana. Rekomendasi pengembangan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk budidaya tanaman semusim Penjabaran singkat road map teknologi dalam konsep pengembangan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
10
11
KARAKTERISTIK TANAH YANG DIOLAH SECARA STRIP BERIRIGASI BAWAH PERMUKAAN
Pendahuluan Tanah merupakan suatu benda alami heterogen yang terdiri atas komponenkomponen padat, cair dan gas, dan mempunyai sifat serta perilaku yang dinamik. Bowles (1989) menyatakan bahwa tanah adalah sistem yang heterogen, berfase banyak, rumit bersifat dispersi serta sarang, dimana luas pertemuan antar fase per satuan volume bisa sangat besar. Kondisi dispersi dari tanah dan kegiatan antar fase akan menghasilkan peristiwa seperti adsorbsi air dan bahan kimia, pertukaran ion, adesi, pengembangan dan pengkerutan, dispersi dan penggumpalan dan kapilaritas tanah merupakan sistem dispersi tiga fase yang selalu berada dalam keseimbangan yang dinamis. Ketiga fase tanah terdiri dari fase padat yang menyusun matrik tanah, fase cair yang terdiri dari air tanah yang selalu mengandung bahan-bahan terlarut dan fase gas yaitu atmosfir tanah (Hillel 1998; Sapei et al. 1990). Tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman harus bertekstur sedang sampai berat. Lapisan solum sebaiknya cukup dalam, kira-kira 60 cm, sehingga akar dapat dengan mudah masuk ke dalam. Struktur tanah baik dan mantap, tidak ada lapisan pedas yang tidak bisa ditembus oleh akar, tidak tergenang air dan tanah mampu menahan kapasitas air tersedia (available water capacity) yang cukup pada waktu musim kemarau (Mostaghimi dan Mcmahon 1989). Menurut Doorenbos dan Kassam (1979), kemampuan tanah untuk menahan air (water holding capacity) atau air tanah tersedia adalah total ketersediaan air untuk tanaman atau selisih antar kadar air tanah pada kondisi kapasitas lapang (pF 2.54) dengan kadar air pada titik layu permanen (pF 4.2). Kalsim dan Sapei (1992) menerangkan bahwa notasi pF merupakan logaritma dari nilai absolut head tekanan (h), pF = log (-h), secara teoritis nilai pF mempunyai selang dari - ∞ sampai 7, tetapi dari - ∞ sampai 0 umumnya diabaikan dan pada nilai diatas 5.0 tidak mempunyai pengertian praktis (tanaman umumnya mati pada pF 4.2). Hubungan antar sifat fisik tanah dan pertumbuhan tanaman menunjukkan bahwa aerasi merupakan faktor pembatas yang penting dalam pengembangan sistem perakaran tanaman. Keadaan aerasi yang kurang baik dapat merugikan dan
12
melemahkan proses respirasi yang mantap, memperlambat penyerapan air, dan makanan serta menghambat fungsi pengaturan proses biologis terutama sehubungan dengan kesuburan tanah. (Harjowigeno, 1986). Kadar air tanah berpengaruh terhadap perubahan sifat fisik tanah yang dapat merugikan pertumbuhan tanaman. Hubungan air, udara dan tanah dapat dilihat pada sifat fisik tanah terutama pada porositas dan permeabilitas tanah. Koduktivitas hidrolik merupakan rasio terhadap gradien hidrolik atau kemiringan flux terhadap kurva gradien. Konduktivitas hidrolik mengatur kemampuan tanah untuk menaikkan air. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konduktivitas hidrolik tanah adalah distribusi ukuran pori tanah, tekstur tanah, gaya gesek antar molekul air dan kekentalan air. Oleh karena itu konduktivitas hidrolik tanah sangat berbeda antara satu jenis dengan jenis yang lain, bahkan antar lapisan tanah. (Hillel 1998) Tekstur merupakan atribut tanah yang bersifat permanen dan alami. Sehingga tekstur tanah ini dijadikan sebagai ciri susunan fisik tanah (Sapei et al. 1990). Vermeiren dan Jobling (1980) menyatakan bahwa pada tanah dengan textur halus seperti liat dan lempung berliat, gaya-gaya kapiler berkerja kuat dan gaya gravitasi dapat diabaikan. Liat tidak hanya memiliki permukaan yang luas tetapi juga bermuatan negatif. Muatan negatif tersebut menyebabkan liat mempunyai kemampuan mengikat air lebih tinggi dan juga jumlah ruang pori mikro pada liat jauh lebih besar daripada jumlah ruang pori mikro diantara butiran pasir selingga gerak air dan udara dalam fraksi liat terhambat (Sarief 1985). Harjowigeno (2002) menambahkan bahwa karena halusnya butir-butir liat maka susunan butir-butirnya sangat rapat. Air dan udara sukar masuk didalamnya, artinya sukar merembeskan air dan air yang telah masuk akan sukar keluar, maka itu tanah liat lambat kering. Lahan bertekstur lempung berliat sebagian besar merupakan lahan marjinal yang berpotensi untuk pengembangan perbaikan teknologi pemanfaatan lahannya. Notohadiprawiro (2006) mengungkapkan tanah yang didominasi terkstur lempung dan liat seperti podsolik merah-kuning memiliki banyak permasalahan terkait dengan hampir semua sifatnya, yaitu; fisik, fisikokimia, kimia, biologi dan morfologi. Pengelolaan lahan marjinal (podsolik merah kuning) diharapkan meningkatkan nilai manfaat menjadi berproduktivitas secara berkelanjutan. Perbaikan karakteristik tanah
13
diperlukan suatu teknologi yang dapat bekerja secara serbacakup (comprehensive). Mostaghimi et al. (1989) menyatakan lapisan tanah bertekstur liat tinggi biasanya memiliki permeabilitas yang lambat. Aliran air pada tanah liat tersebut didominasi oleh aliran pori makro. Hukum Darcy menggambarkan aliran air pada pori kecil (micropores), namun dalam aplikasinya pergerakan air memerlukan pori-pori makro karena sifat grafitasinya merupakan gaya pengendali utama. (Hillel 1980). Bahan organik membantu mengikat butiran liat membentuk ikatan butiran yang lebih besar sehingga memperbesar ruang-ruang udara diantara ikatan butiran (Schjønning et al. 2007). Kandungan bahan organik yang semakin banyak menyebabkan air yang berada dalam tanah akan bertambah banyak. Bahan organik dalam tanah dapat menyerap air 2–4 kali lipat dari berat bobotnya yang berperan dalam ketersediaan air (Sarief 1985). Penambahan bahan organik dalam tanah dapat dilakukan dengan cara pemberian pupuk organik. Keuntungan dari penambahan pupuk organik ke dalam tanah tidak hanya terletak pada kadar unsur haranya saja tetapi juga mempunyai peranan lain ialah meinperbaiki keadaan struktur, aerasi, kapasitas menahan air tanah, mempengaruhi atau mengatur keadaan temperatur tanah dan menyediakan suatu zat hasil perombakan yang dapat membantu pertumbuhan tanaman (Purnomo et al. 1992). Sifat fisik tanah juga sangat penting dalam mempelajari pergerakan air dalam tanah yang pada akhirnya dapat dipergunakan dalam menentukan suatu efesiensi kinerja irigasi di lapangan. Menurut Israelsen dan Hansen (1962), ada enam buah konsep efisiensi irigasi yaitu efisiensi penyaluran air, efisiensi pemberian air, efisiensi penyebaran air, efisiensi penampungan air, efisiensi penggunaan air dan efisiensi penggunaan air konsumtif. Efisiensi penyaluran air merupakan efisiensi tingkat pertama yang harus dipertahankan sebelum efisiensi lainnya diperoleh. Sifat fisik tanah dalam penelitian lanjut di Laboratorium diperlukan dalam mempelajari pergerakan air dalam tanah untuk menentukan suatu proses infiltrasi air dalam tanah atau model sebaran kadar air. Infiltrasi air dalam tanah pada sebuah media tanah kering yaitu berupa kolom tanah horisontal merupakan dasar metode untuk mengukur “fungsi difusi air” tanah. Metode ini pertama kali diperkenalkan oleh Bruce dan Klute (1956), meliputi infiltrasi (absorbsi) air kedalam kolom
14
horizontal tanah diikuti oleh pengukuran sampel untuk mendapatkan distribusi kandungan air pada waktu yang tetap. Metode Bruce dan Klute (1956) berdasarkan bentuk transformasi difusi dari persamaan aliran tak jenuh Boltzman. Aliran horizontal membentuk persamaan diperlihatkan di bawah. =
( )
/1/
θ adalah kadar air (L3L-3), D adalah diffusi (L2T-1), x adalah koordinat spasial (L) dan t adalah waktu (T). Nielsen et al. (1962) menyatakan bahwa persamaan (1) secara tidak langsung menyakatan bahwa hukum Darcy cukup akurat untuk aliran tidak jenuh dan dapat menjadikan asumsi adanya hubungan unik antara kadar air dan “pressure head”. Kondisi awal dan batasan (boundary) untuk suatu infiltrasi horisontal dijelaskan bahwa kondisi kandungan air awal (initial condition) dan terikat (boundary) adalah θi dan θo dengan asumsi θi < θo. Penggunaan transformasi Boltzman: /
( )=
/2/
“partial differential” persamaan (1) ditransformasikan ke dalam persamaan “ordinary differential” : −
=
/3/
Kesatuan persamaan dan penggunaan kondisi persamaan initial condition dan boundary menjadi persamaan diffusi air tanah : ( )=−
/4/
atau, x pada titik waktu, t ; ( )=−
/5/
Pengumpulan data informasi mengenai sifat karakteristik tanah pada olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan bertujuan untuk: 1) Mendapatkan informasi data sifat fisik tanah untuk tanah yang tidak diolah (padat) dan yang diolah serta kinerja irigasi pada lahan yang dipilih serta membangun definisi strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. 2) Mempelajari sifat penambahan kandungan bahan organik pada tanah berliat.
15
3) Mendapatkan nilai-nilai parameter yang dibutuhkan dalam memenuhi sifat fisik tanah penelitian guna disimulasikan pada model pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan.
Bahan dan Metode
Pengukuran sifat fisik tanah dilakukan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah, Departemen Teknik Pertanian, Fateta-IPB, Bogor. Pengukuran efesiensi irigasi dilakukan di lahan petani di Desa Hambaro, Kecamatan Leuwiliang, Bogor. Penelitian dilakukan dari bulan Mei 2010 sampai dengan Februari 2011. Contoh bahan tanah uji diambil dari daerah Leuwiliang, Bogor. Bahan yang digunakan adalah contoh tanah tak terganggu dan tanah terganggu, larutan Natrium Hexametaphospate, larutan H202
6%, air destilasi dan aliran air. Alat yang
digunakan adalah oven, timbangan digital, alat-alat pengambil sampel tanah, three phase meter, falling head (untuk konduktivitas tanah jenuh), timbangan analitik, alat-alat pengukur distribusi partikel, gelas ukur, mistar, pressure membrane apparatus, alat-alat untuk membuat bak uji, stopwatch, hand sprayer, alat pengolah tanah, ember, ajir elektronik, moisturemeter, stopwatch, dan pot pengalir. Karakteristik tanah yang di ukur adalah: density of solids (mean particle density) (ρs), dry bulk density (ρb), total (wet) bulk density (ρt), dry specific volume (vb), porosity (f), void ratio (e), soil wetness, mass wetness (w), volume wetness (θ),water volume ratio (vw), derajat kejenuhan (s), air-failed porosity (fractinal air content) (fs), tekstur tanah menurut USDA, stabilitas agregat, kadar bahan organik tanah, konduktivitas hidrolik jenuh, difusifitas, dan konduktivitas hidrolik tidak jenuh Pengukuran sifat fisik tanah: pengukuran kadar air dilakukan dengan gravimetri (JIS A 1230-1978), konduktivitas hidrolik kondisi jenuh menggunakan cara falling head method, hubungan massa dan volume pada three phase, analisis ukuran partikel menggunakan standar JIS A 1204-1980, klasifikasi tekstur tanah mangacu pada USDA (US Departement of Agriculture) menggunakan segitiga tekstur. Diagram alir dari pengumpulan data sifat fisik tanah untuk dipergunakan di lapangan dan laboratorium serta simulasi model ditunjukkan sebagai berikut:
16
Pengujian sifat fisik tanah di Laboratorium
Sifat fisik tanah digunakan untuk di lapangan
Pengembangan irigasi
konsep
Sifat fisik tanah digunakan untuk di Laboratorium dan pembuatan simulasi model
efesiensi Uji Infiltrasi horisontal
Data sifat fisik tanah untuk kinerja irigasi
Data sifat fisik tanah untuk simulasi model pergerakan air dalam tanah
Karakteristik tanah dalam penelitian
Gambar 4 Diagram alir data sifat fisik tanah dalam penggunaan informasi karakteristik tanah untuk pengujian di lapangan dan Laboratorium Pengukuran kadar air dilakukan di laboratorium untuk menentukan jumlah air dalam suatu tanah dalam berat keringnya. Definisi lain kadar air adalah perbandingan berat air dengan berat total (berat air dan padatan) yang disebut kadar air basis basah. Pengeringan tanah memerlukan suhu 110 oC selama minimal 24 jam. (Sapei et al. 1990) Konduktivitas hidrolik merupakan konstanta yang proporsional berhubungan dengan kemudahan fluida/air lolos pada suatu media porus. Konduktivitas hidrolik menggunakan cara falling head method mengikuti hukum Darcy (Bowles 1986). Hubungan massa dan volume pada three phase digunakan sebagai karakter kondisi fisik tanah. Gambar 5 adalah skema representative hipotikal tanah volume dan massa pada three phase. Sebelah kanan menunjukkan massa yang terdiri atas massa udara (Ma) yang diabaikan jika dibandingkan massa padatan dan air, massa air (Mw), massa padatan (Ms) dan massa total (Mt). Volume ditunjukkan pada sebelah kiri diagram. Volume udara (Va), Volume air (Vw), Volume pori (Vf=Va+Vw), volume padatan (Vs) dan volume total (Vt). Berdasarkan diagram dasar ini, digunakan untuk menentukan properties/sifat-sifat fisik tanah (Hillel 1998). a) Density of solids (mean particle density) (ρs)
17
Kebanyakan tanah-tanah mineral memiliki Density of solids pada 2.6-2.7 g cm-3. Density of solid juga disebut dengan specific gravity, yaitu perbandingan kerapatan bahan terhadap kerapatan air pada suhu 4 oC dan tekanan 1 atmosfer. udara
air
padatan
Gambar 5 Skema diagram tanah sebagai three phase system
b) Dry bulk density (ρb) Dry bulk density mengekspresikan rasio antara massa tanah kering atau padatan dengan volume total tanah. Tanah pasir ρb bias dapat mencapai 1.6 g cm-3sedangkan pada tanah agregat lempung dan liat ρb mempunyai nilai lebih rendah yaitu 1.1 g cm-3. Dry bulk density dipengerahui oleh struktur tanah, seperti kelonggaran atau derajat pemadatan, pengembangan, penyusutan yang dipengerahui oleh kandungan liat dan tingkat kebasahan/kadar air. c) Total (wet) bulk density (ρt) Persamaan tersebut mengekspresikan total massa tanah basah per unit volume dimana wet bulk density sangat tergantung pada kadar air tanah. d) Dry specific volume (vb) Merupakan volume perunit massa tanah kering, dan dapat sebagai indeks pemadatan tanah. e) Porosity (f) Porositas merupakan indeks volume relatif pori-pori dalam tanah, nilainya berkisar antara 0.3~0.6 (30~60%).
18
f) Void ratio (e) Void ratio juga merupakan indek volume fraksi pori tanah, tetapi ini terkait dengan perbandingan volume pori dengan volume padatan. Keuntungan void ratio adalah perubahan volume pori hanya tergantung pada pembilang sendiri, dibandingkan porositas akan berubah baik pada pembilang maupun penyebut. g) Soil wetness Kadar air tanah dapat diekspresikan bermacam-macam bentuk misalnya i) relatif terhadap massa padatan; ii) relatif terhadap total massa; iii) relatif terhadap volume padatan; iv) relatif terhadap total volume dan
v) relatif
terhadap volume pori. h) Mass wetness (w) Mass wetness adalah perbandingan berat air dengan berat partikel tanah kering, sering juga disebut sebagai gravimetric water content. Pada tanah mineral yang dijenuhkan, w biasanya berkisar antara 25~60% tergatung pada bulk density. Tanah liat umumnya mempunyai kadar air jenuh yang lebih tinggi daripada tanah pasir. i) Volume wetness (θ) Volume wetness sering juga disebut volumetric water content atau volume fraction of soil water adalah persentase volume air terhadap volume total. Volume wetness sering digunakan pada bidang pertanian seperti infiltrasi, evapotranspirasi dan irigasi. j) Water volume ratio (vw) Water volume ratio merupakan perbandingan antara kandungan volume air dengan volume padatan. k) Derajat kejenuhan (s) Indeks ini mengekspresikan volume air relatif terhadap volume pori. Indeks berkisar antara 0 pada tanah kering hingga satu pada tanah jenuh. l) Air-filled porosity (fractinal air content) (fs) Nilai ini menunjukkan kandungan udara relatif terhadap volume total pada tanah. Nilai ini penting untuk indikator aerasi tanah.
19
Tabel 2 Jenis, metode, dan alat-alat yang digunakan dalam analisis di laboratorium No.
Jenis analisis
Fisik: 1 Tekstur tanah 2.
Metode
Alat yang digunakan
Pipet
Tabung sedimentasi, gelas piala, pipet, dll Ayakan
4
Stabilitas agregat, Pengayakan basah dan DMR, dan GMD kering Karakteristik/distribusi - Kurva pF pori - Bouma, Rao, dan Brown (2004) - Inggaramo et al. (2004) Bobot isi Blake dan Hartge (1986)
5
Bobot jenis partikel
Blake dan Hartge (1986)
6
Jumlah pori
7
Konduktivitas hidrolik jenuh
Perhitungan menggunakan BI dan BJP Falling head
Permeameter
Walkley dan Black
Alat-alat gelas
Kjeldahl P-Bray I NH4OAc pH 7.0 Gravimeter Ekstraksi H20 Ekstraksi H20, Murphy dan Raleigh Ekstraksi H20
Kjeldahl Tabung Spektrofotometer Flamefotometer Oven FIA Star Analyzer 5000 Spektrofotometer
3
Kimia: 8 Kadar bahan organik tanah 9 Nitrogen total 10 Fosfor tersedia 11 Kalium tersedia 12 Kadar air 13 N-NH4 dan N-N02 14 P larut air 15
K larut air
Panci tekan
Timbangan, oven, ring sampel Labu ukur/piknometer, timbangan, gelas ukur
Flamefotomete
Keterangan: DMR = diameter massa rataan; GMD = geometric mean diameter (diameter rataan geometri), BI = bobot isi, BJP = bobot jenis partikel
Pendefinisian metode strip olah tanah terbatas yang diaplikasikan dalam penelitian disertasi ini adalah dengan membuat suatu pengujian awal menggunakan bak uji. Bak uji irigasi bawah permukaan pada dasarnya terdiri dari kondisi tanah yang dipadatkan (tanah tidak terolah) dan strip olahan tanah (200 cm x 20 cm x 20 cm). Aplikasi pengairan menggunakan perbedaan debit dari pipa berdiameter 0.5 inch, dan 0.75 inch. Prosedur pemadatan tanah dalam apparatus uji dilakukan setiap
10 cm
pemadatan lalu diisi lagi dengan tanah dan dipadatkan lagi setinggi 10 cm dan seterusnya. Sebelumnya tanah dikering anginkan dan ditimbang terlebih dahulu. Berat tanah kering angin dengan volume 40 cm3 adalah ± 170 kg. Kondisi kadar air dijaga relatif sama pada setiap 10 cm pemadatan tanah dengan penyemprotan air
20
menggunakan hand spryer sebanyak 1700 ml air. Kadar air rata-rata adalah 57.79 % untuk setiap penambahan 10 cm tinggi tumpukan tanah dengan proses pemadatan manual (ditumbuk/tekan dengan batu bata). Setelah tanah tidak diolah siap, maka dilakukan pembuatan strip olahan tanah berukuran 200x 20x20 cm. Tumpukan agregat olahan tanah disebar merata pada ruang strip olahan tanah. Proses aliran air irigasi bawah permukaan dalam strip olahan tanah mengalir secara langsung (konvensional). Parameter debit aliran air diatur oleh perbedaan diameter pipa (0.5 dan 0.75 inch) pada inlet dengan masing-masing debit 0.378 liter/detik dan 0.510 liter/detik. Air yang mengalir sebelumnya ditampung pada wadah, selanjutnya ketika pengaliran air ke bak uji maka head atau ketinggian muka air pada wadah dipertahankan. Kontrol tinggi muka air pada wadah dilakukan secara manual menggunakan operator pengontrol head dengan cara memasukan air. Pengukuran karakteristik aliran dan pergerakan air dengan cara mengukur kecepatan aliran dalam bak uji, perbedaan debit masuk dan keluar, serta pengukuran kadar air (di daerah pangkal, tengah dan ujung bak uji). Pengukuran kadar air pada kedalaman 15-20 cm, 10-15 cm, 5-10 cm dan 0-5 cm pada strip olahan tanah untuk mendapatkan pola pembasahan pada strip olahan tanah. Perhitungan efisiensi irigasi adalah dengan menghitung efisiensi penyaluran air (Ec), efasiensi aplikasi irigasi (Ea) dan efisiensi penyimpanan air irigasi (Es). efisiensi penyaluran irigasi dinyataka dalam persamaan oleh Hansen et al. (1986): =
100
/6/
Ec adalah efisiensi penyaluran air (%), Wf adalah jumlah air yang sampai pada lahan (l s-1) dan Wr adalah jumlah air yang dialirkan dari inlet (l s-1) Perhitungan efisiensi aplkasi irigasi dihitung berdasarkan persamaan oleh James (1988) "
#
= %$ 100
'( = 10 +0 =
/7/
&
1
23
)(
*+ − ,-. /
/8/ /9/
Ea adalah efisiensi aplikasi (%), Rz adalah jumlah air yang tersimpan dalam zona perakaran (mm), Fg adalah total air yang diaplikasikan (mm), Drz adalah kedalaman zona perakaran (m), Fc dan Pwp adalah kadar air tanah dalam persen volum pada
21
kondisi kapasitas lapang dan titik layu permanen secara berturut-turut, Q adalah debit rata-rata selama irigasi (mm3 s-1), t adalah lama irigasi (s), dan Al adalah luas areal irigasi. Efisiensi penyimpanan air irigasi menggunakan persamaan: 4
#
= -$ 100 5
64 ≈ 8-)
/10/
8-) = 9: − ;<
/11/
9: = 10 += >4
/12/
;< = 10 ;?=@ >4
)( )(
/13/
ws adalah jumlah air irigasi yang diperlukan untuk mengisi zona prakaran sampai kapasitas lapang (mm), Nwr adalah kebutuhan air netto (mm), Whc adalah kemampuan tanah menyimpan air pada daerah perakaran (mm), So adalah tinggi kolom air pada daerah perakaran sebelum irigasi (mm), SMCO adalah kadar air tanah pada daerah perakaran (%berat) dan As adalah apparent specific gravity. Beberapa pengujian sifat fisik dan kimia tanah dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian Tanah, Balitbang Bogor. Hasil pengujian disajikan pada Tabel 2. Nilai konduktivitas hidrolik tak jenuh didapat menggunakan metode distribusi kadar air pada tabung infiltrasi horizontal dengan membuat aparatus uji infiltrasi horizontal yang terdiri dari tabung perspek 1 cm sepanjang 65 perspek. Tekanan head pada tabung mariot sebesar -2.5 cm dengan peresapan pada tabung-tabung perspek selama 7 jam. Percobaan difusivitas tanah dilakukan di laboratorium dengan serapan horizontal seperti yang diajukan oleh Bruce dan Klute (1956). Alat yang digunakan berupa tabung-tabung perspek berukuran panjang 1.0 cm dan garis tengah 3.2 cm . Tabung-tabung tersebut dihubungkan hingga panjangnya 65.0 cm. Bagian bawah dari tabung diberi sarangan, kemudian dihubungkan dengan tabung gelas ukuran panjang 60.0 cm dan garis tengah 4.0 cm. Tabung perspek yang telah diberi tanah ditekan sampai kerapatan massa tanah tetap. Kemudian diberi air melalui tabung gelas seperti ditunjukkan pada Gambar 5 berikut: Tahapan pemberian air analisis difusivitas tanah dengan aparatus yang dirancang sebagai berikut: a. Kran K1 dibuka, kemudian secara lambat dan bersamaan kran K3 dan K4 dibuka,
22
b. Apabila udara telah keluar seluruhnya dari tabung B, maka dengan cepat dan bersamaan kran K1 dan K4 ditutup, Sedangkan kran K2 dibuka, c. Perhitungan serapan horizontal dilakukan sejak gelembung udara masuk ke dalam tabung A melalui kran K2. K1
Tabung perspek Tabung A Tanah dipadatkan dalam tabung perspek
Tabung mariot
K4 K2
K3
Pengaliran air pada kolom infiltrasi horizontal pada h =-2 dengan t = 500 menit
Tabung B h=-2 Tabung- tabung perspek 65 buah pada kolom infiltrasi horisontal Kain kassa
Gambar 6 Aparatus analisis difusivitas tanah dilakukan di laboratorium dengan serapan kolom horizontal Waktu serapan ditentukan 500 menit dan setelah jangka waktu tersebut, kolom tanah dipotong-potong sesuai dengan tabung perspeknya. Kemudian kandungan airnya ditetapkan secara gravimetris. Metode Bruce dan Klute populer pada tahun 1960-an, 1970-an, dan awal 1980an karena prosedurnya membutuhkan komputasi yang sedikit. Selama periode waktu ini, komputer masih tidak banyak digunakan atau digunakan tidak teratur sebagai alat untuk analisis data dalam pengukuran tekanan tanah. Metode Bruce dan Klute agar dapat dianalisis lebih baik dan lebih akurat dengan penggunaan inversi numerik, selain itu analisis berdasarkan pada persamaan (5) untuk penyelesaian fungsi kandungan “diffusivity-water”, dimana inversi numerik dapat menyediakan tambahan informasi tentang kurva retensi air dan fungsi “hydraulic conductivity” secara baik.
23
Gambar 7 Foto pegujian infiltrasi kolom horisontal tanah dilakukan di Laboratorium
Hasil dan Pembahasan Pengumpulan data sifat fisik tanah merupakan langkah awal dalam penelitian pengolahan tanah dan pengairannya. Data sifat fisik tanah hasil pengujian dari sampel
tanah
di
lahan
lokasi
penelitian
selanjutnya
digunakan
dalam
mendeskripsikan peluang keberhasilan penelitian terhadap pengolahan tanah dan pengairannya. Data sifat fisik tanah pada penelitian lanjut digunakan sebagai penyusun pendekatan simulasi model matematik terhadap hasil pengukuran pada pengujian untuk validasi. Hillel (1998) mengemukakan bahwa kajian dasar fisika tanah bertujuan untuk pengelolaan yang tepat pada tanah dengan cara irigasi,
24
drainase, konservasi tanah dan air, pengolahan tanah, aerasi, dan kegunaan bahan tanah untuk tujuan keteknikan. Data-data sifat fisika tanah yang berhubungan dengan pergerakan air dalam tanah di setiap tahapan penelitian ini sangat dibutuhkan untuk mempelajari kinerja pemberian air pada kondisi tak jenuh suatu strip olah tanah terbatas. Perlakuan pemberian air selanjutnya merupakan salah satu faktor utama dalam penelitian ini. Faktor lainnya adalah metode pengolahan tanah serta pemberian bahan organik. Faktor-faktor tersebut diaplikasikan pada upaya perbaikan lahan marjinal yaitu tanah jenis Podsolik bertekstur lempung liat berdebu. Soedarmo dan Prayoto (1985) mengungkapkan bahwa terdapat hubungan yang erat antara tekstur tanah dengan sifat-sifat tanah lain, seperti kapasitas tukar kation, porositas, kecepatan infiltrasi dan permeabilitas. Sifat fisik tanah juga sangat mempengaruhi sifat-sifat tanah yang lain dalam hubungannya dengan kemampuannya untuk mendukung kehidupan tanaman. Kemampuan tanah menyimpan air tersedia, merupakan fungsi dari tekstur dan struktur tanah. Kemampuan tanah untuk menyimpan hara dan kemudian menyediakannya untuk tanaman sangat ditentukan oleh tekstur tanah dan macam mineral liat (Danielson 1972). Awal penelitian dilakukan pengujian sampel tanah di laboratorium terhadap sifat fisik tanah yang digunakan dalam uji kinerja pengairan bawah permukaan pada parit strip olah tanah terbatas (dalam bak aparatus uji seperti ditunjukkan pada Gambar 5). Hasil data sifat fisik tanah ditunjukkan pad Tabel 3 dan 4. Tabel 3 Sifat fisik tanah berdasarkan three phase (konduktifitas tanah jenuh) Variabel Specific gravity (g cm-3) Dry bulk density (g cm-3) Total (wet) bulk density (g cm-3) Dry specific volume (cm3g-1) Porosity (%) Void ratio (cm3 cm-3) Mass wetness (%) Volume wetness (%) Water volume ratio (%) Degree of saturation (%)
Simbol
Nilai hasil pengukuran pada tanah olah dalam strip
ρs ρb ρt vb f e w θ vw s
2.62 1.36 1.83 0.73 47.85 0.91 34.44 30.00 57.54 62.67
25
Hasil pengukuran distribusi partikel menggunakan analisis ukuran partikel (JIS A 1204-1980) untuk menentukan tekstur tanah yang digunakan ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4 Tekstur tanah yang digunakan dalam penelitian awal (USDA) Fraksi pasir debu liat
Persentase kandungan 25.05 30.56 44.39
Tekstur tanah Lempung berliat Jenis : Podsolik
Pengujian awal pada Gambar 8 menunjukkan definisi strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan yang dikembangkan dalam penelitian disertasi ini. Proses aliran air irigasi bawah permukaan dalam strip olahan tanah mengalir secara langsung (ilustrasi pada Gambar 8). Parameter debit aliran air diatur oleh perbedaan diameter pipa (0.5 dan 0.75 inch) pada inlet dengan masing-masing debit 0.378 liter/detik dan 0.510 liter/detik.
Gambar 8 Pendefinisian strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan aparatus bak uji pengukuran aliran air pada irigasi bawah permukaan di tanah lempung berliat
26
Air yang mengalir sebelumnya ditampung pada wadah, selanjutnya ketika pengaliran air ke bak uji maka head atau ketinggian muka air pada wadah dipertahankan. Kontrol tinggi muka air pada wadah dilakukan secara manual menggunakan operator pengontrol head dengan cara memasukan air. Pengukuran karakteristik aliran dan pergerakan air dengan cara mengukur kecepatan aliran dalam bak uji, perbedaan debit masuk dan keluar, serta pengukuran kadar air (di daerah pangkal, tengah dan ujung bak uji). Pengukuran kadar air pada kedalaman 0-5 cm, 510 cm, 10-15 cm dan 15-20 cm pada strip olahan tanah untuk mendapatkan pola pembasahan pada strip olahan tanah. Pengukuran hisapan matriks tanah atau uji pF pada sampel tanah pada strip olahan dan sampel tanah yang tidak diolah tampak pada Gambar 9 menunjukkan grafik tegangan matriks tanah menunjukkan bahwa kurva kadar air tanah sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah berliat. Bentuk grafik menunjukan sudut kurva yang lebih halus (gradual), keadaaan demikian menunjukan bahwa air akan banyak tertahan pada hisapan matrik tertentu. Informasi data sifat fisik tanah untuk tanah tidak diolah (padat) dan diolah sangat penting untuk menjelaskan harapan kepentingan drainase yang baik pada tanah padat dan drainase yang kurang baik pada strip olah tanah terbatas (air diserap agregat olah tanah terbatas). Sesuai pendapat Hardjowigeno (1986) menyatakan bahwa Keberadaan air dalam tanah karena tertahan (terserap) oleh masa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainase yang kurang baik. Banyaknya kandungan air dalam tanah berhubungan erat dengan besarnya tegangan air (moisture tension) dalam tanah
water retention (pF)
tersebut. Kemampuan tanah dalam menahan air dipengaruhi oleh tekstur tanah. 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
tegangan matriks tanah yang tidak diolah tegangan matriks tanah yang diolah
0
10
20
30
40
50
60
% kadar air
Gambar 9 Grafik tegangan matriks tanah dari tanah padat (tidak diolah) dan tanah olahan
27
Pengujian distribusi agregat untuk melihat kekuatan struktur tanah pada agregat-agregat tanah pada strip olahan tanah di bak uji. Hasil pengujian distribusi agregat dari tanah yang digunakan dalam apparatus uji irigasi bawah permukaan menunjukan nilai indeks kestabilan 35.55. nilai tersebut menunjukkan kurang stabil sehingga dapat mengakibatkan keadaan struktur tanah yang mudah terdegradasi (menyebabkan pelumpuran, pengembangan, penyusutan dan erosi). Stabilitas agregat ini menunjukan kerawanan atau ketahanan yang kurang terhadap perusakan akibat gaya-gaya yang bekerja pada tanah tersebut oleh mekanis atau lingkungan alami (air). Agregat tanah hasil olahan pada strip olahan tanah dapat terkikis oleh pembasahan tiba-tiba sehingga abrasi oleh partikel terjadi karena bahan terlarut pada air limpasan (dalam irigasi bawah permukaan) mengikis permukaan agregat dan dapat merusak struktur agregat-agregat tanah. Kemantapan agregat tanah juga dipengaruhi oleh tipe mineral liat, dijelaskan oleh Sarief (1989), bahwa tanah-tanah yang terdiri dari mineral liat kaolinit (tipe 1:1) seperti pada tanah podsolik merah kuning ternyata menunjukkan kemantapan agregat yang rendah sekali dibandingkan pada tanah-tanah yang terdiri dari mineral liat montmorillonit atau illit (tipe 2:1). Langkah perbaikan stabilitas agregat selanjutnya adalah dengan penambahan bahan organik serta pemilihan lahan dengan tekstur tanah yang memiliki distribusi agregat lebih stabil.
Pengukuran aliran air pada bak uji ini merupakan pengujian awal dalam mempelajari kinerja irigasi bawah permukaan pada tanah lempung berliat (podzolik). Sifat fisik tanah dari tanah yang digunakan dalam penelitian ini menunjukkan sifat fisik tanah lempung berliat. Pengkondisian dengan keadaan tidak terolah dan tanah terolah pada suatu strip olahan (pendekatan minimum tillage) dengan irigasi bawah permukaan secara langsung. Tanah tidak diolah menunjukkan kadar air 57.79 % dan tanah pada strip olahan adalah 38.43 %, dengan kemiringan (gradient flow) 3o. Perbedaan kadar air bertujuan untuk mendapatkan dan memperjelas pola penyebaran kadar air pada strip olahan tanah dari adanya irigasi bawah permukaan. Fenomena aliran air pada irigasi bawah permukaan pada bak uji merupakan aliran tidak tetap (unsteady), tidak seragam dan mengalir di dalam ruang olahan tanah yang porus. Air melaju di dasar sepanjang strip olahan tanah serta terjadi peresapan dan pembasahan
28
(pergerakan air) disebabkan oleh gaya kapilaritas dan kemiringan (gradient flow) suatu lahan (bak uji). Sifat fisik tanah yang berbeda antara perlakuan tanah tidak diolah dan perlakuan strip olahan tanah memungkinkan terjadinya aliran air pada bawah permukaan yaitu di sepanjang dasar strip olahan tanah. Hasil pengukuran aliran air ditunjukkan pada Tabel 5 di mana kinerja aliran air irigasi bawah permukaan dalam strip olah tanah terbatas yang dialiri air secara langsung di sepanjang dasar strip olah tanah. Parameter debit aliran air diatur oleh perbedaan diameter pipa pada inlet, dengan aliran debit 0.378 l s-1 dan 0.510 l s-1. Waktu rata-rata yang dapat ditempuh dari debit 0.378 l s-1 adalah 59.95 s dengan kecepatan aliran dalam strip olahan 0.033 m s-1. Pada debit 0.510 l s-1 adalah 61.89 s dengan kecepatan aliran dalam strip olahan 0.032 m s-1. Nilai yang didapat menunjukan kondisi tidak berbeda jauh antara kedua perlakuaan debit yang berbeda. Keadaan demikian diduga bukan dari tekanan air akibat besarnya debit aliran. Aliran air lebih disebabkan oleh perambatan diantara agregat tanah dan adanya gradient flow. Tabel 5 Hasil pengukuran aliran air irigasi bawah permukaan pada saat pengujian di aparatus bak uji Pengukuran Rata-rata waktu aliran dari inlet strip olahan Kecepatan aliran pada strip olahan tanah Aliran debit air rata-rata dari outlet strip olahan pada bak uji
Debit 0.378 l s-1
Debit 0.510 l s-1
59.95 s
61.89 s
0.033 m/s
0.032 m s-1
0.076 l s-1
0.087 l s-1
Keterangan : Panjang strip olahan 200 cm Head wadah penampung air = 30 l dari ukuran 80 l
Sesuai dengan pendapat Hillel (1998) bahwa perbedaan penting antara aliran tidak jenuh dan aliran jenuh adalah pada kehantaran hidraulik. Jika tanah jenuh dan aliran jenuh, semua pori terisi air dan mengalirkan air sehingga kontinuitas serta keterhantaran dalam keadaan maksimum. Ketika tanah menjadi kering, beberapa bagian pori akan terisi udara dan bagian pengaliran dari luas penampang melintang
29
tanah juga menurun. Saat tebentuk hisapan, pori-pori yang pertama kosong adalah pori-pori terbesar yang mudah mengalirkan air sehingga air hanya mengalir pada pori-pori yang lebih kecil. Selanjutnya tanah-tanah beragregat dengan ruang antar agregat yang besar mempunyai kehantaran tinggi pada kondisi jenuh, namun saat proses pengeringan dapat menjadi penghalang terhadap aliran cairan dalam satu agregat ke agregat di sebelahnya Gambar 10 dan 11 merupakan grafik sebaran kadar air pada strip olahan tanah yang masing masing terkait dengan pengaruh dari hasil pengaliran air dari aliran debit 0.378 l s-1 dan 0.510 l s-1.
Gambar 10 Grafik pengukuran kadar air (sebaran kadar air) pada strip olahan tanah, pada bagian pangkal, tengah dan ujung dalam apparatus uji. Pengukuran setelah aplikasi aliran air debit 0.378 l s-1.
