UNJUK KERJA LYSIMETER OTOMATIS DENGAN BANTUAN TIPPING BUCKET
JEFFRY SETIAWAN
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Februari 2014 Jeffry Setiawan NIM G24100070
ABSTRAK JEFFRY SETIAWAN. Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket. Dibimbing oleh BREGAS BUDIANTO. Evapotranspirasi dapat diukur dengan menggunakan lysimeter. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan uji rancang bangun lysimeter dengan flowmeter tipping bucket. Lysimeter yang diujicobakan dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2. Pengukuran evapotranspirasi didapatkan dengan sistem neraca air tertutup pada lysimeter otomatis. Lysimeter otomatis akan merekam kejadian perkolasi dari tipping bucket. Hasil pengukuran evapotranspirasi dengan menggunakan lysimeter otomatis menunjukkan karakter yang sama dengan evaporasi pada panci kelas A. Lysimeter otomatis dapat memberikan informasi tentang karakter tanah lysimeter dan karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. Lysimeter otomatis dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2 memiliki unjuk kerja yang sama untuk mengukur evapotranspirasi potensial sehingga desain yang direkomendasikan untuk digunakan adalah lysimeter dengan luas penampang 2600 cm2. Kata kunci: evapotranspirasi potensial, lysimeter otomatis, tipping bucket
ABSTRACT JEFFRY SETIAWAN. Performance Automatic Lysimeter with Help of Tipping Bucket. Supervised by BREGAS BUDIANTO. Evapotranspiration can be measured using lysimeter. The purpose of this study was to test lysimeter design with tipping bucket flowmeter. Lysimeter are tested with size of 2600 cm2 and 5200 cm2. Measurement of evapotranspiration made with closed water balance on the lysimeter. Lysimeter automatically record the drainage water from the tipping bucket signal. Measurement result of the lysimeter indicating similar with evaporation on class A pan evaporimeter. Lysimeter automatically can provide information on the character of soil infiltration and character of rate drainage lysimeter during rain. Lysimeter automatically with size of 2600 cm2 and 5200 cm2 having character the same performance to measure potential evapotranspiration which the design is recommended for use with the lysimeter size of 2600 cm2. Key words : automatic lysimeter, potential evapotranspiration, tipping bucket
UNJUK KERJA LYSIMETER OTOMATIS DENGAN BANTUAN TIPPING BUCKET
JEFFRY SETIAWAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Geofisika dan Meteorologi
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi Nama NIM
: Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket : Jeffry Setiawan : G24100070
Disetujui oleh
Ir Bregas Budianto, Ass.Dpl Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Tania June, M.Sc Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah Unjuk Kerja Lysimeter Otomatis dengan Bantuan Tipping Bucket. Penelitian dilaksanakan sejak bulan Oktober 2013 dan diselesaikan pada bulan Januari 2014. Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian GFM-IPB dimana Ir Bregas Budianto, Ass. Dpl merupakan counterpart peneliti GFM-IPB. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir Bregas Budianto, Ass. Dpl selaku pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan ide, kritik, saran, dan masukannya sehingga karya tulis ini dapat diselesaikan. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Ahmad Shalahuddin dan Khabib Dhunka yang telah mengajarkan dasar-dasar elektronika. Penulis ucapkan terima kasih kepada seluruh staf pengajar yang telah banyak memberi ilmu dan membimbing penulis selama menjalani perkuliahan di Departemen Geofisika dan Meteorologi. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh staf pegawai GFM yang telah membantu dalam administrasi selama penulis menjalani perkuliahan. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada Nita Tri Damayanti, Mulyana Saputra, Dhanu Tri Atmanto, F Aprian Harjo, Suriansyah, Hendi Rohendi, dan seluruh teman-teman GFM 47 dan GFM 48 serta kerabat karib yang telah memberikan banyak ilmu dan pengalaman selama menjalani perkuliahan di IPB. Terima kasih penulis ucapkan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa, bantuan, motivasi, dan kasih sayangnya. Terima kasih juga kepada seluruh kerabat karib atas segala bantuan yang telah diberikan selama menjalani masa perkuliahan di Institut Pertanian Bogor. Terima kasih kepada Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan RI yang telah memberikan beasiswa dan motivasi untuk menjalani perkuliahan di Institut Pertanian Bogor. Saya berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan dapat menambah khasanah ilmu pengetahuan.
