'•'•m
J
m-
•
•';' '•f^'
Volurra 07 Noftm 01 ^JaiuMrt .2009
1S8N:1412-1S67 •tv;
wMEuS^Bm
iff'•'•'.'•
i
Risiervoir
Pipe
Aas
'• i<WP •v'
'".-v
"••••,'i.-,
.,
,
Bedi
McdHZcole
•'W' HasilPniaes
PcMnpa
Gambar: Skema Pengolahan Air Sedertiana sacara Gravitaai untuk Penufunan Kandungan Fe dan Mn
'K>
EF''
m
i.*->r
m
Ya.<'^
f
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
i
PENGANTAR REDAKSI
ii
1.
Influence of One Way Flow System to the Distribution of Dissolved Iron (Fe) Concentration Using Integrated Hydrodinamic and Water Quality Numerical
1-12
Model
(RonyRidwan)
2.
3.
Menurunkan Kadar Logam Besi (Fe) dan Mangaan (Mn) pada AirTanah Sumur Gall di Surabaya dengan Media Pasir Batu Zeolit (PungutAS)
13-21
Model Alokasi dan Nilai Air pada Sistem Sungai Multi Waduk
22 - 38
( Rispiningtati)
4.
Studi Potensi Airberdasarkan Imbuhan Air Hujan pada Sub-sub DASTawing
39 - 61
Kabupaten Trenggaiek (MJanu Ismoyo))
5.
Desalinasi Air Payau secara Ion Exchange dengan Treatmen Resin Sintetis
52 - 59
( Setyo Purwoto )
6.
Pengaruh Pencemaran Rembesan Aliran Air Sungai Kali Surabaya terhadap
60 - 66
Kualitas Air Sumur di Daerah Kecamatan Gayungan Surabaya ( H.Kusnan )
7.
Pemanfaatan Limbah Cangkang Kelapa Sawit sebagai Bahan Campuran pada Pembuatan Paving Stone (I Nyoman Ringsun )
8.
Analisis dan Perancangan Ulang Sistem Pengendalian Umpan Tanur Putar
66 - 76
77 - 87
di PT.Semen Gresik
( Rony Haendra Rahwanto Fora)
'>/9.
Aplikasi Cropwat for Windows untuk Dasar Manajemen Sumber Daya Air di Petak Tersier
(Sugeng Prijono)
Jumal Teknik WAKTU Volume 07 Nomor 01 - Januari 2009 - ISSN : 1412 ~ 1867
88 - 92
Sugeng Prijono: Aplikasi Cropwat forWindows untuk DasarManajemen Sumberdaya Air dipetak Tersier
APLIKASI CROPWAT FOR WINDOWS UNTUK DASAR MANAJEMEN SUMBERDAYA AIR Dl PETAK TERSIER
Oleh: Sugeng Prijono ABSTRACT
Over the last decade, different regions of Indonesia were facing severe and prolonged droughts, where soil moisture deficits during the vegetation season frequently affected the crop growth, development and yields formation. Irrigation management model can simulate the complicated on-farm 'crop-soil-climate" phenomena to estimate the crop evapotranspiration and
im'gation schedule; furthermore, to plan the agricultural water requirements with different cropping pattern. The aim of this paper is to evaluate the soil moisture dynamics and soil water deficits at the rooting depth of the n'ze and maize crop by using Cropwat for Windows model, in order to provide information necessary in taking decisions on water resources management. The model calculates evapotranspiration and crop water requirements, allows the development of recommendations for improved irrigation practices, the planning of irrigation schedules under varying water supply conditions, and the assessment of production under rainfed conditions or deficit irrigation. Simulation results analysis suggest that in the areas, where the rice and maize
water requirements exceeds the water supply, by application of adequate im'gation scheduling the yield losses are significantly reduced. Cropwat for Windows provides information necessary to make decisions on im'gation management and allows the assessment of production under rainfed conditions or deficit irrigation. Abstrak:
Pada dekade akhir-akhir ini, beberapa daerah di Indonesia mengalami kekeringan, dimana terjadi defisit lengas tanah selama musim tanam dan seringkali mempengaruhi pertumbuhan tanaman, perkembangan dan pertumbuhan hasil. Model manajemen irigasi dapat
mensimulasikan phenomena tanaman'tanah-iklim" yang cukup rumit di atas lahan, untuk dapat menduga evapotranspirasi tanaman dan penjadwalan irigasi, dengan pemecahan kebutuhan air
tanaman pertanian pada berbagai pola tanam.