Gambar 11 Grafik pengukuran kadar air (sebaran kadar air) pada strip olahan tanah, pada bagian pangkal, tengah dan ujung dalam apparatus uji. Pengukuran setelah aplikasi aliran air debit 0.510 l s-1. Perhitungan terhadap kinerja irigasi selanjutnya menunjukkan nilai efisiensi irigasi dari debit 0.378 l s-1 dan 0.510 l s-1 adalah masing-masing untuk efisiensi
30
penyaluran air (Ec) sebesar 20% dan 17%, sedangkan efisiensi aplikasi (Ea) sebesar 47.25% dan 33.92%. Rendahya efisiensi penyaluran irigasi dan efisiensi aplikasi dapat disebabkan lintasan yang pendek (2 m) dan banyaknya pori pada agregat tanah dalam strip olahan yang dialiri irigasi bawah permukaan. Pertimbangan selanjutnya terhadap nilai parameter kinerja yang rendah (< 70%) adalah menunjukkan belum memenuhi kriteria atau kinerja irigasi yang rendah, dimana selanjutnya kondisi demikian pada nilai-nilai input perlu perbaikan sampai diperoleh kinerja irigasi yang tinggi. Efisiensi pemakaian air irigasi (Es) sebesar ≥ 0.99% dan ≥0.86% menyesuaikan pada zona perubahan kadar air dalam strip olahan. Nilai efisiensi yang cukup tinggi pada efisiensi pemakaian air irigasi menunjukkan kinerja yang baik terkait dengan jenis tanah yaitu lempung berliat. Hal ini ditunjang oleh pendapat Vermeiren and Jobling (1980) bahwa pada tanah dengan tekstur halus seperti liat dan lempung berliat, gaya-gaya kapiler berkerja kuat dan gaya gravitasi dapat diabaikan. Sifat fisik tanah lainnya pada penelitian lanjutan di lapangan (lahan) untuk keperluan data pendukung kinerja irigasi dan budidaya tanaman cabai ditunjukkan pada Tabel 6 dan 7, serta sebagai informasi kandungan bahan organik pada perlakuan di lahan percobaan ditunjukkan pada Tabel 8. Tabel 6 Hasil analisis Tekstur tanah dan distribusi agregat dari sampel tanah di lapangan yang digunakan dalam penelitian di lahan Fraksi
Persentase kandungan (fraksi)
Tekstur tanah
pasir debu liat perlakuan kontrol
6 59 35
Lempung liat berdebu
Indeks K0 K2
93 128.9
Agregat Kemantapan stabil stabil
Sumber: Hasil pengujian sampel di Litbang Tanah, Balitbang Pertanian Bogor
Tabel 7 Sifat fisik tanah yang digunakan dalam penelitian Perlakuan K1 K2 K3
Kadar Ruang air Pori (%) Total 45.1 55.1 42.31 56.4 38.31 58
pF 1 53.8 55 56.9
Kadar air Pori drainase Air tersedia pF 2 pF 2.54 pF 4.2 Cepat Lambat (% volume) 44.1 39.3 28.3 11.1 4.7 11.1 44.2 39.9 39.2 12.2 4.3 9.7 46.4 41.5 31.3 11.6 4.9 10.1
Sumber: Hasil pengujian sampel di Litbang Tanah, Balitbang Pertanian Bogor
31
Tabel 8 Hasil analisis bahan organik pada setiap perlakuan di lapangan Perlakuan K0 K1 K2 K3
Analisis bahan organik C (Walkley & Black0 N (Kjeldhl) % % 0.67 0.11 0.69 0.13 0.64 0.1 0.66 0.12
C/N % 6 5 6 6
Sumber: Hasil pengujian sampel di Litbang Tanah, Balitbang Pertanian Bogor
Informasi kandungan bahan organik tersebut menjadi penting dalam penjelasan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman. Data analisa kimia tanah disajikan pada Tabel 10 sebagai perbandingan yang menunjukkan komposisi mineral tanah dan kadar organik sebelum perlakuan. Tabel 9 Hasil analisis kimia tanah Parameter Ph Bahan organik C/N P205 K 20
Ca Mg K Na KTK KB* Al3+ H+
Metode H20 KCl Walkley & Black C Kjeldhl N Eks. HCl 25% Eks. HCl 25% Bray 1 P205 Morgan K20 Ekstrak NH4-asetat 1 N pH 7 Ekstrak NH4-asetat 1 N pH 7 Ekstrak NH4-asetat 1 N pH 7 Ekstrak NH4-asetat 1 N pH 7 Jumlah Ekstrak NH4-asetat 1 N pH 7 Ekstrak NH4-asetat 1 N pH 7
Nilai 5.22 4.28 0.67 0.11 6.00 7.00 9.00 16.00 21.00 3.54 1.65 0.09 0.12 5.40 10.49 51.00 1.82 1.12
Satuan
% % % mg/100 g mg/100 g ppm ppm cmol(+)/kg cmol(+)/kg cmol(+)/kg cmol(+)/kg cmol(+)/kg cmol(+)/kg % cmol(+)/kg cmol(+)/kg
Sumber: Hasil pengujian sampel di Litbang Tanah, Balitbang Pertanian Bogor
Penelitian awal tentang pengaruh pemberian bahan organik pada tanah liat dan lempung berliat terhadap kemampuan mengikat air terdiri tanah bertekstur liat dan lempung berliat serta pupuk organik kompos dan kandang ayam dengan perlakuan dosis pupuk organik 30 gram dan 50 gram dan kontrol untuk tiap-tiap tekstur tanah (tanpa bahan organik): 0 g dalam 5 kg-1 tanah bertekstur liat, 0 g dalam 5 kg-1 tanah bertekstur lempung berliat, pupuk kandang ayam dengan dosis 25 g, pupuk kandang
32
ayam dengan dosis 50 g, pupuk kompos dengan dosis 25 g, dan pupuk kompos dengan dosis 50 g. Data evaporasi aktual dilakukan dengan cara penimbangan pada masingmasing perlakuan, dari kondisi kapasitas lapang hingga tanah kembali pada keadaan berat kering semula. Hasil pengumpulan data dapat menunjukkan berapa lama tanah pada masing-masing tekstur untuk mengikat air. Suhu harian diukur pada pagi, siang dan sore di luar dan di dalam green house. Penentuan kandungan air tanah berdasarkan metode gravimetri. Volume air ditetapkan berdasarkan metode pressure plate pada berbagai tekanan. Air tanah tersedia (%) kandungan air tanah pada pF 2.54 (kapasitas lapang) dikurangi dengan kandungan air pada pF 4.2 (titik layu permanen). Kandungan karbon organik (%) yang ditetapkan dengan metode Walkley & Black, selanjutnya data diolah dengan cara analisis deskriftif. Hasil analisis sifat fisika tanah sebelum diberikan pelakuan bahan organik ditunjukkan pada Tabel 10 yang menunjukkan kandungan bahan organik, titik layu permanen, kadar air tersedia pada beberapa tekstur. Tabel 10 Hasil analisis kelas tekstur, kandungan bahan organik, kadar air tanah dan berat volume tanah sebelum pemberian bahan organik. % Fraksi Kelas tekstur Liat Lempung berliat
liat
debu
pasir
BO (%)
Berat Volume (g cm-3)
45
23
32
3.19
1.25
Kadar air tanah (% volume) Kadar air Jenuh Kapasitas Titik layu air lapang permanen tersedia (pF 0) (pF 2.54) (pF 4.2) 68.13 31.85 16.24 15.60
32
31
39
3.82
1.25
57.60
30.76
15.85
14.91
Hasil penimbangan menunjukkan bahwa pemberian bahan organik mampu menekan laju evaporasi yang terjadi didalam tanah. Pemberian bahan organik pada perlakuan pemberian pupuk kompos dengan dosis 50 g dapat menekan laju evaporasi yang terjadi sedangkan laju evaporasi tertinggi pada perlakuan kontrol. Rendahnya evaporasi yang terjadi pada perlakuan pemberian pupuk kompos dengan dosis 50 g diduga karena dengan pemberian pupuk kompos dapat menambah kandungan bahan organik yang sekaligus pula meningkatkan kadar humus dalam tanah. Humus bersifat hidrofil, oleh sebab itu humus dapat meningkatkan daya serap air dalam tanah dan juga menyebabkan daya simpan air menjadi tinggi.
33
Tanah dengan tekstur liat memiliki laju evaporasi terendah bila dibandingkan dengan tanah bertekstur lempung berliat. Hal ini diduga karena liat memiliki ukuran yang kecil dengan permukaan yang sangat luas sehingga manpu menahan air dalam jumlah yang besar dan sekaligus menyebabkan evaporasi yang terjadi pun rendah. Hasil pada Tabel 11, menunjukkan adanya penurunan kadar air tanah dengan semakin tinggi pF. Kadar air tertinggi terdapat pada pF 0 yaitu pada saat kondisi tanah jenuh air dan kadar air terendah pada pF 4.2 yaitu pada saat kondisi tanah titik layu permanen. Hasil analisa menunjukkan bahwa pada tanah dengan tekstur liat memiliki kadar air tertinggi daripada tanah dengan tekstur lempung berliat baik dalam kondisi jenuh air (pF0), kondisi jenuh lapang (pF1), kondisi kapasitas lapang (pF2.54), dan kondisi titik layu permanen (pF4.2). Tabel. 11 Hasil rata-rata analisis kadar air tanah berbagai pF dan berat volume. Kadar air (% vol) Perlakuan (Kontrol) 0 g/ 5 kg tanah bertekstur liat Pupuk kandang ayam; 30 g/5 kg tanah bertekstur liat Pupuk kandang ayam; 50 g/5 kg tanah bertekstur liat Pupuk kompos; 30 g/5 kg tanah bertekstur liat Pupuk kompos; 50 g/5 kg tanah bertekstur liat 0 g /5 kg tanah bertekstur lempung berliat Pupuk kandang ayam; 30 g/5 kg tanah bertekstur lempung berliat Pupuk kandang ayam; 50 g/5 kg tanah bertekstur lempung berliat Pupuk kompos; 30 g/5 kg tanah bertekstur lempung berliat Pupuk kompos; 50 g/5 kg tanah bertekstur lempung berliat
54.07
34.11
17.12
Kadar air tersedia (% vol) 16.99
53.42
34.03
17.36
16.66
51.58
33.63
17.09
16.54
63.04
33.37
16.37
17.00
63.41
33.87
16.51
17.35
47.87
28.08
14.42
13.66
47.75
27.27
14.44
14.91
48.15
29.46
15.30
14.16
48.26
29.94
15.34
14.59
49.47
30.16
15.47
15.47
pF1
pF2.54
pF4.2
Pemberian bahan organik dapat meningkatkan kadar air tersedia sehingga dapat mengurangi besarnya penguapan. Pada perlakuan yang diberi bahan organik baik berupa pupuk kandang ayam dan kompos mampu meningkatkan kadar air tersedia dalam tanah dibandingkan dengan tanpa bahan organik. Keadaan tersebut diduga dengan meningkatnya bahan organik dalam tanah akan meningkatkan daya
34
pegang tanah terhadap air, sehingga akan mengurangi laju evaporasi yang terjadi di dalam tanah. Sesuai pendapat Sarief (1989), bahwa dengan meningkatnya daya pegang tanah terhadap air akibat pemberian bahan organik maka akan meningkatkan pula volume air yang terkandung dan tersimpan dalam tanah yang berarti meningkatkan air tersedia bagi tanaman. Tabel 11 di atas menunjukkan pemberian bahan organik memberikan pengaruh terhadap kapasitas air tersedia dalam tanah. Pada perlakuan kompos dengan dosis kompos 50 g pada masing-masing tekstur menghasilkan kapasitas air tersedia yang tinggi yaitu pada tanah dengan tekstur liat rata-rata kapasitas air tersedia tertinggi sebesar 17.35 % dan pada tanah bertekstur lempung berliat rata-rata kapasitas air tersedia tertinggi adalah 15.47 %. Hal ini karena kompos berasal dari penumpukan bahan-bahan organik yang telah terdekomposisi sehingga lebih dapat menghasilkan humus dalam tanah, dan humus ini dapat memperbaiki sifat fisik tanah. Menurut Sarief (1989), bahwa bahan organik dalam tanah dapat menyerap air 2–4 kali lipat dari berat bobotnya yang berperan dalam ketersediaan air. Pemberian kompos dalam tanah dapat membentuk struktur tanah menjadi lebih baik sehingga daya ikat air dalam tanah menjadi lebih besar. Hasil penelitian awal tersebut lebih merekomendasikan pemilihan bahan organik berupa pupuk kompos untuk penelitian lanjutan di lahan karena bersifat lebih dapat mempertahankan kapasitas air tersedia dibandingkan pupuk kandang Penelitian lanjutan yang berhubungan dengan sifat fisik tanah dalam membentuk karakteristik tanah yang digunakan dalam penelitian adalah pengukuran sifat fisik tanah menggunakan kolom infiltrasi horizontal. Hasil data yang diperoleh digunakan dalam pembuatan model simulasi pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Hasil data pengukuran menggunakan apparatus uji kolom infiltrasi horizontal yang telah diolah menggunakan transformasi Boltzman ditunjukkan pada Gambar 12. Formulasi perhitungan selanjutnya adalah mendapatkan data menggunakan fitting curve by eyes pada grafik D vs θ untuk hasil nilai θs, θr, α dan n, Ks dan ℓ dalam parameter model van Gencuhten yang juga digunakan dalam pembangunan model simulasi pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan.
Kadar air (θ)
35
0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 0.36 0.34 0.32 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 Transformasi Boltzman (λ=xt -0.5) θ
Gambar 12 Hasil pengukuran perubahan kadar air pada infiltrasi kolom horizontal untuk tanah lempung liat berdebu (desa Hambaro,Leuwiliang), t = 500 menit Hasil grafik di atas selanjutnya diolah menggunakan persamaan difusivitas untk mendapatkan nilai hubungan atara difusifitas dengan kadara air, seperti ditunjukkan pada Gambar 13. Difusifitas, D(θ) [cm2 min-1]
10
1
0.1 0
0.1
0.2 0.3 Kadar air, θ [cm3 cm-3]
0.4
0.5
h=-2cm, t=500 menit
Gambar 13 Grafik hasil perhitungan difusivitas dari nilai pengukuran kadar air dan plot grafik infiltrasi horizontal, h= -2cm, t=500 menit Pada saat air bergerak di tanah diperlukan lagi besaran yaitu unsaturated hydraulic conductivity, K(h) atau K(θ) yang merupakan fungsi pressure head atau water content. Fungsi Soil water rention yang paling terkenal dan sering digunakan adalah van Genuchten model (van Gencuhten 1980):
36
Se ( h ) =
θ (h ) − θr 1 = m θs − θr 1 + (α h )n
θ (h) =
θs − θr 1 + (α h )n
m
/14/
+ θr
/15/
Se merupakan derajat jenuh efektif, θr and θs adalah residual dan saturated water content (L3L-3), sedangkan m=1-1/n, selanjutnya n dan α merupakan suatu parameter empiris. Fungsi hidrolik konduktivitas tak jenuh lainnya yang paling terkenal adalah Mualem model (Mualem, 1976). Bentuk pendekatan dapat dihubungkan (closed form) dengan model dari van Genuchten (van Genuchten, 1980) sebagai berikut:
(
K ( S e ) = K s S e l 1 − 1 − S e11/ m
)
m
2
/16/
Ks dan ℓ merupakan hidrolik konduktivitas jenuh. Model dari van Gencuhten menjadi terkenal karena tersedia bentuk yang berhubungan dekat (closed form) dengan model Mualem. Hidrolik konduktivitas tak jenuh adalah sifat fisik tanah yang paling sulit diukur. Penggunaan closed form tersebut menjadikan hidrolik konduktivitas tak jenuh dapat diprediksi dengan mudah melalui parameter-parameter yang terdapat pada model dari van Gencuhten.
∂θ ( h ) ∂t
Persamaan air horizontal flow di tanah didapat dengan cara sebagai berikut:
=
∂ ( qx ) ∂x karena
qx = K ( h) maka ∂θ ( h )
∂t
=
∂h ∂x
∂ ∂h K (h) ∂x ∂x
Persamaan 19 diatas dapat diubah dalam bentuk difusivitas menjadi ∂θ ( h ) ∂ ∂h ∂θ ( h ) = K ( h ) ∂t ∂x ∂ θ ( h ) ∂ x ∂θ ( h ) ∂t
=
∂θ ( h ) ∂ 1 K ( h ) ∂x ∂ θ ( h ) / ∂ h ∂ x
Karena soil water capacity, C:
/17/ /18/
/19/
/20/ /21/
37
∂θ (h )
C (h ) =
∂h
=
α n (θ s − θ ) m n h 1 + ( α h
)
n
( n −1 )
( m +1)
/22/
Maka persamaan 22 diatas menjadi ∂θ ( h ) ∂ K ( h ) ∂θ ( h ) =
∂t
∂ x C ( h )
∂x
/23/
2 -1
Difusitivitas [L T ]: D (θ
)=
Maka
∂θ (h ) ∂t
=
K (h ) C (h )
/24/
∂θ (h ) ∂ D (θ ) ∂x ∂x .
/25/ Hasil perhitungan menggunakan lembar kerja di Ms. Excel ditunjukkan pada
Lampiran 6 dan 7. Cara setting parameters dengan fitting by eyes pada diffusivity curve, melihat grafik hubungan antara difusivitas dengan kadar air (D vs θ) seperti tampak pada Gambar 14.
D (cm2/min)
10 1 0.1 data pengukuran di Lab. data pembanding pada h =100 (Nilsen 1962)
0.01
D
0.001 0
0.1
0.2 0.3 θ (cm3/cm3)
0.4
0.5
Gambar 14 Grafik hubungan antara difusivitas dengan kadar air dari hasil pengukuran menggunakan aparatus kolom infiltrasi horizontal (D vs θ) Hasil fitting by eyes terhadap grafik tersebut maka didapatkan nilai-nilai parameter yang dibutuhkan dalam memenuhi sifat fisik tanah penelitian yang selanjutnya disimulasikan pada model pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Data hasil fitting by eyes terhadap plot pada grafik hubungan antara difusivitas dan kadar air ditunjukkan pada Tabel 12.
38
Koefesien-koefesien tersebut didapatkan dari formula van Gnuchten (1980) dan Mualem (1976) yang merupakan formula yang sama dalam pembuatan model pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas (Bab 4). Tabel 12 Hasil fitting by eyes terhadap plot pada grafik hubungan antara difusivitas dan kadar air. Symbol Θr θs α n Ks ℓ m
Nilai (fitting pada grafik D vs θ) 0.065 0.44 0.075 1.51 0.005528 1.6 0.47644
Unit (cm3cm-3) ( cm3cm-3) (1 cm-1) (-) (cm min-1) (-) (-)
Keterangan
theta r dan <1 <0.5 >1.1 0.000165 cm s-1 >-4
Kesimpulan 1. Uji kinerja irigasi bawah permukaan menggunakan box aparatus uji merupakan definisi bentuk pengembangan metode strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Karakteristik tanah menunjukkan kondisi lahan marjinal yang sesuai untuk aplikasi perbaikan lahan menggunakan metode strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. 2. Hasil penelitian awal pemilihan tekstur tanah dan penambahan bahan organik terhadap ketersediaan air menunjukkan pemberian bahan organik (kompos) pada tanah dengan tekstur liat dapat meningkatkan kadar air tanah dan kapasitas air tersedia serta dapat menurunkan berat volume tanah sehingga baik untuk diaplikasikan pada penelitian ini. 3.
Hasil fitting by eyes terhadap grafik difusifitas dan kadar air didapatkan nilainilai parameter yang dibutuhkan dalam memenuhi sifat fisik tanah penelitian yang selanjutnya disimulasikan pada model pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan.
39
PERANCANGAN APPARATUS UJI DAN INTERFACE PENGUKUR PERGERAKAN AIR
Pendahuluan Pembuatan apparatus uji dalam penelitian merupakan sarana untuk memudahkan pengambilan data pengukuran sesuai dengan parameter-parameter penelitian. Hasil pengukuran selanjutnya menjadi bahan validasi dengan hasil perhitungan suatu model matematik penelitian berupa simulasi. Validasi model berarti menyakinkan bahwa model simulasi mencerminkan suatu sistem yang sebenarnya. Salah satu cara melakukan validasi model adalah mengetestnya dengan data historis dan membandingkan hasil simulasi dengan hasil sebenarnya. Apparatus uji yang dibuat harus dilengkapi dengan teknik pengambilan data serta pengolahan data akusisi yang tepat untuk simulasi suatu model. Selanjutnya teknik pengambilan dan pengolahan data akusisi tersebut adalah perangkat antar muka (interface) yang merupakan rangkaian elektronik. Pembuatan instrumentasi dari suatu pengukuran kadar air tanah adalah perakitan instrumentasi untuk interface atau data recorder. Pembuatan interface harus disesuaikan dengan rancangan aplikasi pembacaan data yang dinginkan. Pembacaan data analog berupa kadar air tanah masih sangat sulit untuk menentukan pola pergerakaannya di dalam tanah. Kadar air tanah dapat ditetapkan secara langsung melalui pengukuran perbedaan berat tanah (disebut metode gravimetrik) dan secara tidak langsung melalui pengukuran sifat-sifat lain yang berhubungan erat dengan air tanah (Gardner 1986). Metode langsung secara gravimetrikk memiliki akurasi yang sangat tinggi namun membutuhkan waktu dan tenaga yang sangat besar. Kebutuhan akan metode yang cepat dalam memonitor fluktuasi kadar air tanah di lapangan menjadi sangat mendesak sebagai jawaban atas tingginya waktu dan tenaga yang dibutuhkan oleh metode gravimetrik (Hermawan 2005). Beberapa alat ukur kadar air tanah secara langsung telah dibuat untuk menanggulangi kelemahan metode gravimetrik, diantaranya tensiometer, neutron probe, TDR (time-domain reflectometry), impedance probe dan theta-probe (Zhang et al. 2004). Instrumentasi pengukuran kadar air tanah secara sederhana yang dirancang menggunakan prinsip hambatan listrik adalah kehantaran listrik pada blok sarang dan impedansi listrik dalam tanah.
40
Air tanah cenderung meningkatkan sebaliknya udara di dalam pori cenderung menghambat laju konduktivitas listrik di dalam tanah sehingga nilai impedensi listrik meningkat dengan semakin rendahnya kadar air tanah (Kittel 1991). Aspek penting dalam pembuatan instrumentasi dari suatu pengukuran kadar air tanah adalah perakitan instrumentasi untuk interface atau data recorder. Pembuatan interface harus disesuaikan dengan rancangan aplikasi pembacaan data yang dinginkan. Pembacaan data dari 48 titik sensor merupakan aplikasi rancangan untuk mendapatkan data pergerakan kadar air tanah dari suatu fenomena aliran air bawah permukaan. Pembuatan hardware interface pengukuran dan pembacaan data terdiri dari beberapa bagian yaitu, perakitan mikrokontroler (AT89C51), ADC (analog to digital converter) dan pembuatan sistem data akusisi (software). Sedangkan untuk perancangan komunikasi data menggunakan RS232. RS-232 yaitu suatu interface yang menghubungkan antara terminal data dari suatu peralatan dan peralatan komunikasi data yang menjalankan pertukaran data iner secara serial, oleh dunia industri komunikasi data. Terdapat berbagai macam cara untuk menerapkan interface data biner pada komunikasi secara serial, salah satunya adalah yang disebut RS-232 ini,yang merupakan salah satu dari dari sekian banyak standar yang dipilih dan sekarang telah dipakai secara luas, dan dalam komunikasi data umumnya digunakan untuk menghubungkan data terminal-equipment (DTE) ke datacommunication-equipment (DCE) yang berupa peralatan sistem komunikasi analog (Neelwan et al. 2003). Mikrokontroler diperlukan sebagai komponen pengontrol yang dapat mengatur keseluruhan kerja sistem termasuk berkomunikasi dengan PC. Komunikasi dengan PC diperlukan untuk mendapatkan kemudahan pembacaan dan pengolahan data. Tampilan data dan pengolahan data pengukuran di komputer dapat memudahkan penggunaan dan interpretasi data hasil pengukuran. Keuntungan dari pengukuran berbasis mikrokontroler adalah ukuranyang dapat kecil, sederhana, eliable, dan harganya relatif murah. Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika
yang
didalamnya
terdapat
rangkaian
mikroprosesor,
memori
(RAM/ROM) dan I/O, rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip microcomputer. Pada mikrokontroler sudah terdapat komponenkomponen mikroprosesor dengan bus–bus internal yang saling berhubungan.
41
Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM, timer, komponen I/O paralel dan serial, dan interrupt kontroler. Adapun keunggulan dari mikrokontroler adalah adanya sistem interrupt. Sebagai perangkat kontrol penyesuaian, mikrokontroler sering disebut juga untuk menaikkan respon semangat eksternal (interrupt) di waktu yang nyata. Perangkat tersebut harus melakukan hubungan switching cepat, menunda satu proses ketika adanya respon eksekusi yang lain (Malik and Anistradi 1997). Komponen-komponen sistem akuisisi data meliputi sensor yang sesuai dalam mengkonversi setiap parameter pengukuran menjadi suatu sinyal elektrik dari suatu hardware pengambilan data. DAQ dapat mengatur bermacam teknik-teknik pengkondisian sinyal (signal conditioning) dengan memodifikasi bermacam sinyalsinyal elektrik yang berbeda menjadi tegangan selanjutnya dapat diubah menjadi bentuk digital (digitized) menggunakan ADC. ADC merupakan pengubah sinyal analog menjadi masukan digital. Kalibrasi alat diperlukan karena kemampuan tanah menyerap air dipengaruhi oleh fisik dan kimia tanah yang diteliti (Ahuja et al. 1995). Suatu tranduser atau sensor adalah suatu peranti yang dapat mengkonversi suatu sifat fisik atau fenomena menjadi suatu sinyal elektrik yang sesuai dan dapat diukur, seperti; tegangan, arus, perubahan nilai-nilai hambatan atau kapasitor, dan lain-lain. Kemampuan sistem akuisisi data untuk pengukuran suatu fenomena yang berbeda tergantung pada tranduser-tranduser dalam mengkonversi fenomena fisik menjadi sinyal yang diukur dengan suatu hardware pengambilan data. Perangkaian komponen-komponen diatas untuk pembuatan alat ukur berupa perangkat antar muka atau interface pengukur pergerakan kadar air tanah dengan banyak titik yang akan diaplikasikan suatu wadah bak aparatus uji. Bak apparatus uji terbuat dari bahan akrilik untuk memudahkan pengamatan dan disesuaikan dengan parameter pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Bahan dan Metode Perakitan hardware interface dan pembuatan elektroda blok gypsum serta kalibrasinya dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian di
42
Leuwikopo dan Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah, Departemen Teknik Pertanian, Fateta-IPB, Bogor Bahan yang digunakan gypsum, tanah lempung berliat, dan aliran air. Alat yang digunakan: Mikrokontroler AT89S52, ADC jenis LTC 1606, multiflekser, PCB, RS-232, adaptor 12 V, electrical tool kit, kabel DB 25, kabel data, kabel nikelin, cetakan gypsum dari acrylic, terminal kabel elektroda, oven, timbangan digital, box penampung tanah, laptop, elektroda blok gypsum dan software DAQ. Mikrokontroler AT89S52 mempunyai kapasistas 4 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory). Bagian dalamnya sudah terdapat fasilitas timer, port serial, 32 kaki I/O dan RAM 256 byte. AT89S52 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memori yaitu mampu menyimpan data yang telah diunduh meskipun tegangan catu dimatikan. Struktur memori AT89S52 terdiri atas: • RAM Internal, memori sebesar 256 byte yang biasa digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara. •
Special Function Register (register fungsi khusus), memori yang berisi registerregister yang mempunyai fungsi–fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroller tersebut ,seperti timer, serial dan lain-lain.
•
Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan intruksi–intruksi MCS51. Instruksi set dari MCS-51 dioptimasi untuk aplikasi kontroler 8 bit. Instruksi
set menghasilkan berbagai macam mode pengalamatan yang cepat saat mengakses internal RAM untuk melengkapi fasilitas byte Operasi pada data struktur yang kecil. Instruksi set menunjang operasi-operasi bit seperti operasi Boolean. Gambar 1 menunjukkan suatu konfigurasi Pin AT89S52 dan blok diagram AT89S52. Pembuatan program dalam mikrokontroler tampak pada diagram alir Gambar 16. Diagram alir pembuatan interface 48 kanal pengukuran untuk aparatus uji ditunjukkan pada Gambar 15.
43
Penyusunan konsep pengukuran kadar air menggunakan suatu interface yang dapat membaca akusisi data sinyal dalam jumlah banyak serentak
Pembuatan sirkuit PCB interface menggunakan software protel Perakitan komponan-komponen elektronik penyusun konsep hardware interface, terdiri dari kompoen utama: Mikrokontroler AT89S52, ADC jenis LTC 1606, multiflexer dan penghubung RS 232 Perangkaian dengan komponen pelengkap serta pembuatan sirkuit terminal untuk sinyal analog, serta pembutan sensor gypsum Pembuataan software DAQ untuk pembacaan data akusisi dari hardware interface Pengujian interface dan kalibrasi sensor gypsum sebagai pembacaan pola kadar air dalam tanah Penelitian sifat fisik dan mekanik olahan tanah tidak
Berpengaruh positif terhadap pendeteksian kadar air tanah secara serentak 42 chanel ?
Pengujian pegukuran pergerakan dan pola kadar air pada aparatus uji menggunakan interface dengan 27 titik pengukuran diatur dalam bentuk 3 dimensi pada ruang olah tanah ya terbatas
Pembuatan soil box apparatus untuk pergerakan kadar air pada olah tanah
Persiapan pengujian pegukuran pergerakan dan pola kadar air pada aparatus uji
data-data hasil pengukuran
Validasi antara hasil data pengukuran pada aparatus uji dengan perhitungan simulasi pola pergerakan kadar air tanah
Pembuatan perhitungan simulasi menggunakan finite diffrence terhadap pola pergerakan kadar air tanah
Gambar 15. Diagram alir penelitian pembuatan interface dan pengujian pengukuran pergerakan air pada apparatus uji (skala Laboratorium) Gambar 17 menunjukkan diagram alir program untuk sub sistem pengukur tegangan. Pengukuran tegangan diberi waktu tertentu agar program tidak hang ketika sub sistem pengukur tegangan bermasalah. Gambar 18 merupakan gambar cetakan PCB dari pembuatan sirkuit rangkaian mikrokontroler AT89S52, ADC jenis LTC 1606, dan multiflekser untuk pembacaan 48 kanal yang diaplikasikan dengan sensorsensor gypsum. Pembacaan tegangan dilakukan dengan mengirim perintah pembacaan ke sub sistem pengukuran tegangan.
44
a
b
Gambar 16 a) Konfigurasi pin AT89S52, b) blok diagram AT89S52
Spesifikasi sistem data akusisi: Power supply: DC 12V, Toleransi power supply: 2 %, Daya konsumsi rata-rata : 0.84 W @12V, Ambient temperature : 0 – 50ºC, Storage temperature : -10 - 60ºC, Humidity : 40 – 95 %, Daerah pengukuran V : 0.000 – ±3.500 V, Resolusi pengukuran V : 0.001 V, Kanal: 48-kanal, Built-in real time clock: Jam dan Tanggal, Display : LCD 16x2 w/ BL, Keypad: 3 button, Komunikasi: Serial RS-232, Port : COM1, Error maksimum : 0.05 % Full-scale, dan Kapasitas memory : 1024 data. Mulai Atur konfigurasi Mikrokontroler
Instalasi Hardware
Ada perintah?
tidak
ya Baca ADC (V= Data ADC) Kirim Data V
Olah menjadi Ω
Gambar 17. Diagram alir sub sistem pengukur tegangan menjadi hambatan
45
Gambar 18 Sirkuit hardware interface untuk pengukuran kadar air tanah Program untuk sub sistem pengukur tegangan sangat sederhana, yaitu hanya
melakukan pengukuran dengan membaca ADC ketika perintah dari sub sistem pembangkit arus dan mengirim hasil pembacaan ke sub sistem pembangkit arus. Proses komunikasi dengan PC ditangani sepenuhnya oleh sub sistem pembangkit
arus. Ilustrasi aparatus uji pergerakan air air dari suatu aliran irigasi bawah permukaan ditunjukan pada Gambar 19. Apparatus uji tersebut dirangkai dengan instalasi
pendeteksi kelembaban terdiri dari elektroda-elektroda blok gypsum elektroda blok gypsum tersebut sebagai input analog karena jumlahnya yang cukup banyak maka digunakan multiplekser pada rangkaian elektronik interfacenya (ilustrasi ditunjukkan pada Gambar 20). Pembacaan analog terhubung pada (A/D Conventer) dan rangkaian
microcontroler AT89S52 yang dilengkapi dengan rangkaian pembacaan data akusisi. Kabel data RS232 digunakan sebagai penghubung antara interface dengan software
dan display (Laptop/PC). /PC). Sinyal data akan dibaca dengan bantuan software DAQ yang dibuat khusus untuk interface tersebut. data-data realtime sesuai tren
pengukuran yang telah dikonversi dari tegangan menjadi pembacaan nilai
46
kelembaban tanah langsung ditampilkan pada lembar kerja excel. Ilustrasi rangkaian
pada Gambar 20.
Gambar 19 Ilustrasi tiga dimensi aparatus uji pergerakan air pada strip olahan tanah dan skema pemasangan elektroda blok gypsum pendeteksi kelembaban tanah
Gambar 20 Skema ilustrasi rangkaian interface pembacaan data kadar air dari elektroda blok gypsum (analog) ke display pengolahan data akusisi menggunakan software DAQ Prosedur persiapan dan pengukuran analisis pergerakan air pada apparatus uji,
sebagai berikut: Pengukuran analisis aliran dan pergerakan air pada suatu apparatus
47
uji yang disdain khusus dalam penelitian ini menggunakan bak uji/akuarium tanah yang dilengkapi dengan sensor kadar air dan interface pembacaan data di komputer. Prosedur analisis dibuat dengan mempertimbangkan pendekatan standar pengujian sifat fisik dan mekanik tanah untuk lahan pertanian. 1. Pemadatan pada apparatus uji pergerakan air: a) Pemadatan tanah dilakukan dengan pemadatan tanah biasa karena pembentukan kondisi tanah padat sebagai tanah mendekati kondisi kedap air. b) Perlakuan tanah untuk aparatus uji sebagai berikut: i.
Tanah lempung berliat dicacah/dihancurkan hingga membentuk agragatagregat dan dikeringkan di udara terbuka, lalu ditumbuk merata hingga membentuk aggregat yang lebih kecil atau halus. Pengayakan menggunakan saringan 4760 mikron.
ii. Pembasahan dilakukan tanah keseluruhan hingga mencapai kadar air yang baik untuk pemadatan dalam aparatus uji. c) Tanah dimasukkan kedalam apparatus uji dengan tinggi 5 cm cetakan bila telah dipadatkan (satu lapis). perlakuan ketukan merata seluas penampang alas apparatus uji. d) Pemadatan dilakukan sebanyak 8 lapis dan ketebalan total tanah yang telah padat ± 40 cm. Permukaan lapisan 1 sampai dengan 7 dibuat garis-garis yang menyerupai jaring menggunakan pisau agar lapisan berhubungan dengan baik 2. Pembuatan strip olahan tanah pada apparatus uji pergerakan air: a) Tanah yang telah dipadatkan dengan volume 100 x 50 x 40 cm dengan nilai dry bulk density yang seragam. b) Perlakuan pemotongan tanah untuk membentuk strip olahan tanah mengunakan pemotong, dipotong pada jalur inflow dan outflow irigasi bawah permukaan. Pemotongan bertahap dan secara hati-hati per kedalaman 4 cm (dibuat tiga garis membujur diatas permukaan per 4 cm), lalu dicongkel/pemahatan menggunakan kape yang ditajamkan sehingga terlepas bongkahan. Bongkahan agregat-agregat diambil dan dikumpulkan dalam wadah, bongkahan tersebut merupakan agregat pada strip olahan dengan volume 100 x10 x 20 cm dari total volume apparatus uji (100 x 50 x 40 cm).
48
c) Tanah yang kering angin diletakan pada parit strip olahan secara bertahap ditaburkan setiap ketinggian 5 cm lalu diratakan. Peletakan kembali memperhatikan rancangan peletakan posisi elektroda blok gypsum. 3. Instalasi elektroda blok gypsum dan interface pada apparatus uji pergerakan air. Proses peletakan elektroda blok gypsum dan pengambilan data menggunakan interface ditunjukkan pada Gambar 21.
Gambar 21 Foto-foto saat penelitian pengujian pergerakan kadar air menggunakan aparatus uji dan interface pengukuran yang terhubung elektroda blok gypsum sebagai pendeteksi perubahan hambatan dalam mendapatkan pola pembasahan pada strip olah tanah terbatas a) Peletakan kembali bongkahan agregat tanah harus memperhatikan pula rancangan/instalasi peletakan posisi elektroda blok gypsum. elektroda blok
49
gypsum dipasang pada 27 titik sesuai rancangan pendekatan finite difrence pada perhitungan pergerakan air pada strip olahan tanah. b) Sebelum digunakan pada penelitian aparatus uji tersebut, elektroda blok gypsum harus dikalibrasi seluruhnya dengan pendekatan perbandingan hasil pengukuran gravimetri sehingga hasil pengukuran dapat dikonversi dari tegangan atau hambatan menjadi kadar air (basis volume). c) Pengukuran kadar air tersebut memerlukan waktu ± 20 menit dimana sensor akan terhubung pada terminal lalu pada interface. d) Pengolahan data akusisi menggunakan software data akusisi (DAQ) 4. Pengaliran air pada aparatus uji pergerakan air: a) Pengaliran air dengan mengisi wadah penampung air pada soil box apparatus dengan mempertahankan level ketinggian air (head) pada wadah penmpung tersebut sehingga diharapkan air akan mengalir dengan tekanan dan jumlah debit yang seragam. b) Bila air telah mencapai head yang ditetapkan maka pintu air pada apparatus uji dibuka dengan ketinggian 0.5 cm, sehingga air akan mengalir pada strip olahan tanah yang telah dipasang elektroda blok gypsum (pengukuran/pengambilan data dimulai). Pengolahan data akusisi menggunakan software data akusisi yang datanya dapat terbaca pada lembar kerja excel. Air akan keluar pada outflow dan ditampung pada wadah. Pengaliran air terhadap penjagaan ketinggian head harus kontinyu (bila perlu terukur) hingga lama pengambilan data akusisi (± 20 menit)
Hasil dan Pembahasan
Pembuatan unit interface untuk mendapatkan data akusisi suatu pengukuran pergerakan kadar air secara real time dengan banyak titik/kanal pengukuran menjadi bagian temuan dalam rangkaian tahapan penelitian utama. Rancangan pengukuran secara real time dan multi-kanal merupakan aspek keterkinian yang berhasil dicapai. Unit instalasi interface pengukuran ditunjukkan pada Gambar 22 (kiri) yang terdiri dari: interface berupa rangkaian elektronik menggunakan mikrokontroler AT89S52, unit penghubung rangkaian elektronik (volt devider) pengkoversi nilai tegangan
50
menjadi nilai hambatan, terminal untuk kabel-kabel probe/tranduser, dan kabel RS 232 penghubung ke laptop/PC. Kalibrasi pengukuran seperti ditampilkan pada Gambar 22 (kanan) dengan hasil pengukuran kalibrasi ditunjukkan pada Tabel 13. Hasil grafik kalibrasi hambatan (k ohm) dengan kadar air menggunakan interface multi kanal didapat linear hubungan kadar air dengan nilai hambatan (k ohm) adalah y = -337.3x + 47.68 dengan R² = 0.9 dimana y adalah kadar air dan x adalah hambatan.
Gambar 22 Foto instalasi interface pengukuran multi-kanal dan proses kalibrasi menggunakan elektroda-elektroda blok gypsum dalam menentukan pembacaan analog perubahan nilai hambatan untuk nilai kadar air tanah. Selanjutnya persamaan kalibrasi tersebut dapat digunakan untuk mendapatkan nilai kadar air dari setiap pengukuran menggunakan elektroda-elektroda blok gypsum seperti ditunjukkan pada Tabel 13. Rangkaian instalasi unit-unit aparatus dalam tahapan pengujian pergerakan kadar air di Laboratorium menggunakan kotak uji strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan ditunjukkan pada Gambar 23. Pembuatan alur kontur manual pada irisan penempang membujur apparatus uji yang terbuat dari akrilik transparan dengan cara menggambar garis-garis pola pembasahan yang terbentuk menunjukan pola pergerakan air secara visual. Selanjutnya hasil pembacaan perubahan hamabtan pada elektroda gypsum yang diolah menjadi data akusisi pengukuran menggunakan interface dalam bentuk data primer dalam lembar kerja Ms. Excel.
51
Tabel 13 Hasil pengukuran kalibrasi hambatan (k ohm) dengan kadar air menggunakan interface multi kanal yang terdiri dari elektroda-elektroda blok gypsum No kelompok gelas 1 2 3 4 5 6
nilai rata-tara tahanan dalam (k ohm) pada waktu 3 jam 4.5 jam 3.5 jam 4 jam 0.086 0.085 0.085 0.084 0.059 0.057 0.057 0.059 0.048 0.044 0.041 0.046 0.037 0.033 0.031 0.034 0.024 0.024 0.023 0.024 0.016 0.015 0.015 0.016
rata-rata 0.085 0.058 0.045 0.034 0.024 0.015
Nilai Kadar air gravimetrik kalibrasi 19.60 29.92 31.83 34.21 37.64 42.55
19.21 28.21 32.61 36.30 39.62 42.32
Data hasil pengukuran selanjutnya dibuat nilai rata-rata setiap 300 detik (lima menit) nilai pengukuran.