Bogor, Februari 2014
Jeffry Setiawan
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Pengukuran Evapotranspirasi Potensial
7
Karakter Infiltrasi Tanah Lysimeter
8
Laju Perkolasi Lysimeter Selama Turun Hujan
9
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
11
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
17
DAFTAR TABEL 1 Hasil persamaan regresi kalibrasi dinamik
5
DAFTAR GAMBAR 1 Konstruksi lysimeter tampak atas 2 Konstruksi tipping bucket tampak samping 3 Pengaturan tinggi rendah sekrup tipping bucket saat kalibrasi statik dilakukan pada bidang datar 4 Kalibrasi dinamik tipping bucket. Warna biru tua menunjukkan tipping bucket 1, merah menunjukkan tipping bucket 2, hijau menunjukkan tipping bucket 3, ungu menunjukkan tipping bucket 4 dan biru muda menunjukkan tipping bucket 5 5 Peletakkan lysimeter tampak samping 6 Pemasangan tipping bucket pada lysimeter tampak atas 7 Pengujian data evapotranspirasi potensial dengan membandingkan data evaporasi pada panci kelas A. Warna hijau menunjukkan lysimeter 1-2, biru menunjukkan lysimeter 3, merah menunjukkan lysimeter 4 dan ungu menunjukkan lysimeter 5-6 8 Karakter infiltrasi tanah lysimeter otomatis. Warna biru menunjukkan lysimeter 1-2, merah menunjukkan lysimeter 3, hijau menunjukkan lysimeter 4 dan ungu menunjukkan lysimeter 5-6 9 Karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. Warna merah menunjukkan perkolasi dan biru menunjukkan curah hujan
3 3 4
5 6 6
7
9 10
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4
Kalibrasi statik tipping bucket Kalibrasi dinamik tipping bucket Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 5200 cm2 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 2600 cm2
12 12 13 15
PENDAHULUAN Latar Belakang Air merupakan faktor yang sangat penting bagi tanaman. Tanaman membutuhkan air untuk proses pertumbuhan dan perkembangan. Ketersediaan air yang cukup digunakan oleh tanaman untuk melakukan proses fotosintesis. Tanpa kehadiran air, tanaman tidak dapat melakukan proses fotosintesis sehingga tanaman akan cepat layu dan mati. Kehilangan air pada tanaman disebabkan oleh proses evapotranspirasi. Evapotranspirasi merupakan salah satu komponen neraca air yang terbagi menjadi evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah peristiwa air menjadi uap naik ke udara dan berlangsung terus menerus dari permukaan air, permukaan tanah, padang rumput, persawahan, hutan dan lain-lain. Sedangkan transpirasi adalah peristiwa perpindahan air dari tanah ke atmosfer melalui akar, batang dan daun (Sosrodarsono dan Takeda 1985). Menurut Doorenbos dan Pruitt (1977), untuk mengetahui evapotranspirasi tanaman dapat diduga dengan evapotranspirasi acuan dari data iklim setempat. Evapotranspirasi dapat di ukur secara langsung dengan menggunakan lysimeter. Lysimeter merupakan wadah besar yang di tanam dalam tanah dengan ditumbuhi tanaman diatasnya sehingga dapat dihitung air yang masuk dan keluar dari dalamnya. Unsur yang diamati adalah nilai penguapan yang berlangsung pada sebidang tanah yang bervegetasi rumput pendek. Lysimeter yang ideal untuk mengukur evapotranspirasi tanaman dengan akurasi 0,1 mm air (Aboukhaled et al. 1986). Seiring berkembangnya teknologi, untuk mempermudah dalam pengambilan data perkolasi, maka digunakan lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket yang menggunakan perangkat elektronik. Alat bantu yang digunakan untuk merekam jumlah perkolasi pada lysimeter otomatis yaitu PC (Personal Computer). Menurut Goss dan Ehlers (2009), lysimeter yang biasa digunakan untuk mengukur evapotranspirasi memiliki kedalaman tanah 1-2,5 m. Pada dasarnya kedalaman tanah yang tinggi berfungsi untuk gerakan air di dalam tanah akibat gaya gravitasi yang disebut perkolasi. Kendala menggunakan lysimeter dengan kedalaman tanah 1-2,5 m adalah lysimeter tidak dapat dipindahkan ke tempat yang berbeda. Untuk itu, kedalaman tanah yang tinggi, pengukuran evapotranspirasi tanaman tidak dapat dilakukan di tempat yang berbeda. Kebutuhan air tanaman pada lysimeter otomatis diberikan dengan hujan alami, irigasi atau artifisal air permukaan (lapisan air konstan). Sistem drainase gravitasi lebih murah, mudah untuk diinstal dan hampir tidak memerlukan pemeliharaan. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk melakukan uji rancang bangun lysimeter dengan flowmeter tipping bucket.