Tujuari paper ini adalah untuk mengevaluasi
dinamlkalengas tanah dan defisit air tanah di mintakatperakaran untuk tanaman padi dan Jagung dengan model Cropwat for Windows, dengan maksud untuk informasi yang panting guna pengambilan keputusan pada manajemen sumberdaya air. Model menghitung evapotranspirasi dan kebutuhan air tanaman, memungkinkan mengembangkan rekomendasi untuk perbaikan praktek irigasi, perencanaan penjadwalan irigasi dibawah berbagai kondisi ketersediaan air dan dapat mengevaluasi tingkat produksi dibawah kondisi tadah hujan atau defisit irigasi. Simulasi menunjukkan hasil analisis bahwa di lokasi yang diuji (sekitar waduk Karangkates) kebutuhan air tanaman masih melebihi ketersediaan air, dengan aplikasi penjadwalan irigasi yang cukup maka resiko kehilangan produksi akan dapat ditekan. Cropwat for Windows dapat menyediakan
informasi yang panting untuk membuat keputusan manajemen irigasi dan Juga dapat mengevaluasi produksi dibawah kondisi tadah huJan atau defisit irigasi. Kata Kunci: Cropwat for Windows, Evapotranspirasi, Irigasi PENDAHULUAN
Teknologi pengelolaan irigasi pada petak tersier, yaitu meiiputi penjadwalan pelaksanaan irigasi dan berapa Jumiah yang dibutuhkan secara tepat sesuai dengan kebutuhan tanaman. Irigasi mempunyai pengaruh positip tertiadap hasil tanaman yang ditanam jika pemberiannya dilakukan sebelum tanaman mengalami cekaman air. Irigasi merupakan cara penambahan air bila air jhujan yang masuk dalam tanah keterSediaannya tidak mencukupi kebutuhan
tanaman. Penjadwalan irigasi (schedulling) adalah hal yang penting peranannya dalam tujuan pengelolaan air secara efisien dalam proses produksi pertanian. Untuk pertanian irigasi, penjadwalan irigasi didefinisikan oleh Rodrignes et at. (2001) sebgai strategi meminimalkan kebutuhan air dengan dampak terhadap produksi yang dapat ditoleransi, meskipun Shae et al. (1999) membuat definisi yang lebih sederhana *) Dosen Fakuitas Pertanian Universitas Brawijaya Malang
Jumal Teknik WAKTU Volume 07 Nomor 01 - Januari 2009 - ISSN: 1412 -1867
88
Sugeng Prijono: Aplikasi CropwatforWindows untukDasar Manajemen SutnberdayaAirdipatakTersier
sebagai keputusan kapan perlu dilakukan irigasi dan berapa banyaknya air
Setelah data input yang diperiukan dimasukkan, model Cropwat for Windows
yang diberikan. Penjadwalan (schedulling) Ingasi dapat dievaluasi dengan bantuan perangkat lunak Cropwat for Windows. Data masukan yang diperiukan meliputi meteorologi, hujan, tanah dan tanaman. Kasus perlakuan irigasi yang berkembang adalah irigasi diberikan tidak sesuai kebutuhan tetapi secara teijadwal tetap dengan ketebaian irigasi tertentu. Tujuan penelitian ini akan mengevaluasi perbedaan jumlah kebutuhan air irigasi dan jumlah kehilangan sebagai perkolasi dengan menggunakan Cropwat for Windows (versi
dapat menghitung dalam setiap dekade : (1)
4.3). Bahan Dan Metoda
Lokasi studi dipilih di wilayah sekitar Waduk Karangkates, lahan yang disimulasikan berupa lahan sawah irigasi. Pola tanam yang dipilih : (1) Padi-PadiJagung dan (2) Padi-Jagung-Jagung. Jenis tanahnya bertekstur lempung (medium). Data meteorologi diambil dari Stasiun Pengamat Waduk Karangkates (8®09' LS 112®29' BT).