Gambar 23 Instalasi apparatus uji pengukuran dan visualisasi proses pola pergerakan pembasahan dalam strip olah tanah terbatas di Laboratorium dan foto visualisasi pergerakan pembasahan menggunakan apparatus uji setelah melewati waktu 3 jam pengariran irigasi bawah permukaan
52
Pengolahan data dilanjutkan dengan menggunakan software surfer 8 untuk mengkonversi menjadi bentuk kontur seperti ditunjukkan pada Gambar 24.
data: 177.2 menit 0
Kedalaman olah
-5
-10
-15
-20 20
30
40
50
60
70
80
90
60
70
80
90
60
70
80
90
Panjang olah tanah
data 217.2 menit 0
Kedalaman olah
-5
-10
-15
-20 20
30
40
50
Panjang olah tanah
data 257.2 menit 0
Kedalaman olah
-5
-10
-15
-20 20
30
40
50
Panjang olah tanah Keterangan: data diambil setelah 3 jam pengaliran air
Gambar 24 Grafik kontur kadar air (% basis volume) menunjukkan pola pergerakan pembasahan dalam strip olah tanah terbatas dalam kotak apparatus uji di Laboratorium Pada awalnya terdapat kendala dalam titik pembacaan sinyal analog berupa penentuan probe yang dapat digunakan dalam pembacaan untuk menentukan kadar
53
air tanah secara real time. Rancangan elektroda blok gypsum merupakan pilihan sejak awal hingga akhirnya digunakan dalam pemecahan kendala tersebut. Aspek real time sulit tercapai dalam penggunaan elektroda blok gypsum dikarenakan blok gypsum memerlukan waktu untuk menstabilkan kadar air yang telah terserap sesuai dengan kadar air tanah, namun dari hasil pengukuran setelah 3 jam ternyata dapat menunjukkan trend perggerakan kadar air dalam tanah (Gambar 24). Data pengukuran yang dipilih untuk tampilan tersebut menggunakan interval perubahan setelah 40 menit. Pola pergerakan kadar air yang didapat telah mendekati hasil visualisasi pola pembasahan pada kotak akrilik maupun pola kontur yang dihasilkan program model simulasi pergerakan kadar air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan. Hasil pola pergerakan pembasahan pada aparatus uji menunjukkan bahwa aplikasi irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas dapat digunakan dalam upaya menjaga kelembaban tanah dalam ruang strip olah tanah terbatas.
Kesimpulan
1. Pembuatan unit interface untuk mendapatkan data akusisi suatu pengukuran pergerakan kadar air secara real time dengan banyak titik/kanal pengukuran menjadi bagian temuan dalam rangkaian tahapan penelitian utama 2. Hasil grafik kalibrasi hambatan (k ohm) dengan kadar air menggunakan interface multi kanal didapat hubungan linear kadar air dengan nilai hambatan (k ohm) adalah y = -337.3x + 47.68 dengan R² = 0.9 dimana y adalah kadar air dan x adalah hambatan 3. Aspek real time sulit tercapai dalam penggunaan elektroda blok gypsum dikarenakan blok gypsum memerlukan waktu untuk menstabilkan kadar air yang telah terserap sesuai dengan kadar air tanah, namun dari hasil pengukuran setelah 3 jam ternyata dapat menunjukkan tren perggerakan kadar air tanah 4. Pola pergerakan kadar air yang didapat telah mendekati hasil visualisasi pola pembasahan pada kotak akrilik maupun pola kontur yang dihasilkan program model simulasi pergerakan kadar air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan.
54
55
MODEL PERGERAKAN AIR PADA STRIP OLAH TANAH TERBATAS BERIRIGASI BAWAH PERMUKAAN
Pendahuluan Pergerakan air ke atas dari aliran air dalam tanah (irigasi bawah permukaan) merupakan fenomena yang menarik untuk dipelajari lebih lanjut. Pergerakan air dapat terjadi oleh aliran air dalam tanah sebagai proses irigasi bawah permukaan yang diharapkan dapat membasahi ruang olah tanah dan memenuhi kebutuhan air tanaman. Air irigasi bawah permukaan masuk ke dalam profil tanah dan bergerak ke daerah perakaran melalui pergerakan kapiler. Penggunaan instalasi pada sistem irigasi bawah permukaan akan memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pensuplai air di saat air tanah kering dan sebagai drainase di saat air tanah berlebih. Sistem irigasi bawah permukaan relatif lebih murah dari segi biaya (Hakim et al. 1986). Lapisan tanah liat biasanya memiliki permeabilitas lambat dan subsoil dangkal yang membatasi pertumbuhan akar serta mengurangi produksi. Perlu penambahan air irigasi yang optimum untuk pertumbuhan tanaman yaitu dengan penambahan sistem irigasi dalam bentuk saluran sub-surface dengan jarak tertentu dibawah drainase permukaan (Mostaghimi dan Mcmahon 1989). Pengolahan tanah terbatas dapat menjadikan perawatan ringan dan mudah serta tanah dapat dialiri air bagi pertumbuhan akar. Pengaturan irigasi bawah permukaan memiliki target mencapai agregat-agregat tanah yang stabil. Stabilitas agregat tanah dapat diperbaiki dengan cara penambahan bahan organik pada tanah hasil olahan. Hardjowigeno (1986), mengukapkan bahwa jumlah air tanah yang bermanfaat untuk tanaman mempunyai batas-batas tertentu. Keadaan kelebihan air atau kekurangan air dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Strelkoff et al. (2004), menyatakan bahwa pemecahan persamaan dari hidrolika yang unsteady-flow dalam suatu aliran irigasi didekati dengan rumusan infiltrasi atau upfiltrasi yang telah ada dan parameter resistansi aliran (flow resistance) serta (uji coba rancangan) suatu geometri saluran dan masuknya air. Analisa tersebut hanya merupakan pembuktian prediksi kinerja sebagai akurasi suatu input data.
56
Pada media berporus seperti tanah, air akan mengalir apabila terdapat gradien potensial. Fluks aliran pada media porus jenuh telah ditemukan oleh Darcy (Bear and Verruijt, 1987; Miyazaki et al. 1993) q = −K
q H
∂H ∂S
: fluks aliran (cm/dt) : ketnggian hidrolika (cm)
K S
/26/ : konduktivitas hidrolika jenuh (cm/dt) : arah aliran ke sumbu x,y, dan z (cm)
Suatu aliran satu dimensi persamaan (1) dapat ditulis sebagai : q = −K
∂H ∂x
/27/ Hukum konservasi massa yang dinyatakan sebagai persamaan kontinyuitas dapat ditulis sebagai : ∂θ ∂q = − ∂t ∂x
θ adalah kadar air volumetrik, cm³/cm³.
/28/
Persamaan (2) dan (3) digabungkan menghasilkan persamaan satu dimensi ke arah horisontal : ∂θ ∂ ∂H = K ∂t ∂x ∂x
/29/
Arah vertikal persamaan–persamaan 4 ditambah dengan K menjadi : ∂θ ∂ ∂H = −K K ∂t ∂x ∂x
/30/ Persamaan Darcy di atas mempunyai keterbatasan atau akan menjadi kurang valid apabiterjadi kondisi sebagai berikut (Hillel, 1980) : 1.
Gradien hidrolika terlalu kecil pada keadaan tidak jenuh, sehingga q ≈ 0 atauq tidak lagi merupakan fungsi garis lurus terhadap gradien hidrolika.
2.
Kecepatan aliran air tinggi sehingga aliran bukan merupakan aliran linier. Persamaan 1 juga tidak langsung berlaku pada keadaan aliran tak jenuh, untuk
mengatasi hal itu persamaan Darcy telah dimodifikasi oleh Richard menjadi persamaan aliran air tak jenuh (Koorevaar, 1983) sebagai berikut : q = − K (θ )
∂H ∂S
/31/
K (θ ) : konduktivitas hidrolika tidak jenuh yang merupakan fungsi kadar air volume tanah (cm³/cm³) θ
: kadar air media porus basis volume (cm³/cm³)
57
Konduktivitas hidrolika tanah tak jenuh sebagai fungsi kadar air volumetrik dinyatakan sebagai persamaan eksponensial yang dikembangkan oleh Setiawan dan Nakano (1993) sebagai berikut : K (θ ) = K
s
. Exp ( − a ( θ
s
− θ )b
/32/
Kθ
: konduktivitas hidrolika tak jenuh sebagai fungsi θ (cm/s)
Ks
: konduktivitas hidrolika jenuh (cm³/cm³)
θs
: kadar air volumetrik jenuh (cm³/cm³)
θ
: kadar air volumetrik tanah (cm³/cm³)
a dan b: koefisien persamaan Miyazaki et al.(1993) dan Koorevar et al. (1983) menyatakan ketinggian hidrolika (H) pada kondisi jenuh dapat didefinisikan sebagai : H =h+z
/33/
Kondisi tidak jenuh adalah :
H =Ψ+z
/34/
H
: presure head (cm H2O)
Ψ
: matric head (cm H2O)
z
: potensial gravitasi (cm), z positif ke arah permukaan tanah. Sifat retensi tanah atau Ψ sebagai fungsi dari θ dapat digunakan persamaan
yang dikemukakan oleh Van Genuchten (1980) yang telah dimodifikasi oleh Setiawan (1992) menjadi θ =θr +
θs −θr abs (ψ − h max 1 + α
) n
m
/35/ Aliran air pada tanah liat didominasi oleh aliran pori makro. Hukum Darcy menggambarkan aliran air pada pori kecil (micropores), namun dalam aplikasinya pergerakan air memerlukan pori-pori makro karena sifat grafitasinya merupakan gaya pengendali utama. Aliran air tanah pada tanah jenuh dan tidak jenuh dapat terjadi akibat adanya gaya pergerakan air (driving force). Driving force terjadi akibat dari perbedaan potensial pada tanah yang dipengaruhi oleh celah pori-pori tanah dalam proses aliran air. Proses aliran air tanah pada keadaan tidak jenuh umumnya sangat kompleks dan sulit dipecahkan secara analitik. Kesulitan pemecahan analisis
58
karena perubahan-perubahan dalam bentuk dan jumlah kadar air selama aliran. Perubahan-perubahan tersebut mencakup hubungan yang kompleks diantara variabel-variabel kadar air, hisapan matrik konduktivitas dan adanya fenomena histerisis (Hillel 1980) . Nilai konduktivitas hidrolika tanah tidak selalu tetap, tetapi menurun sesuai dengan penurunan kadar air atau sebanding dengan penurunan hisapan matrik air tanah (Yong dan Warkentin 1966). Peristiwa histerisis dalam beberapa kasus berhubungan dengan konduktivitas hidrolika pada kadar air tertentu K(θ) dapat diabaikan. Fenomena pembasahan dan pengeringan menunjukan perbedaan antara hubungan konduktivitas hidrolika dengan kadar air volumetrik dan dan hisapan matrik (Jansen 1980). Hubungan antara konduktivitas hidrolika dengan hisapan matrik dipengaruhi oleh tekstur tanah. Tanah yang bertektur lebih kasar (pasir) pada keadaan jenuh akan mempunyai konduktivitas yang tinggi dibandingkan dengan tanah bertekstur halus (liat). Konduktivitas tidak jenuh pada tekstur kasar menurun lebih cepat, bahkan menjadi lebih rendah dengan meningkatnya hisapan matrik (Hillel 1980). Pada media berporus proses transport aliran air sebagian besar terjadi oleh berbagai proses antara lain difusi, dispersi dan adsorpsi. Parametrer-parameter hidrolika tanah berupa karakteristik hisapan matrix dan sifat-sifat permeabilitas serta parameter-parameter transport larutan merupakan variable input yang sangat penting dalam pembuatan suatu model. Pachepsky et al. (2003) menyatakan persamaan Richard merupakan persamaan yang paling sering digunakan dalam pembuatan model aliran air. Persamaan tersebut telah diperkenalkan oleh Richads (1931) dalam usaha pembuktian dari hukum Darcy dalam menurunkan persamaan untuk kondisi aliran jenuh pada media berporus. Persamaan tersebut juga dapat diaplikasikan pada kondisi aliran tidak jenuh pada media berporus. Persamaan satu dimensi untuk kolom tanah horizontal dapat ditampilkan dalam suatu sistem yang sederhana guna memprediksi validitas dari persamaan Richards. Perubahan kadar air saat infiltrasi dalam suatu kolom tanah yang horizontal dengan kondisi awal kandungan air yang seragam (Gambar 25).
59
Gambar 25 Penggalan dari pengamatan kandungan air dalam suatu eksperimen terhadap fenomena infiltrasi pada kolom tanah horizontal (Pachepsky et al. 2003) Jarak dan waktu pada nilai kadar air yang sama mengukuti persamaan: B.D A
=
B.D E
=
F
B.D G
atau secara umum x = At0.5
= …,
/
36/
Kelipatan nilai A tergantung pada perubahan kadar air. Ro¨mkens dan Prasad (2006), menyatakan bahwa absorpsi horizontal pada retakan diasumsikan sesuai gambaran yang di sampaikan oleh persamaan Richards dalam bentuk: ∂θ ∂ ∂θ = ( D (θ ) ) ∂x ∂x ∂t
/37/
kondisi subjek: x = 0
t > 0
t = 0
θ = 0
θ = θs
D
∂θ = finite ∂x
x > 0
/38/ θ merupakan pengurangan kandungan air θ = (θs-θr)/(θs-θr), θr residu kandungan, θs kandungan air pada keadaan jenuh, D fungsi difusifitas, t dan x adalah waktu dan koordinat ruang. Persamaan Richard diatas berpengaruh atau menentukan pada aliran air dalam medium rigid dengan (x,t) merupakan suatu sistem koordinat perbaikan. Chang et al. (1997) menyatakan bahwa rumus umum dari bentuk model satu dimensi aliran air vertikal dalam suatu zone tak jenuh adalah ∂θ w ∂ ∂h − K w ( w − 1) + Sw = 0 ∂t ∂z ∂z /39/ hw = pressure head pada tanah berhubungan pada θw yang digunakan dalam kurva karakteristik kelembaban tanah, t = waktu, z = kedalaman tanah dan Kw = konduktivitas hidrolik tak jenuh.
60
Jitrapinate et al. (2006) membuat penghitungan kapilaritas berdasarkan persamaan Richard dapat dimulai dari suatu fungsi konduktivitas hidrolik sebagai fungsi kadar air (K(θ)) dan menggunakan kurva retensi air (water retention) θ(h). Metode pengukuran dan perhitungan (K(θ)) dan θ(h). Perhitungan selanjutnya menggunakan perhitungan kapilaritas teori Philip terhadap satu tipe tanah untuk mendapatkan parameter yang cocok (Miyazaki et al. 1993). Persamaan Richard untuk aliran tidak jenuh dalam arah horizontal pada kolom tanah dapat dituliskan sebagai berikut: ∂h p ∂θ ∂ = K (θ )( ) ∂t ∂x ∂x
/40/
θ adalah volume kadar air tanah, K(θ) adalah konduktivitas hidrolik, hp adalah pressure head, t adalah waktu dan x adalah jarak horizontal. Persamaan tersebut merupakan persamaan turunan parsial non linear sehingga dalam pemecahannya persamaan tersebut menggunakan persamaan transformasi Boltzmann (Hillel, 1998):
B = xt −1 / 2
/41/
Aliran tidak jenuh pada arah horizontal pada kolom tanah menjadi sebagai berikut: x = B (θ )t 1 / 2
/42/
B adalah fungsi dari θ. Infiltrasi kearah atas dalam kolom tanah yang sama menjadi lebih lambat dari aliran horizontal dan ketidaksesuaian harus divariasikan dengan waktu (Miyazaki et al. 1993). Wei and Dewoolkar (2006) mengatakan bahwa kurva karakteristik retensi kadar air menunjukkan fenomena hubungan antara tekanan kapilaritas (matric suction) dan kadar air merupakan hal yang penting dan mendasar dalam suatu analisis air dan transport larutan pada vadose zone. Aliran air di dalam tanah ditentukan oleh berbagai fenomena yang berhubungan dengan potensi-potensi permukaan antara padatan-padatan dan zat cair secara alami. Fenomena tersebut yang dipertimbangkan paling dominan adalah kapilaritas, gravitasi, dan potensial osmotik. Gravitasi dan potensial osmotik pada tanah tidak jenuh dan jenuh memiliki arti penting, tetapi potensial kapilaritas menjadi lebih penting ketika kondisi tanah tidak jenuh. (Yong et al. 1992). Sun et al. (2002), melakukan suatu penurunan suatu model matematika untuk menggambarkan transport dengan fase partisi secara reaksi berurutan di dalam zona vados dengan
61
kecepatan arus yang tetap. Lessoff dan Indelman (2004) membangun model analitis dari aliran air dan transport air pada aplikasi intermiten dalam suatu kolom yang homogen. Penurunan rumus dengan solusi analitis eksak untuk persamaan gravitasi aliran selama siklus infiltrasi–redistribusi. Sander dan Braddock (2005), membuat suatu jangkauan solusi-solusi analitis dari suatu larutan dikombinasikan dengan transport larutan untuk aliran horisontal. Ahmad et al. (1993) menyatakan bahwa berdasarkan pertimbangan secara parsial suatu sistim penetrasi parit ditunjukkan pada bagan yang simetrik (Gambar 26), dalam gambar tersebut tampak menyisakan separuh aliran air.
Gambar 26 Skematik drinase pada parit (Ahmad et al. 1993) Raes and Deproost (2003), menyatakan kondisi muka air tanah yang dangkal, dimana pergerakan air ke atas diakibatkan kenaikan kapiler dari suatu air tanah ke zone perakaran merupakan suatu rambatan aliran air yang sangat diperlukan tanaman dibawah batas zone perakaran. Hasil publikasi penelitiannya membuat simulasi dari model pergerakan air dengan kondsi tinggi muka air dangkal pada suatu tampilan menu terdiri dari toolbar lembar kerja (Gambar 27). Pengguna dapat menetapkan lahan-lahan khusus atau spesifik lokasi sebagai validasi suatu lingkungan selama jangka waktu tertentu. Program langsung menampilkan fenomena kenaikan kapiler yang diharapkan, dalam hal ini keadaan yang stedy state diasumsikan dengan perhitungan-perhitungan terhadap lama waktu (jangka pendek atau jangka panjang). Gambar 28.a lebih menunjukkan bahwa pembentukan kurva kenaikan kapiler merupakan pengaruh tekstur tanah, tetapi pada Gambar 19.b fenomena kurva kenaikan kapiler terjadi akibat adanya evapotranspirasi dan ekstraksi air oleh akar tanaman.
62
Gambar 27 Input (angka dilingkar) dan output (angka yang dikotak) keadaan dilapangan pada tampilan dalam menu utama dari toolbar lembar kerja (Raes and Deproost 2003)
a)
b)
Gambar 28 a) Indikasi nilai untuk kenaikan kapiler pada suatu permukaan tanah tanpa tanaman terhadap bermacam tipe tanah dan kedalaman air tanah, b) indikasi nilai (kurva garis-garis) kenaikan kapiler pada suatu zona perakaran terhadap bermacam tipe tanah dan kedalaman air tanah (Raes and Deproost, 2003) Pergerakan air ke atas dari aliran air dalam tanah (irigasi bawah permukaan) merupakan fenomena yang menarik untuk dipelajari lebih lanjut. Pergerakan air dapat terjadi oleh aliran air dalam tanah sebagai proses irigasi bawah permukaan yang diharapkan dapat membasahi ruang olah tanah dan memenuhi kebutuhan air tanaman. Tujuan pembuatan model pergerakan sebaran kadar air pada strip olahan tanah adalah mendapatkan pendekatan konsep untuk kuantifikasi jumlah air dalam
63
tanah, mempelajari pola pergerakan kadar air, menganalisis pola pergerakan terhadap potensi pembasahan pada zona perakaran, serta dapat menjelaskan proses
pergerakaan air terhadap aspek positif dan negatif terhadap terhadap pengembangan konsep
Bahan dan Metode
Pembuatan model pergerakan kadar air pada strip olahan tanah di lakukan di rumah. Alat yang digunakan dalam pembuatan model pergerakan kadar air pada strip olahan tanah adalah laptop dengan microsoft office excel visual basic editor serta
software surfer ver. 8 yang digunakan dalam pembuatan kontur. Diagram alir pembuatan model pergerakan kadar air seperti pada Gambar 29. Pembangunan konsep simulasi pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan konsep untuk kuantifikasi jumlah air dalam tanah, yang terdiri dari 2 pendekatan yaitu volumetric water content, θ
(volume air) dan besaran hisapan matriks (matrix suction (cm)) atau pressure head, h (-cm). Selanjutnya data hasil pengolahan program simulasi dikonversi ke bentuk kontur setelah diolah menggunakan software Surfer menjadikan tampilan lebih mudah dipelajari pola pergerakan yang terjadi. Tahap awal pembuatan model adalah mempelajari konsep persamaan model
gerakan air dalam suatu sistem didasarkan pada persamaan keseimbangan massa air: Laju perubahan massa air dalam sistem
Secara
=
sederhana
Laju massa air yang masuk
sietem
tersebut
-
Laju massa air yang keluar
dapat
diterangkan
/43/ berdasarkan
keseimbangan massa air dalam suatu model tangki pada Gambar 30.
Mi
Mo Gambar 29. Ilustrasi keseimbangan massa air dalam model tangki
64
Suatu periode waktu tertentu, Mi menunjukan jumlah massa air yang masuk, Mo jumlah air yang keluar, ∆M perubahan massa air dalam sistem dan h tinggi air yang merupakan fungsi, waktu (t). Dengan demikian berdasarkan persamaan 43 laju perubahan massa air terjadi adalah
dM d ( ρhA) dMi dMo = = − dt dt dt dt
/44/
Suatu luasan A (cm2) menyatakan bahwa air bersifat tidak termapatkan , maka kerapatan air ρ (gr/cm3) dan A adalah konstan, sehingga persamaan 44 dapat ditulis: ρA
dh dMi dMo = − dt dt dt
/45/
mempunyai permukaan datar dan zone tillage berbentuk persegi (U) Persamaan keseimbangan air dapat dinyatakan dalam dimensi satuan panjang/waktu, yaitu dengan membagi persamaan 45 dengan ρ A , sehingga diperoleh:
atau
dh dMi dMo = − dt ρ Adt ρ Adt
/46/
∆S = I − O
/47/
(I) menunjukkan laju air yang masuk kedalam sistem (cm/liter), (O) laju air yang keluar dari sistem (cm/menit), ∆ S laju perubahan air dalam sistem selama waktu t (cm/menit). Sistem tersebut di lapangan adalah strip olahan tanah (Gambar 20 dan 21) dengan laju air yang meresap (I) dapat berupa air irigasi sedangkan laju air yang keluar (O) dapat berupa air drainase, air yang menguap melalui permukaan tanah (Ep), air yang mengalir ke samping atau kebawah (perembesan dan perkolasi) keluar dari daerah perakaran (P) dan sedangkan air yang mengalir keluar melalui permukaan tanah berupa air limpasan diasumsikan tidak ada. Dengan demikian untuk strip olahan tanah tanpa tanaman yang mempunyai permukaan datar dan mendapat air melalui zona olahan tanah bentuk U , keseimbangan airnya secara skematis disajikan pada gambar dibawah dan persamaan keseimbangan airnya tertera pada persamaan berikut: ∆ S = I − ( Ep + P )
/48/
Jika pada strip olahan tanah tersebut terdapat tanaman maka laju air yang keluar bertambah dengan air yang diserap oleh akar tanaman untuk transpirasi (Tr).
65
Dengan demikian untuk strip olahan tanah tanaman yang mempunyai permukaan datar dan mendapat air melalui strip olahan tanah dalam zona olahan, komponen keseimbangan airnya secara skematis dapat dilihat pada Gambar 22 dan 23, dengan persamaan keseimbangan airnya seperti tertera pada persamaan berikut: ∆ S = I − ( Ep + Tr + P )
/49/
Persamaan aliran air dalam strip olahan tanah: Pada model gerak air tanah dipergunakan dua rumus dasar yaitu rumus Darcy yang dimodifikasi Richard (1931,dalam Nielsen et al,1972) agar berlaku untuk kondisi tidak jenuh dan tidak mantap, serta rumus kontinuitas. Rumus Darcy yang telah dimodifikasi menunjukkan besarnya kecepatan aliran air dalam tanah dan secara lebih rinci dapat dinyatakan sebagai berikut: ∂φ ∂x ∂φ q y = − K y ( x , y , z ,ψ ) ∂y ∂φ q z = − K z ( x , y , z ,ψ ) ∂z q x = − K x ( x , y , z ,ψ )
/50/
Q menunjukkan laju aliran air (cm3/cm2-menit),K konduktivitas hidrolik (cm/menit),
ψ hisapan matriks tanah (cm), φ potensial total yang dinyatakan dalam ‘head ‘(cm), sedangkan x,y dan z adalah arah koordinat. Rumus kedua adalah rumus konservasi massa yang menyatakan bahwa massa dalam satu sistem tidak dapat diciptakan dan dinyatakan dengan persamaan kontinuitas: ∂(ρq x ) ∂(ρq y ) ∂(ρq z ) ∂ ( ρθ ) = − + + ∂t ∂y ∂z ∂x
/51/
ρ menyatakan kerapatan air (gr/cm3). Apabila q x , q y dan q z dalam persamaan 50 digunakan dalam persamaan 51 akan diperoleh persamaan: ∂ ( ρθ ) ∂ ∂φ ∂ ∂φ ∂ ∂φ ρK x ( x, y, z ,ψ ) + ρK y ( x, y, z ,ψ ) + ρK z ( x, y , z ,ψ ) = ∂t ∂x ∂x ∂y ∂y ∂z ∂z
/52/
Persamaan 52 merupakan persamaan dasar yang digunakan dalam analisis gerak air tanah, dalam analisis gerak air tersebut digunkan asumsi-asumsi berikut: 1. Tanah homogen dan isotropik 2. Pengaruh histerisis diabaikan, karena analisis dilakukan dalam proses pembasahan saja. Proses pengeringan yang ada dianggap sangat kecil dibandingkan dengan proses pembasahan tersebut.
66
3. Gerakan air dalam strip olahan dianggap 2 dimensi arah y dan z 4. Pada strip olahan tanah bertanaman, penyebaran akar di dalam tanah adalah merata sesuai dengan ukuran dimensi strip olahan tanah.
Keadaan isotropik dan air tidak termapatkan, maka ρ dianggap konstan dan Kx=Ky=Kz=K(ψ ) atau K hanya merupakan fungsi dari hisapan matrik tanah (ψ ) sehingga persamaan 52 menjadi : ∂θ ∂ = ∂t ∂x
∂φ ∂ ∂φ ∂ ∂φ K (ψ ) ∂ x + ∂ y K (ψ ) ∂ y + ∂ z K (ψ ) ∂ z
Nilai K dapat menyatakan sebagai fungsi dari kandungan air tanah K
/53/ ( θ ).
Hubungan ψ dan θ terhadap K dipengaruhi oleh histerisis. Pengaruh histerisis terhadap hubungan ψ dengan K lebih besar bila dibandingkan dengan hubungan θ dengan K (Hillel 1971). Disamping itu selang perubahan θ lebih kecil dibandingkan dengan selang perubahan ψ , sehingga dalam perhitungan kadar air tanah,
penggunaan nilai K( θ ) akan lebih sederhana dan dalam kondisi ini di analisis satu peubah, yaitu kandungan air tanah ( θ ).
Apabila K dinyatakan sebagai fungsi θ maka persamaan 53 menjadi: ∂θ ∂ ∂φ = K (θ ) ∂t ∂ x ∂x
∂ ∂φ ∂ ∂φ + ∂ y K (θ ) ∂ y + ∂ z K (θ ) ∂ z
/54/
Persamaan 43 merupakan persamaan aliran untuk keadaan tidak jenuh dan tidak mantap pada suatu media berpori.
Gambar 30 Kesetimbangan air pada strip olahan tanah tanpa tanaman pada penampakan potongan melintang.
67
Gambar 31 Kesetimbangan air pada strip olahan tanah tanpa dan dengan tanaman pada penampakan potongan membujur.
Peranan suatu potensial merupakan pada potensi gravitasi dan potensial matriks tanah (dalam keadaan tidak jenuh) sehingga potensial totalnya adalah: φ =ψ − Z φ adalah potensial
/56/
total (cm), ψ potensial matriks tanah (cm) dan Z potensial
gravitasi (cm). Potensial dinyatakan dalam ‘head’, yaitu energi per satuan berat, sehingga mempunyai satuan panjang. Persamaan 56 menunjukkan bahwa arah z ke bawah adalah positif. Apabila persamaan 56 dimasukkan ke dalam persamaan 45 akan diperoleh persamaaan berikut: ∂θ ∂ = ∂t ∂x
∂ (ψ − Z ) ∂ ∂ (ψ − Z ) ∂ + K (θ ) + K (θ ) ∂x ∂y ∂y ∂z
∂ (ψ − Z ) K (θ ) ∂z
/57/
Gerakan air untuk arah horizontal tidak mengandung komponen gravitasi atau ∂Z = 0 . Subsitusi persamaan 57 menjadi: ∂x ∂θ ∂ ∂ (ψ ) ∂ ∂ (ψ ) ∂ ∂ (ψ ) ∂K (θ ) θ θ = K ( ) + K ( ) + K (θ ) − /58/ ∂t ∂x ∂x ∂y ∂y ∂z ∂z ∂z
∂ψ ∂ψ ∂ψ , K (θ ) dan K (θ ) dalam persamaan 58 dapat ditulis ∂x ∂z ∂y dalam aturan rantai (chain rule) Komponen K (θ )
∂ψ ∂ψ ∂θ ∂ψ ∂ψ ∂θ , K (θ ) , = K (θ ) = K (θ ) ∂θ ∂x ∂θ ∂y ∂x ∂y ∂ψ ∂ψ ∂θ dan K (θ ) = K (θ ) ∂z ∂θ ∂z
K (θ )
/59/
68
Diffusitas air tanah didefenisikan sebagai berikut: D (θ ) = K (θ )
∂ψ ∂θ
/60/
Subsitusi persamaan tersebut dimasukkan ke dalam persamaan 59 akan diperoleh ∂ψ ∂θ ∂ψ ∂θ = D (θ ) , K (θ ) = D (θ ) ∂x ∂x ∂y ∂y ∂ψ ∂θ dan K (θ ) = D (θ ) ∂z ∂z
K (θ )
/61/
Subsitusi persamaan 51 dimasukan ke dalam persamaan 58 akan diperoleh ∂θ ∂ ∂ (θ ) ∂ ∂ (θ ) ∂ ∂ (θ ) = D (θ ) + D (θ ) + D (θ ) ∂t ∂x ∂x ∂y ∂y ∂z ∂z
/62/
Kondisi awal dan kondisi batas pada strip olahan tanah: Penyelesaian persamaan 62 dilakukan secara numerik. Untuk itu diperlukan kondisi awal dan kondisi batas secara geometris. a. Kondisi awal Pada kondisi awal (t=0), kandungan air dalam strip olahan tanah adalah
t =0
z≥0 x≥0 y≥0
θ = θ o ( x, y , z )
/63/
b. Kondisi batas penampang melintang (x,z) b.1. Sepanjang permukaan tanah BE apabila evaporasi potensial (Ep) lebih besar dari laju aliran air yang keluar (q1), maka air yang keluar melalui permukaan tanah adalah q1 t > 0,
z = 0;
x≥0
E p > q1
/64/
∂θ BE : q 1 = − D (θ ) − K (θ ) ∂ z
b.2. Sepanjang permukaan tanah BE apabila evaporasi potensial (Ep) sama atau lebih kecil dari laju aliran air yang ke permukaan tanah (q1), maka air yang keluar sama dengan Ep: t > 0,
z = 0; x ≥ 0
E p < q1
BE : E p = dari data iklim
/65/
b.3. Sepanjang perbatasan AB dan CD terjadi laju aliran sebesar q3 kedalam strip olahan tanah dengan arah dua dimensi kearah horizontal dan vertikal. t > 0,
∂θ ∂θ AB & CD : q 3 = D (θ ) + D (θ ) + K (θ ) ∂x ∂z
/66/
69
b.4. Permukaan AF dan DE akan terjadi laju aliran air kedalam zone tillage dengan arah dua dimensi, kearah horizontal dan vertikal. Pada kondisi perbatasan ini , karena merupakan daerah penggenangan air, maka: t > 0, θ = θ s ;
∂θ ∂θ AF & DE : Cap . = D (θ ) + D (θ ) + K (θ ) ∂x ∂z
Tanda postif pada persamaan
/67/
adalah sebagai petunjuk bahwa air akan
masuk ke dalam sistem (strip olahan tanah). b.5. Pengkondisian dasar strip olahan tanah (z=zb) kandungan air tanahnya dianggap sama dengan kandungan air pada waktu t sebelumnya (tanah tak terolah kondisinya padat atau kedap), maka akan terjadi laju aliran air ke searah strip olahan tanah (searah sumbu y = q4). t > 0,
∂θ y = q 4 , z = z b ; θ ( t +1) > θ t : q 4 = D (θ ) + K (θ ) ∂ z
/68/
c. Kondisi batas penampang membujur (y,z) Kondisi
batas
sama
halnya
dengan
penampang
melintang
dengan
menyesuaikan titik-titik pembatasan dari penampang membujur tersebut dan arah sumbu koordinat aliran pergerakan air (searah sumbu y)
Pergerakan sebaran kadar air pada kondisi tidak jenuh: Boundary condition untuk perhitungan persamaan pergerakan air ditunjukkan pada Gambar 33. q(y,z=0)=E-R
q(y=0,z)=0 q(y=L,z) (kontur freatik pergerakan sebaran air)
h(y=0,z)=h (pintu air) q(y, z=T)0 Gambar 32 Skema boundary condition untuk pergerakan air dalam parit olahan tanah
70
Input data sifat fisik tanah dari hasil analisis konduktivitas hidrolik horisontal
Desain tampilan pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
Penyelesaian sistem linier yang terbentuk (matrik tridiagonal) diselesaikan dengan Thomas Algorithm
Konsep difusivitas, konduktivitas hidraulik, preasure head dan kadar air tanah
Function Van Gnuchten Persamaan van Genuchten θ ( h ) = θr +
Function Mualem
(
K ( Se ) = K s ⋅ S e λ ⋅ 1 − 1 − S e1/ m
θs − θr
(1 + α h )
)
m 2
n m
Function soil water content ∂θ ∂ D (θ ) ∂y ∂θ = ∂t ∂y
∂θ − K (h) ∂ D (θ ) ∂z + ±S h ( ∂z
Konsep kesetimbangan massa
Function massbalance 1
Function massbalance 2
∂h ∂θ ∂h ∂θ ∂ K ( h) − K ( h) ∂ K ( h) ∂θ ∂y ∂θ ∂θ ∂z ±S h = + ∂t ∂y ∂z
∂θ = C ( h) ∂h ∂h K ( h ) D (θ ) = K ( h ) = ∂θ C ( h )
qy
∂q y ∂q z ∂θ ∂h = C (h) =− − ± S (h) ∂t ∂t ∂y ∂z ∂h ∂h qz = − K z ( h ) − 1 = − K y (h ) ∂z ∂ y
∂h ∂h ∂ K ( h ) ∂ K ( h ) − 1 ∂h ∂y ∂z + ± S (h) C ( h) = ∂t ∂y ∂z
Simulasi pergerakan pressure head dan kadar air
Finite difference ADI (Alternating direct implicit) (Setiawan, 1992) dalam bentuk skema Newton algorithm
firststage 'hitung j arah y implicit arah y; explicit arah z Newton method dengan membentuk matrik Jacobian
secondstage ' hitung i arah z implicit arah z; explicit arah y Newton method dengan membentuk matrik Jacobian
display1-5 pressure head (iterasi 1, 2, 3, 4, 5) display 6-10 water content (iterasi iterasi 1, 2, 3, 4, 5)
Gambar 33 Diagram pembuatan model pergerakan kadar air pada strip olahan tanah menggunakan Ms excel VBE.