2
METODE Waktu dan Tempat Penelitian Peralatan pendukung penelitian disiapkan bulan Oktober 2013 di Workshop Instrumentasi Meteorologi dan Laboratorium Terpadu Meteorologi. Kemudian lysimeter diujicobakan pada bulan November 2013 di Taman Meteorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor. Bahan Bahan-bahan yang digunakan adalah sebagai berikut : Pipa PVC (panjang : 200 cm, diameter : 13 cm) Sensor hall effect ATS 177 dan ATS 276 Kabel Rumput Lem PVC dan lem panas (hot melt glue) Gelas ukur Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer beserta perangkat lunak pembantu yaitu Event Logger sebagai perekam kejadian jungkitan tipping bucket pada penakar hujan tipe tipping bucket dan perkolasi lysimeter. Prosedur Penelitian Penelitian dilakukan dalam beberapa proses tahapan. Langkah pertama yang dilakukan adalah mempersiapkan alat dan bahan. Setelah itu dilakukan pengujian lysimeter dan tipping bucket. Proses pengujian dilanjutkan dengan kalibrasi tipping bucket, pemasangan alat ukur dan metode analisa unjuk kerja lysimeter. Persiapan Lysimeter dan Tipping Bucket Lysimeter disiapkan dari PVC dengan ukuran panjang 200 cm dan diameter 13 cm. PVC telah dibelah menjadi dua secara horizontal dengan tutup (dob) di kedua ujung pipa. Pemilihan terhadap penggunaan PVC dikarenakan PVC memiliki berat yang ringan sehingga PVC dapat dibawa ke tempat lain serta mudah dibongkar pasang. Tutup (dob) di kedua ujung PVC perlu dilapisi lem PVC dan lem panas (hot melt glue gun) agar tidak ada kebocoran. Salah satu sisi tutup (dob) PVC dibuat lubang kecil untuk saluran air perkolasi dari lysimeter. PVC disiapkan sebanyak 6 buah seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
3
Gambar 1 Konstruksi lysimeter tampak atas Tipping bucket disiapkan dari bahan PVC. Tipping bucket yang tersedia di Workshop Instrumentasi Meteorologi berbentuk T dengan pipa yang dibelah sama panjang dan ujungnya dibuat sedikit meruncing seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan volume satu kali jungkitan tipping bucket adalah 3,5 ml (Kibtiah 2009). Untuk mengurangi gaya gesek yang besar pada poros tipping bucket maka digunakan jarum jahit yang berdiameter kecil.
Gambar 2 Konstruksi tipping bucket tampak samping Proses Kalibrasi Tipping Bucket Tipping bucket harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan untuk mendapatkan data yang akurat. Kalibrasi yang dilakukan adalah kalibrasi statik dan dinamik. Kalibrasi dilakukan pada semua tipping bucket yang digunakan pada lysimeter dan penakar hujan. Kalibrasi statik merupakan suatu cara untuk mengatur tipping bucket agar memiliki kapasitas penampung yang diharapkan. Kalibrasi statik dilakukan dengan memasukkan air demi sedikit menggunakan pipet ke sisi penampung sampai bejana berjungkit. Metode ini dilakukan berulang-ulang untuk setiap sisi penampung bejana dan dihitung nilai rataan pada masing-masing sisi penampung bejana tersebut. Apabila air telah dituangkan semua ke dalam sisi bejana tapi tipping bucket belum berjungkit, atau air belum tertuang semua namun tipping bucket telah berjungkit, maka dalam hal ini harus dilakukan pengaturan kedudukan tinggi rendahnya penyangga tipping bucket.
4 Berdasarkan pengaturan tinggi rendah sekrup sebagai penyangga tipping bucket pada kalibrasi statik yang telah dilakukan secara berulang dan diambil nilai rataan memiliki variasi nilai volume yang berkisar antara 3,4 ml sampai 3,6 ml seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Perbedaan nilai antar tipping bucket tidak menjadi masalah karena nilai kalibrasi akan disertakan dalam perhitungan dan analisis hasil pengukuran. Sehingga perhitungan yang dilakukan tetap menghasilkan data yang akurat.
Gambar 3 Pengaturan tinggi rendah sekrup tipping bucket saat kalibrasi statik dilakukan pada bidang datar Kalibrasi dinamik merupakan suatu cara untuk mengetahui jumlah air yang tidak terhitung akibat dari mekanisme tipping bucket pada saat terjadi jungkitan. Kalibrasi dinamik dilakukan dengan menentukan nilai parameter V dan T, yaitu dengan melakukan pengukuran laju aliran (Q). Jika T merupakan waktu yang dibutuhkan bejana untuk berjungkit diplotkan dengan nilai berbanding terbalik dengan laju aliran (1/Q), maka dari slope tersebut dapat diketahui besarnya volume bejana (V) dan intercept dapat diketahui nilai T (Calder dan Kidd 1978). Kalibrasi dinamik dilakukan dengan memberikan laju aliran air yang berbeda-beda menggunakan kran air. Laju aliran air yang diberikan untuk tipping bucket yaitu 0,3 ml/detik hingga 2 ml/detik. Kalibrasi ini dilakukan pada empat buah tipping bucket perkolasi dan satu buah penakar hujan seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Sensor magnetik yang dipasang pada tipping bucket akan mengirimkan sinyal ke PC melalui software Event Logger. Waktu antar jungkitan akan diperoleh dari data perekaman yang terdapat di Microsoft Excel. Laju aliran air diatur menggunakan kran air dan dilakukan dengan aliran yang berbeda. Nilai yang dihasilkan dari kalibrasi dinamik akan digunakan dalam melakukan perhitungan data hasil pengukuran di lapang.