Berdasar data hujan tahun 1998 - 2007, menurut Smith & Ferguson (1951) mempunyai ikiim : D , sedang menurut
Oldeman (1975) tipe ikiimnya termasuk: D3. Model CROPWAT awalnya
koefisien
tanaman,
(2)
evapotranspirasi
tanaman, (3) hujan efektiiF, (4) kebutuhan air tanaman dan (5) perkolasi. Neraca air pada lahan dapat dihitung dengan persamaan: SMD, = SM),., + ETc-PE-JR+RO+DP
dimana : SMDtdan SMD|.i = deplesi lengas tanah (mm) pada periode t dan t-1
Etc = evapotranspirasi aktual (mm) PE = hujan efektif (mm) IR = ketebaian irigasi (mm) RO = runoff (mm) DP = perkolasi dalam (mm) Model juga dapat mengestimasi jadwal
irigasi masing-masing tanaman dengan lima skenario: (1) setiap irigasi didefinisikan oleh pelaksana, (2) irigasi di bawah atau di atas
titik deplesi air tanah (%RAVy), (3) irigasi pada interval tetap pada setiap fase, (4) defisit irigasi dan (5) tanpa irigasi. Kemudian cropwat for windows mulai mensimulasi neraca air pada lahan, meliputi : (1) lama Irigasi. tanggal dan ketet>alan irigasi. (2) deplesi lengas tanah, (3) jumlah perkolasi, (4) evapotranspirasi aktual dan (5) hasil tanaman.
Reduksi hasil tanaman pada
masing-masing fiase dan kumulatifhya dapat dihitung dengan rumus:
dikembangkan oleh FAG di tahun 1999
untuk perencanaan dan pengelolaan proyek
irigasi. Versi terbaru dinamakan CROPWAT
dimana:
for WINDOWS yang dapat dioperasikan melalui interface window, merupakan hasil kerjasama
antara
Land
and
Water
Development Division of FAO, Institute of
Irrigation
and
Southampton
Development Studies of UK
dan
National
Water
i = phase pertumbuhan tanaman
1
Ky - faktor reduksi produksi Ya dan ETa = produksi dan ET aktual Ym dan ETm produksi dan ET maksimum
Research Center (NWRC) -Egypt Input datanya meliputi : data meteorologi, tanah dan tanaman. Perhitungan ET potensial
Tabel 1. Rerata hujan efektif (mm) dan ET
menggunakan
Bulan
dan
metode
Penman-Monteith
perhitungan hujan efektif dengan
metode "USDA soil conservation service
methocT untuk tanaman Jagung. Untuk Rot < 250 mm
Januari Pebruari Maret
PE = Ptot X
April
125
Untuk Ptot >125 mm
: pjs = 125+0.1 x Ptot
dimana: Ptot = hujan total dan PE = hujan
Mei Juni Juli
efektif
Agustus September
Untuk tanaman Padi menggunakan rumus; PE = 0.6 X Rot -10.0 (Rot < 50 mm)
Oktober
PE = 0.8 X Ptot - 20.0
Desember
89
(Rot > 50 mm)
Nopember
Pe (untuk Padi)
Pe (untuk Jagung)
(mm)
(mm)
224.8
306 312 359 211 81 71 30 6 25 137
229.6 267.2 148.8 44.8 36.8 8.0 0.0 5.0
89.6 188.8 307.2
261 409
Jumal Teknik WAKTU Volume 07 Nomor 01 - Januari 2009 - ISSN: 1412 -1867
ETo
(mm) 4.48 4.24 4.61
4.64 4.41 4.31 4.50 5.02 5.48 5.46 4.76 3.90
Sugeng Prijono:AplScasi Cropwat forWindows untuk DasarManajemen Sumberdaya Air dipetak Tersier
Tabel 2. Pertumbuhan tanaman yang diperlukan dan indikatomya Indikator
Tanaman
1
Lama phase (hari)
Padi
10 1.20 1.30 0.10 0.50
Kc
Ky Perakaran (m) DeplesI (p)
Jagung
Lama phase (hari)
17 0.30
Kc
Ky Perakaran (m) DeplesI (p)
Phase Pertumbuhan II III 40 »>
2.00 »> »>
40 »>
0.40
0.40
0.30 0.50
>» »>
Total
IV
50 1.33 3.00 0.40 0.90
20 0.90 0.40 0.40 0.20
120
33 1.20 1.30 0.60 0.50
15 0.50
105
0.50 0.60 0.80
1.25
1.70
Padi (MK1) ditanam 29 April dan panen 27
Skenario pola tanam; 1. Padi - Padi - Jagung 2. Padi- Jagung - Jagung
Agustus