71
Hubungan persamaan aliran air dalam bentuk pressure head (hydraulic conductivity) dan water content (Diffusi) sebagai berikut: 1) Dalam bentuk pressure head ∂h ∂h ∂ K (h ) − 1 ∂ K (h ) ∂θ ∂θ ∂h ∂h ∂y ∂z = = C (h ) == + ± S (h ) ∂t ∂h ∂t ∂t ∂y ∂z ∂h ∂θ ∂h ∂θ ∂ K (h ) − K (h ) ∂ K (h ) θ ∂ ∂ y ∂θ θ ∂ ∂ z + ±S h = ( ) ∂t ∂y ∂z ∂θ = C (h ) ∂h K (h ) ∂h D (θ ) = K ( h ) = ∂θ C (h )
/69/
/70/ /71/
2) Dalam bentuk water content/difusi ∂θ = ∂t
∂θ ∂ D (θ ) ∂ D (θ ∂ y + ∂y
)
∂θ − K (h ) ∂z ±S h ( ) ∂z
/72/ Beberapa persamaan yang digunakan dalam pergerakan air untuk dimasukkan
dalam persamaan umum pressure head adalah sebagai berikut: Persamaan 2 Dimensional Richards equation
∂q y ∂qz ∂θ ∂h = C ( h) = − − ± S ( h) ∂t ∂t ∂y ∂z
/73/
∂h qy = −K y ( h ) ∂y
∂h qz = −Kz ( h) −1 ∂z ∂h ∂h ∂ K ( h ) ∂ K ( h ) − 1 ∂ y ∂h ∂z = + ± S (h) C (h) ∂t ∂y ∂z
/74/
Persamaan van Genuchten (1980) model
θ ( h ) = θr +
m = 1−
(
θ s − θr
1 + α h
)
n m
1 n Persamaan Water capacity
/75/ /76/
72
n dθ α (θ s − θ r )( n − 1) ( h ) C ( h) = = 2 −1/ n dh 1 + (α h )n
n −1
/78/
Persamaan Mualem (1976) model yang dimodifikasi
(
K ( Se ) = K s ⋅ Se λ ⋅ 1 − 1 − S e1/ m
)
m 2
/79/
Persamaan S degree of saturation
Se =
θ − θr θs − θr
/80/
Solusi menggunakan Finite difference ADI (Alternating direct implicit) dalam bentuk skema Newton algorithm (Setiawan, 1992) sebagai berikut: Metode beda hingga yang digunakan untuk menyelesaikan persamaan aliran air dan larutan adalah skema Alternate Directing Implicit-ADI. Penggunaan skema tersebut smerupakan istem persamaan non-linier yang terbentuk dilinierkan dengan metode Newton, kemudian sistem persamaan linier yang terbentuk diselesaikan secara simultan dengan algoritma Thomas. Persamaan aliran air diselesaikan dengan metode beda hingga untuk mendapatkan kecepatan aliran dan agihan kadar air disekitar dalam olahan tanah terbatas. Tahap 1: implicit arah y; explicit arah z ∆t ∆t t+ t+ t + ∆t t + ∆t hi , j +21 − hi , j 2 hi , j 2 − hi , j −21 hi , j − h 1 − K h C ( h) = K y1 ( h ) y2 ( ) ∆t 2 ∆y ∆y ∆y t+
∆t 2
t i, j
+
C (h ) = C
(
)
(
)
hit+1, j − hit, j hit, j − hit−1, j 1 K z1 ( h ) − K z1 ( h ) − K z 2 ( h ) − K z 2 ( h ) ± S ( h ) ∆z ∆z ∆z ∆t t+ h i , j 2 + h it, j 2 ∆t t+ 2 i , j +1
K h K y1 ( h ) =
∆t 2
∆t t+ 2 i, j
+ K h 2
∆t 2 i , j −1
K hi , j + K h K y2 ( h) = 2 K ( hit+1, j ) + K ( hit, j ) K z1 ( h ) = 2 t+
t+
/81/
/82/
/83/
73
( )
(
K hit, j + K hit−1, j
Kz2 (h) =
)
2
/84/
Jacobian matrix ∆t t+ 2 i, j −1
Fj (h
∆t t+ 2 i, j
,h
∆t t+ 2 i, j +1
,h
+
t+ ∆2t t +∆2t t+∆t t +∆t hi, j+1 − hi, j hi, j 2 − hi, j−21 h − hi, j 1 − K h + Ky1 ( h) ) = C( h) y2 ( ) ∆t 2 ∆y ∆y ∆y t+
t i, j
∆t 2
(
)
(
)
hit, j − hit−1, j hit+1, j − hit, j 1 Kz1 ( h) − Kz1 ( h) − Kz2 ( h) − Kz2 ( h) ± S ( h) ∆z ∆z ∆z
/85/ Persamaan di atas nonlinier; diselesaikan dengan Newton method dengan membentuk matrik Jacobian. ∂F j
∂hi , j −1
∆ hit,+j ∆−1t +
∂F j
∂ hi , j
∂F j
∆ hit,+j ∆t +
∂ h i , j +1
∆ hit,+j ∆+1t = − F j
konversi dalam bentuk matrik sebagai berikut: b1 a2 0 ⋅ ⋅ ⋅
c1
0
⋅
⋅
b2 ⋅ ⋅
c2 ⋅ ⋅
0 ⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
t + ∆t F1 ∆hi ,1 t + ∆t ⋅ ∆hi , 2 F2 ⋅ ⋅ = − ⋅ 0 ⋅ ⋅ t + ∆t F c M∞ − 2 ∆hi , M∞ − 2 M∞ − 2 F bM∞ −1 ∆hit,+M∆∞t −1 M∞ −1
⋅
⋅ ⋅ 0 a M∞ −1
/86/
Ketentuan: aj =
∂F j
bj =
∂hi , j −1
∂F j
cj =
∂hi , j
∂F j
∂hi , j +1
Penyelesaian sistem linier yang terbentuk (matrik tridiagonal) diselesaikan dengan Thomas Algorithm. Perbaikan nilai hit,+j ∆t dilakukan dengan persamaan berikut: h it,+j ∆ t = h it,+j ∆ t + ∆ h it,+j ∆ t
/87/
M
∑F
Hasil diterima jika
i =1
j
≤ error toleransi ..................................................... /88/
Tahap 2: implicit arah z; explicit arah y t + ∆2t t + ∆2t t + ∆2t t + ∆2t hi, j +1 − hi, j hi , j − hi, j −1 h − hi, j 1 − K h C ( h) = K y1 ( h) ( ) y 2 ∆t 2 ∆y ∆y ∆y t t +∆t t t +∆t hit++∆ hit,+∆ 1 1, j − hi , j j − hi −1, j − Kz 2 ( h ) ± S ( h ) + Kz1 ( h) − Kz1 ( h) − Kz 2 ( h) ∆z ∆z ∆z t +∆t i, j
t+
∆t 2
(
)
(
)
74
t + ∆2t t + ∆t hi , j + hi , j C (h ) = C 2
t + ∆t t+ ∆t K h i , j +21 + K h i , j 2 K y1 ( h ) = 2
K y2
t + ∆t t + ∆t K hi , j 2 + K h i , j −21 (h ) = 2
(
)
(
K hit++1,∆ tj + K hit,+j ∆ t
K z1 ( h ) =
(
2
)
(
K hit,+j ∆ t + K hit−+1,∆ tj
K z 2 (h ) =
)
)
2
(
t+
)
t t +∆t t +∆t Fi hit−+∆ 1, j , hi , j , hi +1, j = C ( h )
+
∆t
t hi , j 2 − hit,+∆ j
∆t 2
(
∆t ∆t t+ t+ t + ∆2t t + ∆2t hi , j +1 − hi , j 2 hi , j − hi , j −21 1 − K h K y1 ( h ) + y2 ( ) ∆y ∆y ∆y
)
(
)
t t +∆t t t +∆t hit++∆ hit,+∆ 1 j − hi −1, j 1, j − hi , j K z1 ( h ) − K z 2 ( h) ± S ( h) − K z1 ( h ) − K z 2 ( h ) ∆z ∆z ∆z
/89/ Persamaan diatas nonlinier; diselesaikan dengan Newton method dengan membentuk matrik Jacobian. ∆t ∆t ∆t t+ t+ t+ ∂Fi ∂Fi ∂Fi ∆hi −1,2j + ∆hi , j 2 + ∆hi +1,2j = − Fi ∂hi −1, j ∂hi , j ∂hi +1, j
/90/
konversi dalam bentuk matrik sebagai berikut: b1 a2 0 ⋅ ⋅ ⋅
c1
0
⋅
⋅
⋅
b2
c2
0
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
0 c N∞ −2
⋅
⋅
0
a N ∞ −1
b N ∞ −1
∆t t+ ∆ h1 , j 2 ∆t t+ ∆ h 2, j 2 ⋅ ⋅ ∆t t+ ∆ h N ∞ 2− 2 , j ∆t t+ 2 ∆ h N ∞ −1, j
F1 F2 = − ⋅ ⋅ F N∞ − 2 F N ∞ −1
/91/
Ketentuan: ai =
∂ Fi ∂ hi −1, j
bi =
∂Fi ∂hi , j
ci =
∂Fi ∂hi +1, j
Penyelesaian sistem linier yang terbentuk (matrik tridiagonal) diselesaikan dengan Thomas Algorithm. t+
Perbaikan nilai hi , j t+
∆t
t+
∆t
∆t 2
t+
dilakukan dengan persamaan berikut:
∆t
hi , j 2 = hi , j 2 + ∆hi , j 2
/92/
75
N
Hasil diterima jika
∑F i =1
i
≤ error toleransi ..................................................../93/
Hasil dan Pembahasan Simulasi model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan merupakan suatu metode pendekatan masalah dengan membuat model (program komputer) dari keadaan yang sebenarnya dari pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Pembentukan simulasi menggunakan model tersebut ditujukan sebagai alat (tool) untuk menganalisa dan merancang sistem kinerja irigasi bawah permukaan pada suatu strip olah tanah terbatas. Hal ini dilakukan karena analisa sistem dengan model simulasi dapat digunakan untuk menciptakan sistem baru yang diduga akan lebih baik dari pada yang sebelumnya. Simulasi selanjutnya menghasilkan model yang representatif dari aktivitas sistem pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan terhadap waktu. Simulasi model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan melibatkan tiga kegiatan, yaitu; a) membuat model yang menggambarkan keadaan sistem pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dan proses yang terjadi di dalamnya, b) memanipulasi model tersebut yang dapat menghasilkan data eksperimen dan c) menggunakan model dan data untuk menjawab atau memecahkan persoalan mengenai sistem pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Simulasi model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menjadi pendekatan eksperimen yang mengunakan model suatu sistem pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Selanjutnya penggunaan analisa sistem dan simulasi tersebut dapat dilakukan suatu bentuk percobaan dari suatu sistem tanpa harus mengganggu sistem yang diteliti untuk pengembangan penelitian lanjutan. Pembangunan model dimulai dengan mengumpulkan pemasalahan di lapangan diterjemahkan kedalam pernyataan matematis sebagai kondisi awal dan kondisi pembatas. Model matematis yang dibangun dari suatu pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan pada akhirnya dapat memberikan kesimpulan kuantitatif.
76
Pembangunan konsep simulasi pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan konsep untuk kuantifikasi jumlah air dalam tanah, yang terdiri dari 2 pendekatan: 1. Berdasarkan mass (water content) Pendekatan ini dilakukan dengan mengukur jumlah air (massa, volume) dalam volume tanah tertentu. Bidang fisika tanah dan pertanian sering digunakan volumetric water content, θ (volume air). Bidang mekanika tanah lebih sering memakai (massa air). Pembuatan simulasi model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan konsep volumetric water content. 2. Berdasarkan konsep energi Proses interaksi air-udara-padatan partikel tanah, tegangan permukaan (surface tension) yang merupakan bentuk energi akan terjadi pada pori-pori tanah. Suatu bentuk energi diukur dengan besaran hisapan matriks (matrix suction (cm)) atau pressure head, h (-cm), dimana pF = log(-h) digunakan untuk menunjukkan bentuk energi tersebut. Saat ini pressure head lebih popular dipakai sehingga digunakan dalam program model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Sebagai pertimbangan ketika kondisi tanah jenuh maka semua pori tanah terisi air dimana pressure head = 0 cm sehingga semakin tanah kering nilai pressure head menjadi semakin negatif. Kedua konsep pendekatan besaran tersebut selanjutnya dibuat hubungan volumetric water content dengan pressure head yang dinamakan soil water retention atau θ(h). Ketika saat air bergerak di dalam tanah maka diperlukan suatu besaran lainnya yaitu unsaturated hydraulic conductivity atau K(h) atau K(θ) yang merupakan fungsi pressure head atau water content. Soil water retention dan unsaturated hydraulic conductivity merupakan sifat hidrolika tanah yang terdiri atas 3 variabel yaitu pressure head, water content dan hydraulic conductivity. Pembangunan konsep simulasi aliran air dalam tanah diperlukan suatu fungsi atau persamaan untuk pendekatan Soil water retention dan unsaturated hydraulic conductivity. Persamaan retensi air tanah yang paling terkenal dan sering digunakan adalah model yang dibuat oleh van Genuchten (van Gencuhten 1980):
77
Se ( h ) =
θ ( h ) − θr 1 = m θ s − θr 1 + (α h )n
θ ( h) =
θs − θr 1 + (α h )n
m
+ θr
Se merupakan derajat jenuh efektif, θr and θs adalah residual dan saturated water content (L3L-3), sedangkan m=1-1/n, selanjutnya n dan α merupakan suatu parameter empiris. Fungsi hidrolik konduktivitas tak jenuh lainnya yang paling terkenal adalah Mualem model (Mualem 1976). Bentuk pendekatan dapat dihubungkan (closed
form) dengan model dari van Genuchten (van Gencuhten 1980) sebagai berikut:
(
K ( S e ) = K s S e l 1 − 1 − S e11/ m
)
m
2
Ks dan ℓ merupakan hidrolik konduktivitas jenuh. Model dari van Gencuhten menjadi terkenal karena tersedia bentuk yang berhubungan dekat dengan model Mualem. Hidrolik konduktivitas tak jenuh adalah sifat fisik tanah yang paling sulit diukur. Penggunaan hubungan tersebut menjadikan hidrolik konduktivitas tak jenuh dapat diprediksi dengan mudah melalui parameterparameter yang terdapat pada model dari van Gencuhten. Pembuatan program model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan pada lembar kerja Ms. Excel menggunakan fasilitas
visual basic editor pada toolbar macros. Hasil tampilan program pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan ditunjukkan pada Gambar 34 dan 35. Cara kerja aplikasi dari program tersebut dipermudah dengan menggunakan petunjuk warna pada sel yang berbeda yaitu untuk warna hijau nilai dapat dirubah sesuai desain penelitian pemberian air dan sesuai hasil perhitungan dari data sekunder sifat fisik tanah dalam uji infiltrasi kolom horisontal (lihat Tabel 12). Warna merah merupakan boudary condition tidak dapat dirubah nilainya. Hubungan hasil pengujian infiltrasi kolom horisontal dengan program model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan yang dibangun karena penggunaan persamaaan aliran air horisontal yang sama yaitu fungsi dari van Genuchten (1980) dan Mualem (1976).
78
Gambar 34 menunjukkaan tampilan sederhana dari program model pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan yang dilengkapi dengan tombol Initial dan Run. Oprasional kerja program yang dibuat adalah sebagai berikut; setelah memberi nilai yang sesuai perancangan dan hasil sifat fisik infiltrasi kolom horisontal maka klik tombol Initial lalu pindah ke sheet 2 (Gambar 35) untuk merubah nilai pada desain pintu air pada bagian pangkal dasar strip olah tanah terbatas (sel warna hijau). Selanjutnya kembali ke sheet 1 (Gambar 34) untuk memulai mengklik tombol Run, tunggu sampai proses iterasi selesai (sel warna kuning, perubahan nilai tampak pada sel warna merah di bawahnya). Tampilan program yang telah dibuat (Gambar 34) dilengkapi dengan grafikgrafik water content vs pressure head, hydraulic conductivity vs pressure head, water capacity vs pressure head, dan hydraulic conductivity vs water content grafikgrafik tersebut ditunjukkan pada Gambar 36.
Gambar 34 Tampilan program pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan.
79
Gambar 35 Tampilan program seting bukaan pintu air atau celah pada konsep irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas
0.4 0.3 soil water retention
0.2 0.1 0 1
Hydraulic conductivity [cm/s]
Water content [cm3/cm3]
0.5
1.E+00 1.E-01 1.E-02 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 1.E-09 1.E-10 1.E-11 1.E-12 1.E-13
10 100 1000 10000 PRESSURE HEAD [-cm]
konduktivitas hidrolik
1
100 10000 PRESSURE HEAD [-cm]
Water content (cm3 cm-3) 0
0.006 0.005 0.004 soil water content
0.003 0.002 0.001 0 1
100 10000 PRESSURE HEAD [-cm]
Hydraulic conductivity (cm s-1)
Water capacity [1/cm]
0.007
0.2
0.4
0.6
1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001 0.000000
Difusifitas
Gambar 36 Tampilan hasil grafik soil water retention, konduktivitas hodrolik kadar air basis volume dan difusivitas pada program pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
80
Iterasi yang diatur dalam tampilan program dipilih nilai 800s, 1600s, 2400s,
3200s, dan 4000s. Iterasi yang dipilih ditampilkan pada sheet 4 sampai dengan sheet 8 untuk konsep pressure head (Gambar 37 dan 38 (tampilan kontur)) dan sheet 10 sampai dengan sheet 14 untuk konsep water content (Gambar 39 dan 40 (tampilan kontur)).
Gambar 37 Grafik iterasi pressure head dari hasil running program model sebaran kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Kecepatan pergerakan air secara tak jenuh dalam tanah dikendalikan oleh konduktivitas hidrolik tak jenuh yang besarnya dipengaruhi oleh kadar air dan potensial air tanah. Menurut Cresswell et al. (1992), perbedaan konduktivitas
81
hidrolik tanah pada potensial potensial < 1 bar terjadi karena perbedaan pori di dalam struktur tanah, di antara agregat tanah.
Gambar 38 Tampilan grafik kontur pressure head (cm H2O) yang menunjukan pola pergerakan air dalam tanah dari suatu tampilan iterasi program komputer.
82
0 -6
8000
-12 -18
-24 -30
-4 -10 -16
-22 -28
-2
24000
-8
-14 -20 -26
0
32000
-6
Kedalaman olahan tanah (cm)
Setting waktu program simulasi (s)
16000
-12 -18 -24
-30
40000
-4
-10 -16
-22
96
90
84
78
72
66
60
54
48
42
36
30
24
18
12
6
0
-28
Panjangn olahan tanah (cm)
Ket: kadar air air basis volume (cm3cm-3)
0.4-0.6
0.2--0.4
0-0.2
Gambar 39 Grafik iterasi kadar air basis volum dari hasil running program model pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Kondisi jenuh dan tak jenuh dalam tanah terus menerus terjadi secara simultan untuk mencapai keseimbangan (Jury et al. 1991). Perbandingan tampilan dari hasil simulasi model pergerakan air pada strip
olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan ditunjukkan tampilan grafik dari Ms.Excel dan tampilan menggunakan software Surfer 8 dalam bentuk kontur. Konversi data hasil simulasi ke bentuk kontur setelah diolah menggunakan software Surfer menjadikan tampilan lebih mudah dipelajari dipelajari pola pergerakan yang terjadi.
83
Gambar 40 Tampilan grafik kontur kadar air basis volum yang menunjukan pola pergerakan air dalam tanah dari suatu tampilan iterasi program komputer. Hasil analisis dari pola pergerakan yang ditampilkan pada pola kontur menunjukan proses pembasahan dapat mencapai zona kedalaman (–5 cm) untuk zona
84
perakaran bibit tanaman semusim. Capaian pergerakan dari proses pembasahan pada zona perakaran bibit tanaman semusim menjadi temuan penting guna pengembangan konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Hal lainnya sebagai perimbangan adalah kondisi kadar air yang tinggi pada bagian zona kedalaman (-20 cm) daerah pangkal serta dasar strip olahan dapat berdampak negatif bagi pertumbuhan perakaran karena selain kadar air tinggi juga aerasi yang kurang baik. Proses pergerakaan air yang terjadi menurut model dalam bentuk kontur dapat dijelaskan sebagi berikut; pada celah akan mengalami turbulensi desakan air di sekitar daerah pangkal sesuai tekanan penuangan air. Selanjutnya terjadi proses penyebaran, penyimpanan dan penipisan kadar air dimana aliran dalam sistem tersebut dapat dijelaskan dengan beberapa fase (Jansen 1983) yaitu: 1. Fase penyebaran yaitu terjadi pada total waktu selama irigasi, air menyebar didalam strip olahan tanah dari pangkal hingga ujung strip olahan. 2. Fase penyimpanan yaitu terjadi pada total waktu antara akhir dari penyebaran air dan penghentian pemberian air irigasi. 3. Fase penipisan yaitu terjadi pada total waktu antara penghentian pemberian air dan permulaan resesi di bagian pangkal. Sistem model yang dibangun di atas menunjukkan pola pembasahan air dimungkinkan kurang seimbang dimana di daerah pangkal akan mengalami proses pembasahan lebih banyak sedangkan pada daerah ujung dekat pengeluaran (outlet) pembasahan kurang sempurna. Hal ini menegaskan bahwa sistem yang dikembangkan ditujukan guna menjaga kelembaban pada tanah olahan bukan untuk pengairan kontinyu. Hasil tampilan model simulasi menunjukkan bahwa konsep yang terbaik menjadi pilihan adalah konsep pergerakan kadar air pada kisaran air tersedia yaitu tingkatan air yang berada antara titik layu permanen dan kapasitas lapang. Definisi tersebut merupakan lebih menggambarkan suatu bentuk atau kondisi air kapiler. Air kapiler ditahan di pori tanah yang lebih kecil, dimana gaya kapiler mencegah pengurasan air dan sebagai selaput mengelilingi partikel tanah. Pada kapasitas lapang, air dipegang dengan kekuatan sebesar 1/3 atmosfir dan pada titik layu permanen air dipegang dengan kekuatan kira-kira 15 atmosfir (Setyati 1979). Secara teoritis pergerakan air yang digambarkan dalam model pergerakan
85
merupakan proses dari air kapiler dan air gravitasi. Air kapiler dapat bergerak naik ke ruang pori tanah karena kapilaritas dan potensial kapiler (gaya menahan air). Tinggi kenaikan air yang disebabkan oleh potensial kapiler adalah berbanding terbalik terhadap diameter kapiler. Pergerakan air dalam tanah karena adanya aliran irigasi bawah permukaan membentuk pergerakan sebaran air horizontal dan pergerakan sebaran air vertikal (kapilaritas) dalam membasahi ruang olah tanah sehingga dapat menjadi salah satu faktor penyedia kebutuhan air tanaman. Kesimpulan 1. Pembangunan konsep simulasi pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan konsep untuk kuantifikasi jumlah air dalam tanah, yang terdiri dari 2 pendekatan yaitu volumetric water content, θ (volume air) dan besaran hisapan matriks (matrix suction (cm)) atau pressure head, h (-cm). 2. Konversi data hasil simulasi ke bentuk kontur setelah diolah menggunakan software Surfer menjadikan tampilan lebih mudah dipelajari pola pergerakan yang terjadi. 3. Hasil analisis dari pola pergerakan yang ditampilkan pada pola kontur menunjukan proses pembasahan seiring waktu dapat mencapai zona kedalaman – 5 cm untuk zona perakaran bibit tanaman semusim menjadi temuan penting guna pengembangan konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan.
86
87
PENAMBAHAN BAHAN ORGANIK PADA TANAH BERLIAT DALAM PENGOLAHAN TANAH TERBATAS BERIRIGASI BAWAH PERMUKAAN UNTUK TANAMAN SEMUSIM Pendahuluan
Tanah memiliki fungsi sebagai sumber unsur hara bagi tumbuhan dan sebagai matriks tempat akar tumbuhan berjangkar dan air tanah tersimpan, serta tempat unsur-unsur hara dan air diberikan untuk pertumbuhan tanaman yang baik. Pada umumnya tanah-tanah yang subur sebagian besar sudah diusahkan penduduk di Indonesia. Tanah-tanah yang belum diusahakan umumnya berupa tanah kurang baik yang disebut tanah marginal. Tanah-tanah marginal merupakan sasaran dalam usaha perluasan areal pertanian (ekstensifikasi) di masa yang akan datang. Salah satu tanah yang digolongkan pada marginal tersebut adalah tanah podzolik merah kuning. Tanah podsolik merah kuning adalah jenis tanah yang mendominasi lahan kering di Indonesia. Daerah-daerah di Kalimantan luas lahan kering dengan jenis tanah podsolik merah kuning diperkirakan sekitar 20.7 juta ha (60%), umumnya tersebar pada daerah beriklim basah (Partohardjono et al. 1994). Podsolik merah kuning di indonesia secara keseluruhan luasnya diperkirakan mencapai 34.6 juta ha, sebagian besar terdapat di Sumatera, Kalimatan, Sulawesi dan Irian Jaya (Hidayat dan Mulyani 2002). Lahan pertanian bertekstur tanah lempung berliat dari jenis podsolik merupakan tantangan bagi perkembangan teknologi agar dapat meningkatkan produktifitas lahan pertanian. Notohadiprawiro (2006), mengungkapkan tanah podsolik merah-kuning memiliki banyak permasalahan terkait dengan hamper semua sifatnya, yaitu; fisik, fisikokimia, kimia, biologi dan morfologi. Pengelolaan lahan bertekstur podsolik merah kuning dengan diharapkan meningkatkan nilai manfaatnya dari marginal menjadi berproduktivitas secara berkelanjutan. Perbaikan karakteristik tanah diperlukan suatu teknologi
yang dapat bekerja secara serbacakup
(comprehensive). Beberapa ciri-ciri tanah podsolik merah-kuning yang menjadi permasalahan utama budidaya tanaman diantaranya sebagai berikut: 1. Daya simpan air terbatas: tanah mudah mengalami kekeringan karena kelembaban cuaca menurun sedikit saja. Penyampaian zat hara dari tanah ke akar pada umumnya berlangsung dengan media air (aliran massa, difusi). Mudah mengalami
88
kekurangan air yang dapat menyebabkan degradasi efektivitas tanah dalam menyampaikan hara kepada tanaman. 2. Kedalaman efektif tanah terbatas disebabkan tanah mempunyai horison berlempung relatif dangkal. Horison ini membatasi perkolasi air dan cenderung meningkatkan aliran run off yang dapat meningkatkan terjadinya erosi. Air perkolasi yang terhambat karena horison berlempung cenderung terdapat di atas bidang permukaan yang membuat licin bidang tersebut. Pengumpulan air perkolasi di dalam tanah pada bagian atas horison berlempung menyebabkan bobot massa tanah naik dan rentan longsor sepanjang bidang permukaan horison berlempung yang licin. 3. Derajat agregasi dari fraksi debu dan lempung bernilai rendah serta kemantapan agregatnya lemah. Keadaan tersebut menambah kerentanan tanah terhadap erosi di lahan berlereng, dan terhadap pemadatan (compaction) oleh penggunaan alat dan mesin pertanian. Salah satu upaya pemecahan masalah persoalan tanah marginal (podsolik merah-kuning), diperlukan teknologi pemupukan organik. Upaya yang diperlukan untuk menanggulangi berbagai kendala tanah podsolik merah-kuning tersedia dalam pemupukan organik. Bahan organik tanah berpengaruh terhadap sifat-sifat kimia, fisik maupun biologi tanah. Fungsi bahan organik didalam tanah sangat banyak, baik terhadap sifat fisik, kimia maupun biologi tanah antara lain (Stevenson 1994): 1) berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap ketersediaan hara, 2) memebentuk agregat tanah yang lebih baik dan memantapkan agregat yang telah terbentuk sehingga aerasi ,permeabelitas dan infiltrasi menjadi lebih baik, 3) meningkatkan retensi air yang dibutuhkan bagi pertumbuhan tanaman, 4) meningkatkan retensi unsur hara melalui peningkatan muatan dalam tanah, 5) meningkatkan kapasitas sangga tanah, 6) meningkatkan suhu tanah, dan 7) mensuplai energi bagi organisme tanah. Jumlah air yang diperoleh tanah tergantung pada kemampuan tanah menyerap cepat dan meneruskan air yang diterima dari permukaan tanah ke lapisan tanah di bawahnya. Kemampuan tanah menahan air dipengaruhi oleh tekstur tanah dan bahan organik. Tanah bertekstur liat tidak hanya memiliki permukaan yang luas tetapi juga bermuatan listrik. Muatan listrik memberi sifat pada liat untuk dapat mengikat air
89
maupun hara tanaman pada permukaannya. Inilah yang menyebabkan liat lebih banyak menyimpan air. Bahan organik mempunyai peranan yang penting di dalam tanah yaitu terhadap sifat-sifat tanah (Reeves 1997). Pengaruhnya sendiri terhadap sifat listrik tanah antara lain bahan organik dapat mendorong meningkatkan daya mengikat air tanah dan mempertinggi jumlah air tersedia untuk kebutuhan tanaman (Jumin 2002). Bahan organik yang diberikan dalam tanah akan mengalami proses pelapukan dan perombakan yang selanjutnya akan menghasilkan humus. Humus bersilat koloid hidrofil yang dapat menggumpal dan berbentuk gel, oleh sebab itu humus penting dalam pembentukan tanah yang remah (Sarief 1985). Humus juga penting artinya agar tanah tidak akan cepat kering pada musim kemarau karena memiliki daya memegang air (water holding capacity) yang tinggi. Humus dapat mengikat air empat sampai enam kali lipat dari beratnya sendiri. Dengan terikatnya air oleh humus berarti dapat mengurangi penguapan air melalui tanah (Fitter dan Hay 1998). Menurut Hardjowigeno (1989), kapasitas lapang (FC, Field Capacity) adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang menunjukkan air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan oleh tanah tersebut terus menerus diserap oleh akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama makin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak mampu lagi menyerap air tersebut sehingga tanaman menjadi layu (titik layu permanen/WP, Wilting Point). Kandungan air tanah antara kapasitas lapang dan titik layu permanen disebut total air tanah tersedia (TAM, Total Available Moisture). Titik kritis adalah batas minimum air tersedia yang dipertahankan agar tidak habis mengering (diserap oleh tanaman) hingga mencapai titik layu permanen. Titik kritis ini berbeda untuk berbagai jenis tanaman, tanah, iklim, serta diperoleh berdasarkan penelitian lapangan (Benami dan Offen 1984). Kandungan air antara kapasitas lapang dan titik kritis disebut RAM (Ready Available Moisture). Perbandingan antara RAM dengan total air tanah tersedia dinyatakan dengan faktor p yang besarnya dipengaruhi oleh iklim, evapotranspirasi, tanah, jenis tanaman dan tingkat pertumbuhan tanamana (Raes 1988). Banyaknya kandungan air dalam tanah berhubungan erat dengan besarnya tegangan air (moisture tension) dalam tanah tersebut. Besarnya tegangan air
90
menunjukkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk menahan air tersebut dalam tanah. Kandungan air pada kapasitas lapang ditunjukkan pada pF 2.54, sedangkan kandungan air pada titik layu permanen adalah pada pF 4.2. Air yang tersedia bagi tanaman adalah yang terdapat pada selang antara pF 2.54 – Pf 4.2 (Doorenbos dan Kassam 1979). Bahan organik membantu mengikat butiran liat membentuk ikatan butiran yang lebih besar sehingga memperbesar ruang-ruang udara diantara ikatan butiran (Schjønning et al. 2007). Kandungan bahan organik yang semakin banyak menyebabkan air yang berada dalam tanah akan bertambah banyak. Bahan organik dalam tanah dapat menyerap air 2–4 kali lipat dari berat bobotnya yang berperan dalam ketersediaan air (Sarief 1985). Penambahan bahan organik dalam tanah dapat dilakukan dengan cara pemberian pupuk organik. Keuntungan dari penambahan pupuk organik ke dalam tanah tidak hanya terletak pada kadar unsur haranya saja tetapi juga mempunyai peranan lain ialah meinperbaiki keadaan struktur, aerasi, kapasitas menahan air tanah, mempengaruhi atau mengatur keadaan temperatur tanah dan menyediakan suatu zat hasil perombakan yang dapat membantu pertumbuhan tanaman (Purnomo et al. 1992). Pengolahan tanah secara konvensional dalam aplikasinya di lahan lebih banyak melakukan operasi pengolahan tanah dibandingkan minimum tillage atau pengolahan tanah terbatas (Kelly et al. 1996). Implementasi olah tanah terbatas pada lahan pertanian beririgasi di Shoutern Alberta menunjukkan kelayakan hasil yang tinggi untuk irigasi pertanian dalam jangka waktu yang lama, dan mendukung pertanian tanaman kacang-kacangan menahun dalam suatu crop rotation (Hao et al. 2000). Morrison (2002) menyatakan bahwa stripe tillage atau pengolahan tanah dalam strip merupakan sistem pengolaham tanah yang menerapkan prosedurprosedur hanya pada suatu strip untuk membatasi potongan tanah atau zona-zona pada tanah dimana barisan tanaman akan ditanam sampai panen berikutnya. Zona pengolahan tanah adalah tidak lebih dari 25% bidang area pengolahan tanah. Prosedur-prosedur strip pemotongan tanah untuk tanaman pertanian merupakan tipe konservasi dimana sisa tanaman pada tanah menjadi residu bahan organik selain itu dapat melindungi pemupukan pada zona barisan tanam.
91
a
b
Gambar 41 Sistem pengolahan tanah dalam strip merupakan suatu sistem konservasi pertanian di mana sedikitnya 75% bidang area adalah "interrow" yang tidak diolah dan perlindungan ruang tanam pada barisan tanaman (Morrison 2002) Salah satu metoda pengolahan tanah terbatas adalah zone tillage atau pengolahan tanah dalam strip. Vyn dan Raimbault (1991) menyatakan pengolahan tanah dalam strip dilakukan dengan pengolahan tanah pada suatu strip celah yang sempit dalam barisan, memilliki beberapa keuntungan potensial. Salah satu keuntungannya yaitu menyediakan keadaan yang cocok bagi tempat tumbuhnya benih tanaman, operasi dengan pengeluaran energi minimum, dan permukaan yang tidak terolah dalam antar barisan dapat mengurangi erosi. pengolahan tanah dalam strip dapat menghasilkan lingkungan yang mendukung untuk benih pada barisan tanam. (Janovicck et al. 2006). Pengolahan dalam strip pada barisan tanaman dikenal sebagai zone tillage atau precision tillage. Pengolahan tanah dalam strip merupakan pengembangan
sistem
lebar
pengolahan
tanah,
khususnya
efektif
untuk
melonggarkan tanah bagian bawah dari kedalaman normal pengolahan tanah dan dapat meningkatkan kedalaman akar serta kepadatan akar (Chaudhary et al. 1995). Pengolahan tanah dalam strip juga dapat meningkatkan kecepatan infiltrasi (Mukhtar et al. 1985), serta meningkatkan tersediannya air untuk tanaman sepanjang kedalaman akar tumbuh serta meningkatkan penyimpanan air (water recharge) (Trouse 1983).
92
Whitley dan Dexter (1982) menyatakan bahwa pada pemadatan alami tanpa pengolahan tanah, nilai tahanan penetrasi tergantung terhadap kadar air tanah (Gambar 42).
Gambar 42 Ilustrasi dari pengolahan tanah yang berbeda pada perlakuan: pengolahan tanah yang seragam (T); 30 mm kedalaman celah, (Ns); 30 mm kedalaman lubang (Nh) 30 mm kedalaman celah dengan retakan vertikal buatan hingga kedalaman 120 mm (Nc120), dan 300 mm (Nc300) Perlakuan penempatan benih pada celah (Ns) dengan lebar 30 mm dan perlakuan penempatan benih pada lubang sempit (Nh) kedalaman 30 mm pada kondisi tanpa olah tanah dapat membatasi pertumbuhan perkembangan akar. Pengaruh pada perlakuan (Nc120) celah 30 mm dan perlakuan pengolahan tanah (T) sampai kedalaman 120 mm terhadap perkembangan pemanjangan akar (tanaman kedelai dan bunga matahari) menunjukkan tren grafik yang sama. Kecepatan pemanjangan akar pada perlakuan (Nc120) celah 30 mm menunjukkan perbedaan nilai 50 % dibandingkan dengan perlakuan pengolahan tanah (T) sampai kedalaman 120 mm. Kirkha (1986) berpendapat kemampuan menyalurkan oksigen kepada zona akar (zone tillage) lebih dipengaruhi oleh lebar pengolahan dibanding kedalaman olah tanah. Peningkatan terbesar dalam penyaluran tersebut terjadi dengan celah
93
yang terkecil pada tanah (12.5% pada permukaan tanah olahan). Kedalaman pengolahan tanah menunjukkan pengaruh yang sedikit pada pergerakan oksigen terhadap tanaman, pegaruh akan meningkat pada penambahan pengolahan permukaan tanah. Pengolahan tanah merupakan salah satu pemecahan masalah lahan marginal pada lahan pertanian bertekstur tanah lempung berliat (podsolik), alternatif lain perlu diperhatikan dalam pemilihan teknologi pengairan lahan. Hagan et al. (1968), menyatakan praktek irigasi yang spesifik diperlukan untuk produksi tanaman yang akan membedakan situasi satu dengan situasi lainnya. Desain irigasi sebaiknya diprioritaskan untuk: 1) mengaplikasikan air irigasi disetiap waktu untuk produksi pertumbuhan tanaman yang diinginkan, 2) menyediakan air dalam jumlah lebih untuk mengganti kehilangan air dart tanah melalui evaporasi dan transpirasi, dan 3) dapat terjadi adanya pencucian profil tanah untuk meningkatkan kebutuhan akan keseimbangan garam dalam tanah. Air mempunyai banyak peranan penting terhadap tanaman, diantaranya pemberian air yang cukup diperlukan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Akar-akar tanaman mengabsorpsi air secukupnya dari tanah untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Keberadaan air sangat berguna dan esensial dalam keadaan yang mudah diabsorpsi oleh tanaman (Sosrodarsono dan Takeda, 1977). Pemberian air irigasi tanaman pada prinsipnya dapat dilakukan dengan berbagai metode. Umumnya irigasi dibedakan menjadi empat jenis yaitu Irigasi permukaan (Surface Irrigation), Irigasi bawah permukaan (Subsurface irrigation), Irigasi curah (springkler irrigation), Irigari tetes (drip irrigation) (Hakim et al. 1986). Batchelor et al. (1996), mengemukakan penggunaan teknik mikroirigasi meliputi low-head drip irrigation, pitcher irrigation dan subsurface irrigation menggunakan pipa tanah liat. Penggunaan subsurface irrigation menggunakan pipa tanah liat menunjukkan lebih efektif dalam memperbaiki hasil, kualitas tanaman dan efesiensi penggunaan air yang baik serta ekonomis (murah, sederhana dan mudah digunakan). Pemilihan dari beberapa alternatif teknologi irigasi, dapat dimungkinkan penggunaan irigasi bawah permukaan lebih sesuai untuk dikembangkan pada lahan marginal atau lahan bertekstur tanah lempung berliat (podsolik).Irigasi bawah
94
permukaan merupakan cara pemberian air irigasi melalui pergerakan air ke atas dalam profil tanah dari aliran air yang berada beberapa puluh sentimeter di bawah permukaan tanah. Air irigasi masuk ke dalam profil tanah dan bergerak ke daerah perakaran melalui pergerakan kapiler. Penggunaan instalasi pada sistem irigasi bawah permukaan akan memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pensuplai air disaat air tanah kering dan sebagai drainase disaat air tanah berlebih. Sistem irigasi bawah permukaan relatif lebih murah dari segi biaya (Hakim et al. 1986). Kondisi tanah dan topografi alam di beberapa lokasi dapat sesuai untuk aplikasi pemberian air secara langsung di bawah permukaan tanah. Lahan yang cocok untuk irigasi bawah permukaan terdiri dari lima jenis lahan sebagai berikut: 1) lahan dengan subsoil berkedalaman dua meter atau lebih, 2) jenis tanah subsoil yang sangat permeabel, 3) tanah dengan permukaan tanah liat dan liat berpasir yang permeabel, 4) kondisi topografi. yang seragam dan 5) lahan dengan kemiringan yang sedang (Israelsen dan Hansen, 1962). Sistem irigasi bawah permukaan lebih banyak dilakukan dalam skala kecil yaitu pada lahan alkali dengan aluvial rendah serta berdekatan dengan tanah dasar sungai yang cukup permeabel. Pengaturan muka air tanah dapat disesuaikan dengan kedalaman untuk pertumbuhan tanaman (Stern, 1979) Lapisan tanah liat biasanya memiliki permeabilitas lambat dan subsoil dangkal yang membatasi pertumbuhan akar serta mengurangi produksi. Perlu penambahan air irigasi yang optimum untuk pertumbuhan tanaman yaitu dengan penambahan sistem irigasi dalam bentuk saluran sub-surface dengan jarak tertentu dibawah drainase permukaan (Mostaghimi et al. 1989). Pergerakan air ke atas dari aliran air dalam tanah (irigasi bawah permukaan) merupakan fenomena yang menarik untuk dipelajari lebih lanjut. Pergerakan air dapat terjadi oleh aliran air dalam tanah sebagai proses irigasi bawah permukaan yang diharapkan dapat membasahi tanah olah dan memenuhi kebutuhan air tanaman. Menurut Hardjowigeno (1989), kapasitas lapang (FC, Field Capacity) adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang menunjukkan air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan oleh tanah tersebut terus menerus diserap oleh akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin lama makin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak mampu lagi menyerap
95
air tersebut sehingga tanaman menjadi layu (titik layu permanen/WP, Wilting Point). Kandungan air tanah antara kapasitas lapang dan titik layu permanen disebut total air tanah tersedia. Titik kritis adalah batas minimum air tersedia yang dipertahankan agar tidak habis mengering (diserap oleh tanaman) hingga mencapai titik layu permanen. Titik kritis ini berbeda untuk berbagai jenis tanaman, tanah, iklim, serta diperoleh berdasarkan penelitian lapangan (Benami dan Offen 1984). Pengolahan tanah terbatas dapat menjadikan perawatan ringan dan mudah serta tanah dapat dialiri air yang optimal bagi pertumbuhan akar. Pengaturan irigasi bawah permukaan memiliki target mencapai agragat-agragat tanah yang stabil. Satbilitas agregat tanah dapat diperbaiki dengan cara penambahan bahan organik pada tanah hasil olahan. Bahan organik membantu mengikat butiran liat membentuk ikatan butiran yang lebih besar sehingga memperbesar ruang-ruang udara diantara ikatan butiran (Schjønning et al. 2007). Bahan organik yang diberikan dalam tanah akan mengalami proses pelapukan dan perombakan yang selanjutnya akan menghasilkan humus (Handayanto 1998). Humus bersilat koloid hidrofil yang dapat menggumpal dan berbentuk gel, oleh sebab itu humus penting dalam pembentukan tanah yang remah (Sarief 1985). Humus juga penting artinya agar tanah tidak akan cepat kering pada musim kemarau karena memiliki daya memegang air (water holding capacity) yang tinggi. Humus dapat mengikat air empat sampai enam kali lipat dari beratnya sendiri. Dengan terikatnya air oleh humus berarti dapat mengurangi penguapan air melalui tanah (Fitter dan Hay 1998). Ruang pori khususnya pada pori mikro dapat menyebabkan tanah mempunyai kapasitas untuk menyimpan air yang disebut kelembaban tanah. Titik layu permanen terjadi pada keadaan lengas tanah yang tidak dapat dipindahkan dari tanah secara alami, seperti dengan osmosis, adsorpsi, gravitasi, dan kapilaritas. Keberadaan lengas tanah yang melebihi kadar lengas tanah pada titik layu permanen disebut lengas tanah tersedia. Kadar lengas tanah dibawah titik layu permanen dikatakan sebagai kekeringan yang menyebabkan tanaman mengalami cekaman air. Kondisi kekeringan dalam pertanian merupakan keadaan defisit air tanah yang terjadi karena keberadaan air di lahan lebih rendah dari laju evapotranspirasi (Pawitan et al. 2000). Pengembangan metode dari pengolahan tanah terbatas menjadi olah tanah terbatas dalm strip beririgasi bawah permukaan hanya untuk budidaya tanaman
96
semusim yang dapat diaplikasikan sebagai alternatif pemanfaatan lahan marjinal. Penelitian ini bertujuan mendapatkan pemilihan tekstur tanah dan penambahan bahan organik terhadap ketersediaan air serta melihat pengelolaan kelembaban tanah di zona perakaran, dan menganalisis hasil rancangan percobaan perbandingannya terhadap konsep fisika tanah.