5 14 12
T (detik)
10 8 6 4 2 0 0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
1/Q (s/ml)
Gambar 4 Kalibrasi dinamik tipping bucket. Warna biru tua menunjukkan tipping bucket 1, merah menunjukkan tipping bucket 2, hijau menunjukkan tipping bucket 3, ungu menunjukkan tipping bucket 4 dan biru muda menunjukkan tipping bucket 5 Tabel 1 Hasil persamaan regresi kalibrasi dinamik Tipping Bucket
Persamaan Regresi
1
y = 3,5635x + 0,2462
2
y = 3,5791x + 0,1181
3
y = 3,5623x + 0,2069
4
y = 3,5136x + 0,1733
5 (CH)
y = 3,5357x + 0,2843
Volume takaran tipping bucket hasil kalibrasi dinamik diperoleh dari nilai slope hubungan 1/Q (axis) dengan T (ordinat). Sedangkan waktu jungkitan tipping bucket diperoleh dari nilai intercept persamaan hasil kalibrasi dinamik. Berdasarkan persamaan Tabel 1 menunjukkan bahwa performa unjuk kelima tipping bucket telah seragam. Secara teoritis, ketika tipping bucket menjungkit dengan laju aliran yang besar, maka nilai 1/Q semakin kecil sehingga nilai intercept akan mencapai nol. Pemasangan Lysimeter dan Tipping Bucket Enam buah lysimeter diletakkan sejajar dengan permukaan tanah bervegetasi rumput. Salah satu ujung lysimeter diletakkan pada tanah miring dan ujung lainnya diberi penyangga agar terjadi kemiringan. Hal ini dilakukan untuk menghindari air yang menggenang di ujung lysimeter. Ujung lubang perkolasi dilapisi kain goni dan dibawah keluaran air tersebut diletakkan sebuah tipping bucket untuk menghitung jumlah volume air perkolasi yang keluar dari lysimeter seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
6
Gambar 5 Peletakkan lysimeter tampak samping Di lingkungan sekitar lysimeter diletakkan penakar hujan otomatis tipping bucket untuk mengukur masukan air hujan. Metode Analisa Unjuk Kerja Lysimeter Perlakuan yang dilakukan adalah pemberian air irigasi setiap hari sebesar 2000 cm3 untuk masing-masing lysimeter (1, 2, 3, 4, 5, 6) dengan asumsi jumlah tersebut adalah kapasitas simpan air tanah lysimeter. Asumsi lain pemberian irigasi adalah untuk menjenuhkan tanah sehingga kapasitas lapang tanah dapat dicapai maka ΔS akan sama dengan nol (Handoko 1994). Untuk melihat karakter lysimeter maka dilakukan pengulangan dengan cara sebagai berikut (Gambar 6): Lysimeter 1 dan 2 : dipasang TB 1 Lysimeter 3 : dipasang TB 2 Lysimeter 4 : dipasang TB 3 Lysimeter 5 dan 6 : dipasang TB 4
Keterangan : TB : Tipping Bucket Gambar 6 Pemasangan tipping bucket pada lysimeter tampak atas Semua komponen neraca air lysimeter harus diubah ke dalam satuan tinggi kolom air. Resolusi penakar hujan tipping bucket mencapai 0,2 mm. Nilai tersebut didapatkan setelah kalibrasi tipping bucket penakar hujan yang mencapai 3,5 ml dengan cara membagi volume bucket dengan luas penampang penakar hujan yang
7 luasnya ±154 cm2. Sedangkan resolusi tipping bucket untuk lysimeter 2600 cm2 mencapai 0,01 mm dan lysimeter 5200 cm2 mencapai 0,006 mm. Nilai tersebut didapatkan setelah kalibrasi tipping bucket untuk perkolasi yang mencapai 3,5 ml dengan cara membagi volume bucket dengan luas penampang lysimeter masingmasing. Nilai evapotranspirasi didapatkan dari asumsi neraca air lahan tertutup, yakni selisih antara input dan output. Nilai input adalah volume air irigasi dan air hujan. Sedangkan nilai output adalah air perkolasi yang keluar dari lysimeter. Penampang lysimeter dibuat terbuka karena ada input yang berupa volume air hujan yang masuk ke dalam lysimeter.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran Evapotranspirasi Potensial Pengukuran evapotranspirasi potensial selama penelitian dengan menggunakan lysimeter otomatis dilakukan selama 30 hari pencatatan. Nilai evapotranspirasi pada lysimeter otomatis dengan luas penampang 5200 cm2 berkisar dari 2,6 mm sampai 6,1 mm. Total keseluruhan nilai evapotranspirasi potensial selama penelitian yaitu 265,7 mm. Sedangkan rata-rata nilai evapotranspirasi potensial yaitu 4,4 mm. Berdasarkan data yang terekam di PC, terlihat bahwa penggunaan 2 buah talang untuk mengukur evapotranspirasi tanaman dapat dikatakan cukup mewakili kondisi vegetasi rumput dengan luas penampang 5200 cm2 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.