Bahan dan Metode
Penelitian diawali melihat pengaruh pemberian bahan organik pada tanah liat dan lempung berliat terhadap kemampuan mengikat air. Penelitian lanjutan di lahan dalam lingkup aplikasi bahan organik (kompos) pada strip olah tanah terbatas terhadap pertumbuhan budidaya tanaman semusim (cabai) dilaksanakan pada bulan November 2010–April 2011 dilakukan di lahan petani di Desa Hambaro, Kecamatan Leuwiliang, Bogor. Bahan yang digunakan dalam penelitian di lahan terdiri dari tanah lahan pertanian dengan tekstur lempung liat berdebu jenis Podsolik, bahan organik yang berupa kompos dan air untuk irigasi bawah permukaan serta benih cabai. Bahanbahan pendukung berupa bahan kimia yang digunakan untuk analisa sifat fisik dan kimia tanah di laboratorium. Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari tool kit berkebun, tali, meteran, ember 1 liter, ember 5 liter, timbangan, multimeter, gypsum blok, plastik naungan, rangka bambu dan alat-alat laboratorium untuk analisa sifat fisik dan kimia tanah. Pengujian di lapangan terhadap efesiensi irigasi dengan membuat suatu strip olahan tanah 20 x 20 cm sepanjang 1000 cm, pada setiap 100 cm dipasang ajir elektronik sebagai penanda adanya aliran pada dasar strip olahan tanah. Keseragaman kondisi tanah pada strip olahan tanah diukur menggunakan moisturemeter sebelum dilakukan pengujian pengaliran atau irigasi bawah permukaan. Hasil pengujian hisapan matrik tanah dan kadar air tanah pada perlakuan yang terdapat dalam rancangan percobaan terhadap pengujian tanaman semusim (cabai), dilanjutkan dengan perhitungan total lengas tanah tersedia (AM) dan total air tanah segera tersedia (Ready Available Moisture, RAM).
97
Pengujian teknik budidaya terhadap pertumbuhan tanaman uji di lahan petani pada lahan kering berkandungan tanah liat tinggi. Penelitian lapangan tersebut menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 2 faktor, yaitu; waktu pemberian air (A) dan dosis bahan organik kompos (K). Faktor pemberian air terdiri atas dua macam yaitu A1 (1 kali siram pada pagi hari), dan A2 (2 kali siram pada pagi hari dan sore hari), sedangkan faktor penambahan bahan organik kompos terdiri dari 4 level dosis pemberian yaitu tanpa bahan organik K0 (0 kg), K1 (1.5 kg), K2 (3 kg) dan K4 (4.5 kg). Penelitian rancangan acak legkap tersebut dilakukan dengan tiga ulangan. Penjelasan skematik pengujian tampak pada Gambar 43, 44 dan 45. Bila terdapat perbedaan yang nyata atau amat nyata maka untuk membandingkan dua rata-rata perlakuan digunakan uji beda nyata terkecil (Least Significant Difference) taraf 5% . Prosedur penelitian pengujian parameter agronomis adalah sebagai berikut: 1. Persiapan lahan Lahan tempat penelitian dibersihkan, diratakan dan dikikis bagian topsoil ± 10 cm sebelum dilakukan pembuatan parameter pengolahan tanah. Hal tersebut dilakukan agar mempermudah pembuatan plot dan dapat lebih melihat pegaruh olahanan kompos nantinya serta pendekatan kondisi lahan marginal. 2. Pembuatan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Pembuatan strip dengan mencangkul tanah sesuai pola parit yang akan dibuat yaitu 20x20x100 cm. pada pangkal parit diletakkan ember pot volume 2 liter yang telah diberi celah 1x2 cm pada bagian sisi dasar menghadap sejajar strip. 3. Persemaian cabe merah pada kotak persemaian Benih cabe merah yang baik desemai di kotak semai guna dibibitkan selama ± 10 hari, setelah itu dipindahkan ke lahan penelitian. Bibit yang dipindah adalah yang seragam ukurannya. 4. Pemberian bahan organik (kompos) Kompos dibeli dari toko pertanian dan telah diketahui komposisi kandungan unsur haranya. Pemberian kompos sesuai parameter terdiri dari 4 level dosis pemberian yaitu tanpa bahan organik K0 (0 kg), K1 (1.5 kg), K2 (3
98
kg) dan K4 (4.5 kg). Kompos diberikan sebelum bibit ditanam, diaduk pada tanah olahan. (K) merupakan perlakuan bahan organic kompos: K0 (0 kg), K1 (1.5 kg), K2 (3 kg) dan K4 (4.5 kg)
Strip olahan tanah
Pemberian air: A1= pagi saja dan A2 pagi sore
20 cm 1x2 cm
100 cm
Ketrangan desain percobaan: Rancangan Acak Lengkap, diulang 3 kali
Gambar 43 Skema pengujian strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan terhadap budidaya tanaman semusim cabai dalam perlakuan pengairan dan penambahan bahan organik . Atap plastik
Tanaman uji
Pemberian air
Strip olahan tanah
celah inlet Drainase
Tanah tak diolah(padat)
Gambar 44 Ilustrasi aplikasi di lapangan perlakuan penelitian terhadap pengujian budidaya tanaman semusim pada lahan kering
99
Media tanah dan bahan organik pada strip olahan tanah terbatas
Budidaya tanaman semusim
Tanah tidak diolah
inflow
outflow saluran drainase
Gambar 45 Ilustrasi pengembangan konsep irigasi bawah pemukaan pada strip olahan tanah di lahan lempung berliat
Gambar 46 Foto-foto di lahan percobaan saat penelitian pengujian metode strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan para meter penambahan bahan organik dan pemberian air terhadap budidaya tanaman cabai 5. Penanaman Penanaman menggunakan bibit tanaman cabe merah yang telah disemai dan tumbuh dengan ukuran yang sergam (setinggi 10 cm dan telah
100
berdaun 4, ditanam di lubang tanam pada baris perlakuan pengolahan tanah. Satu strip olahan tanah terdapat 3 lubang tanam, dimana pada satu lubang tanam berisi 2 bibit yan selanjutnya akan dipertahankan hanya 1 tanaman perlubang tanam. 6. Pemeliharaan a. Penyulaman: Penyulaman dilakukan apabila terdapat bibit yang mati atau cacat dalam pertumbuhannya, penyulaman dilakukan dari umur 7 sampai dengan 21 hari setelah tanam b. Penyiangan: Penyiangan dilakukan apabila terdapat gulma yang tumbuh di sekitar lingkungan penelitian. c. Pengendalian hama dan penyakit tanaman: Pengendalian hama penyakit tanaman mengunakan Curacron 5Ec untuk hama serangga
Pengambilan data agronomis: 1. Pertambahan tinggi tanaman (cm/tanaman) dan jumlah daun: Pengamatan dilakukan pada saat hari ke 14, 28, 42, 56, 70, 84, 98, 112, dan 140 setelah tanam. Pengambilan data pertambahan tinggi tanaman dengan mengukur 105 selisih dari pertambahan tinggi tanaman, cara pengukuran yaitu: daun-daun yang ada diikat lalu dikuncupkan kemudian diukur dari pangkal sampai ujung daun terpanjang. Pertambahan jumlah daun diperoleh dengan menghitung jumlah daun yang muncul sampai akhir penelitian. 2. Panjang akar (cm tanaman-1) Perhitungan panjang akar dilakukan pada akhir penelitian dengan mengukur jumlah panjang akar pada tanaman, kemudian dirata-ratakan. 3. Bobot kering tanaman (g rumpun-1) Diukur pada akhir penenlitian dengan cara mencabut tanaman selanjutnya dioven dengan suhu 800C selama 2 x 24 jam, atau jika ditimbang beratnya konstan. Pada pengukuran berat kering dibagi tiga bagian tanaman yaitu akar, helai daun serta total berat kering tanaman.
101
Hasil dan Pembahasan
Pengujian selanjutnya dilakukan di lahan kering dengan jenis tanah Podsolik bertekstur lempung liat berdebu lokasi didaerah Leuwiliang (Pongkor) desa Hambaro. Lahan yang dipilih sangat cocok mencerminkan kondisi lahan marjinal guna aplikasi perbaikan lahan menggunakan metode strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk budidaya tanaman semusim. Rancangan penelitian kinerja irigasi dengan membuat parit strip olah tanah terbatas sepanjang 10 m. Setiap 1 m diberi ajir elektronik guna mendeteksi adanya aliran air dibawah atau dasar strip olah tanah terbatas. Seperti ditunjukkan pada Gambar 47. Kinerja irigasi menunjukkan pembasahan efektif dengan menggunakan strip olah tanah terbatas hanya dapat dikembangkan dengan lintasan pengairan irigasi yang pendek < 5 m (hasil pengukuran pada Tabel 14), sehingga cocok diaplikasikan pada pegelolaan lahan subsistem atau perbaikan bentuk tradisional.
Gambar 47 Tahapan persiapan pengujian kinerja irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas di lahan.
102
Tabel 14 Hasil pengujian pengaliran irigasi bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas di lapangan volume air yang dituang (liter)
volume pot penyalur (liter)
debit outlet
KA awal
l/detik
ratarata
70
1
0.507
30.4
70
1
0.507
39.7
70
1
0.507
34.2
waktu (detik) ulangan
1 hari ke 1 2 hari ke 2 3 hari ke 4
1m
2m
3m
4m
5m
6m
29
102
3172
-
-
-
18
78
1534
4251
-
-
19
91
1642
4723
-
-
Lebih lanjut pada aplikasi rancangan percobaan menggunakan tanaman semusim cabai, perencanaan dari irigasi ditunjukkan dalam Tabel 15. Data properties irigasi pada Tabel 15 menunjukkan nilai yang berbeda pada tiap perlakuan bahan organik, hal tersebut sangat berhubungan terhadap efesiensi irigasi. Efisiensi dalam sebuah sistem irigasi lahan kering merupakan sesuatu yang sangat penting untuk mengetahui perbandingan antara jumlah total air yang diirigasikan dengan jumlah air irigasi yang masuk ke daerah perakaran.Efisiensi penyaluran air merupakan fungsi dari dimensi saluran pembawa, macam saluran, sifat fisik tanah dan tingkat kepadatan tanah. Data sifat fisik tanah pada lahan percobaan yang diperlukan dalam perancangan irigasi adalah dua sifat fisik tanah yang penting adalah tekstur dan struktur. Struktur tanah penting artinya bagi penyusunan partikel tanah dalam agregat. Tekstur dan struktur ini membantu menentukan tidak hanya daya penyediaan unsur hara, tetapi juga penyediaan air dan udara yang sangat penting bagi pertumbuhan tanaman. Tekstur tanah terdiri dari 6% pasir, 59% debu dan 35% liat yaitu lempung liat berdebu darinjenis podsolik dengan indeks kemantapan 93% (stabil). Tekstur dan struktur sangat menentukan ruang pori tanah dimana perimbangan jumlah ruang pori drainase dan ruang pori air tersedia sangat berpengaruh pada pergerakan air dan udara yang selanjutnya berpengaruh pada ketersediaaan air, udara, dan hara. Selanjutnya peranan penembahan bahan organik sebagai pernantap agregat tanah diaplikasikann dalam penelitian ini guna mempertahankan dan memperbaiki kondisi fisik tanah. Perbaikan agregat tanah terjadi karena bahan organik dapat berperan sebagai pemantap mikroagregat, mesoagregat maupun makroagregat. Posisi dan komposisi bahan organik sangat menentukan pembentukan, distribusi dan
103
stabilitas agregat (Emmerson dan Greenland 1990; Beare et al. 1994). Bahan organik berperanan pada sifat fisik tanah yaitu meningkatkan daya retensi air karena bahan organik tanah mampu menjerap air, meningkatnya stabilitas agregat (Lu et al. 1998; Obi 1999) menurunkan tahanan penetrasi tanah (Purnomo et al. 1992; Haridjaja 1996). Efisiensi penampungan air merupakan nisbah volume air yang tersimpan di daerah perakaran dan volume air yang diperlukan di daerah perakaran menjelang pemberian air. Efisiensi penampungan air menunjukkan apakah air irigasi yang diberikan sudah memenuhi kebutuhan tanaman ditinjau dari defisit kebutuhan air dalam tanah dan kemampuan tanah menahan air. Efisiensi penyebaran air menunjukkan keseragaman penyebaran air di daerah perakaran selama irigasi. Berdasarkan ketersediaan air dalam tanah untuk pertumbuhan tanaman, terdapat dua hal penting yaitu kapasitas lapang dan titik layu permanen. Hasil analisis hisapan matriks tanah lahan penelitian yang berkaitan dengan kapasitas lapang dan titik layu permanen terhadap data untuk perencanaan irigasi disajikan pada Tabel 15. Kapasitas lapang merupakan kadar air setelah drainase dan kandungan air relatif stabil. Tingkat tersebut dicapai satu atau dua hari setelah pengairan. Kapasitas lapang digunakan sebagai batas atas penyimpanan air dalam tanah untuk pertumbuhan tanaman. Titik layu permanen atau koefisien layu permanen merupakan batas bawah ketersediaan air dalam tanah untuk pertumbuhan tanaman. Kadar air tanah pada tingkat tersebut akan menyebabkan tanaman menjadi layu secara permanen bila tidak ada penambahan air (Kramer, 1969). Total lengas tanah (AM) tersedia merupakan kadar air tersedia, dimana tampak pada Tabel 15 dari hasil uji pF di Laboratorium menunjukkan kadar air tersedia (AM) paling rendah pada perlakuan K2. Kadar air tersedia dengan nilai tertinggi pada perlakuan control (tanpa penambahan bahan organik). Kedalaman peraakaran adalah 0.2 m menunjukkan dimensi dari desain strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan, dengan demikian nilai faktor deplesi adalah 0.25 (untuk jenis tanaman dengan kedalaman perakaran 0.3-0.5 m). Nilai RAM menunjukkan untuk pemilihan tekstur tanah di zona medium (tidak halus dan tidak kasar).
104
Tabel 15 Hasil analisis hisapan matriks (pF), total lengas tanah tersedia (Available Moisture, AM) dan total air tanah segera tersedia (Ready Available Moisture, RAM) pada tanah sampel dari lahan penelitian Analisis sampel tanah
Perlakuan bahan organik
Satuan K0
K1
K2
K3
Kadar air pada jenuh air (pF 1)
% volume
57.61
53.80
55.00
56.90
Kadar air pada kapasitas lapang (pF 2.54)
% volume
30.87
39.30
39.90
41.50
Kadar air pada titik layu permanen (pF 4.2)
% volume
15.95
28.30
30.20
31.30
volume
14.92
11.00
9.70
10.20
m
0.50
0.50
0.50
0.50
0.30
0.30
0.30
0.30
4.58
3.30
2.91
3.16
44.85
33.00
29.10
30.60
Total lengas tanah tersedia (AM) Panjang perakaran (cabai) Faktor deplesi (p) Total air tanah segera tersedia (RAM) Total air tanah segera tersedia (RAM) perakaran
%volume mm
Data perencanaan irigasi tersebut sangat berguna dalam mempelajari pengembangan konsep rigasi untuk kebutuhan air tanaman. Nilai-nilai kadar air pada Tabel 15 diatas menjadi pertimbangan dimana, air tersedia atau total lengas tanah tersedia (Available Moisture) merupakan merupakan air yang ditahan dengan gaya kapiler dan dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan tanaman. Total air tanah segera tersedia (Ready Available Moisture, RAM) merupakan kelembaban tanah antara
kapasitas lapang dan titik layu permanen dan merupakan besarnya kemampuan tanah untuk menyimpan air (water holding capacity). Pada perlakuan kontrol (tanpa penambahan bahan organik) baik terhadap AM maupun RAM menunjukkan nilai lebih besar karena berbanding lurus dengan tekstur liat yang tinggi. Air tanah tersedia berbeda-beda untuk setiap tekstur tanah untuk tanah bertekstur liat mempunyai luas permukaan yang luas sehingga dapat menyimpan air (Hakim et al. 1986). Jumlah ketersediaan air dalam tanah merupakan jumlah air yang dapat ditahan pada daerah perakaran tanaman (Keller dan Bliesner 1990). Antara kapasitas lapang dan titik layu permanen terdapat titik kritis. Kandungan air tanah antara kapasitas lapang dan titik kritis disebut RAM. Perbandingan antara total air tanah tersedia dan RAM dinyatakan sebagai faktor p,
105
dimana besarnya dipengaruhi oleh iklim, evapotranspirasi, tanah, jenis tanaman dan tingkat pertumbuhan tanaman. Efisiensi dalam sebuah sistem irigasi lahan kering merupakan sesuatu yang sangat penting untuk mengetahui perbandingan antara jumlah total air yang diirigasikan dengan jumlah air irigasi yang masuk ke daerah perakaran. Air berlebihan umumnya berupa air bebas yang berada pada kelembaban tanah lebih dari kapasitas lapang. Air ini tidak berguna bagi tanaman bahkan berpengaruh buruk terhadap tanaman. Berkaitan dengan hal tersebut maka hasil perhitungan analisis kebutuhan air untuk tanaman cabai pada lahan penelitian ditunjukkan pada Tabel 16. Tabel 16 Hasil analisis kebutuhan air untuk tanaman cabai pada lahan penelitian Etcrop*
selang irigasi
0.3 0.6 0.95 0.8
(mm/hari) 1.86 3.72 5.89 4.96
(hari) 4.0 2.0 1.3 1.5
awal perkembangan pertengahan akhir
0.3 0.6 0.95 0.8
1.86 3.72 5.89 4.96
K2
awal perkembangan pertengahan akhir
0.3 0.6 0.95 0.8
K3
awal perkembangan pertengahan akhir
0.3 0.6 0.95 0.8
perlakuan penambahan BO
stadia pertumbuhan tanaman
K0
awal perkembangan pertengahan akhir
K1
kc cabai
Irrig. netto
Irrig. gross**
(mm) 1.9 3.7 5.9 5.0
(mm) 2.7 5.3 8.4 7.1
3.0 1.5 0.9 1.1
1.9 3.7 5.9 5.0
2.7 5.3 8.4 7.1
1.86 3.72 5.89 4.96
2.6 1.3 0.8 1.0
1.9 3.7 5.9 5.0
2.7 5.3 8.4 7.1
1.86 3.72 5.89 4.96
2.7 1.4 0.9 1.0
1.9 3.7 5.9 5.0
2.7 5.3 8.4 7.1
*asumsi tidak terjadi hujan karena menggunakan naungan untuk pengkondisian lahan kering ** asumsi nilai efesiensi irigasi pada nilai 0.7
Nilai pada Table 16 menunjukkan bahwa besarnya kebutuhan air setiap fase per fase tumbuhan selama siklus hidupnya tidak sama. Hal tersebut berhubungan langsung dengan fisiologis, morfiologis dan kombinasi ke dua faktor di atas dengan faktor-faktor lingkungan. Jurnlah air yang tepat untuk penyiraman adalah sebanyak air
yang
menguap
karena
evapotranspirasi
tanaman,
sehingga
besarnya
evapotranspirasi menjadi dasar untuk menentukan banyaknya air yang harus
106
diberikan pada saat penyiraman. Tahap pertumbuhan tanarnan terdiri dan masa tumbuh, masa berbunga (vegetatif), dan masa berbuah (generatif). Selama masa turnbuh, kebutuhan air terus meningkat sampal mencapai puncak pada masa berbunga, sedangkan pada tahap berbuah kebutuhan air terus menurun dan berhenti pada saat pembentukan buah masak. (Hansen et al. 1986). Penelitian lanjutan terhadap konsep penambahan bahan organik pada tanah berliat dalam pengolahan tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk tanaman semusim di lakukan di lahan dengan tanaman uji cabai. Lahan yang dipilih merupakan lahan marjinal (pertanian lahan kering) dengan tekstur tanah lempung liat berdebu dan tingkat C/N rasio rendah sebesar 6% serta tingkat keasaman pH tanah 45. Lokasi lahan di desa Hambaro Leuwiliang Bogor dengan deskripsi kondisi lahan asli dari semak rumput ilalang serta topografi bentuk lahan sempit berteras (bekas dari lahan sawah tradisional yang tidak digunakan). Perlakuan penambahan bahan organik yang digunakan adalah bahan organik kompos, sedangkan perlakuan lainnya adalah pemberian air dari bawah permukaan. Konsep pengembangan teknik budidaya tanaman yang di ujikan di lahan merupakan pengelolaan kelembaban tanah di zona perakaran dimaksudkan untuk mempertahankan kelembaban atau kadar air tanah agar tersedia pada saat dibutuhkan oleh tanaman. Rangkaian penelitian sebelumnya terhadap konsep pemberian pengairan bawah permukaan pada strip olah tanah terbatas telah dikemukaaan dalam pembuatan model simulasi merupakan bentuk sebaran pembasahan dari kapilaritas yang dapat mencapai perakaran tanaman. Secara ekologi tanaman dapat dijelaskan bahwa tanaman mencukupi kebutuhan air dengan menyerap air tanah yang berdekatan sekali dengan permukaan jerapan akar. Dua fenomena yang memungkinkan tanaman mendapatkan air, yaitu: pertama merupakan pergerakkan kapiler air tanah ke perakaran dimana akar rambut mulai menyerap air dari setiap titik dalam tanah yang lembab, lapisan air menipis dan energi resistensinya naik. Air yang ada disekitar daerah itu akan tertarik ke daerah dimana serapan berlangsung sedangkan kecepatan pergerakkan air tergantung dari besarnya perbedaan hisapan yang terbentuk dan daya hantar pori tanah. Kedua merupakan kecepatan perpanjangan akar dimana selama periode pertumbuhan tertentu akar sering memanjang begitu cepat sehingga kontak baru selalu tercipta, walaupun suplai air
107
cepat menurun dan tanpa bantuan air kapiler. Media tanam dalam strip olah tanah terbatas dengan penambahan dosis bahan organik menunjukkan pengaruh yang baik terhadap pertumbuhan tanaman, namun fungsi mengikat air dalam menjaga ketersediaan air menunjukkan tidak berpengaruh optimal terhadap pertumbuhan tanaman. Hal ini ditunjukkan pada Tabel 17 yang merupakan hasil pengujian di lahan menggunakan rancangan percobaan dengan tanaman uji adalah cabai keriting. Hasil rekapitulasi data penelitian tersebut menunjukkan bahwa perlakuan penambahan bahan organik dinilai berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai sedangkan untuk perlakuan pemberian air menunjukkan tidak berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai sebagai tanaman uji. Tabel 17 Rekapitulasi hasil penelitian aplikasi strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan penambahan bahan organik dan pemberian air terhadap pertumbuhan tanaman cabai
K0A1
Tinggi tanaman (cm) 140 14 hst 70 hst hst a a 10.56 12.73 16.04
K1A1
10.00
a
22.18
a
K2A1
11.48
a
43.48
K3A1
11.98
a
K0A2
13.60
K1A2
perlakuan
Jumah daun (helai) 14 hst
70 hst
140 hst
Panjang akar (cm)
Berat kering (g)
a
4.75
a
7.58
a
10.33
a
12.41
a
1.39
a
25.78
a
5.50
a
15.58
a
21.08
a
18.09
a
3.57
a
b
53.97
b
6.08
a
48.08
b
65.33
b
21.13
a
15.67
b
40.18
b
49.78
b
6.67
ab
41.50
b
62.75
b
18.65
a
14.14
b
a
13.33
a
14.59
a
4.17
a
7.08
a
8.83
a
12.09
a
1.21
a
8.38
a
16.76
a
22.64
a
5.00
a
12.92
a
29.92
a
17.16
a
6.06
a
K2A2
10.49
a
23.90
a
36.83
a
4.92
a
13.25
a
31.67
a
17.69
a
6.49
a
K3A2
10.48
a
39.98
b
46.76
ab
7.08
b
36.83
b
55.67
ab
20.02
a
12.43
a
Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji BNT 5%
Gambar 48 dapat menunjukkan rekaman pertumbuhan tanaman selama penelitian dengan melihat perbedaan dan setiap pergerakan kurva pada grafik yang mencerminkan pertumbuhan tanaman. Sesuai hasil pengolahan data rancangan percobaan dan rekaman pertumbuhan tinggi tanaman di atas menunjukkan penjelasan yang berbeda terhadap hasil perlakuan pengaruh pemberian air, yaitu antara kondisi secara kuantitatif dan kualitatif. Perhitungan statistik secara kuantitatif kearah penjelasan agronomis sedangkan pengamatan grafik pertumbuhan tanaman secara
108
kualitatif menunjukkan pada level pemberian air satu kali memberikan pengaruh lebih baik terhadap kondisi air tersedia bagi tanaman, kecuali terhadap penambahan bahan organik terbanyak (K3) yang meyebabkan air terikat lebih banyak sehingga dapat berpegaruh negatif terhadap pertumbuhan tanaman. Sesuai dengan pendapat Hakim et al. (1986) menyatakan bahwa air tersedia merupakan merupakan air yang ditahan dengan gaya kapiler dan dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan tanaman. Air total tersedia merupakan kelembaban tanah antara kapasitas lapang dan titik layu permanen dan merupakan besarnya kemampuan tanah untuk menyimpan air (water holding capacity). Jumlah air tanah yang bermanfaat untuk tanaman mempunyai batas-batas tertentu. Keadaan kelebihan air atau kekurangan air dapat mengganggu pertumbuhan tanaman, disebabkan gaya-gaya adhesi, kohesi dan gravitasi air
60
60
50
50
Tinggi tanaman (cm)
Tinggi tanaman (cm)
didalam tanah. (Hardjowigeno, 1986).
40 30 20 10
40 30 20 10 0
0 K0
K1
K2
K0
K3
K1
60
50
50
Tinggi tanaman (cm)
Tinggi tanaman (cm)
60
40 30 20 10 0
K3
40 30 20 10 0
K0
K1
K2
K3
K0
K1
70 hst 60
60
50
50
40
40
30
30
20 10 0 K0
K1
K2 112 hst
K2
K3
98 hst
K3
Tinggi tanaman (cm)
Tinggi tanaman (cm)
K2 42 hst
14 hst
20 10 0 K0
K1
K2
K3
140 hst
A1
A2
Gambar 48 Grafik pertumbuhan rata-rata tinggi tanaman pada 14, 42, 70, 98, 112, dan 140 hari setelah tanam
109
Foto-foto pertumbuhan tanaman ditunjukkan pada Gambar 49 dapat lebih menjelaskan kondisi di lahan penelitian. Rangkaian foto pertumbuhan tanaman menunjukkan pertumbuhan tanaman pada awalnya tumbuh dengan cukup baik tetapi setelah 84 hari setelah tanam untuk tanaman yang telah berbuah dan pertumbuhan pesat sebelumnya ternyata menunjukkan kemunduran kualitas pertumbuhan. Kemunduran kualitas pertumbuhan tersebut menunjukkan bahwa pemberian irigasi berpengaruh terhadap kualitas pertumbuhan tanaman. Kondisi tersebut karena pada rancangan irigasi sebelumnya terkait dengan pemberian air atau kebutuhan air tanaman setiap fase atau stadia pertumbuhan adalah berbeda.
14 hst
28 hst
70 hst
42 hst
84 hst
112 hst
98 hst
140 hst
Gambar 49 Foto-foto pertumbuhan tanaman pada 14, 42, 70, 98, 112, dan 140 hari setelah tanam Pada Table 16 menerangkan kebutuhan air tanaman sesuai dengan kc dari tanaman cabai yang menunjukkan perbedaan nilai air yang dibutuhkah setiap fase pertumbuhannya. Keadaan tersebut tidak diterapkan dalam penelitian karena perlakuan pemberian air yang diseragamkan ada setiap fasenya. Hal tersebut merupakaan kelalaian peneliti yang diduga menjadi penyebab penurunan kualitas. Namun hal lain yang dapat diduga adalah kondisi penyebaran perakaran tanaman telah mencapai dasar strip olah tanah minmal dengan kondisi kadar air berlebih
110
selain itu kondisi bahan organik pada media yang terlalu basah menjadi media pertumbuhan mikroorganisme yang tidak baik bagi tanaman. Kondisi tersebut dapat
dijelaskan oleh pendapat Janick et al. (1969), Menyatakan bahwa kedalaman akar berkurang dengan bertambahnya air tanah, sebaliknya dalam keadaan stress air akan lebih panjang, lebih halus dan banyak cabang serta besar rasio akar dengan tajuk. Laju penyerapan air oleh akar merupakan fungsi sebaran akar. Kecepatan ekstraksi
air dari suatu lapisan tanah merupakan fungsi dari kecepatan akar. Sekitar 40 persen dari seperempat bagian teratas dari daerah akar, 30 persen dari perempat yang kedua,
20 persen dari perempat yang ke tiga dan 10 persen dari perempat terbawah dari jumlah seluruh air yang diekstraksi berasal. Selanjutnya Hakim et al. (1986) menerangkan bahwa air berlebihan umumnya berupa air bebas yang berada pada kelembaban tanah lebih dari kapasitas lapang. Air ini tidak berguna bagi tanaman bahkan berpengaruh buruk terhadap tanaman. Kedalaman perakaran sangat berpengaruh pada porsi air yang dapat diserap. Makin panjang dan dalam akar menembus tanah makin banyak air yang dapat diserap bila dibandingkan dengan perkaraan yang pendek dan dangkal dalam waktu yang sama. Hasil dokumentasi dokumentasi tanaman ditunjukkan pada Gambar 50 pada saat 140 hari setelah tanam (akhir penelitian). Gambar 50 menunjukkan perbandingan ukuran tanaman secara utuh pertumbuhan batang dan perakaran dari perbedaan perlakuan pada rancangan percobaan.
Gambar 50 Foto perbandingan pertumbuhan pada akhir penelitian (140 hst) antara perlakuan pemberian air A1 dan A2.
111
Tanaman-tanaman pada perlakuan kontrol (K0) tanpa pemupukan tampak terjadi stagnasi pertumbuhan sangat berbeda dengan perlakuan penambahan bahan organik K2 dan K3) tumbuh normal baik batang maupun perakarannya. Konsentrasi air dalam tanah akan berfluktuasi sesuai dengan jumlah penambahan air oleh penambahan air irigasi dan konsentrasi air dalam tanah tergantung pada faktor lingkungan (termasuk penambahan bahan organik). Lain halnya dengan konsentrasi air dalam jaringan tanaman, faktor lingkungan hanya berpengaruh tidak langsung. Hal yang berpengaruh langsung terhadap konsentrasi air dalam jaringan tanaman adalah kegiatan fisiologis dan morfologis tanaman. Sedangkan faktor-faktor lingkungan hanya mempercepat atau memperlambat proses fisiologis dan morfologis 116 tanaman. Air tanah yang dapat diisap oleh akar tanaman berada diantara keadaan air kapasitas lapang (filed capacity) dan titik layu permanen (permanent wilting point). Tersedianya air bagi tanaman ditentukan oleh jenis tanaman, kegiatan metabolism dalam jaringan tanaman yang sedang aktif dan respon tanaman (menyangkut daya adaptasinya terhadap penggunaan air). Kondisi air tanah yang berada sedikit dibawah kapasitas lapang merupakan ketersediaan air yang optimum. Selang waktu air yang tersedia bagi tanaman hanyalah kecil, karena sangat tergantung pada kondisi lingkungan dan aktivitas fisiologi tanaman. Tanaman cabai sebagai tanaman uji pada teknik budidaya strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan memiliki karakteristik tanaman semusim yang sensitif terhadap kelebihan pemberian air. Tanaman cabai biasanya dibudidayakan ketika awal musim kemaru atau musim kemarau dengan penyiraman tanaman yang cukup. Pola pergerakan kadar air tanah di lahan penelitian diukur menggunakan elektroda blok gypsum terhubung dengan multimeter untuk pembacaan nilai tahanan yang dapat dikalibrasikan dengan kadar air pengukuran gravimetrik. Elektroda blok gypsum ditanam dalam strip olah tanah terbatas lebih dari 1 minggu setelah itu dilakukan pengukuran pada jam 9.00, 11.00, 13.00, 15.00 dan 17.00 untuk mendapatkan pola pembasahan dari perlakuan pemberian air dalam satu hari. Gambar 51 menunjukkan hasil pengukuran pola pergerakan kadar air dalam bentuk grafik kontur pola pergerakan air pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan di lahan penelitian pada perlakuan K0A1, sedangkan untuk perlakuan K0A2 ditunjukkan pada Gambar 52.
112
Gambar 51 dan 52 menunjukkan pergerakan air pada strip olah tanpa penambahan bahan organik. Perlakuan pemberian air satu kali pada pagi hari jam 8.00 tampak kontur yang lebih rapat menunjukkan pola sebaran kadar air yang kurang merata dibandingkan perlakuan pemberian air 2 kali pagi (jam 8.00)dan sore hari (jam 16.00).
Gambar 51 Grafik kontur kadar air (% volume) pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K0A1
113
Gambar 52. Grafik kontur kadar air (% volume) pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K0A2 Gambar kontur lebih menunjukkan pergerakan kadar air dari outlet atau pangkal strip olah bergerak ke arah inlet atau ujung strip olah tanah. Hal ini disebabkan pengaturan atau jumlah elektroda gypsum pada strip olah tanah masih kurang banyak jumlahnya sehingga garis garis kontur yang dihasilkan kurang mendekati prediksi model simulasi pergerakan kadar air yang telah dibangun sebelumnya.
114
Gambar 53 Grafik kontur kadar air (% volume) pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K3A1 Kondisi grafik kontur yang lebih merata ditunjukkan pada Gambar 53 dan 54 dengan perlakuan penambahan bahan organik K3 (dosis terbanyak) masingmasing terhadap perlakuan pemberian air A1 dan A2. Sebaran kadar air pada strip olah tanah terbatas tampak lebih renggang dengan sebaran kadar air pada nilai kapsitas lapang. Allen et al. (1998) mengemukakan, apabila kadar air dipermukaan tanah masih cukup untuk proses evapotranspirasi potensial (terbatas pada kondisi kapasitas lapang), maka terjadi evapotranspirasi yang besarnya konstan. Namun
115
apabila kadar air tidak mencukupi untuk proses evapotranspirasi potensial, maka laju evapotranspirasi menurun secara gradual mengikuti penurunan kadar air.
Gambar 54 Grafik kontur kadar air (% volume) pada strip olah terbatas beririgasi bawah permukaan dengan perlakuan K3A2 Kebutuhan air irigasi tersebut didasarkan pada zone perakaran sedalam 20 cm yang diprediksi dari kekurangan kadar air di lapangan terhadap kadar air minimum tersedia (allowable soil moisture depression).
116
Penggunaan naungan atap plastik transparan guna mengkondisikan lahan kering ternyata berpengaruh terhadap kondisi iklim mikro disekitar tanaman sehingga tampak pertumbuhan tanaman di bawahnya kurang baik. Efek rumah kaca yang disebabkan naungan pelastik mdapat meningkatkan suhu dan proses evapotranspirasi serta aerasi yang terganggu pada tanah olahan mempengaruhi kondisi perakaran tanaman terutama terhadap penyerapan air. Penyerapan air oleh akar tanaman sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan kondisi lingkungan dan morfologi akar. Faktor-faktor penting yang mempengaruhi penyerapan air oleh akar adalah; ketersediaan air tanah, temperatur tanah, sirkulasi udara tanah, konsentrasi larutan dalam tanah dan sistem perakaran.
Gambar 55 Penggunaan naungan atap plastik transparan guna mengkondisikan lahan kering berdampak pada kondisi iklim mikro disekitar tanaman sehingga tampak pertumbuhan tanaman di bawahnya kurang baik Kebuturan air tanaman (consumtive use) sama dengan evapotranspirasi, yaitu jumlah air pada suatu areal yang dipergunakan untuk transpirasi, pembentukan jaringan tanaman dan yang diuapkan melalui permukaan tanah, permukaan air serta yang diintersepsi oleh tanaman, dinyatakan dalam volume air per satuan luas, seperti meter kubik per hektar atau dalam tinggi air, seperti milimeter. Besarnya air yang hilang karena evapotranspirasi dipengaruhi oleh faktor-faktor suhu air, suhu udara
117
(atmosfir), kelembaban, kecepatan angin, tekanan udara, sinar matahari dan juga persediaan air tanah (Sosrodarsono dan Takeda 1980). Pada pengamatan kondisi perakaran pada 140 hari setelah tanam menunjukkan telah terjadi busuk akar pada beberapa bagian sistem perakaran. Busuk akar tampak pada perlakuan-perlakuan dengan bahan organik (K3 dan K2), hal ini juga terdeteksi ketika 128 hari setelah tanam dimana tanaman menunjukkan penurunan kualitas pertumbuhan (produksi hanya 1 kali panen pada K3A2, K3A1, K2A1 dan K2A2). Busuk akar pada tanaman disebabkan oleh kurangnya oksigen dan dapat meningkatkan ketersediaan unsur mikro, karena ketersediaan unsur mikro bertambah dalam kondisi pH rendah (masam). Akibat lain dari kurang baiknya sikulasi tanah adalah terbunuhnya mikro-organisme aerob, yang pada gilirannya akan terlambatnya pembusukan bahan organik. Kondisi seperti ini sering mengakibatkan tidak tersedianya pupuk pada tanaman terlebih dulu harus mengalami proses penguraian.
Kesimpulan 1. Konsep pengembangan teknik budidaya tanaman yang diujikan di lahan merupakan pengelolaan kelembaban tanah di zona perakaran dimaksudkan untuk mempertahankan kelembaban atau kadar air tanah agar tersedia pada saat dibutuhkan oleh tanaman. Kinerja irigasi menunjukkan pembasahan efektif dengan menggunakan strip olah tanah terbatas hanya dapat dikembangkan dengan lintasan pengairan irigasi yang pendek < 5 m, sehingga cocok diaplikasikan pada pegelolaan lahan subsistem atau perbaikan bentuk tradisional 2. Hasil
rekapitulasi
data
penelitian
menggunakan
rancangan
percobaan
menunjukkan bahwa pada perlakuan penambahan bahan organik dinilai berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai sedangkan untuk perlakuan pemberian air menunjukkan tidak berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai sebagai tanaman uji. 3. Perhitungan statistik secara kuantitatif menunjukkan kearah penjelasan agronomis sedangkan pengamatan grafik pertumbuhan tanaman secara kualitatif menunjukkan bahwa pada level pemberian air satu kali memberikan pengaruh lebih baik terhadap kondisi air tersedia bagi tanaman, kecuali terhadap
118
penambahan bahan organik terbanyak (K3) yang meyebabkan air terikat lebih banyak sehingga dapat berpegaruh negatif terhadap pertumbuhan tanaman. 4. Tanaman-tanaman pada perlakuan kontrol (K0) tanpa pemupukan tampak terjadi stagnasi pertumbuhan sangat berbeda dengan perlakuan penambahan bahan organik K2 dan K3) tumbuh normal baik batang maupun perakarannya, kondisi demikian disebabkan oleh konsentrasi air dalam tanah dapat berfluktuasi sesuai dengan jumlah penambahan air oleh penambahan air irigasi dan konsentrasi air dalam tanah tergantung pada faktor lingkungan (termasuk penambahan bahan organik). 5. Tanaman cabai sebagai tanaman uji pada teknik budidaya strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan memiliki karakteristik tanaman semusim yang sensitif terhadap kelebihan pemberian air.
119
PEMBAHASAN UMUM
Konsep Pengembangan Teknik Budidaya Tanaman Menggunakan Strip Olah Tanah Terbatas Beririgasi Bawah Permukaan Lahan kering merupakan salah satu sumberdaya lahan yang mempunyai peluang untuk pengembangan pertanian pangan, terutama pada lahan-lahan yang memiliki hambatan teknis sedang dan ringan. Salah satu solusi untuk meningkatkan produktivitas tanah diperlukan masukan berupa bahan organik, pupuk buatan disertai pengelolaan tanah yang baik dan dengan penerapan kaidah-kaidah konservasi tanah dan air. Pengembangan teknologi pemanfaatan lahan marjinal agar menjadi lahan produktif masih menjadi peluang besar dalam pembangunan pertanian di Indonesia. a
b
c
Gambar 56 a) Pengolahan tanah di Indonesia umumnya secara konvensional, b) Tanah-tanah marjinal merupakan sasaran dalam usaha perluasan areal pertanian (ekstensifikasi) di masa yang akan datang, dan c) Salah satu tanah yang digolongkan pada marginal tersebut adalah tanah podsolik merah kuning bertekstur tanah lempung berliat Perbaikan media tanam berupa hasil olahan tanah dan teknologi irigasi tanaman yang tepat merupakan salah satu upaya pemecahan masalah di lahan marjinal. Upaya perbaikan lahan marjinal dapat difokuskan pada usaha reklamasi lahan tambang menjadi lahan pertanian produktif. Teknik budidaya yang melakukan perbaikan teknologi pengolahan tanah beserta teknologi aliran air irigasi tanaman dapat menjadi salah satu alternatif bagi pengembangan perbaikan kualitas lahan. Hal-hal yang telah disebutkan di atas menjadi dasar dilakukan penyempurnaan dan perbaikan teknik budidaya tanaman semusim yang bersifat spesifik lokasi kondisi lahan antara lain dengan aspek-aspek sebagai berikut:
120
• Aspek pertama adalah teknologi pengolahan tanah yang menjadi pertimbangan alternatif merupakan pengolahan tanah terbatas (secara strip). Secara umum pengolahan tanah merupakan usaha membentuk keadaan fisik tanah yang baik dengan membetuk hasil olahan tanah yang efektif guna mempertahankan kondisi tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman. Pengolahan tanah terbatas (secara strip) memilki beberapa keuntungan dibandingkan dengan metode pengolahan tanah lainnya. • Aspek kedua adalah pengairan ruang olah tanah di mana dengan mempertimbangkan penerapan pada kondisi lahan marginal lempung berliat yang diaplikasikan bersama irigasi bawah permukaan. • Aspek
ketiga
adalah
memodifikasi
kedua
teknik
diatas
dengan
mengkombinasikan keduanya sehingga menjadi suatu teknik budidaya bagi tanaman semusim yang bersifat menyediakan kebutuhan air tanaman dari bawah perakaran serta pengolahan tanah yang terbatas bersifat konservasi lahan, selain itu memberikan kemudahan ruang diantara strip olahan bagi operator perawatan budidaya tanaman. Aspek-aspek di atas dalam penelitian ini dibuat rancangan konsep dari suatu teknik budidaya tanaman semusim bentuk modifikasi paduan teknik strip olah tanah terbatas dan teknik irigasi bawah permukaan seperti ditunjukkan pada Gambar 57. Aplikasi penelitian ini merupakan alternatif perbaikan lahan marjinal yang dikembangkan kearah aplikasi suatu invensi teknik budidaya tanaman pada lahan tanah lempung berliat. Teknik budidaya difokuskan pada upaya pengaliran irigasi yang menyebabkan distribusi pergerakan air dalam tanah olahan dari dasar olahan tanah (irigasi bawah permukaan) pada agregat tanah berliat. Pergerakan air pada tanah olahan dengan pembatasan dimensi ruang olah tanah merupakan suatu yang baru
serta
membuka
peluang
pengembangan
teknik
budidaya
lanjutan.
Pengembangan didasarkan pada tipe pengolahan tanah yang diadaptasi dari hasil pengolahan
tanah
terbatas,
sehingga
menjadi
perbedaan
mendasar
dari
pengembangan teknik budidaya tanaman semusim sebelumnya. Bentuk novelti penelitian difokuskan pada teknik budidaya tanaman semusim dari paduan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan pada dasar olahannya serta cara pemberian air untuk kebutuhan air tanaman melalui dasar suatu
121
strip atau parit pengolahan tanah terbatas untuk lahan kering berupa tegalan atau lahan kecil yang bersifat konservasi (perbaikan lahan).
Konsep pengembangan di
Gambar 57 Konsep awal pengembangan teknik budidaya tanaman semusim dengan strip olah tanah terbatas beririgasi permukaan Konsep pengembangan teknik dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu: (a) tanaman dan media tanam; (b) parit atau strip; dan (c) sistem pengairan (irigasi) dan drainase. Berikut deskripsi konsep teknik budidaya tanaman semusim yang dikembangkan dalam penelitian ini: tanaman yang digunakan pada penelitian ini adalah tanaman semusim (cabai keriting) yang dapat dipanaen ≤ 4 bulan. Media tanam berupa tanah yang dapat berasal dari tanah galian strip (parit) dicampur
dengan perlakuan penambahan bahan organik kompos. Strip berbentuk cetakan balok berukuran panjang 2 – 4 m, lebar 0.2 m dan tinggi 0.2 m dengan sisi atas, kanan dan kirinya terbuka dan dibuat dari tanah yang dipadatkan. Sisi-sisi parit dapat dibuat
secara permanen atau semi permanen agar dapat digunakan berulang-ulang dengan melakukan perbaikan media tanam saja. saja. Dasar parit dibuat kedap air dengan
122
kemiringan 2-3o yang dapat dibuat hanya dengan tanah yang dipadatkan. Sistem pengairan
(irigasi
bawah
permukaan)
dibuat
dengan
metode
pengairan
manual/tradisional (intermiten) dimana pada bagian hulu strip olahan tanah terbatas terdapat wadah penyalur air yang dapat disiram langsung. Bagian sisi dasar wadah terdapat lubang pengalir irigasi menghadap kearah strip olahan tanah terbatas. Sistem drainase terletak pada bagian hilir strip yang berfungsi untuk mencegah kelebihan air, khususnya pada musim hujan. Menimbang hal diatas maka penelitian disertasi ini dikuatkan dengan analisaanalisa ilmiah sebagai dasar pengembangan penelitian lanjutan. Analisa-analisa tersebut diantaranya telah dibuatnya model pergerakan air pada suatu tanah liat yang diolah terbatas dengan irigasi bawah permukaan, dimana dihasilkan informasi datadata analisa sifat fisik tanah juga telah dibuat suatu alat ukur (interface) beserta rangkaian apparatus uji pergerakan air pada strip tanah olah yang dilanjutkan dengan analisa pergerakan air dalam suatu pengujian di laboratorium serta validasi di lapangan terhadap kinerja irigasi bawah permukaan pada strip tanah olah dangkal di lapangan dan pengujian teknik budidaya terhadap pertumbuhan tanaman uji.
Penelitian Pergerakan Air pada Strip Olah Tanah Terbatas Beririgasi Bawah Permukaan Penelitian ini masih bersifat pengembangan awal sehingga menjadi informasi penting dalam upaya memberikan data-data dasar untuk pengembangan selanjutnya. Sebelum masuk pada tahap-tahap pada penelitian utama dilakukan beberapa penelitian pendukung. Hubungan kegiatan penelitian pendukung pada tahapan penelitian utama dalam disertasi ditunjukkan pada Tabel 18. Penelitian berdasar pada pengembangan konsep kearah aplikasi suatu alternatif teknik budidaya tanaman pada lahan kering dengan tanah bertekstur lempung liat berdebu. Permasalahan selain tekstur dan penambahan bahan organik dalam konsep ketersediaan air bagi tanaman, fenomena pola pergrakan sebaran air pada kondisi tidak jenuh dalam tanah.
123
Tabel 18 Hubungan kegiatan penelitian pendukung pada tahapan penelitian utama dalam disertasi dan luaran yang dihasilkan Penelitian pendukung
• Studi awal karakterisrik sebaran kadar air pada strip olahan tanah lempung berliat yang dialirkan air • Mempelajari pengaruh pengolahan tanah dan cara pemberian air terhadap pertumbuhan tanaman cabai (Capsicum annuum L). • Pengaruh pemberian bahan organik pada tanah liat dan lempung berliat terhadap kemampuan mengikat air • Permodelan pergerakan kadar air dalam tanah untuk irigasi bawah permukaan dangkal (review)
Bahasan utama disertasi
Luaran yang dihasilkan
Karakteristik tanah pada olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
Informasi data-data ilmiah
Penambahan bahan organik pada tanah berliat dalam pengolahan tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk tanaman semusim
Nomor pendaftaran paten: P00201100496
Model pergerakan sebaran kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
Program simulasi “Model pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan” dibuat dalam visual basic editor Ms. Excel
Perancangan aparatus uji dengan interface rangkaian mikrokontroler AT89S52 pengukur pergerakan kadar air
Perankat keras interface 48 kanal pengukuran
Sebaran air pada kondisi tidak jenuh dalam tanah merupakan pergerakan air kapiler. Air kapiler dalam tanah dapat terjadi karena daya kohesi dan adhesi lebih kuat dari gravitasi. Air ini dapat bergerak ke samping atau ke atas karena gaya-gaya kapiler. Sebagian besar dari air kapiler merupakan air yang tersedia (dapat diserap) bagi tanaman. Pada penelitian pendukung didapat informasi data sifat fisik tanah untuk tanah tidak diolah (padat) dan tidak diolah sangat penting untuk menjelaskan harapan kepentingan drainase yang baik pada tanah padat dan drainase yang kurang baik pada strip olah tanah terbatas (air diserap agregat olah tanah terbatas). Hasil efesiensi kinerja irigasi pada apparatus box strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menunjukkan kurang efesien disebabkan tekstur tanah yang
124
kurang stabil. Selanjutnya pada tahap penelitian utama di lahan terhadap kinerja irigasi dan percobaan pada tanaman semusim menunjukkan lahan yang dipilih dan tekstur tanah sangat cocok mencerminkan kondisi lahan marjinal guna aplikasi perbaikan lahan menggunakan metode strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan (Gambar 58).
Gambar 58 Pemilihan lahan penelitian yang cocok untuk pendekatan lahan sempit (tradisional) dengan tekstur tanah lempung liat berdebu dari jenis podsolik Kinerja irigasi menunjukkan pembasahan efektif dengan menggunakan strip olah tanah terbatas hanya dapat dikembangkan dengan lintasan pengairan irigasi yang pendek < 5 m, sehingga cocok diaplikasikan pada pegelolaan lahan subsistem atau perbaikan bentuk tradisional. Penelitian pendukung mengenai pemilihan tekstur tanah dan penambahan bahan organik terhadap ketersediaan air menunjukkan tanah dengan tekstur liat memiliki tingkat evaporasi yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan tanah lempung berliat dan pemberian bahan organik (kompos) pada tanah dengan tekstur liat dapat meningkatkan kadar air tanah dan kapasitas air tersedia serta dapat menurunkan berat volume tanah. Penelitian dilanjutkan pada penelitian utama dalam merealisasikan pendekatan konsep pengembangan teknik budidaya tanaman yang di ujikan di lahan merupakan pengelolaan kelembaban tanah di zona perakaran dimaksudkan untuk mempertahankan kelembaban atau kadar air tanah agar tersedia pada saat dibutuhkan oleh tanaman. Rekapitulasi data rancangan percobaan pada pengujian menggunakan tanaman cabai menunjukkan bahwa pada perlakuan penambahan bahan organik dinilai berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman cabai sedangkan untuk perlakuan pemberian air menunjukkan tidak berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman
125
cabai sebagai tanaman uji. Hal tersebut menunjukkan bahwa perhitungan statistik secara kuantitatif menunjukkan kearah penjelasan agronomis sedangkan pengamatan grafik pertumbuhan tanaman secara kualitatif menunjukkan bahwa pada level pemberian air satu kali memberikan pengaruh lebih baik terhadap kondisi air tersedia bagi tanaman, kecuali terhadap penambahan bahan organik terbanyak (K3) yang meyebabkan air terikat lebih banyak sehingga dapat memberikan pegaruh negatif ketika pertumbuhan akar tanaman mencapai zona pembasahan aliran air. Tanaman-tanaman pada perlakuan kontrol (K0) tanpa penambahan bahan organik menunjukkan kondisi stagnasi pertumbuhan sangat berbeda dengan perlakuan penambahan bahan organik (K2 dan K3) tampak tumbuh normal baik batang maupun perakarannya, kondisi demikian disebabkan oleh konsentrasi air dalam tanah dapat berfluktuasi sesuai dengan jumlah penambahan air oleh penambahan air irigasi dan konsentrasi air dalam tanah tergantung pada faktor lingkungan (termasuk penambahan bahan organik). Hal lain yang menjadi pertimbangan adalah tanaman cabai sebagai tanaman uji pada teknik budidaya strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan memiliki karakteristik tanaman semusim yang sensitif terhadap kelebihan pemberian air.
Pengembangan Model Pergerakan Sebaran Kadar Air pada Strip Olah Tanah Terbatas Beririgasi Bawah Permukaan Pembangunan
novelty
penelitian
difokuskan
pada
pembuatan
model
pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Hasil fitting by eyes terhadap grafik difusifitas dan kadar air didapatkan nilai-nilai parameter yang dibutuhkan dalam memenuhi sifat fisik tanah penelitian yang selanjutnya disimulasikan pada model pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Data yang dihasilkan tersebut diaplikasikan pada pembangunan konsep simulasi pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menggunakan konsep untuk kuantifikasi jumlah air dalam tanah, yang terdiri dari 2 pendekatan yaitu volumetric water content, θ (volume air) dan besaran hisapan matriks (matrix suction (cm)) atau pressure head, h (-cm). Langkah selanjutnya mengkonversi data hasil simulasi ke bentuk kontur
126
setelah diolah menggunakan software Surfer 8 menjadikan tampilan lebih mudah dipelajari pola pergerakan yang terjadi. Pola pergerakan yang ditampilkan pada pola kontur menunjukan proses pembasahan dapat mencapai zona kedalaman (– 5 cm) untuk zona perakaran bibit tanaman semusim menjadi temuan penting guna pengembangan konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Proses pergerakaan air yang terjadi menurut model dalam bentuk kontur dapat dijelaskan sebagi berikut; pada celah akan mengalami turbulensi desakan air di sekitar daerah pangkal sesuai tekanan penuangan air. Selanjutnya terjadi proses penyebaran, penyimpanan dan penipisan kadar air. Hasil validasi pola sebaran pergerakan kadar air pada setiap tahap penelitian utama ditunjukkan pada Gambar 59. Pada sistem model yang dibangun tersebut menunjukkan pola pembasahan air membutuhkan waktu untuk penyebaran kadar air yang seimbang, hal ini menegaskan bahwa sistem yang dikembangkan dalam bentuk novelti penelitian adalah pergerakan kadar air bawah permukaan untuk menjaga kelembaban pada strip tanah olahan sehingga memberikan ketersediaan air bagi tanaman seperti tampak pada Gambar 60. Pada sistem manual pola pembasahan air dimungkinkan kurang seimbang pada awalnya dimana di daerah pangkal akan mengalami proses pembasahan lebih banyak sedangkan pada daerah ujung dekat pengeluaran (outlet) pembasahan kurang sempurna. Pada celah akan mengalami turbulensi desakan air di sekitar daerah pangkal sesuai tekanan penuangan air. Selanjutnya terjadi proses penyebaran, penyimpanan dan penipisan kadar air dimana aliran dalam sistem tersebut dapat dijelaskan dengan beberapa fase (Jansen 1983) yaitu: 1. Fase penyebaran yaitu terjadi pada total waktu selama irigasi, air menyebar didalam strip olahan tanah dari pangkal hingga ujung strip olahan. 2. Fase penyimpanan yaitu terjadi pada total waktu antara akhir dari penyebaran air dan penghentian pemberian air irigasi. 3. Fase penipisan yaitu terjadi pada total waktu antara penghentian pemberian air dan permulaan resesi di bagian pangkal. Hal tersebut terjadi karena jumlah air pada sistem manual terbatas namun sudah dapat menjaga kelembaban tanah pada media olah tanah diperkirakan terbatas hingga ± 8 jam
Kedalaman olah tanah pada strip olah tanah terbatas
127
Pola pembasahan secara visual pada irisan membujur kotak akrilik apartus uji 0
-5
-10
-15
-20 20
30
40
50
60
70
80
Pola sebaran kadar air hasil pembacaan interface dan elektroda blok gypsum
90
0
-10
-20
-30 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pola sebaran kadar air dari program simulasi model pergerakan kadara air 0
-5
-10
-15
-20 10
20
30
40
50
60
70
80
90
Pola sebaran kadar air di lahan pengujian menggunakan tanaman cabai Jarak pergerakan kadar air pada strip olah tanah terbatas
Gambar 59 Validasi bentuk pola sebaran kadar air (baasis volume) yang dihasilkan dalam peneitian pergerakan air pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
128
Gambar 60 Ilustrasi perubahan pola sebaran pembasahan oleh kadar air (basis volume) terhadap waktu pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk menjaga kelembaban tanah dalam memberikan ketersediaan air tanaman
129
Peta Jalan Pengembangan Hasil Penelitian untuk Pembangunan Pertanian Indonesia Penelitian pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan ini disusun berdasarkan hasil studi awal terhadap aspek pengembangan konsep, survey lapangan, dan studi pustaka. Pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan selanjutnya dapat berisikan upaya peningkatan moderenisasi sarana budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan yang saat ini masih bersifat manual (tradisional). Teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan termasuk didalamnya modifikasi pengembangan teknologi merupakan pilihan yang tepat, optimal dan efektif untuk acuan pengembangan ke arah moderenisasi selanjutnya. Teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah
terbatas
beririgasi
bawah
permukaan
merupakan
suatu
teknologi
multidisipliner yang merupakan gabungan beberapa ilmu pengetahuan yang berkaitan. Pembuatan kriteria pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan sedemikian rupa sehingga nantinya dapat memenuhi keinginan pengguna dalam mengaplikasikan teknologi yang efektif, efisien dan ekonomis. Hasil pengembangan teknologi ini nantinya akan sangat bermanfaat bagi perkembangan moderenisasi teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan yang sangat dibutuhkan pada pembangunan pertanian di daerah lahan marjinal karena akan sangat membantu dan petani lahan kering. Ruang lingkup pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan adalah: studi sifat karakteristik lahan, aspek budidaya tanaman dan aspek strip olah tanah terbatas dan irigasi bawah permukaan, pemilihan teknologi dan pembuatan teknologi serta kerjasama antar instansi terkait. Sasaran pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan adalah:
130
•
Tersusunnya upaya pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan menuju moderenisasi sebagai
capaian-capaian
yang
harus
direalisasikan
dalam
peningkatan
pengembangan selanjutnya •
Integrasi bidang ilmu dan teknologi yang strategis (layak, perlu dan harus dilakukan) yang diperlukan penguasaannya untuk meningkatkan kemandirian dan keunggulan dalam pengembangan moderenisasi teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan.
•
Menciptakan sarana pendukung dalam pengembangan dan implementasi moderenisasi teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan Manfaat penelitian yang didapat dari hasil pengembangan teknologi budidaya
tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan selanjutnya diaplikasikan untuk mendapatkan kelebihan-kelebihannya dibandingkan teknologi saat ini dan prospek pengembangan ke depan. Hasil yang positif tersebut menjadi penguatan rekomendasi penerapan lebih luas teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Terkait dengan penerapannya
maka
beberapa
komponen-komponen
spesifik
pendukung
pengembangan budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan dapat diproduksi dalam bentuk pembukaan lapangan-lapangan usaha dari komponen tersebut. Pengembangan yang lebih moderenisasi terhadap teknologi tersebut dalam bentuk penambahan ke arah mekanisasi, kontrol otomatik dan suatu traktor pencetak alur strip. Hal tersebut dapat dilakukan oleh para peneliti dan institusi-institusi yang ingin melanjutkannya. Pada masa mendatang program ekstensifikasi pertanian di Indonesia yang sebagian besar lahan marjinal atau lahan reklamasi tambang dapat mengadaptasi sekaligus juga menjadi pusat pengembangan teknologi budidaya tanaman menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Peta jalan penelitian ini selanjutnya seperti tampak pada Tabel 19 berikut:
131
Tabel 19 Tahapan dan peta jalan penelitian No
Rute
Tahap inisiasi
Tahap pengembangan dan aplikasi
1
Studi karakteristik tanah
Pengumpulan sifat fisik tanah dan lahan yang menjadi fokus penelitian
Mempelajari kelemahan dan keunggulan konsep olah tanah terbatas dan teknik pemberian air tanaman di lahan
2
Kajian model pergerakan kadar air pada strip olah tanah
Perumusan variabel penting dalam model simulasi pergerakan kadar air pada strip olah tanah
Program simulasi pergerakan kadar air pada olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
3
Konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk tanaman semusim
Pengembangan modifikasi olah tanah terbatas (strip tillage) dipadukan dengan irigasi bawah permukaan untuk konsep yang lebih efektif dan efesien
Menganalisis tingkat kelayakan pengembangan teknik budidaya tanaman semusim menggunakan konsep olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
4
Pemilihan teknologi dan pengembangan dan perbaikan konsep
Modifikasi dan pengujian aspek-aspek perancangan dalam pendekatan aplikasi di lapangan
Pembuatan teknik olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan untuk memenuhi kebutuhan air tanaman semusim
5
Kajian tekno ekonomi teknik budidaya tanaman semusim dengan olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan
Integrasi hasil pengamatan dan pengujian aplikasi di lahan spesifik, terdiri dari: aspek kondisi liat dan teknik pemberian air, aspek iklim dan sosial masyarakat serta rekomendasi perbaikan konsep
Analisa didasarkan pada aspek sosbud, aspek teknis, aspek manej emen/ organisasi dan aspek finansial untuk rekomendasi kelayakan usaha pertanian
6
Kajian kelayakan operasi suatu unit pengembangan
Menganalisis kelayakan usaha pertanian tanaman semusim menggunakan teknik tersebut dilihat dari kriteria NPV, Net B/C ratio, IRR dan Payback Period
Analisa kriteria NPV, Net B/C ratio, IRR dan Payback Period, merupakan salah satu aspek kelayakan investasi
7
Kajian alternative teknik budidaya di lahan marjinal
Menganalisis kembali usaha pertanian tanaman semusim menggunakan teknik tersebut untuk pertanian lahan marjinal lebih luas
Analisa mengenai bila terjadi perubahan dalam komponen manfaat dan biaya (analisis nilai pengganti) dan rekomendasi alternatif usaha pada unit tersebut
8
Kajian inovasi baru yang efisien dan efektif
Rancangan flowchart perbaikan dan penambahan teknologi yang efisien dan efektif berdasarkan aspek internal dan eksternal suatu usaha
Produksi per unit kelengkapan teknologi (skala kecil) dan peluang bagi pengusaha yang telah mengadopsi teknik tersebut agar menambah kelengkapan teknologi sebagai produk tambahan
132
133
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pembangunan konsep simulasi pergerakan air fokus pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Konsep yang digunakan adalah untuk menganalisis kuantifikasi jumlah air dalam tanah di mana hasil analisis dari pola pergerakan yang ditampilkan merupakan pola kontur dari proses pembasahan. Pergerakan tersebut seiring waktu dapat mencapai zona kedalaman – 5 cm untuk zona perakaran bibit tanaman semusim menjadi temuan penting guna pengembangan konsep strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. Secara spesifik juga disimpulkan bahwa: 1. Hasil fitting by eyes terhadap grafik difusifitas dan kadar air didapatkan nilainilai parameter yang dibutuhkan dalam memenuhi sifat fisik tanah penelitian yang selanjutnya disimulasikan pada model pergerakan air horizontal pada strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan. 2. Pembangunan model pergerakan kadar air dan interface 48 kanal pengukuran pergerakan kadar air telah dibuat sebagai luaran (output) dari usaha keterbaruan penelitian teknik budidaya tanaman semusim menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan ini. Selain itu konsep teknik budidaya tanaman semusim menggunakan strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan (No. pendaftaran paten: P00201100496) merupakan pendukung originalitas atau novelti. Selanjutnya pada sistem model yang dibangun menunjukkan pola pembasahan air membutuhkan waktu untuk penyebaran kadar air yang seimbang, hal ini menegaskan bahwa sistem yang dikembangkan adalah pergerakan kadar air bawah permukaan untuk menjaga kelembaban pada strip tanah olahan sehingga memberikan ketersediaan air bagi tanaman. 3. Konsep pengembangan teknik budidaya tanaman yang diujikan di lahan merupakan pengelolaan kelembaban tanah di zona perakaran dimaksudkan untuk mempertahankan kelembaban atau kadar air tanah agar tersedia pada saat dibutuhkan oleh tanaman. Kinerja irigasi menunjukkan pembasahan efektif dengan menggunakan strip olah tanah terbatas hanya dapat dikembangkan dengan lintasan pengairan irigasi yang pendek < 5 m, sehingga cocok
134
diaplikasikan pada pegelolaan lahan subsistem atau perbaikan bentuk tradisional. Tanaman cabai sebagai tanaman uji pada teknik budidaya strip olah tanah terbatas beririgasi bawah permukaan memiliki karakteristik tanaman semusim yang sensitif terhadap kelebihan pemberian air. Saran Penelitian ini dapat menjadi alternatif pengembangan teknik baru untuk budidaya tanaman semusim pada kawasan tropika basah di mana hujan sepanjang tahun dengan jenis lahan marjinal (podsolik). Pembuatan teknologi pendukung lainnya sangat dibutuhkan untuk lebih efesien dan efektif dalam pengurangan.
135
DAFTAR PUSTAKA Ahmad S, Kashyap D and Mathur B S. 1993. Mathematical Modeling of SaturatedUnsaturated Flow to Drains. ASCE. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, (119); 18-33 Ahuja L R, Johnsen K E and Heathman G C, 1995. Macropore Transport of A Surface applied Bromide Tracer: Model Evaluation and Refinement. Soil Sci. Soc. Am. J. (59); 1234- 1241. Al Shayea N A. 2001. The Combined of Clay and Moisture Content on the Behavior of Remoled Unsaturated Soil. Engineering Geology (62); 319-342 Allen R G, Pereira L S, Raes D and Smith M. 1998. Crop Evaporation Guidelines for Computing Crop Water Requirement-FAO Irrigation and Drainage Paper 56. FAO. Rome Azharny H, Arsyad S dan Samad B. 1980. Ilmu Kimia dan Pengairan. CV. Yasaguna. Jakarta Barbosa L R, Diaz O and Barber R G. 1989. Effects Of Deep Tillage on Soil Properties, Growth and Yield of Soya in A Compacted Ustochrept in Santa Cruz, Bolivia. Soil Tillage Res., (15); 51-63. Batchelor C, Christopher L and Murata M. 1996. Simple micro irrigation Techniques for Improving Irrigation Efficiency on Vegetable Gardens. Agricultural Water Management (32); 37-48. Bear J and Verruijt. 1987. Modeling Groundwater Flow and Pollution. D. Reidel Pub. Co. Tokyo Beare M H, Hendrix P F and Coleman D C. 1994. Water Stable Aggregates and Organic Matter Fraction in Conventional and No Tillage Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. (58); 777-786 Benami A, and Ofen A. 1984. Irrigation engineering. Israel Institut of Technology. Israel Bever L D, Gardner W H and Gardner W R. 1978. Soil Physics. John Wiley and Sons, Inc. New York-Toronto. Bowles J E. 1989. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Erlangga. Jakarta. Bruce R R and Klute A. 1956. The Measurement of Soil Water Diffusivity. Soil Sci. Soc. Am. J. (20); 458-452 Bucman H O and Brady N O. 1982. The Nature and Properties of Soil. Bhratara Karya Aksara, Jakarta. Busscher W J, Sojka R E and Doty C W. 1986. Residual Effects of Tillage on Coastal Plain Soil Strength. Soil Sci., (141); 144-148. Chang Y Y and Corapcioglu M Y. 1997. Effect of roots on water flow in unsaturated soils. J. Irrig. Drain. Eng., (123): 2114-2123.
136
Chaudhary M R, Gajri P R, Prihar S S and Khera R. 1985. Effect of Deep Tillage on Soil Physical Properties and Maize Yields on Coarse Textured Soils. Soil Tillage Res., (6);31-44. Cresswel H P, Smiles D E and J Williams. 1992. Soil Structure, Soil Hydraulic Properties and The Soil Water Balance. Australian Journal of Soil Research (30); 265-283 Cunge J A; Holly F M and Verwey A. 1980. Practical Aspects of Computational River Hydraulics. Pitman, London. Danielson R E. 1972. Nutrient Supply and Uptake in Relation to Soil Physical Conditions. In Hillel, D. (ed). Optimizing the Soil Physical Environment Toward Greater Crop Yields. Academic Press. New York Dixon J B. 1991. Roles of Clays in Soils. Applied Clay Science, (5); 489-503 Doorenbos J and Kassam A H. 1979. Yield Respon to Water. Irrigation and Drainage Paper. (25). FAO. Roma Doorenbos J and Pruitt W D. 1977. Guidelines for Predicting Crop Water Requirement. FAO, Irrigation and Drainage Paper (24). Rome Emmerson W W and Greenland D J. 1990. Soil Agregat Formation and Stability. In De Boodt M. F., Hayes M. H. D, Herbillon A. (Eds). Soil Coloid and their association in aggregates. New York : Plennum Press. Fitter A H dan Hay R K M. 1998. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Terjemahan. Sri Andani dan Purbayanti Gajah Mada University Press, Yogyakarta Foth H D. 1972. Fundamental of Soil Science. John Welly and sons. Inc., New York Freeze R A. 1971. Three Dimensional, Transient, Saturated-Unsaturated Flow in A groundwater Basin. Water Resour. Res., (7): 347-366. Gandolfi C and Savi F. 2000. A mathematical Model for the Coupled Simulation of Surface Runoff and Infiltration. J. agric. Engng Res. (75); 49-55. Gardner W, 1986. Water content. In A. Klute (ed.): Methods of Soil Analysis. Part 1: Physical and Mineralogical Methods. Second edition. ASA, Inc., SSSA, Inc., Madison, Wisconsin, USA. Gureghian A B. 1981. A Two-Dimensional Finite-Element Solution Scheme for The Saturated- Unsaturated Flow with Applications to Flow Through DitchDrained Soils. J. Hydrol., (50); 333-353 Hakim N, Nyakpa M Y, Lubis A M, Nugraha S G, Saul M R, Diha M A, Hong G B dan Bailey H H. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Universitas Lampung, Lampung Handayanto. 1998. Pengelolaan Kesuburan Tanah secara Biologi untuk Menuju Sistim Pertanian Sustainabel. Habitat (104); 1-9. Hansen V E, Israelsen O W dan Stringham G E. 1980. Dasar-Dasar dan Praktek Irigasi. Terjemahan Erlangga. Jakarta.
137
Hao X, Chang C, Larneya F J, Nitschelm J and Regitnig P. 2000. Effect of Minimum Tillage and Crop Sequence on Physical Properties Of Irrigated Soil In Southern Alberta. Soil Tillage Res. (57); 53-60 Hardjowigeno S. 1986. Ilmu Tanah. Jurusan Tanah. Faperta. IPB. Bogor. Hermawan B. 2004. Penetapan Kadar Air Tanah Melalui Pengukuran Sifat Dielektrik pada Berbagai Tingkat Kepadatan. JIPI. (6); 66–74. Hidayat A dan Mulyani A. 2002. Lahan Kering untuk Pertanian. Puslit Tanah dan Agroklimat. Bogor. Hillel D. 1971. Soil and Water. Physical Principles and Processes. Acad. Press, New York-san Francisco-London. Hillel D. 1980. Aplication of Soil Physics. Academic Press. New York. Hillel D. 1998. Pengantar Fisika Tanah. Mitra Gama Widya. Yogyakarta. Hunt A G. 2005. Basic Transport Properties in Natural Porus Media. Complexity (10); 22-37. Israelensen P W, Hansen V E and Stringham G E. 1962. Irrigation Principles and Practices. Jhon Wiley & Sons. New York. Janick J, Scherry R W, Woods F W and Ruttan V W. 1969. Plant Science. Freeman and Co. San Fancisco Janovicek K J, Deen W, and Vyn T J. 2006. Soybean Response to Zone Tillage, Twin-Row Planting, and Row Spacing. American Society of Agronomy. Agron. J. (98);800–807. Jansen M E. 1983. Design and Operation of Farm Irrigation Sistem. AS,Michigan. Javadi A A, Al-Najjar M M and Evans B. 2008. Numerical Modeling of Contaminant Transport Through Soils: Case Study. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. ASCE. (134); 214-230 Jitrapinate N, Sriboonlue V, Srisuk K, dan Muangson N. 2006. A Method For Capillary Rise Modeling. J. Irrig. Drain. Eng., ASCE: 2535-2545. Jumin H B. 2002. Agroekologi. Raja Grafindo. Jakarta. Jurry A W, Gardner W R and Gardner W H. 1991 Soil Physics. John Wiley and Sons. Inc. New York Kalsim D K dan Sapei A. 1992. Fisika Lengas Tanah. Edisi Pertama. Laboratorium Teknik Tanah dan Air, Jurusan Mekanisasi Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Kelly T C, Lu Y and Teasdale J. 1996. Economic-Enviromental Tradeoffs Among Alternative Crop Rotation. Agric. Ecosyst. Envuron. (60); 17-28 Kim S M, Kavas L and Chen Z. 2005.Root-Water Uptake Model at Heterogeneous Soil Fields. J. Irrig. Drain. Eng., (10): 223-231. Kirby J M. 1984. A Rapid Numerical Method for Horizontal Fluid Flow in Unsaturated Soils. J. Hydrol., (72); 391-400.
138
Kirkham M B. 1986. Simulation of Oxygen Movement to Plant Roots as Affected by Tillage Width and Depth. Soil Tillage Res., (7);.221-231 221 Kittel C. 1991. Introduction to Solid State Physics. John Wiley & Sons, Singapore. Koorevaar P G. Menelik and C. Driksen. 1983. Element of Soil Physics. Elsevier, Amsterdam. Kramer P J. 1969. Plant and Soil Water Relationship A Modern Synthesis. Tata McGraw Hill Publishing Co. Ltd. New Delhi Lessoff S C, and Indelman P. 2004. Analytical Model of Solute Transport by Unsteady Unsaturated Gravitational Infiltration. J. Contam. Hydrol., (72); 85– 107 Lu G, Sakagami K, Tanaka H, and Hamada R. 1998. Role of Organic Matter In Stabilization Of Water Stable Aggregates in Soils Under Different Types of Land Use. Soil Sci. Plant Nutr., (44); 147-155. Maheshwari B L and Mcmahon T A. 1992. Modeling Shallow Overland Flow in Surface Irrigation. J. Irrig. Drain. Eng., (118): 1941-1952. Malik M I and Anistardi, 1997, Bereksperimen dengan Mikrokontroller AT89C51. Jakarta : PT Elex Media Komputindo Miyazaki T, Hasegawa S, and Kasubuchi T. 1993. Water Flow in Soils. Marcel Dekker. Monzon J P, Sadras V O, Andrade F H. 2006. Fallow Soil Evaporation and Water Storage as Affected by Stubble in Sub-Humid (Argentina) and Semi-Arid (Australia) Environments. Field Crops Research (98); 83–90. Morrison J J Jr. 2002. Strip Tillage For "No-Till" Row Crop Production. Applied Engineering in Agriculture. American Society of Agricultural Engineers. (18); 277-284 Mostaghimi S and Mcmahon P C. 1989. Surface and Subsurface Drainage Simulations for A Claypan Soil. Agricultural Water Management, (15); 211222. Mualem Y. 1976. A New Model for Predicting The Hydraulic Conductivity of Unsaturated Porus Media. Water Resour. Res. (12); 513-522 Mukhtar S, Baker J L, Horton R and Erbach D C. 1985. Soil Water Infiltration as Affected by The Use of The Paraplow. Trans. ASAE, (28); 1811-1816. Nadler A, S Dasberg dan Lapid I. 1991. Time Domain Reflectrometry Measurements of Water Content and Electrical Conductivity Of Layered Soil Columns. Soil Sci. Soc. Am. J. (55); 938-943. Naeem W, Xu T, Sutton R and Tiano A. 2008. The Design of A Navigation, Guidance, and Control System for An Unmanned Surface Vehicle For Environmental Monitoring. Special Issue Paper.. J. Engineering for the Maritime Environment. (222); 67-79 Neelwan P A. 2003, Teknik Antarmuka dan Pemrograman AT89C51, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.
139
Nielsen D R, Biggar J W and Davidson J M. 1992. Experimental Consideration of Diffusion Analysis in Unsaturated Flow Problems. Soil Sci. Soc. Am. J. (26); 107-111. Notohadiprawiro T. 2006. Budidaya Organik: Suatu Sistem Pengusahaan Lahan Bagi Keberhasilan Program Transmigrasi Pola Pertanian Lahan Kering. Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta Obi M E. 1999. The Physical and Chemical Responses of A Degraded Sandy Clay Loam Soil to Cover Crop In Shuthern Nigeria. Plant Soil. (211); 165-172. Ogata G, Richards L A dan Gardner W R. 1959. Transpiration of Alfalfa Determined from Soil Water Content Changes. Soil sci., (89); 179–182. Pachepsky Y, Timlin D and Rawls W. 2003. Generalized Richards’ Equation to Simulate Water Transport in Unsaturated Soils. Journal of Hydrology. (272); 3–13 Pairunan A K Y, Nanero J J, Arifin S, Samosir S R, Tangkaisari R, Laloua J R, Ibrahim B, dan Asmadi H. 1985. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Partohardjono S, Ismail I G, Subandi, Adnyana M O dan Darmawan D A. 1994. Peranan Sistem Usahatani Terpadu dalam Upaya Pengentasan Kemiskinan di Berbagai Agroekosistem. Prosiding Simposium Panelitian Tanaman Pangan III. Puslitbangtan Deptan. Partowijoto A, Priyanto A, Dhalhar M A dan Sukaatmaja S. 1981. Teknik tanah dan air. Fatemeta- IPB, Bogor. Pracaya. 2004. Bertanam Sayuran Organik di Kebun, Pot, dan Polibag. Penebar Swadaya, Jakarta. Punomo J, Mulyadi, Amin I dan Suhardjo H, 1992. Pengaruh Berbagai Bahan Hijau Tanaman Kacang-kacangan terhadap Tanah dan Agroklimat. Jurnal Tanah dan Agroklimat (8); 61-65 Purnomo J , Mulyadi M, Amien I dan Suwardjo H. 1992. Pengaruh Bahan Hijauan Tanaman Kacang-Kacangan terhadap Produktivitas Tanah Rusak. Pembet. Pen. Tanah dan Pupuk (10); 61-65 Raes D and Deproost P. 2003. Model to Assess Water Movement from A Shallow Water Table to The Root Zone. Agricultural Water Management. (62); 79–91 Reeves D W. 1997. The Role of Soil Organic Matter in Maintaining Soil Quality in Continuous Cropping Systems. Soil Tillage Res. (43); 131–167. Reeves W. 1997. The Role of Soil Organic Matter in Maintaining Soil Quality in Continuous Cropping Systems. Soil & Tillage Research (43); 131-167 Richards L A and Richards S J. 1959. Soil Moisture. Year Book of agriculture. Ro¨mkens M J M and Prasad S N. 2006. Rain Infiltration into Swelling/ Shrinking/Cracking Soils. agricultural water management (86); 196–205.
140
Rosenbloom J, Mock P, Lawson P, Brown J and Turin H J. 1993. Application of VLEACH to Vadose Zone Transport Of Vocs at An Arizona Superfund Site. Ground Water Monit. Rem., (13); 159–169 Sander G. C and Braddock R D. 2005. Analytical Solutions to The Transient, Unsaturated Transport of Water and Contaminants Through Horizontal Porous Media. Adv. Water Resour., (28); 1102–1111. Sapei A, Dhalhar M A, Fuji K, Miyauchi S dan Sudou S. 1990. Buku Penuntun Pengukuran Sifat-Sifat Fisik dan Mekanika Tanah. Pengembangan Akademik Program Pascasarjana. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Sarief S E. 1985. Konservasi Tanah dan Air. Pustaka Buana, Bandung Sarief S E. 1989. Kesuburan dan Pemupukan Tanah Pertanian. Pustaka Buana, Bandung. Schjønning P, Munkholm L J, Elmholt S and Olesen J E. 2007. Organic Matter and Soil Tilth in Arable Farming: Management Makes A Difference within 5–6 Years. Agriculture, Ecosystems and Environment (122); 157–172 Setiawan B I. 1992. Studies on Infiltration in Soil Having A Macropore. Dissertation in Laboratory of Soil Physics and Hydrology, Div. of Agric. Eng., Faculty of Agriculture, the University of Tokyo . Tokyo Setiawan B I and Nakano M, 1993. On The Determination of Unsaturated Hydraulic Conductivity from Soil Moisture Profiles and Front Water Retention Curves. Soil Science. (156); 389-395 Setyati S H. 1979. Pengantar Agronomi. P.T. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Sinukaban A. 1994. Membangun Pertanian Menjadi Industry Lestari Dengan Pertanian Koservasi. Orasi Ilmiah Guru Besar Ilmu Konservasi Tanah dan Air. IPB.. Bogor Sipp S K, Lembke W D, Boast C W, Thorne M O and Walker P N. 1984. Water Management on Claypan Soils in The Midwest. UILU-WRC-84, Bull. Sleep B E and Sykes J F. 1993. Compositional Simulation of Groundwater Contamination by Organic Compounds. 1. Model development and verification. Water Resour. Res., (29); 1697–1708. Soedarmo D H dan Prayoto D. 1985. Fisika Tanah Dasar, Jurusan Konservasi Tanah dan Air. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Sosrodarsono S dan Takeda K. 1993. Hidrologi untuk Pengairan. Pradaya Paramita. Jakarta. Stern P H. 1979. Small Scale Irrigation. Russelt Press. Ltd. Nothingham. Strelkoff T S, Clemmens A J and Bautista E. 2004. Field-Parameter Estimation For Surface Irrigation Management and Design. J. Irrig. Drain. Eng., ASCE. Sumono. 1989. Analisis Pengaruh Tinggi Penggenangan Terhadap Gerakan Air dan Efisiensi Pemberian Air Pada Guludan Tanaman Jenis Tanah Podzolik Coklat Kekuningan. Disertasi. Program Pascasariana, IPB, Bogor.