Lysimeter Dramaga IPB (mm)
8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
Panci Kelas A Baranang Siang IPB (mm)
Gambar 7 Pengujian data evapotranspirasi potensial dengan membandingkan data evaporasi pada panci kelas A. Warna hijau menunjukkan lysimeter 1-2, biru menunjukkan lysimeter 3, merah menunjukkan lysimeter 4 dan ungu menunjukkan lysimeter 5-6
8 Karakter yang sama ditunjukkan oleh lysimeter otomatis dengan luas penampang 2600 cm2. Selama penelitian nilai evapotranspirasi berkisar dari 2,8 mm sampai 6,2 mm. Total nilai evapotranspirasi potensial sebesar 265,3 mm. Hasil rata-rata nilai evapotranspirasi selama penelitian yaitu 4,4 mm. Perbedaan nilai evapotranspirasi antara lysimeter otomatis 5200 cm2 dengan 2600 cm2 tidak jauh berbeda yaitu 0,4 mm. Hasil pengujian data evapotranspirasi dengan data evaporasi menunjukkan keragaman data yang tidak jauh berbeda antara pengukuran menggunakan lysimeter otomatis dengan panci kelas A. Namun, masih terdapat dua hari data evapotranspirasi yang jauh berbeda dengan data evaporasi. Perbedaan ini tidak menjadi masalah karena secara keseluruhan data evapotranspirasi yang di ukur dengan menggunakan lysimeter otomatis tidak mengalami kendala di lapangan. Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap nilai evapotranspirasi adalah curah hujan yang masuk ke dalam lysimeter. Penggunaan lysimeter otomatis memiliki kelebihan dibanding lysimeter konvensional. Penggunaan tipping bucket dapat memberikan informasi awal kejadian hujan hingga awal keluarnya air sebagai air perkolasi yang keluar dari lysimeter. Air perkolasi yang keluar melalui lubang perkolasi dapat menggambarkan sisa jumlah air yang digunakan oleh tanah maupun tanaman untuk melakukan proses evapotranspirasi ke atmosfer. Secara teknis selama penelitian tidak terdapat hambatan, baik alat penakar hujan maupun tipping bucket untuk mengukur air perkolasi dari lysimeter. Namun, terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam memaksimumkan kehilangan air melalui evapotranspirasi (Allen et al. 1998). Vegetasi rumput harus dalam keadaan pendek untuk meminimumkan tahanan gerakan air. Penutupan tajuk yang rapat sehingga mampu mengurangi laju evaporasi dari tanah secara langsung. Ketersediaan air tanah yang cukup untuk meminimumkan aktivitas stomata terhadap transpirasi. Vegetasi rumput yang digunakan pada lysimeter adalah rumput gajah mini. Rumput gajah mini (Axonopus Sp) memiliki ciri berdaun tebal dengan tepian yang agak keriting, panjang daun sekitar 5 cm dan panjang akar 5-8 cm. Daunnya pendek dan tak cepat panjang sehingga tidak repot untuk mencukur setiap bulan (Steenis dkk. 1992). Karakter Infiltrasi Tanah Lysimeter Penggunaan lysimeter otomatis mampu memberikan informasi mengenai karakter infiltrasi tanah pada lysimeter. Air yang menginfiltrasi tersebut pertamatama digunakan untuk meningkatkan kelembaban tanah bagian atas, selebihnya akan turun ke lapisan yang lebih dalam. Pada awalnya laju infiltrasi tinggi yaitu pada saat tanah masih kering, kemudian lajunya makin berkurang dengan waktu atau tanah semakin basah seperti ditunjukkan pada Gambar 8.
9
Intensitas (mm/jam)
0,004 0,003 0,003 0,002 0,002 0,001 0,001 3 6 7 9 11 13 16 19 23 25 26 28 30 34 48 56 61 67 74 86 101 118 133
0,000 Waktu
Gambar 8 Karakter infiltrasi tanah lysimeter otomatis. Warna biru menunjukkan lysimeter 1-2, merah menunjukkan lysimeter 3, hijau menunjukkan lysimeter 4 dan ungu menunjukkan lysimeter 5-6 Menurut Handoko (1994), pada suatu waktu tertentu laju infiltrasi relatif konstan. Kapasitas infiltrasi yang diuji pada lysimeter 2600 cm2 dengan lysimeter 5200 cm2 memiliki karakter yang sama, yakni mencapai 0,0005 mm/jam. Jika air irigasi meresap ke dalam tanah maka kadar lengas tanah akan meningkat hingga mencapai kapasitas lapang. Pada kondisi kapasitas lapang, air yang masuk ke dalam lysimeter akan keluar sebagai air perkolasi. Karakter Laju Perkolasi Lysimeter Selama Turun Hujan Pencatatan data perkolasi dengan bantuan tipping bucket dapat memberikan informasi mengenai karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. PC akan merekam setiap kejadian perkolasi yang berasal dari jungkitan tipping bucket melalui Event Logger. Perekaman data yang tersedia pada PC berupa waktu kejadian dan jumlah jungkitan tipping bucket. Hasil perekaman data ini dapat memberikan informasi mengenai kapan awal turun hujan sampai terjadinya perkolasi yang keluar dari lysimeter. Awal kejadian hujan yang jatuh akan langsung membasahi permukaan lysimeter. Air hujan yang jatuh membasahi permukaan atas tanah lysimeter akan turun ke bawah melalui pori-pori tanah hingga tanah dalam kondisi jenuh. Pertama kali air perkolasi yang keluar dari lysimeter memiliki laju yang rendah. Setelah tanah mencapai kondisi jenuh, laju perkolasi akan semakin meningkat yang diiringi dengan meningkatnya intensitas hujan. Saat intensitas hujan menurun, maka laju perkolasi akan menurun hingga mencapai keadaan konstan seperti ditunjukkan pada Gambar 9.