141
Sun Y, Petersen J N, Buscheck T A and Nitao J J. 2002. Analytical Solutions for Reactive Transport of Multiple Volatile Contaminants in The Vadose Zone. Transp. Porous Media, (49); 175–19 Syaryadhi M, Walidainy H and Azimsyah F. 2006. Sistem Pengontrolan Lampu Listrik Melalui Jalur Telepon Berbasis Mikrokontroler AT89C51. Jurnal Rekayasa Elektrika. (5); 17-21 Thomas H R and King S D. 1990. Coupled Temperature/Capillary Potential Variation in Unsaturated Soil. Journal of Computing in Civil Engineering. (117); 2475-2491. Thomas H R and C Leung W L. 1996. Two Dimensional Pararel Computing Solution of Coupled Heat and Moisture Flow in Unsaturated Soil. Journal of Computing in Civil Engineering. (10); 236-247. Tisdall J M, and Oades J M. 1982. Organic Matter and Water-Stable Aggregates in Soils. J. Soil Sci. 33, 141–163. Trouse A C Jr. 1983. Observations on Under-The-Row Subsoiling After Conventional Tillage. Soil Tillage Res., (3);67-81. Vachaud G. 1967. Determination of Thy Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils From An Analysis of Transient Flow Data. Water Resour. Res. (3); 697705. Van Genuchten M. Th. 1980. A Close From Equation for Predicting The Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils. Soil Sci. Soc. An. J. (44); 892-898 Vermeiren I and Jobling G A. 1980. Localized Irrigation: Design, Installation, Operation, Evaluation. Food Agricultural Organization of United Nations. Rome Vyn T J and Raimbault B A. 1992. Evaluation of Strip Tillage Systems for Corn Production in Ontario. Soil Tillage Res., (23); 163-176. Weeks E P, Douglas E E and Glenn M T. 1982. Use of Atmospheric Fluorocarbons F-11 and F-12 to Determine The Diffusion Parameters of The Unsaturated Zone in The Southern High Plains of Texas. Water Resour. Res., (18); 1365– 1378. Whilser F D, Klute A and Peters D B. 1968. Soil Water Diffusivity From Horizontal Infiltration. Soil Sci. Soc. Am. J. (36); 6-11 Whiteley G M and Dexter A R. 1982. Root Development and Growth of Oilseed, Wheat and Pea Crops on Tilled and Non-Tilled Soil. Soil Tillage Res., (2); 379-393 Yong R N and Warkentin B P. 1966. Introduction to Soil Behavior. The Macmillian Co. New York. Yong R N, Mohamed A M O and Warkentin B P. 1992. Principles of Contaminant Transport in Soils, Elsevier, Amsterdam Zhang N, Fan G, Lee K H, Kluitenberg G J and Loughin T M. 2004. Simultaneous Measurement of Soil Water Content and Salinity Using A Frequency. Soil Science Society of Am. J. (68); 1515
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k0A1u1
1
29.15 30.22 29.80 30.70 30.72 30.60 30.90 30.49 30.52 29.11 30.03 30.28 30.70 30.55 31.13 30.17 30.90 30.04 29.70 29.98 30.17 30.25 30.45 29.88 29.80 30.84 29.65 30.86 30.76 29.88 30.96 29.85
29.23 29.41 29.94 29.29 29.61 30.77 30.96 29.69 30.28 30.39 29.65 29.80 30.81 30.75 31.01 30.90 31.12 30.70 29.80 30.11 30.41 29.68 30.12 30.12 29.89 29.83 29.99 29.87 29.57 30.59 29.87 29.70
2
0-5cm (permukaan)
30.08 30.40 30.83 30.89 30.60 30.82 30.70 29.09 30.78 30.49 29.77 30.90 30.70 30.80 30.80 30.91 30.90 30.02 30.12 29.89 30.27 30.00 29.88 30.12 30.59 30.51 29.66 30.86 31.59 30.13 30.46 29.48
3 29.49 30.01 30.19 30.30 30.31 30.73 30.86 29.76 30.53 30.00 29.82 30.33 30.74 30.70 30.98 30.66 30.97 30.25 29.87 30.00 30.29 29.98 30.15 30.04 30.09 30.40 29.76 30.53 30.64 30.20 30.43 29.67
rata-rata
37.81 37.41 38.71 38.32 38.02 38.12 38.62 38.03 38.57 38.00 37.76 38.25 37.94 38.23 38.05 38.44 38.38 37.47 37.76 37.77 37.60 37.86 38.87 37.99 38.98 37.95 38.59 38.91 37.95 38.89 38.44 37.94
1 37.33 38.37 37.77 38.56 38.67 38.41 38.16 38.05 38.64 37.61 38.21 38.23 37.43 37.97 38.22 37.62 38.20 38.56 38.65 37.97 37.80 38.77 37.96 38.76 38.95 38.46 37.09 37.95 38.99 38.95 37.95 38.76
2
5-12cm (tengah)
38.51 37.87 38.56 38.52 38.83 38.06 38.01 38.41 38.12 37.81 38.27 38.46 38.42 38.48 38.01 38.83 38.57 38.20 38.51 38.42 37.77 38.58 37.55 37.99 39.09 37.10 38.48 37.50 37.95 37.46 38.93 38.96
3 37.88 37.89 38.35 38.46 38.50 38.20 38.27 38.16 38.44 37.81 38.08 38.31 37.93 38.23 38.09 38.30 38.38 38.08 38.31 38.05 37.72 38.40 38.13 38.24 39.01 37.83 38.05 38.12 38.29 38.43 38.44 38.55
rata-rata
Ka tanah olahan kedalaman
42.53 42.67 44.00 43.22 43.02 42.80 43.02 44.33 43.85 44.11 42.97 43.72 42.95 43.84 44.21 44.03 44.23 43.90 43.96 44.05 43.19 43.48 44.49 44.60 43.99 44.95 43.99 44.10 43.51 44.96 43.06 44.41
1 43.57 43.42 44.02 43.91 42.34 28.91 44.01 43.91 43.63 44.23 43.87 44.02 43.22 43.90 43.81 44.24 44.51 44.01 44.21 43.93 43.13 42.94 43.91 43.85 44.95 43.46 42.59 43.90 44.05 42.41 44.98 43.10
2
12-20cm (dasar strip)
43.48 43.23 43.26 43.91 43.21 43.08 43.51 44.27 43.96 44.52 42.51 44.47 42.96 43.42 43.68 43.87 44.37 44.06 44.43 43.87 42.97 43.49 44.90 44.49 43.95 43.04 44.46 44.05 43.90 44.04 42.90 43.10
3
43.19 43.11 43.76 43.68 42.86 38.26 43.51 44.17 43.81 44.29 43.12 44.07 43.04 43.72 43.90 44.05 44.37 43.99 44.20 43.95 43.10 43.30 44.43 44.31 44.29 43.81 43.68 44.02 43.82 43.80 43.65 43.53
rata-rata
Lampiran 1. Data kadar air tanah pada bagian-bagian strip olah tanah minimal di lahan penelitian (menggunakan metode gravimetri)
142
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k1A1u2
29.94 29.43 29.75 29.12 30.00 29.92 29.84 29.61 29.73 30.10 29.84 29.91 29.93 29.90 29.76 29.71 29.66 29.85 29.66 29.71 30.53 29.81 29.21 30.22 29.93 30.26 29.51 29.74 30.01 30.12 30.18 29.81
1 29.77 29.77 30.17 29.51 29.74 30.01 30.12 29.81 29.21 30.22 29.93 30.26 30.02 30.18 29.81 29.81 30.01 30.16 30.12 29.58 29.71 29.93 29.90 29.76 29.71 30.22 29.93 29.94 30.03 29.53 30.03 30.22
2
0-5cm (permukaan)
29.82 29.62 29.52 29.23 29.86 29.85 29.94 30.03 29.53 30.03 29.76 29.95 29.64 30.12 29.73 30.02 29.71 30.03 29.67 29.85 29.65 29.86 29.85 29.94 30.03 29.53 30.22 29.93 30.26 30.02 30.16 30.12
3 29.84 29.61 29.81 29.29 29.87 29.93 29.97 29.82 29.49 30.12 29.84 30.04 29.86 30.06 29.77 29.85 29.80 30.01 29.82 29.71 29.96 29.87 29.65 29.98 29.89 30.00 29.89 29.87 30.10 29.89 30.12 30.05
rata-rata
39.52 39.42 38.42 39.72 39.88 38.61 39.52 38.92 39.51 39.08 39.42 39.21 39.41 39.23 38.65 39.21 39.20 38.81 38.44 39.11 39.61 39.52 39.52 39.41 39.43 38.37 39.31 39.02 39.12 39.63 39.05 39.51
1 39.66 39.45 39.14 39.02 39.57 38.81 39.52 39.52 39.41 39.43 38.37 39.31 38.71 39.37 39.06 38.83 39.15 39.51 39.68 38.92 39.67 38.43 38.76 38.77 39.86 39.04 39.51 39.51 39.08 39.42 39.21 39.72
2 38.72 39.24 39.21 38.43 38.76 38.77 39.86 39.04 39.51 38.91 39.21 39.06 39.02 39.12 39.63 39.05 39.62 39.38 39.41 38.96 39.50 38.42 39.72 39.88 38.61 39.52 38.92 39.21 39.41 39.23 39.11 39.61
3
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah)
39.30 39.37 38.93 39.06 39.40 38.73 39.63 39.16 39.48 39.14 39.00 39.19 39.05 39.24 39.11 39.03 39.32 39.23 39.18 39.00 39.59 38.79 39.34 39.35 39.30 38.98 39.25 39.25 39.20 39.43 39.12 39.62
rata-rata
42.03 43.55 43.91 43.31 42.32 43.56 43.52 43.96 42.12 42.21 43.92 43.92 43.63 42.34 42.02 42.02 43.77 42.12 43.52 43.98 42.31 43.91 43.92 43.48 42.11 43.37 42.03 42.02 42.02 43.77 43.92 42.31
1 42.21 43.62 42.31 43.46 42.01 43.03 42.57 43.71 42.21 43.78 43.71 43.96 43.73 42.35 43.86 43.98 43.71 42.42 43.91 42.23 41.45 43.78 43.71 43.96 43.73 42.35 42.02 42.02 43.77 43.37 42.03 43.75
2
12-20cm (dasar strip)
43.74 43.81 42.12 43.91 43.92 43.48 42.11 43.37 42.03 43.75 43.82 43.63 42.02 42.02 43.77 43.92 43.87 42.31 43.81 41.97 41.42 43.55 43.91 43.31 42.32 43.56 43.52 43.62 42.31 43.46 42.34 42.02
3 42.66 43.66 42.78 43.56 42.75 43.35 42.74 43.68 42.12 43.24 43.82 43.84 43.13 42.24 43.21 43.31 43.78 42.28 43.75 42.72 41.73 43.74 43.85 43.58 42.72 43.09 42.52 42.55 42.70 43.53 42.77 42.69
rata-rata
143
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k2A1u3
29.81 30.43 30.61 30.52 30.67 30.61 30.74 30.32 30.71 30.15 30.71 30.57 30.79 30.52 30.53 30.55 30.38 30.79 30.34 30.61 30.72 30.48 30.23 30.31 30.62 30.70 30.72 30.51 30.76 30.41 30.56 30.67
1
30.62 30.45 30.72 30.48 30.23 30.31 30.62 30.79 30.78 30.73 30.71 30.72 30.57 30.63 30.64 30.56 30.67 30.52 30.61 30.58 30.54 30.82 30.81 30.62 31.32 30.53 30.55 30.38 30.62 31.32 30.71 30.70
0-5cm (permukaan) 2
29.84 30.71 30.63 30.52 30.45 30.37 30.54 30.82 30.81 30.62 31.32 30.71 30.70 30.72 30.51 30.76 30.41 30.32 29.81 30.67 30.67 30.61 30.74 30.32 30.71 30.15 30.71 30.61 30.72 30.48 30.43 30.61
3
30.09 30.53 30.65 30.51 30.45 30.43 30.63 30.64 30.77 30.50 30.91 30.67 30.69 30.62 30.56 30.62 30.49 30.54 30.25 30.62 30.64 30.64 30.59 30.42 30.88 30.46 30.66 30.50 30.70 30.74 30.57 30.66
rata-rata
39.47 39.72 39.91 39.67 39.71 39.19 39.73 39.76 38.52 39.66 40.18 40.26 39.52 39.81 40.32 40.27 40.19 39.71 39.33 38.63 39.45 40.36 39.91 39.67 39.42 39.72 39.97 38.95 40.21 40.67 39.46 40.36
1
40.11 39.62 39.97 38.95 40.21 40.67 39.46 40.36 39.91 39.67 39.42 39.72 39.61 40.11 39.65 40.36 40.74 39.92 40.32 39.45 39.71 39.19 39.73 39.76 39.71 39.19 39.73 39.76 39.92 39.71 39.19 39.73
39.71 39.92 39.71 39.19 39.73 39.76 39.57 40.14 39.92 39.96 39.77 39.72 39.14 39.48 39.45 40.52 39.71 40.22 39.78 40.33 40.36 40.74 39.92 40.19 39.66 40.18 40.26 39.52 39.81 39.47 39.72 39.91
39.76 39.75 39.86 39.27 39.88 39.87 39.59 40.09 39.45 39.76 39.79 39.90 39.42 39.80 39.81 40.38 40.21 39.95 39.81 39.47 39.84 40.10 39.85 39.87 39.60 39.70 39.99 39.41 39.98 39.95 39.46 40.00
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah) rata-rata 2 3 2
41.71 41.72 41.88 42.19 41.11 41.92 41.86 41.72 42.11 40.76 41.93 41.57 41.59 42.41 40.51 41.87 41.16 41.32 41.36 41.32 41.41 41.49 41.15 41.31 41.75 41.87 42.34 42.34 41.81 42.23 40.91 41.79
12-20cm (dasar strip)
40.86 41.44 41.41 41.49 41.15 41.31 41.75 41.87 42.34 41.81 42.23 40.91 42.15 42.17 41.45 41.91 41.79 41.83 41.34 41.92 41.37 41.79 41.84 41.63 42.32 41.54 41.12 41.67 41.62 41.91 41.54 42.13
1
41.31 41.67 41.12 41.67 41.62 41.91 41.37 41.79 41.84 41.63 42.32 41.54 42.13 42.22 41.61 41.79 41.82 41.52 41.66 41.18 42.19 41.11 41.92 41.86 41.72 41.72 42.11 40.76 41.93 41.57 41.15 41.31
3
41.29 41.61 41.47 41.78 41.29 41.71 41.66 41.79 42.10 41.40 42.16 41.34 41.96 42.27 41.19 41.86 41.59 41.56 41.45 41.47 41.66 41.46 41.64 41.60 41.93 41.71 41.86 41.59 41.79 41.90 41.20 41.74
rata-rata
144
10 14 18 22 26 30 34 37 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 137 142
umur tanaman
k3A1u4
29.65 29.32 29.71 29.82 29.79 29.84 29.82 29.91 29.26 29.87 29.55 29.79 29.52 29.83 29.41 29.81 30.36 30.76 29.91 29.75 29.64 29.99 29.95 29.11 29.97 29.87 29.93 29.19 29.72 29.91 29.19 29.72
1
29.22 29.35 29.87 29.93 29.19 29.72 29.91 30.12 29.81 29.97 29.45 29.92 29.94 29.86 29.94 29.91 29.71 30.25 29.83 29.84 29.81 29.75 29.82 29.79 29.84 29.82 29.91 29.26 29.41 29.95 29.98 29.83
0-5cm (permukaan) 2
29.45 29.64 29.99 29.95 29.11 29.97 29.92 29.81 29.75 29.81 29.41 29.95 29.98 29.64 29.36 29.71 29.98 29.72 29.99 29.65 29.91 29.26 29.87 29.55 29.79 29.35 29.87 29.93 29.19 29.91 30.12 29.81
3
29.44 29.44 29.86 29.90 29.36 29.84 29.88 29.95 29.61 29.88 29.47 29.89 29.81 29.78 29.57 29.81 30.02 30.24 29.91 29.75 29.79 29.67 29.88 29.48 29.87 29.68 29.90 29.46 29.44 29.92 29.76 29.79
rata-rata
36.31 36.52 36.85 35.82 37.17 36.98 36.37 37.11 37.68 36.87 36.57 36.14 35.46 36.97 36.61 36.41 36.48 36.23 36.22 35.61 36.41 37.12 36.97 37.67 35.92 37.37 36.21 36.74 36.21 35.92 37.37 36.21
1
36.61 36.36 36.23 36.44 36.25 35.67 36.28 36.29 36.21 36.56 36.75 36.48 36.13 35.31 36.85 36.56 36.37 36.68 36.51 37.54 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22 36.22
2
37.43 36.41 37.12 35.34 36.45 36.97 37.67 35.92 37.37 36.21 36.74 36.21 36.86 35.96 36.57 36.91 36.97 36.87 36.92 36.35 36.25 35.67 36.28 36.29 36.75 36.48 36.13 35.31 36.52 36.85 35.82 36.22
3
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah)
36.78 36.43 36.73 35.87 36.62 36.54 36.77 36.44 37.09 36.55 36.69 36.28 36.15 36.08 36.68 36.63 36.61 36.59 36.55 36.50 36.29 36.34 36.49 36.73 36.30 36.69 36.19 36.09 36.32 36.33 36.47 36.22
rata-rata
37.51 38.43 37.91 38.21 37.82 38.32 38.14 38.11 38.51 38.26 37.55 38.45 37.74 37.89 37.91 37.83 38.22 38.23 37.21 37.87 38.65 37.25 38.68 37.91 38.21 38.17 37.93 37.91 37.25 37.54 38.89 38.35
2
12-20cm (dasar strip)
37.31 37.57 37.92 38.54 37.89 37.25 38.68 38.44 38.77 37.48 37.88 38.95 37.94 38.65 37.75 37.91 39.32 38.21 37.45 37.71 37.55 38.45 37.74 37.82 38.32 38.14 38.11 38.17 37.93 37.91 37.89 38.91
1
37.91 37.54 38.89 38.35 38.58 37.29 38.58 38.17 37.93 37.91 37.54 38.25 37.89 38.91 38.58 38.37 38.54 38.12 37.29 37.67 37.48 37.89 37.25 38.68 38.95 37.94 38.65 37.91 38.21 37.82 37.94 38.65
3
37.58 37.85 38.24 38.37 38.10 37.62 38.47 38.24 38.40 37.88 37.66 38.55 37.86 38.48 38.08 38.04 38.69 38.19 37.32 37.75 37.89 37.86 37.89 38.14 38.49 38.08 38.23 38.00 37.80 37.76 38.24 38.64
rata-rata
145
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k0A2u3
31.82 31.63 32.37 32.18 32.28 32.11 31.72 32.21 31.90 32.13 32.09 31.92 32.23 32.05 32.14 32.19 31.37 31.33 31.85 31.09 32.79 31.90 32.13 31.92 32.22 30.46 30.05 30.96 32.21 31.10 30.96 31.41
32.21 31.48 32.83 322.00 32.04 31.93 31.54 32.39 31.60 32.03 31.92 32.91 32.16 31.93 32.21 31.73 32.12 32.17 31.62 31.32 31.93 32.13 31.94 30.39 31.92 31.93 31.44 30.60 31.93 30.51 30.87 32.06
323.00 32.29 31.49 31.91 32.08 32.27 31.87 32.20 31.70 32.44 32.12 32.16 31.93 31.92 31.48 32.02 32.28 32.45 31.71 31.18 30.39 32.83 31.49 30.99 32.21 32.32 32.44 32.07 32.85 31.60 32.55 30.99
0-5cm (permukaan) 1 2 3
129.01 31.80 32.23 128.70 32.13 32.10 31.71 32.27 31.73 32.20 32.04 32.33 32.11 31.97 31.94 31.98 31.92 31.98 31.73 31.20 31.70 32.29 31.85 31.10 32.12 31.57 31.31 31.21 32.33 31.07 31.46 31.49
rata-rata
37.96 37.35 36.32 36.91 36.92 36.82 37.02 36.72 36.71 36.91 37.24 37.13 37.71 36.84 37.44 37.85 36.65 35.96 37.42 37.22 37.49 36.10 35.96 35.91 35.90 36.50 35.61 36.97 35.10 35.51 36.94 36.47
37.31 37.22 36.22 37.62 37.57 37.31 37.81 37.83 37.96 37.93 37.17 37.62 37.32 36.38 37.72 37.82 37.22 36.14 37.86 37.16 36.07 37.70 36.36 36.09 36.50 35.47 36.41 37.61 36.99 37.10 37.10 36.99
37.47 36.88 37.05 37.35 37.23 36.91 36.84 37.02 37.56 37.46 36.71 36.93 37.11 37.18 36.94 36.91 37.77 37.34 36.81 37.64 36.99 37.97 37.31 37.41 37.90 36.10 37.96 35.95 36.09 36.10 36.10 35.97
37.58 37.15 36.53 37.29 37.24 37.01 37.22 37.19 37.41 37.43 37.04 37.23 37.38 36.80 37.37 37.53 37.21 36.48 37.36 37.34 36.85 37.25 36.54 36.47 36.77 36.02 36.66 36.84 36.06 36.23 36.71 36.48
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah) rata-rata 1 2 3
41.75 43.23 42.48 42.53 43.07 41.43 43.47 41.18 42.42 43.18 41.68 43.22 42.62 43.02 43.22 43.35 43.44 42.48 41.73 41.41 42.50 41.06 42.06 41.44 42.51 43.61 44.98 43.85 42.60 43.09 42.97 41.47
41.33 41.53 41.58 43.16 41.82 41.83 41.91 41.84 41.54 41.38 43.15 41.94 41.05 43.18 42.35 41.88 43.26 42.14 41.52 41.63 43.60 42.41 43.58 42.31 42.95 42.05 42.51 43.60 42.41 42.05 43.10 42.10
41.74 43.25 43.04 41.25 42.58 43.22 41.81 41.88 41.71 41.93 41.44 41.78 43.11 41.14 41.17 43.04 41.72 41.66 41.72 41.87 41.96 43.60 42.09 43.50 43.51 43.10 43.56 42.31 41.45 42.39 43.50 41.35
12-20cm (dasar strip) 1 2 3
41.61 42.67 42.37 42.31 42.49 42.16 42.40 41.63 41.89 42.16 42.09 42.31 42.26 42.45 42.25 42.76 42.81 42.09 41.66 41.64 42.68 42.36 42.58 42.42 42.99 42.92 43.68 43.25 42.15 42.51 43.19 41.64
rata-rata
146
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k1A2u3
32.16 32.36 32.47 32.37 32.41 31.70 32.41 32.53 32.51 32.16 32.30 32.05 32.36 32.27 32.47 32.39 32.43 32.20 32.05 31.57 31.50 32.39 31.41 32.05 31.39 31.39 32.29 31.39 32.09 31.96 32.05 31.31
32.57 32.60 32.34 32.54 31.70 32.53 32.66 32.26 32.57 32.68 31.77 32.34 32.66 32.48 32.47 32.56 32.28 32.44 32.17 31.72 32.29 31.09 32.33 31.94 31.92 32.09 31.31 32.99 32.43 32.68 31.77 32.53
8
32.43 32.45 32.32 32.37 32.50 32.65 32.35 32.62 32.44 32.05 32.65 32.94 32.94 32.43 32.80 32.14 32.50 32.38 32.05 32.43 31.9406 32.44 32.05 31.70 32.36 32.27 32.47 32.39 32.68 32.05 31.57 32.57
0-5cm (permukaan) 1 2
32.39 32.47 32.38 32.43 32.20 32.29 32.47 32.47 32.51 32.30 32.24 32.44 32.65 32.39 32.58 32.36 32.40 32.34 32.09 31.91 31.91 31.98 31.93 31.90 31.89 31.92 32.02 32.26 32.40 32.23 31.80 32.14
rata-rata
38.13 39.58 38.97 38.55 39.21 38.23 39.67 39.46 39.31 39.16 38.93 38.16 39.15 38.76 38.02 39.73 38.31 38.65 37.98 39.06 37.09 38.89 39.91 38.92 37.98 37.08 38.94 39.94 37.99 38.95 37.85 38.94
1
38.25 39.27 38.13 38.03 39.20 37.60 39.88 39.83 39.12 39.65 39.15 38.03 38.73 39.78 39.70 39.90 38.18 39.53 39.21 38.93 39.60 37.60 39.88 39.77 38.45 39.45 39.15 38.51 38.26 37.94 39.94 38.95
2
39.00 39.20 39.06 39.02 38.51 38.26 39.50 38.80 39.40 37.21 39.40 39.26 39.10 39.83 39.77 38.45 39.45 39.50 38.93 38.27 38.39 37.97 39.50 38.40 37.03 38.99 38.88 39.49 38.96 39.39 38.95 37.09
3
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah)
38.46 39.35 38.72 38.53 38.97 38.03 39.68 39.36 39.28 38.67 39.16 38.48 38.99 39.46 39.16 39.36 38.65 39.23 38.71 38.75 38.36 38.15 39.76 39.03 37.82 38.51 38.99 39.31 38.40 38.76 38.91 38.33
rata-rata
25.70 44.25 44.09 44.37 44.48 44.67 44.87 43.80 44.66 44.29 44.03 44.38 43.70 43.61 44.26 44.03 44.67 44.35 44.41 44.05 43.57 45.51 45.54 44.44 44.14 44.44 43.51 44.78 43.55 42.10 43.02 44.05
2
44.42 44.02 44.71 45.00 43.91 44.57 43.95 43.70 44.30 43.77 44.29 44.37 44.19 44.25 44.65 44.39 44.45 44.01 44.48 44.78 45.60 43.59 43.57 45.95 43.99 44.41 45.50 43.96 44.91 43.05 44.45 45.69
3
12-20cm (dasar strip)
43.22 44.24 44.11 44.58 44.49 44.14 44.44 44.17 44.39 44.25 43.02 43.90 44.41 44.39 44.48 44.61 44.36 44.12 44.18 44.27 44.41 44.50 44.59 43.55 43.06 44.08 43.99 44.94 44.95 43.99 44.98 45.94
1
37.78 44.17 44.30 44.65 44.29 44.46 44.42 43.89 44.45 44.10 43.78 44.22 44.10 44.08 44.46 44.34 44.49 44.16 44.36 44.37 44.52 44.53 44.57 44.65 43.73 44.31 44.33 44.56 44.47 43.04 44.15 45.22
rata-rata
147
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k2A2u2
32.33 32.40 32.55 33.28 33.23 33.04 32.58 32.49 32.54 32.28 32.33 32.42 32.48 32.58 33.06 32.34 32.44 31.76 32.59 31.96 32.98 31.10 32.09 31.87 32.94 32.09 32.49 33.09 31.98 34.09 31.90 31.09
1
32.54 31.72 32.82 33.22 32.64 32.66 32.35 32.64 31.77 31.72 32.58 31.77 31.70 33.44 32.85 32.66 32.01 32.68 31.95 32.02 31.09 32.99 34.00 32.99 32.10 31.35 32.40 32.44 33.30 33.09 32.09 32.90
0-5cm (permukaan) 2 33.46 32.65 32.67 33.43 33.21 32.92 32.55 32.43 33.22 31.90 31.72 32.06 32.50 33.54 32.30 33.24 32.63 31.93 31.62 31.57 33.10 33.09 31.66 33.99 30.05 32.97 32.31 34.09 32.90 32.09 31.93 31.09
3 32.78 32.26 32.68 33.31 33.03 32.87 32.49 32.52 32.51 31.97 32.21 32.08 32.23 33.19 32.74 32.75 32.36 32.12 32.05 31.85 32.39 32.39 32.58 32.95 31.70 32.14 32.40 33.21 32.73 33.09 31.98 31.70
rata-rata
40.14 39.92 39.82 39.19 39.95 39.66 39.53 38.55 39.94 39.75 39.45 39.16 40.43 40.15 39.91 40.78 38.76 38.67 40.22 39.38 39.96 39.89 39.91 38.10 40.36 38.42 40.98 39.10 38.99 40.87 38.99 40.10
1 39.43 39.28 39.44 39.02 38.36 40.04 39.98 38.35 40.52 39.74 40.36 39.83 39.95 38.84 38.76 39.73 39.63 38.42 40.52 39.94 39.10 40.95 38.91 40.99 38.84 38.76 39.73 39.99 39.88 38.91 38.09 40.10
2 40.31 40.46 40.67 39.35 39.41 40.43 39.96 38.98 38.20 39.91 38.10 40.36 38.42 39.86 39.26 40.43 40.63 38.86 38.85 38.91 38.98 40.09 38.87 39.98 40.09 40.78 39.99 38.09 40.88 39.45 39.16 40.99
3
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah)
39.96 39.89 39.98 39.19 39.24 40.04 39.82 38.63 39.55 39.80 39.30 39.78 39.60 39.62 39.31 40.31 39.67 38.65 39.86 39.41 39.35 40.31 39.23 39.69 39.76 39.32 40.23 39.06 39.91 39.74 38.75 40.40
rata-rata
40.33 43.27 43.36 42.75 42.22 42.93 42.82 43.25 42.38 42.97 42.55 42.67 42.96 42.78 42.77 42.87 42.25 42.89 42.49 42.65 40.99 42.99 42.09 42.98 41.09 42.91 43.65 42.09 42.10 43.91 42.90 42.98
43.23 42.50 43.09 43.19 43.16 42.55 42.65 43.22 42.93 42.62 43.47 42.55 42.85 43.02 42.82 42.83 42.82 43.04 43.16 42.59 42.01 43.99 43.87 42.98 43.98 42.91 41.98 43.98 42.91 42.09 41.98 43.08
2
42.78 41.93 43.23 43.45 41.23 43.35 43.17 43.23 43.14 42.54 42.73 42.50 43.34 42.78 43.52 43.32 43.24 43.56 43.16 42.96 43.98 43.98 42.99 41.91 40.10 42.09 43.87 41.09 41.08 41.98 41.98 41.98
3
12-20cm (dasar strip) 1
42.11 42.57 43.23 43.13 42.20 42.94 42.88 43.23 42.82 42.71 42.92 42.57 43.05 42.86 43.04 43.01 42.77 43.16 42.94 42.73 42.33 43.65 42.98 42.62 41.72 42.64 43.17 42.39 42.03 42.66 42.29 42.68
rata-rata
148
10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 102 106 110 114 118 122 126 130 134 138 142
umur tanaman
k3A2u1
30.62 30.84 31.31 30.87 30.80 30.86 31.32 31.38 30.82 31.38 30.86 31.39 30.56 30.75 31.63 30.96 31.44 30.82 31.40 30.53 30.60 30.93 30.90 30.29 31.32 30.39 31.30 30.29 31.21 30.33 31.09 31.33
30.83 31.04 30.86 31.34 31.32 30.71 30.93 31.52 30.88 31.00 30.83 31.63 30.72 30.87 30.91 30.77 30.87 31.37 30.72 30.93 31.40 30.93 31.93 30.30 31.93 30.92 30.33 30.33 31.94 30.95 31.30 30.40
30.85 30.56 30.62 31.38 30.72 30.91 31.34 31.36 30.72 30.72 30.75 30.78 31.31 30.64 30.73 31.32 31.32 31.65 30.55 30.81 30.94 31.02 30.93 30.33 30.30 31.94 30.94 30.94 31.39 31.33 30.90 30.28
0-5cm (permukaan) 1 2 3 30.77 30.81 30.93 31.20 30.95 30.83 31.20 31.42 30.81 31.03 30.81 31.27 30.86 30.75 31.09 31.02 31.21 31.28 30.89 30.76 30.98 30.96 31.25 30.31 31.18 31.08 30.86 30.52 31.51 30.87 31.10 30.67
rata-rata
34.44 35.22 35.20 32.21 35.29 35.22 32.67 35.04 33.22 32.83 35.23 35.09 34.71 32.94 35.06 32.52 35.05 33.30 33.21 33.02 33.95 33.94 31.10 32.09 35.98 33.94 32.98 33.10 32.08 33.96 34.09 35.01
1 33.26 32.42 35.44 32.89 33.19 32.64 32.07 32.38 32.88 34.20 34.40 34.02 32.19 31.95 32.66 32.67 32.77 34.62 32.36 32.84 34.95 35.91 35.09 33.09 34.97 34.21 33.94 33.07 33.98 34.10 34.98 34.97
2 34.90 34.89 34.43 32.43 34.43 32.90 32.71 35.72 33.12 32.63 34.27 33.12 34.62 35.11 33.11 32.22 32.71 33.09 32.78 32.75 32.35 33.95 34.94 33.94 34.08 35.97 32.91 34.08 34.10 34.10 35.89 32.93
3
Ka tanah olahan kedalaman 5-12cm (tengah)
34.20 34.18 35.02 32.51 34.30 33.59 32.48 34.38 33.07 33.22 34.63 34.08 33.84 33.33 33.61 32.47 33.51 33.67 32.78 32.87 33.75 34.60 33.71 33.04 35.01 34.71 33.27 33.42 33.39 34.05 34.99 34.31
rata-rata
37.41 37.72 37.74 38.84 38.02 38.37 38.42 38.12 37.88 37.70 38.23 38.20 37.44 37.91 38.28 37.66 38.22 38.15 38.60 38.65 37.98 38.99 38.97 37.97 38.93 37.09 37.97 38.94 37.93 38.99 37.10 38.97
37.04 38.74 38.82 38.52 38.11 38.55 38.48 38.18 38.56 38.68 37.90 38.09 37.84 37.34 38.57 37.88 38.55 38.58 38.40 38.78 38.99 37.99 37.92 38.93 37.92 38.09 38.90 37.99 37.43 38.93 38.99 37.29
2
38.38 37.76 38.33 38.67 38.42 38.12 38.06 38.60 37.62 38.51 37.90 38.54 38.27 37.92 38.21 38.04 38.42 38.22 38.40 38.43 37.93 38.92 38.92 37.03 38.90 38.93 37.93 39.00 38.47 38.99 37.90 38.10
3
12-20cm (dasar strip) 1
37.61 38.07 38.30 38.68 38.18 38.35 38.32 38.30 38.02 38.30 38.01 38.28 37.85 37.72 38.35 37.86 38.40 38.32 38.47 38.62 38.30 38.63 38.60 37.98 38.58 38.04 38.27 38.64 37.94 38.97 38.00 38.12
rata-rata
149
150
Lampiran 2. Pengukuran nilai hambatan (k ohm)memekai gypsum blok elektrode di strip olah tanah minimal pengukuran pada bagian pangkal waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K0A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.2976816 0.294968 0.28960864 0.27590496 0.27509088 0.29829216 0.29707104 0.28635232 0.27034208 0.26993504 0.29842784 0.29754592 0.29232224 0.28336736 0.27963616 0.36463968 0.35799136 0.34225248 0.33445088 0.33343328 0.36714976 0.35588832 0.34299872 0.33743584 0.33594336 0.36728544 0.36023008 0.34659424 0.33546848 0.33411168 0.44380896 0.42291424 0.41904736 0.40547936 0.39177568 0.44306272 0.42257504 0.42026848 0.40670048 0.39225056 0.44611552 0.42501728 0.41619808 0.40263008 0.38980832
pengukuran pada bagian pangkal waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.3166212 0.31503152 0.31185216 0.30492936 0.30257048 1 0.31544176 0.31390336 0.31318544 0.30369864 0.30195512 2 0.31339056 0.31195472 0.31092912 0.30190384 0.30087824 3 0.36769608 0.35708112 0.35620936 0.34708152 0.35708112 4 K0A2U2 0.36759352 0.36318344 0.35190184 0.34723536 0.35779904 5 0.37000368 0.35774776 0.35667088 0.34672256 0.3566196 6 0.43189864 0.4155916 0.41246352 0.39851536 0.40989952 7 0.43092432 0.41959144 0.41128408 0.40010504 0.41364296 8 0.42415536 0.41800176 0.41210456 0.40569456 0.41389936 9 pengukuran pada bagian pangkal waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K3A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.30246309 0.29962681 0.29845893 0.29337031 0.29266124 0.30283848 0.29983536 0.29854235 0.29424622 0.29070087 0.30308874 0.29929313 0.29820867 0.29224414 0.29115968 0.34459019 0.34175391 0.34116997 0.33679042 0.33115957 0.34521584 0.34179562 0.34096142 0.33666529 0.32990827 0.34550781 0.34137852 0.34075287 0.33691555 0.32882381 0.39726992 0.38725952 0.38596651 0.37416258 0.37040868 0.39789557 0.38684242 0.38579967 0.37499678 0.37003329 0.39547639 0.38659216 0.38358904 0.37295299 0.37015842
pengukuran pada bagian pangkal waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.30024148 0.29971312 0.29673166 0.29348602 0.2954485 1 0.30076984 0.29933572 0.29680714 0.29307088 0.29567494 2 0.30061888 0.29982634 0.29707132 0.29265574 0.29495788 3 0.34058554 0.33492454 0.3324337 0.3297919 0.3345094 4 K3A2U1 0.34126486 0.33703798 0.33239596 0.32767846 0.33477358 5 0.34039684 0.33571708 0.33349042 0.32892388 0.3343207 6 0.38402428 0.37685368 0.37353256 0.37077754 0.37202296 7 0.38462812 0.37870294 0.3728155 0.36956986 0.37255132 8 0.38530744 0.37587244 0.37240036 0.36839992 0.37190974 9
151
pengukuran pada bagian tengah waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K0A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.2887861 0.2791625 0.27373204 0.27325086 0.27070748 0.28940476 0.28129344 0.27730652 0.27483188 0.26699552 0.28954224 0.28177462 0.27648164 0.27428196 0.26981386 0.35663248 0.34302196 0.32844908 0.32253744 0.31195148 0.35917586 0.34776502 0.34027236 0.32466838 0.31793186 0.3523706 0.33841638 0.33147364 0.32081894 0.3131888 0.4162988 0.40041986 0.38818414 0.38426596 0.38412848 0.40681268 0.39347712 0.38784044 0.38550328 0.38460966 0.43973914 0.43231522 0.40406308 0.39512688 0.39450822
pengukuran pada bagian tengah waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.305851 0.3016876 0.2985008 0.2967018 0.2943888 1 0.3098088 0.3010708 0.2990148 0.2970102 0.2926926 2 0.3077528 0.3037436 0.2991176 0.2977812 0.2931552 3 0.3621854 0.3566856 0.3455318 0.3410086 0.3551436 4 K0A2U2 0.3620826 0.3561202 0.3463542 0.3416768 0.3558632 5 0.3593584 0.3522138 0.3459944 0.3411628 0.353653 6 0.4178002 0.4142022 0.405053 0.3967776 0.4096276 7 0.4190338 0.4152816 0.4090622 0.4007354 0.4133798 8 0.4152816 0.4136368 0.4074688 0.3964178 0.4136368 9 pengukuran pada bagian tengah waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K3A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.29873352 0.29554941 0.29464528 0.29185427 0.28780534 0.29857628 0.29602113 0.29413425 0.29146117 0.28815913 0.29834042 0.29558872 0.29401632 0.29134324 0.28760879 0.33725732 0.33485941 0.33273667 0.32908084 0.32680086 0.3379649 0.33438769 0.33053531 0.33002428 0.32963118 0.33761111 0.33458424 0.33100703 0.32821602 0.32668293 0.37774662 0.37546664 0.37310804 0.36866601 0.36497087 0.37817903 0.37621353 0.37287218 0.36933428 0.36465639 0.37833627 0.37550595 0.37330459 0.36835153 0.3654819
pengukuran pada bagian tengah waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.29920274 0.29610804 0.29451648 0.29031653 0.29491437 1 0.29951221 0.29655014 0.2946049 0.29067021 0.29566594 2 0.29911432 0.29650593 0.29420701 0.29053758 0.29553331 3 0.29911432 0.29911432 0.29911432 0.29911432 0.29911432 4 K3A2U1 0.29650593 0.29650593 0.29650593 0.29650593 0.29650593 5 0.29420701 0.29420701 0.29420701 0.29420701 0.29420701 6 0.29053758 0.29053758 0.29053758 0.29053758 0.29053758 7 0.29553331 0.29553331 0.29553331 0.29553331 0.29553331 8 0.39239742 0.39102691 0.38634065 0.38130071 0.38793221 9
152
pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K0A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.27653452 0.27526304 0.27486152 0.27452692 0.27452692 0.2774714 0.27599916 0.27459384 0.27486152 0.27432616 0.27599916 0.27506228 0.27472768 0.27472768 0.27459384 0.33950624 0.32953516 0.31976484 0.31615116 0.31267132 0.33930548 0.32826368 0.31708804 0.3156158 0.30945916 0.3383686 0.32424848 0.31835952 0.31554888 0.31012836 0.40455248 0.38809016 0.38079588 0.37537536 0.37162784 0.40134032 0.38748788 0.38173276 0.37711528 0.37209628 0.40241104 0.39110156 0.38233504 0.37898904 0.36834876
pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.3055227 0.30132852 0.29811816 0.29630586 0.29397576 1 0.30950976 0.30070716 0.29863596 0.29661654 0.29226702 2 0.30743856 0.30339972 0.29873952 0.29739324 0.29273304 3 0.36227358 0.35673312 0.34549686 0.34094022 0.35517972 4 K0A2U2 0.36217002 0.35616354 0.34632534 0.34161336 0.35590464 5 0.35942568 0.35222826 0.34596288 0.34109556 0.3536781 6 0.41312154 0.40328334 0.40323156 0.39779466 0.40592412 7 0.41281086 0.40162638 0.40017654 0.39696618 0.40815066 8 0.41420892 0.40380114 0.40359402 0.40048722 0.40431894 9 pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K3A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.292639 0.291172 0.2899495 0.28884925 0.2879935 0.292965 0.2914165 0.29023475 0.28860475 0.2881565 0.2928835 0.29129425 0.28950125 0.28844175 0.2881565 0.3287435 0.32560575 0.31794475 0.31460325 0.31297325 0.3280915 0.325402 0.31843375 0.31444025 0.31264725 0.328336 0.325239 0.318719 0.314318 0.31101725 0.367293 0.3654185 0.35885775 0.35404925 0.348711 0.365337 0.36554075 0.359632 0.35282675 0.34834425 0.365989 0.36521475 0.358328 0.353601 0.347733
pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 1 0.2933628 0.2904288 0.2878534 0.2850172 0.2851476 2 0.2938192 0.2901354 0.2883098 0.285441 0.2852454 3 0.2934606 0.290494 0.2879512 0.2854084 0.2853106 4 0.3283426 0.3242024 0.3223116 0.3166392 0.3229636 K3A2U1 5 0.3282774 0.3248544 0.3227028 0.316737 0.3231592 6 0.3284078 0.3247892 0.3216922 0.3166066 0.3228658 7 0.3619858 0.3567372 0.3536402 0.3516842 0.3578456 8 0.3623118 0.3567046 0.353249 0.3523036 0.3585302 9 0.3625074 0.3570632 0.3540966 0.3522384 0.3568676
153
rekapitulasi pengukuran pada ketiga bagian waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K0A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.2976816 0.294968 0.28960864 0.27590496 0.27509088 0.2887861 0.2791625 0.27373204 0.27325086 0.27070748 0.27653452 0.27526304 0.27486152 0.27452692 0.27452692 0.36463968 0.35799136 0.34225248 0.33445088 0.33343328 0.35663248 0.34302196 0.32844908 0.32253744 0.31195148 0.33950624 0.32953516 0.31976484 0.31615116 0.31267132 0.44380896 0.42291424 0.41904736 0.40547936 0.39177568 0.4162988 0.40041986 0.38818414 0.38426596 0.38412848 0.40455248 0.38809016 0.38079588 0.37537536 0.37162784
pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.3166212 0.31503152 0.31185216 0.30492936 0.30257048 1 0.305851 0.3016876 0.2985008 0.2967018 0.2943888 2 0.3055227 0.30132852 0.29811816 0.29630586 0.29397576 3 0.36769608 0.35708112 0.35620936 0.34708152 0.35708112 4 K0A2U2 0.3621854 0.3566856 0.3455318 0.3410086 0.3551436 5 0.36227358 0.35673312 0.34549686 0.34094022 0.35517972 6 0.43189864 0.4155916 0.41246352 0.39851536 0.40989952 7 0.4178002 0.4142022 0.405053 0.3967776 0.4096276 8 0.41312154 0.40328334 0.40323156 0.39779466 0.40592412 9 pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00 kode strip
no gypsum
K0A1U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
kadar air pada waktu pengukuran 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 0.30246309 0.29962681 0.29845893 0.29337031 0.29266124 0.29873352 0.29554941 0.29464528 0.29185427 0.28780534 0.292639 0.291172 0.2899495 0.28884925 0.2879935 0.34459019 0.34175391 0.34116997 0.33679042 0.33115957 0.33725732 0.33485941 0.33273667 0.32908084 0.32680086 0.3287435 0.32560575 0.31794475 0.31460325 0.31297325 0.39726992 0.38725952 0.38596651 0.37416258 0.37040868 0.37774662 0.37546664 0.37310804 0.36866601 0.36497087 0.367293 0.3654185 0.35885775 0.35404925 0.348711
pengukuran pada bagian ujung waktu pengaliran I = jam 7.00, penyiraman ke 2 jam 16.00 kadar air pada waktu pengukuran kode strip no gypsum 9.00 11.00 13.00 15.00 17.00 1 0.30024148 0.29971312 0.29673166 0.29348602 0.2954485 2 0.29920274 0.29610804 0.29451648 0.29031653 0.29491437 3 0.2933628 0.2904288 0.2878534 0.2850172 0.2851476 4 0.34058554 0.33492454 0.3324337 0.3297919 0.3345094 K3A2U1 5 0.34385484 0.34106961 0.33611809 0.33337707 0.33974331 6 0.3283426 0.3242024 0.3223116 0.3166392 0.3229636 7 0.38402428 0.37685368 0.37353256 0.37077754 0.37202296 8 0.39253005 0.39111533 0.38713643 0.38196386 0.38828589 9 0.3619858 0.3567372 0.3536402 0.3516842 0.3578456
154
Lampiran 3. Analisis sidik ragam perhitungan rancangan percobaan
tinggi tanaman 14 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 14 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
tinggi tanaman 28 hst SK db
JK 65.78722 0.586806 35.48556 29.71486 72.66111
JK 28.54167 1.680556 24.29167 2.569444 12.11111
JK
KT
F.hit
0.586806 0.072683 tn 11.82852 1.465112 tn 9.904954 1.226854 tn 8.073457
KT
F.hit
1.680556 1.248853 tn 8.097222 6.017202 n 0.856481 0.636468 tn 1.345679
KT
F.hit
P A B
7 1 3
474.5221 11.44014 11.44014 0.638819 tn 452.5257 150.8419 8.423029 n
AB S
3 24
10.55625 3.51875 0.196487 tn 161.1744 17.90827
jumlah daun 28 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
JK 145.7778 0.013889 134.9167 10.84722 71.11111
KT
F.hit
0.013889 0.001758 tn 44.97222 5.691797 n 3.615741 0.457617 tn 7.901235
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01
4.26 3.01
7.82 4.72
3.01
4.72
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
0.01
7.82 4.72 4.72
155
tinggi tanaman 42 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 42 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
tinggi tanaman 56 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 56 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
JK
KT
F.hit
1178.915 45.125 45.125 0.900818 tn 1061.005 353.6683 7.060188 n 72.785 24.26167 0.484329 tn 450.84 50.09333
JK 646.1076 21.67014 561.6215 62.81597 311.6389
JK
KT
F.hit
21.67014 0.625824 tn 187.2072 5.406464 n 20.93866 0.6047 tn 34.62654
KT
F.hit
2905.132 219.9753 219.9753 2.23482 tn 2427.496 809.1653 8.220644 n 257.6612 85.88707 0.872562 tn 885.8781 98.4309
JK
KT
F.hit
2857.247 335.8368 335.8368 2.796554 tn 2058.483 686.1609 5.713746 n 462.9271 154.309 1.28495 tn 1080.806 120.0895
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
156
tinggi tanaman 70 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 70 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
tinggi tanaman 84 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 84 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
JK
KT
F.hit
4562.466 302.58 302.58 2.017016 tn 3736.644 1245.548 8.302894 n 523.2419 174.414 1.162654 tn 1350.123 150.0137
JK 7621.486 910.2222 5136.486 1574.778 3121.611
JK 5458.108 295.1438 4559.758 603.2067 1511.551
JK
KT
F.hit
910.2222 2.624286 tn 1712.162 4.93638 n 524.9259 1.513428 tn 346.8457
KT
F.hit
295.1438 1.75733 tn 1519.919 9.049826 n 201.0689 1.197194 tn 167.9501
KT
F.hit
8333.83 823.5035 823.5035 2.161689 tn 5833.26 1944.42 5.104085 n 1677.066 559.022 1.467428 tn 3428.583 380.9537
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
157
tinggi tanaman 98 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 98 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
tinggi tanaman 112 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 112 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
JK 5067.368 164.7869 4830.747 71.83371 2143.563
JK
KT
F.hit
164.7869 0.691877 tn 1610.249 6.76082 n 23.94457 0.100534 tn 238.1736
KT
F.hit
6551.153 420.5 420.5 1.343265 tn 4883.625 1627.875 5.200161 n 1247.028 415.6759 1.327855 tn 2817.389 313.0432
JK
KT
F.hit
6485.953 287.8 287.8 1.268086 tn 5495.852 1831.951 8.071825 n 702.3009 234.1003 1.031478 tn 2042.606 226.9562
JK
KT
F.hit
10492.3 331.5313 331.5313 0.410802 tn 8810.177 2936.726 3.638912 n 1350.594 450.1979 0.557843 tn 7263.306 807.034
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
158
tinggi tanaman 126 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 126 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
JK 6703.65 171.4643 6245.073 287.1124 2379.228
JK
KT
F.hit
171.4643 0.648605 tn 2081.691 7.874496 n 95.70415 0.362024 tn 264.3586
KT
F.hit
14548.61 558.3368 558.3368 0.543252 tn 12020.82 4006.939 3.898678 n 1969.455 656.485 0.638748 tn 9249.917 1027.769
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
159
tinggi tanaman 140 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
jumlah daun 140 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
panjang akar 140 hst SK db P A B AB S
7 1 3 3 24
JK 6841.699 306.1988 6212.393 323.108 2877.097
JK
7 1 3 3 24
F.hit
306.1988 0.957837 tn 2070.798 6.477771 n 107.7027 0.33691 tn 319.6775
KT
F.hit
14548.61 558.3368 558.3368 0.543252 tn 12020.82 4006.939 3.898678 n 1969.455 656.485 0.638748 tn 9249.917 1027.769
JK 302.0744 5.500139 272.8206 23.75375 625.0583
berat kering tanaman 140 hst SK db JK P A B AB S
KT
921.7445 36.72245 735.0203 150.0019 561.0934
KT
F.hit
5.500139 0.079195 tn 90.94019 1.309416 tn 7.917917 0.114007 tn 69.45093
KT
F.hit
36.72245 0.589032 tn 245.0068 3.929935 n 50.00062 0.802015 tn 62.34371
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
F.tab 0.05 4.26 3.01 3.01
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
0.01 7.82 4.72 4.72
160
Lampiran 4. Analisis fisika tanah di Laboratorium
161
162
163
164
Lampiran 5. Data suhu harian di dalam naungan plastik Data suhu harian didalam rumah plastik Hari Besar Suhu (0C)
Pengmatan Ke18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 140
Pukul 08.00 26 27 25 25 26 25 25 25 26 26 25 25 25 26 26 26 26 27 27 27 26 26 27 26 26 25 27 27 26 25 25 26 26 27 26 26 27 25 26 26 25 26 26 27 26 26 27 25 26 27 25 27 26 27 26 26 25 25 26 27 27
Besar Suhu
Pukul 12.00 26 30 33 34 33 33 35 32 33 33 32 32 30 32 31 31 32 32 32 33 32 34 31 32 34 26 34 33 30 29 27 32 33 34 34 32 34 32 31 32 33 32 31 32 32 33 32 31 33 34 34 34 31 33 34 34 29 27 32 34 33
Pukul 16.30 30 30 31 33 33 32 33 31 33 33 30 30 29 31 30 32 31 32 31 32 32 31 30 31 32 30 30 30 27 30 29 29 32 31 32 31 30 30 29 30 29 29 29 30 30 30 30 31 32 31 32 31 32 31 32 31 29 29 30 31 30
o
rata-rata( C) 27.33333333 29 29.66666667 30.66666667 30.66666667 30 31 29.33333333 30.66666667 30.66666667 29 29 28 29.66666667 29 29.66666667 29.66666667 30.33333333 30 30.66666667 30 30.33333333 29.33333333 29.66666667 30.66666667 27 30.33333333 30 27.66666667 28 27 29 30.33333333 30.66666667 30.66666667 29.66666667 30.33333333 29 28.66666667 29.33333333 29 29 28.66666667 29.66666667 29.33333333 29.66666667 29.66666667 29 30.33333333 30.66666667 30.33333333 30.66666667 29.66666667 30.33333333 30.66666667 30.33333333 27.66666667 27 29.33333333 30.66666667 30
165
Lampiran 6. Analisis data konduktivitas horizontal
x 1.25 2 3.37 6.37 7.55 8.5 9.6 12.7 13.6 14.5 16 17.4 18.5 19.6 20.6 21.6 22.6 23.6 24.5 25.5 26.7 27.5 29 30 31.4 32.4 33.4 34.4 35.5 36.6 37.4 38.5 39.6 40.7 41.8 42.7 43.7 44.7 45.9 46.8 47.8 48.9 49.9 51.1 51.9 53.1 54.1 55.2 56.1 57.1 58.2 60.3 61.3 62.6 0.02
θ t 500 0.466 h0=-2cm, t=500menit 0.464 0.465 0.467 0.461 0.462 0.461 0.464 0.46 0.461 0.462 0.462 0.461 0.46 0.458 0.46 0.454 0.459 0.452 0.456 0.449 0.453 0.451 0.451 0.447 0.449 0.45 0.443 0.442 0.44 0.441 0.44 0.439 0.437 0.436 0.437 0.439 0.439 0.437 0.435 0.436 0.435 0.433 0.431 0.43 0.423 0.417 0.411 0.404 0.399 0.381 0.323 0.286 0.179
λ 0.0559017 0.0894427 0.150711 0.2848751 0.3376463 0.3801316 0.4293251 0.5679613 0.6082105 0.6484597 0.7155418 0.7781517 0.8273452 0.8765386 0.92126 0.9659814 1.0107027 1.0554241 1.0956733 1.1403947 1.1940603 1.2298374 1.2969194 1.3416408 1.4042507 1.448972 1.4936934 1.5384148 1.5876083 1.6368018 1.6725788 1.7217723 1.7709658 1.8201593 1.8693528 1.9096021 1.9543234 1.9990448 2.0527104 2.0929596 2.137681 2.1868745 2.2315958 2.2852615 2.3210386 2.3747042 2.4194256 2.468619 2.5088683 2.5535896 2.6027831 2.696698 2.7414193 2.7995571
θ 0.466 0.464 0.465 0.467 0.461 0.462 0.461 0.464 0.46 0.461 0.462 0.462 0.461 0.46 0.458 0.46 0.454 0.459 0.452 0.456 0.449 0.453 0.451 0.451 0.447 0.449 0.45 0.443 0.442 0.44 0.441 0.44 0.439 0.437 0.436 0.437 0.439 0.439 0.437 0.435 0.436 0.435 0.433 0.431 0.43 0.423 0.417 0.411 0.404 0.399 0.381 0.323 0.286 0.179
166
∆θ h0=-2cm, t=500menit θ
i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
λi 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.44
2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.79 2.78 2.77 2.76 2.75 2.73 2.7 2.66 2.64 2.6 2.55 2.4 1.7
∆θλi
∆θΣλi
0.056 0.056 0.056 0.056 0.056 0.056 0.056 0.056 0.0558 0.0556 0.0554 0.0552 0.055 0.0546 0.054 0.0532 0.0528 0.052 0.051 0.048 0.034
0.056 0.112 0.168 0.224 0.28 0.336 0.392 0.448 0.5038 0.5594 0.6148 0.67 0.725 0.7796 0.8336 0.8868 0.9396 0.9916 1.0426 1.0906 1.1246
dλ/dθ 0 0 0 0 0 0 0 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 -1 -2 -2.5 -7.5 -35
-/2*dλ/dθ*∆θΣλi
θrata-rata
0 0 0 0 0 0 0 0.112 0.12595 0.13985 0.1537 0.1675 0.3625 0.5847 0.8336 0.4434 0.9396 1.2395 3.90975 19.0855
0.05 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.43
D(θ) 0 0 0 0 0 0 0 0.112 0.12595 0.13985 0.1537 0.1675 0.3625 0.5847 0.8336 0.4434 0.9396 1.2395 3.90975 19.0855
tanah lempung liat berdebu (desa hambaro,leuwiliang), t=500min
θ
0.46 0.44 0.42 0.4 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 0.38 0.36 0.34 0.32 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 λ=xt -0.5
θ
167
Lampiran 7. Analisis data konduktivitas horizontal: konversi dari difusivitas ke konduktifitas hidrolik unit symbol (cm3/cm3) θr (cm3/cm3) θs (1/cm) α (-) n (cm/min) Ks (-) ℓ (-) m
ubah nilai pada warna biru sambil fitting pada grafik D vs theta thetar dan <1 rumus vG 1 + (α h ) n <0.5 >1.1 rumus mualem 2 9.21E-05 cm/s m K ( S e ) = K s S e l 1 − 1 − S e 11 / m >-4 rumus water capacity n −1 ∂θ ( h ) α n (θ s − θ r ) mn h ( ) C (h) = = m + 1 ( ) ∂h 1 + (α h ) n conductivity Diffusitivity retensi soil water capacity Fitted van Gnuchten saturation effective θ K SWC D Se |h | (cm) 0.1 0.439922 0.004652466 0.0011819 3.936393 0.999791 0.3 0.439589 0.004041048 0.0020625 1.959309 0.998905 0.5 0.439114 0.003640477 0.0026629 1.367125 0.997638 1 0.437498 0.002953928 0.0037276 0.792445 0.993329 2 0.433044 0.002109277 0.0050613 0.416747 0.98145 3 0.427549 0.00157391 0.0058640 0.268404 0.966796 4 0.421421 0.001201976 0.0063473 0.189368 0.950457 5 0.414926 0.000932741 0.0066127 0.141053 0.933137 6 0.408247 0.000733064 0.0067237 0.109026 0.915326 7 0.401515 0.000582441 0.0067248 0.08661 0.897374 D 8 0.394823 0.0004673 0.0066482 0.070289 0.879529 10 pengamatan nielsen 9 h0=-100cm 0.388237 0.000378288 0.0065177 0.05804 0.861965 10h0=-2cm 0.3818 0.000308785 0.0063509 0.048621 0.8448 pengamatan yazid 20 0.328443 5.82031E-05 0.0043562 0.013361 0.702516 1 30 0.292313 1.7238E-05 0.0029866 0.005772 0.606167 40 0.266902 6.70531E-06 0.0021626 0.003101 0.538405 50 0.248056 3.11398E-06 0.0016438 0.001894 0.48815 0.1 60 0.233456 1.63537E-06 0.0012979 0.00126 0.449217 70 0.221755 9.39552E-07 0.0010558 0.00089 0.418014 80 0.212124 5.77915E-07 0.0008792 0.000657 0.392332 0.01 90 0.204028 3.75016E-07 0.0007461 0.000503 0.370741 100 0.197103 2.54057E-07 0.0006430 0.000395 0.352275 200 0.15871 1.88238E-08 0.0002350 8.01E-05 0.249894 300 0.1414 4.03093E-09 0.0001287 3.13E-05 0.203733 0.001 400 0.131045 1.34503E-09 1.61E-05 0.17612 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0000837 500 0.123974 5.73261E-10 0.0000599 9.57E-06 0.157264 θ (cm3/cm3) 600 0.118756 2.85387E-10 0.0000455 6.27E-06 0.143349 700 0.114703 1.58185E-10 0.0000361 4.38E-06 0.13254 800 0.111438 9.48602E-11 0.0000295 3.21E-06 0.123834 900 0.108735 6.04139E-11 0.0000247 2.44E-06 0.116628 1000 0.106451 4.03477E-11 0.0000211 1.91E-06 0.110536 sambungan lampiran 2000 0.094117 2.83039E-12 0.0000074 3.81E-07 0.077646 3000 0.08868 5.97798E-13 0.0000040 1.49E-07 0.063146 4000 0.085449 1.98322E-13 0.0000026 7.61E-08 0.054531 5000 0.08325 8.42685E-14 0.0000019 4.53E-08 0.048666 6000 0.081629 4.18747E-14 0.0000014 2.96E-08 0.044345 7000 0.080372 2.31825E-14 0.0000011 2.07E-08 0.040993 8000 0.07936 1.38904E-14 0.0000009 1.52E-08 0.038294 9000 0.078523 8.84102E-15 0.0000008 1.15E-08 0.036062 10000 0.077816 5.90178E-15 0.0000007 9.03E-09 0.034175 20000 0.074 4.13291E-16 0.0000002 1.8E-09 0.023999 30000 0.072318 8.72521E-17 0.0000001 7.01E-10 0.019516 40000 0.07132 2.8941E-17 0.0000001 3.59E-10 0.016853 50000 0.07064 1.22961E-17 0.0000001 2.14E-10 0.01504 60000 0.070139 6.10984E-18 0.0000000 1.4E-10 0.013704 70000 0.069751 3.38238E-18 0.0000000 9.77E-11 0.012668 80000 0.069438 2.02659E-18 0.0000000 7.16E-11 0.011834 90000 0.069179 1.28987E-18 0.0000000 5.45E-11 0.011144 100000 0.06896 8.61032E-19 0.0000000 4.26E-11 0.010561 200000 0.067781 6.02933E-20 0.0000000 8.5E-12 0.007416 300000 0.067262 1.27287E-20 0.0000000 3.31E-12 0.006031 400000 0.066953 4.222E-21 0.0000000 1.7E-12 0.005208 500000 0.066743 1.79379E-21 0.0000000 1.01E-12 0.004648 600000 0.066588 8.91317E-22 0.0000000 6.6E-13 0.004235 700000 0.066468 4.93428E-22 0.0000000 4.61E-13 0.003915 800000 0.066371 2.95643E-22 0.0000000 3.38E-13 0.003657 900000 0.066291 1.88168E-22 0.0000000 2.57E-13 0.003444 1000000 0.066224 1.25609E-22 0.0000000 2.01E-13 0.003264 0.065 0.44 0.075 1.51 0.005528 1.6 0.337748
D (cm2/min)
D vs θ
(
)
168
kontrol dari studi pustaka (columbia silt loam) data difusifitas pengamatan nielsen h0=-100cm θ(cm3/cm3) D(cm2/min) 0.13 0.01 0.15 0.005975 0.17 0.0069375 0.19 0.0236625 0.21 0.0088 0.23 0.0194 0.25 0.1692 0.27 0.045 0.29 0.11875 (Nilsen et al ., 1962)
kontrol data retensi perhitungan, van genuchten h(-cm) θ(cm3/cm3) 2 0.439 50 0.399 100 0.325 (Simunek et al .,2000)
(tanah Leuwiliang, lempung liat berdebu) data difusifitas t:500 pengamatan yazid h0=-2cm θ(cm3/cm3) D(cm2/min) 0.19 0.112 0.21 0.12595 0.23 0.13985 0.25 0.1537 0.27 0.1675 0.29 0.3625 0.31 0.5847 0.33 0.8336 0.35 0.4434 0.37 0.9396 0.39 1.2395 0.41 3.90975 0.43 19.0855
kontrol kurva grafik 0.5
θ vs h
θ (cm3/cm3)
0.4
0.3
Fitted van Gnuchten
0.2
0.1
0 1
10
100 h (-cm)
1000
10000
169
Lampiran 8. Program DAQ – Visual C++ 6.0 void CDAQDlg::OnTimer(UINT nIDEvent) { // TODO: Add your message handler code here and/or call default UpdateData(true); int i,j; short ADC; float V; float v_real[48]; unsigned char data[2],date,month,year,hour,minute,second; if(!(port.OpenPort("COM1"))){ KillTimer(ID_COUNT_TIMER); MessageBox("Cannot open Communication Port.Please\nquit the application & re-start your PC.","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); // m_Status.Format("Not Connected"); } else{ if(!(port.ConfigurePort(CBR_19200,8,0,NOPARITY ,ONESTOPBIT ))){ MessageBox("Cannot Configure Communication Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); } else{ if(!(port.SetCommunicationTimeouts(0,2000,0,0,0))){ MessageBox("Cannot Configure Communication Timeouts","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); } else{ if(!(port.WriteByte(0))){ MessageBox("Cannot Write to Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } else{ m_sRow.Format("%d",row_index+1); m_pXL>SetCellValue(1,row_index+2,m_sRow); if(!port.ReadByte(date)){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort();
170
exit(0); } else if(!port.ReadByte(month)){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } else if(!port.ReadByte(year)){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } else if(!port.ReadByte(hour)){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } else if(!port.ReadByte(minute)){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } else if(!port.ReadByte(second)){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } m_sTime.Format("%d:%d:%d %d-%d--%d",hour,minute,second,date,month,year); m_pXL>SetCellValue(2,row_index+2,m_sTime); for(i=0;i<48;i++){ for(j=0;j<2;j++){ if(!port.ReadByte(data[j])){ MessageBox("Cannot Read from Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); }
171
} memmove(&ADC,data,2); V=ADC*0.30517578125; v_real[i]=V/1000.0; } for(i=0;i<48;i++){ x1=x0[i]; p0=p1[i]+Q; k = p0/(p0+r); x0[i] = x0[i]+k*(v_real[i]-x1); p1[i] = (1-k)*p0; x0[i] = x0; p1[i] = p1;
// //
m_sVolt.Format("%4.3f",x0[i]); m_pXL>SetCellValue(i+3,row_index+2,m_sVolt); } } } } } if(m_cLimited.GetState()&0x003){ if((row_index+1)==m_iData){ KillTimer(ID_COUNT_TIMER); GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE); GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE); if(!(port.WriteByte(3))){ MessageBox("Cannot Write to Port","Error",MB_OK+MB_ICONERROR); port.ClosePort(); exit(0); } } } row_index++; port.ClosePort(); UpdateData(false); CDialog::OnTimer(nIDEvent); }
172
Lampiran 9. Program pergerakan kadar air pada strip olah tanah minimal beririgasi bawah permukaan (visual basic editor: macros Ms. Excel) Sheet 1 Private Sub CommandButton1_Click() Call main End Sub Private Sub CommandButton2_Click() Call initdomain End Sub MODULE 1 Option Explicit Const mx = 100, nz = 100, mz = 100 Dim i, ii, j, n, m, nn, mm, L Dim a(mz), b(mz), c(mz), d(mz) Dim s, T, dt, dx, dz, error, timet, timeend(100), tt, kon Dim Kx1, Kx2, kz1, kz2, qx, qz Dim qinx, qoutx, qinz, qoutz Dim theta(mx, nz), h(mx, nz), h0(mx, nz), h05(mx, nz), hs(mx, nz), SS(mx, nz), hi(nz), evap(mx), E(mx), rain(mx) Dim RR, f, fa, fb, fc, dth, it, bp, nbp Dim waktusimpan, kk Dim thetar, thetas, alfa, nvg, hx, mvg, x Dim ks, lamda Dim wm, wp1, wp, yo, dyo Dim dtheta Dim dh Dim thetavg, capacity, SE Public Sub Thomas(mn, a, b, c, d) b(1) = b(1) c(1) = c(1) / b(1) For L = 2 To (mn - 1) b(L) = b(L) - a(L) * c(L - 1) c(L) = c(L) / b(L) Next L b(mn) = b(mn) - a(mn) * c(mn - 1) d(1) = d(1) / b(1) For L = 2 To mn d(L) = (d(L) - a(L) * d(L - 1)) / b(L) Next L d(mn) = d(mn) For L = (mn - 1) To 1 Step -1 d(L) = d(L) - c(L) * d(L + 1) Next L
173
End Sub Public Function VG(hx) mvg = 1 - 1 / nvg x = (1 + (alfa * Abs(hx)) ^ nvg) ^ (mvg) VG = thetar + (thetas - thetar) / x End Function Public Function Mualem(theta) mvg = 1 - 1 / nvg SE = (theta - thetar) / (thetas - thetar) Mualem = ks * (SE ^ lamda) * (1 - (1 - SE ^ (1 / mvg)) ^ mvg) ^ 2 End Function Public Function SWC(wp) wm = 0 wp1 = Abs(wp - wm) yo = ((1 + (alfa * wp1) ^ nvg) ^ (2 - 1 / nvg)) dyo = Abs(thetar - thetas) * (alfa ^ nvg) * (nvg - 1) * (wp1 ^ (nvg - 1)) SWC = dyo / yo End Function Public Sub initdomain() mm = Sheet1.Cells(9, 6) nn = Sheet1.Cells(10, 6) dx = Sheet1.Cells(7, 6) dz = Sheet1.Cells(8, 6) dt = 0.1 m = mm - 1 n = nn - 1 For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m Sheet2.Cells(i + 5, j + 6) = Sheet1.Cells(13, 6) Sheet3.Cells(i + 5, j + 6) = 0 Next j hi(i) = h0(i, 1) Next i For j = 0 To m Sheet2.Cells(3, j + 6) = 0.0001 Sheet2.Cells(2, j + 6) = 0.0001 Next j For i = 1 To n + 1 Sheet2.Cells(5 + i, 5) = (i - 1) * -dz Sheet3.Cells(5 + i, 5) = (i - 1) * -dz Sheet2.Cells(5 + i, 4) = i Next i For j = 0 To m Sheet2.Cells(5, 6 + j) = j * dx
174
Sheet3.Cells(5, 6 + j) = j * dx Sheet2.Cells(4, 6 + j) = j Next j End Sub Public Sub init() mm = Sheet1.Cells(9, 6) nn = Sheet1.Cells(10, 6) dx = Sheet1.Cells(7, 6) dz = Sheet1.Cells(8, 6) nbp = Sheet1.Cells(12, 6) dt = 0.1 m = mm - 1 n = nn - 1 For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m h0(i, j) = Sheet2.Cells(i + 5, j + 6) SS(i, j) = Sheet3.Cells(i + 5, j + 6) Next j hi(i) = h0(i, 0) Next i For j = 0 To m evap(j) = Sheet2.Cells(3, j + 6) rain(j) = Sheet2.Cells(2, j + 6) Next j End Sub
Public Function massbalance1(i, j, h0w, h0p, h0e, h0n, h0s, hsw, hsp, hse, RR) Kx1 = (Mualem(VG(hsw)) + Mualem(VG(hsp))) / 2 Kx2 = (Mualem(VG(hsp)) + Mualem(VG(hse))) / 2 qinx = Kx1 * (hsp - hsw) / dx qoutx = Kx2 * (hse - hsp) / dx kz1 = (Mualem(VG(h0n)) + Mualem(VG(h0p))) / 2 kz2 = (Mualem(VG(h0p)) + Mualem(VG(h0s))) / 2 qinz = kz1 * (h0p - h0n) / dz - kz1 qoutz = kz2 * (h0s - h0p) / dz - kz2 If i = 1 Then qinz = evap(j) - rain(j) If i = n + 1 Then qoutz = 0 If i > (nbp - 1) And j = 1 Then qinx = Kx1 * (hsp - hi(i)) / dx If i < (nbp - 1) And j = 1 Then qinx = 0 If j = m Then qoutx = 0 capacity = SWC((hsp + h0p) / 2) qx = (qoutx - qinx) / dx qz = (qoutz - qinz) / dz
175
massbalance1 = capacity * (h0p - hsp) / (dt / 2) + qx + qz + RR End Function Public Function massbalance2(i, j, h0w, h0p, h0e, h0n, h0s, hsn, hsp, hss, RR) Kx1 = (Mualem(VG(h0w)) + Mualem(VG(h0p))) / 2 Kx2 = (Mualem(VG(h0p)) + Mualem(VG(h0e))) / 2 qinx = Kx1 * (h0p - h0w) / dx qoutx = Kx2 * (h0e - h0p) / dx kz1 = (Mualem(VG(hsn)) + Mualem(VG(hsp))) / 2 kz2 = (Mualem(VG(hsp)) + Mualem(VG(hss))) / 2 qinz = kz1 * (hsp - hsn) / dz - kz1 qoutz = kz2 * (hss - hsp) / dz - kz2 If i = 1 Then qinz = evap(j) - rain(j) If i = n + 1 Then qoutz = 0 If i > (nbp - 1) And j = 1 Then qinx = Kx1 * (hsp - hi(i)) / dx If i < (nbp - 1) And j = 1 Then qinx = 0 If j = m Then qoutx = 0 capacity = SWC((hsp + h0p) / 2) qx = (qoutx - qinx) / dx qz = (qoutz - qinz) / dz massbalance2 = capacity * (h0p - hsp) / (dt / 2) + qx + qz + RR End Function Public Sub firststage() 'hitung j arah y For i = 1 To n + 1 For j = 1 To m hs(i, j) = h0(i, j) Next j Next i For i = 1 To n + 1 Do error = 0 For j = 1 To m E(j) = massbalance1(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i, j - 1), hs(i, j), hs(i, j + 1), SS(i, j)) f = E(j) dh = 0.001 * hs(i, j - 1) If dh <= 0.001 Then dh = 0.001 fa = massbalance1(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i, j - 1) + dh, hs(i, j), hs(i, j + 1), SS(i, j)) a(j) = (fa - f) / dh dh = 0.001 * hs(i, j) If dh <= 0.001 Then dh = 0.001 fb = massbalance1(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i, j - 1), hs(i, j) + dh, hs(i, j + 1), SS(i, j))
176
b(j) = (fb - f) / dh dh = 0.001 * hs(i, j + 1) If dh <= 0.001 Then dh = 0.001 fc = massbalance1(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i, j - 1), hs(i, j), hs(i, j + 1) + dh, SS(i, j)) c(j) = (fc - f) / dh d(j) = -f If j = 1 Then a(j) = 0 If j = m Then c(j) = 0 error = error + Abs(E(j)) Next j Call Thomas(m, a, b, c, d) For j = 1 To m hs(i, j) = hs(i, j) + d(j) Next j it = it + 1 Loop Until error <= 0.001 Next i For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m h(i, j) = hs(i, j) h05(i, j) = hs(i, j) If j = 0 Then hs(i, j) = hi(i) Next j Next i End Sub Public Sub secondstage() ' hitung i arah z For i = 1 To n + 1 For j = 1 To m h0(i, j) = h05(i, j) hs(i, j) = h05(i, j) Next j Next i For j = 1 To m Do error = 0 For i = 1 To n + 1 E(i) = massbalance2(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i - 1, j), hs(i, j), hs(i + 1, j), SS(i, j)) f = E(i) dh = 0.001 * hs(i - 1, j) If dh <= 0.001 Then dh = 0.001 fa = massbalance2(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i - 1, j) + dh, hs(i, j), hs(i + 1, j), SS(i, j)) a(i) = (fa - f) / dh dh = 0.001 * hs(i, j) If dh <= 0.001 Then dh = 0.001
177
fb = massbalance2(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i - 1, j), hs(i, j) + dh, hs(i + 1, j), SS(i, j)) b(i) = (fb - f) / dh dh = 0.001 * hs(i + 1, j) If dh <= 0.001 Then dh = 0.001 fc = massbalance2(i, j, h0(i, j - 1), h0(i, j), h0(i, j + 1), h0(i - 1, j), h0(i + 1, j), hs(i - 1, j), hs(i, j), hs(i + 1, j) + dh, SS(i, j)) c(i) = (fc - f) / dh d(i) = -f If i = 1 Then a(i) = 0 If i = n + 1 Then c(i) = 0 error = error + Abs(E(i)) Next i Call Thomas(n + 1, a, b, c, d) For i = 1 To n + 1 hs(i, j) = hs(i, j) + d(i) Next i it = it + 1 Loop Until error <= 0.001 Next j For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m h(i, j) = hs(i, j) h0(i, j) = hs(i, j) If j = 0 Then If i > (nbp - 1) Then hs(i, j) = hi(i) If j = 0 Then If i <= (nbp - 1) Then hs(i, j) = hs(i, j + 1) theta(i, j) = VG(hs(i, j)) Next j Next i End Sub Public Sub hydraulic() Thetar = Sheet1.Cells(21, 6) thetas = Sheet1.Cells(22, 6) alfa = Sheet1.Cells(23, 6) nvg = Sheet1.Cells(24, 6) ks = Sheet1.Cells(25, 6) lamda = Sheet1.Cells(26, 6) End Sub Public Sub main() Call hydraulic Call init dt = Sheet1.Cells(14, 6) timet =0 tt =4 waktusimpan = 5 For kk = 1 To waktusimpan
178
timeend(kk) = Sheet1.Cells(15, 5 + kk) Next kk For kk = 1 To waktusimpan Do Call firststage Call secondstage timet = timet + dt Sheet1.Cells(17, 6) = timet Loop Until timet >= timeend(kk) If kk = 1 Then Call display1 If kk = 2 Then Call display2 If kk = 3 Then Call display3 If kk = 4 Then Call display4 If kk = 5 Then Call display5 Next kk End Sub Public Sub display1() For i = 1 To n + 1 Sheet4.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Sheet10.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Next i For j = 0 To m Sheet4.Cells(5, 5 + j) = j * dx Sheet10.Cells(5, 5 + j) = j * dx Next j For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m Sheet4.Cells(i + 5, j + 5) = hs(i, j) Sheet10.Cells(i + 5, j + 5) = theta(i, j) Next j Next i End Sub Public Sub display2() For i = 1 To n + 1 Sheet5.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Sheet11.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Next i For j = 0 To m Sheet5.Cells(5, 5 + j) = j * dx Sheet11.Cells(5, 5 + j) = j * dx Next j For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m Sheet5.Cells(i + 5, j + 5) = hs(i, j) Sheet11.Cells(i + 5, j + 5) = theta(i, j) Next j
179
Next i End Sub Public Sub display3() For i = 1 To n + 1 Sheet6.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Sheet12.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Next i For j = 0 To m Sheet6.Cells(5, 5 + j) = j * dx Sheet12.Cells(5, 5 + j) = j * dx Next j For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m Sheet6.Cells(i + 5, j + 5) = hs(i, j) Sheet12.Cells(i + 5, j + 5) = theta(i, j) Next j Next i End Sub
Public Sub display4() For i = 1 To n + 1 Sheet7.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Sheet13.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Next i For j = 0 To m Sheet7.Cells(5, 5 + j) = j * dx Sheet13.Cells(5, 5 + j) = j * dx Next j For i = 1 To n + 1 For j = 0 To m + 1 Sheet7.Cells(i + 5, j + 5) = hs(i, j) Sheet13.Cells(i + 5, j + 5) = theta(i, j) Next j Next i End Sub Public Sub display5() For i = 1 To n + 1 Sheet8.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Sheet14.Cells(5 + i, 4) = (i - 1) * -dz Next i For j = 0 To m Sheet8.Cells(5, 5 + j) = j * dx Sheet14.Cells(5, 5 + j) = j * dx Next j For i = 1 To n + 1
180
For j = 0 To m + 1 Sheet8.Cells(i + 5, j + 5) = hs(i, j) Sheet14.Cells(i + 5, j + 5) = theta(i, j) Next j Next i End Sub MODULE 2 Public Function fVG(hx, thetar, thetas, alfa, nvg) Mvg = 1 - 1 / nvg x = (1 + (alfa * Abs(hx)) ^ nvg) ^ (mvg) fVG = thetar + (thetas - thetar) / x End Function Public Function fMualem(theta, thetar, thetas, nvg, ks, lamda) mvg = 1 - 1 / nvg SE = (theta - thetar) / (thetas - thetar) fMualem = ks * (SE ^ lamda) * (1 - (1 - SE ^ (1 / mvg)) ^ mvg) ^ 2 End Function Public Function fSWC(wp, thetar, thetas, alfa, nvg) wm =0 wp1 = Abs(wp - wm) yo = ((1 + (alfa * wp1) ^ nvg) ^ (2 - 1 / nvg)) dyo = Abs(thetar - thetas) * (alfa ^ nvg) * (nvg - 1) * (wp1 ^ (nvg - 1)) fSWC = dyo / yo End Function
181
Lampiran 10. Lembar pendaftaran paten
182
183
184