10
Intensitas (mm/jam)
0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 15:39:38
15:39:34
15:39:30
15:39:18
15:39:10
15:39:06
15:39:02
15:38:58
15:31:35
15:31:25
15:31:17
15:31:13
15:31:05
15:31:01
15:28:36
15:28:24
15:28:20
0,00
Waktu
Intensitas (mm/jam)
0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 14:40:44 14:44:42 14:50:38 14:57:37 15:05:48 15:15:25 15:26:54 15:39:18 15:52:43 16:07:09 16:23:11 16:39:57 16:56:17 17:12:21 17:30:04 17:49:11 18:09:39 18:30:41 18:55:14 19:23:44
0,000
Waktu
Gambar 9 Karakter laju perkolasi lysimeter selama turun hujan. Warna merah menunjukkan perkolasi dan biru menunjukkan curah hujan
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil penelitian menunjukkan bahwa lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket dapat digunakan untuk mengukur neraca air tertutup pada permukaan bervegetasi. Penggunaan lysimeter otomatis untuk mengukur evapotranspirasi potensial (ETp) dengan luas penampang 2600 cm2 dan 5200 cm2 menunjukkan unjuk kerja yang sama sehingga desain yang direkomendasikan untuk digunakan adalah lysimeter dengan luas penampang 2600 cm2.
11 Saran Teknik penambahan air pada lysimeter dapat dikembangkan dengan menggunakan pompa air kecil. Penggunaan tipping bucket tidak hanya sebatas digunakan untuk perhitungan volume air perkolasi. Namun, tipping bucket dapat dikembangkan untuk menghitung volume penambahan air lysimeter.
DAFTAR PUSTAKA Aboukhaled, A., A. Alfaro dan M. Smith. 1986. Lysimeters - FAO Irrigation and Drainage Paper, 39 (68p). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome Allen, R.G., Pereira L., S., Raes D. and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration – Guidelines for Computing Crop Water Requirements – FAO Irrigation and Drainage Paper, 56. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome Calder I.R., Kidd C.H.R. 1978. A Note on The Dynamic of Tipping-Bucket Gauges. Journal Hydrology 39: 383-385. Doorenbos, J. And W.O. Pruitt, 1984. Guidelines for Predicting Crop Water Requirement. Paper No. 33. FAO. Rome Goss, M. J., Ehlers W. 2009. The Role of Lysimeters in The Development of Our Understanding of Soil Water and Nutrient Dynamics in Ecosystems. Soil Use and Management. 25: 213-223. Doi: 10.1111/j.14752743.2009.00230.x Handoko. 1994. Evapotranspirasi. In: Handoko (Eds), Klimatologi Dasar. Pustaka Jaya. Bogor. Pp: 9-11. Handoko. 1994. Sifat Fisik Tanah. In : Handoko (Eds), Dasar Penyusunan dan Aplikasi Model Simulasi Komputer untuk Pertanian. Pustaka Jaya. Bogor. Pp: 47-60. Kibtiah M. 2009. Implementasi Sensor Hall Effect Pada Tipping Bucket. [Skripsi]. Bogor. Departemen Geofisika dan Meteorologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Sostrodarsono, S. dan Takeda. 1985. Hidrologi untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta. Steenis, Van C.G.J., Den Hoed. D, Bloembergen. S, Eyma P.J. 1992. Flora untuk Sekolah Indonesia. Cetakan Keenam. PT Pradnya Paramita. Jakarta.
Sisi 1 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
TB 1 Sisi 2 3,6 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
3
2
1
Tipping Bucket
Ukuran (ml) 50 100 200 50 100 200 50 100
Total (s) 120 54 103 169 57 100 116 61
Lampiran 2 Kalibrasi dinamik tipping bucket
1 2 3 4 5 Rataan
Ulangan
Lampiran 1 Kalibrasi statik tipping bucket Sisi 2 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
Jumlah Jungkitan (n) 11 24 38 14 25 40 11 25
Sisi 1 3,4 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
TB 2
Trata2 (s) 11 2 3 12 2 3 11 2
Sisi 1 3,6 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
TB 3
LAMPIRAN
Sisi 1 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
V. Tertampung (ml) 40 80 180 50 80 180 40 80
Sisi 2 3,4 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
TB 4
Laju Aliran (Q) ml/s 0,33 1,48 1,75 0,30 1,40 1,80 0,34 1,31
Sisi 2 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
1/Q (s/ml) 3,0 0,7 0,6 3,4 0,7 0,6 2,9 0,8
TB 5 (CH) Sisi 1 Sisi 2 3,6 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
12
131 82 49 101 138 60 130
40 11 21 48 11 25 39
3 7 2 2 13 2 3
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
2
3
4
5
6
7
8
9
ml
1
Hari
Irigasi
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
mm
49
21
731,5
0
126
101,5
38,5
0
129,5
ml
Hujan
3,2
1,4
47,5
0
8,2
6,6
2,5
0
8,4
mm
10,9
9,1
55,2
7,7
15,9
14,3
10,2
7,7
16,1
Total Input (mm)
3325
2782,5
27153
1060,5
5691
4938,5
2453,5
1060,5
5999
ml
TB 1
6,4
5,4
52,2
2,0
10,9
9,5
4,7
2,0
11,5
mm
ml
3300,5
2800
27132
1088,5
5747
4998
2453,5
1102,5
6,3
5,4
52,2
2,1
11,1
9,6
4,7
2,1
11,3
mm
180 40 80 180 40 80 180
TB 4
5866
Perkolasi
Lampiran 3 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 5200 cm2
5 (CH)
4
200 50 100 200 50 100 200
4,5
3,7
3,0
5,7
4,9
4,8
5,5
5,7
4,6
mm
TB 1
ETP
4,5
3,7
3,1
5,6
4,8
4,7
5,5
5,6
4,8
mm
TB 4
1,37 0,49 1,63 1,78 0,29 1,33 1,38
-
1
58
0
10,3
7,3
2
0
9,1
mm
4,7
3,4
5,7
5,2
4,6
6,1
5,6
4,7
mm
Stasiun Baranang Siang CH evaporasi
0,7 2,1 0,6 0,6 3,5 0,8 0,7
13
13
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
0
14
0
171,5
455
189
21
17,5
73,5
126
185,5
0
108,5
434
56
710,5
171,5
94,5
203
175
52,5
0,0
0,9
0,0
11,1
29,6
12,3
1,4
1,1
4,8
8,2
12,1
0,0
7,1
28,2
3,6
46,2
11,1
6,1
13,2
11,4
3,4
7,7
8,6
7,7
18,8
37,3
20,0
9,1
8,8
12,5
15,9
19,7
7,7
14,7
35,9
11,3
53,9
18,8
13,8
20,9
19,1
11,1
1057
2065
1085
7728
17829
8781,5
2387
1862
3846,5
5897,5
7700
836,5
5092,5
16996
4112,5
26579
7714
5355
9156
7245
3766
2,0
4,0
2,1
14,9
34,3
16,9
4,6
3,6
7,4
11,3
14,8
1,6
9,8
32,7
7,9
51,1
14,8
10,3
17,6
13,9
7,2
1120
2135
1078
7717,5
17871
8711,5
2390,5
1844,5
3885
5915
7591,5
854
5008,5
16982
4053
26638,5
7644
5302,5
9173,5
7290,5
3773
2,2
4,1
2,1
14,8
34,4
16,8
4,6
3,5
7,5
11,4
14,6
1,6
9,6
32,7
7,8
51,2
14,7
10,2
17,6
14,0
7,3
5,7
4,6
5,6
4,0
3,0
3,1
4,5
5,2
5,1
4,5
4,9
6,1
5,0
3,2
3,4
2,8
4,0
3,5
3,3
5,1
3,9
5,5
4,5
5,6
4,0
2,9
3,2
4,5
5,3
5,0
4,5
5,1
6,1
5,1
3,2
3,5
2,6
4,1
3,6
3,2
5,0
3,8
-
1
-
-
-
10,5
2
-
-
-
-
-
-
26,5
4,2
44
14
12,5
16,4
26
4,1
6,5
4,8
5,6
4,5
1,4
2,8
4,5
6,5
6,5
4,8
5,4
7,8
5,2
3,4
2,4
4,5
2,4
3,6
4,8
4,2
14
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
ml
1
Hari
Irigasi
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
mm
56
710,5
171,5
94,5
203
175
52,5
49
21
731,5
0
126
101,5
38,5
0
129,5
ml
Hujan
3,6
46,2
11,1
6,1
13,2
11,4
3,4
3,2
1,4
47,5
0,0
8,2
6,6
2,5
0,0
8,4
mm
11,3
53,9
18,8
13,8
20,9
19,1
11,1
8,6
22,7
55,2
7,7
15,9
14,3
10,2
7,7
16,1
Total Input (mm)
2047,5
13265
3811,5
2698,5
4578
3650,5
1848
1069,2
4900
13496
542,5
2901,5
2537,5
1260
556,5
3010
ml
TB 2
7,9
51,0
14,7
10,4
17,6
14,0
7,1
4,1
18,8
51,9
2,1
11,2
9,8
4,8
2,1
11,6
mm
ml
TB 3
2044
13286
3832,5
2663,5
4613
3696
1872,5
1004,5
4921
13527,5
556,5
2870
2555
1295
560
2989
Perkolasi
Lampiran 4 Hasil pengukuran dengan menggunakan lysimeter otomatis 2600 cm2
7,9
51,1
14,7
10,2
17,7
14,2
7,2
3,9
18,9
52,0
2,1
11,0
9,8
5,0
2,2
11,5
mm
3,5
2,9
4,2
3,5
3,3
5,0
4,0
4,5
3,9
3,3
5,6
4,7
4,5
5,3
5,6
4,5
mm
TB 2
ETP
3,5
2,8
4,1
3,6
3,1
4,9
3,9
4,7
3,8
3,2
5,6
4,8
4,5
5,2
5,5
4,6
mm
TB 3
4,2
44
14
12,5
16,4
26
4,1
-
1
58
0
10,3
7,3
2
0
9,1
mm
2,4
4,5
2,4
3,6
4,8
4,2
4,7
3,4
5,7
5,2
4,6
6,1
5,6
4,7
mm
Stasiun Baranang Siang CH evaporasi
15
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
0
14
0
171,5
455
189
21
17,5
73,5
126
185,5
0
108,5
434
0,0
0,9
0,0
11,1
29,6
12,3
1,4
1,1
4,8
8,2
12,1
0,0
7,1
28,2
7,7
8,6
7,7
18,8
37,3
20,0
9,1
8,8
12,5
15,9
19,7
7,7
14,7
35,9
525
1067,5
542,5
3867,5
8872,5
4361
1172,5
906,5
1932
2982
3857
392
2492
8505
2,0
4,1
2,1
14,9
34,1
16,8
4,5
3,5
7,4
11,5
14,8
1,5
9,6
32,7
525
1050
563,5
3874,5
8946
4375
1232
899,5
1921,5
2971,5
3822
420
2478
8505
2,0
4,0
2,2
14,9
34,4
16,8
4,7
3,5
7,4
11,4
14,7
1,6
9,5
32,7
5,7
4,5
5,6
4,0
3,1
3,2
4,5
5,3
5,0
4,4
4,9
6,2
5,2
3,2
5,7
4,6
5,5
3,9
2,9
3,1
4,3
5,4
5,1
4,5
5,0
6,1
5,2
3,2
-
1
-
-
-
10,5
2
-
-
-
-
-
-
26,5
6,5
4,8
5,6
4,5
1,4
2,8
4,5
6,5
6,5
4,8
5,4
7,8
5,2
3,4
16
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Tegal pada tanggal 29 Juni 1992 dari Ayah Surono dan Ibu Ratna Febriyani. Penulis merupakan putra tunggal. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar pada tahun 2004 di SDN Slawi Kulon 08. Tahun 2007 penulis lulus dari jenjang pendidikan menengah pertama di SMPN Negeri 03 Slawi. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah atas di SMAN 01 Slawi pada tahun 2010. Penulis melanjutkan pendidikan di IPB pada tahun 2010 melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis juga mendapatkan Beasiswa Bidik Misi yang diprogramkan oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Nasional Republik Indonesia (KEMENDIKBUD) selama 8 semester. Penulis mendalami unjuk kerja lysimeter otomatis dengan bantuan tipping bucket sebagai bidang khusus penelitian di Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB. Selama menjalani perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Sosiologi Umum TPB pada tahun ajaran 2012/2013 dan 2013/2014, asisten praktikum Hidrometeorologi pada tahun ajaran 2013/2014. Penulis juga aktif mengajar mata pelajaran Matematika dan Fisika SD/SMP di bimbingan belajar dan privat siswa PRIVAT Studies. Penulis pernah aktif sebagai staf Departemen Advokasi dan Kesejahteraan Mahasiswa (ADKESMAH) BEM FMIPA IPB pada tahun 2011/2012. Penulis melanjutkan organisasi sebagai Kepala Departemen Koperasi Meteorologi (KOMET) HIMAGRETO IPB pada tahun 2012/2013. Penulis juga pernah aktif sebagai staf Kementerian Pengembangan Sumber Daya Mahasiswa (PSDM) BEM KM IPB pada tahun 2013/2014. Bulan Juni-Juli 2013 penulis mengikuti IPB Goes To Field (IGTF) di Kabupaten Tegal dengan tema Pengembangan Cyber Extension di Sentra Hortikultura Kabupaten Tegal. Bulan Februari-Maret 2014 penulis juga mengikuti Six University Initiative Japan Indonesia (SUIJI) di Kabupaten Tegal dengan tema Service Learning Program (SLP) bersama Internasional IPB Goes To Field (IIGTF). Penulis juga aktif mengikuti lomba karya tulis tingkat mahasiswa dan umum. Beberapa prestasi yang diraih oleh penulis antara lain Finalis Duta Bidik Misi IPB Tingkat IPB tahun 2012, Penerima Modal Wirausaha Lomba Gerakan Kewirausahaan Nasional (GKN) Kementerian Koperasi dan UKM Republik Indonesia (KEMENKOP) Tingkat Nasional tahun 2013, Juara 2 Bussiness Challenge Dunia Peternakan Fakultas Peternakan IPB Tingkat IPB tahun 2013, dan Juara 4 Lomba Essay I-Share BEM KM IPB Tingkat IPB tahun 2013.