Pad! (MH) ditanam 20 Desember dan panen 19 April
Jagung (MK1) ditanam 29 April dan panen 12 Agustus Jagung (MK2) ditanam 6 September dan panen 20 Desember
Tabel 3. Kriteria penjadwalan irigasi yang dievaluasi Periakuan Irigasi
Kriteria 1
DllrigasI blla 50% total air siap tersedia (RAM) telah
2
Dlirigasi bila 50% total air slap tersedia (RAM) telah
Kode 100% RAM
habIs dan dllrigasi dikembalikan 100% RAM 75% RAM
habIs dan dilrigasi dikembalikan 75% RAM
Dlirigasi bila 50% total air siap tersedia (RAM) telah habis dan dllrigasi dengan ketebaian air 75 mm (padi)
3
fix 75mm (padi) fix 50 mm (jagung)
dan 50 mm (jagung) 4
Dlirigasi dengan tetap tiap 10 harian dengan ketebaian
fix 10days/75mm fix 10 days/50 mm
5
75 cm (padi) dan 50 mm (jagung) Tanpa irigasi (kondisi air terbatas)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah dislmulaslkan dengan Cropwat
for Windows untuk Irigasi tanaman padi dan jagung (Tabel 2) dengan data meteorologi untuk wliayah daerah Waduk Karangkates (Tabel 1) dan perbedaan kriteria penjadwalan (Tabel 3). Hasil simulasi
maslng-masing tanaman, disajikan dalam Tabel 4-7. Untuk model pola tanam yang
diskenariokan menggabungkan,
kondlslnya
tinggal
sesual
pillhan
tanamannya.
Secara
keseluruhan
opsi
irigasi
dengan pedoman kondlsl ketersediaan air
tanah , yaitu 50% air yang slap tersedia (RAM) habis baru dllakukan Irigasi adalah cara yang paling balk. Adapun cara pemberiannya balk dikemballkan ke 100%
Rainfed
maupun 75% RAM sama-sama tidak berpengaruh terhadap reduksl produksi, tetapi dalam penghematan air irigasi lebih baik yang irigasi 75% RAM. Periakuan irigasi tampak jelas berpengaruh terhadap peningkatan produksi tanaman, dari periakuan tanpa irigasi semua tanaman mengalami reduksl produksi. Dikarenakan kebutuhan air aktual (Eta) lebih rendah
dibanding potensialnya (Etm). Periakuan pemberian irigasi secara fix dengan ketebaian tertentu tampak teijadi kehilangan air irigasi (perkolasi) yang besar sesual tebal Irigaslnya, balk jadwal pemberiannya setelah 50% RAM habIs atau tetap tiap sepuluh harian. Kebutuhan air irigasi netto lebih besar periakuan 50% RAM habis dibanding tetap teijadwal 10 harian.
Jumal Teknik WAKTU Volume 07 Nomor 01 -Januari 2009-ISSN: 1412-1867
90
Sugeng Prijono: Aplikasi Cropwat forWindowsuntukDasar Manajemen SumberdayaAirdipetakTersier
Tabel 4. Pengaruh kondisi terbatas air dan perbedaan opsi irigasi terhadap kebutuhan air tanaman, kebutuhan air Irigasi, kehiiangan air dan estimasi reduksi produksl untuk tanaman Pad! (MH)
Opsi Irigasi
Hujan
ETm
IWR
ETa
efektif
Irigasi
Perkolasi
Reduksi
produksi
netto
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(%)
100%RAM 75%RAM Fix 75 mm
945.17
664.0
0.0
664.0
590.0
0
0.0
945.17
664.0
0.0
0
0.0
10 day/75mm
945.17
664.0 664.0
945.17
664.0
2550.0 900.0 0
1960.0 658.1 0
0.0 0.0
Rainfed
0.0 0.0 0.0
664.0 664.0 653.5 649.1
419.5
945.17
3.8
*) IWR: kebutuhan air irigasi
Pemberian air irigasi sesuai kondisi ketersediaan air dalam tanah dapat meningkatkan produksi padi dari kemungkinan reduksi sebesar 3.8% seandainya tanpa perlakuan irigasi (hanya dari air hujan yang masuk dalam tanah).
Sistim irigasi dengan ketebalan tetap 75 mm sangat tidak efisien, karena teijadi kehiiangan meiaiui perkolasi sebesar 99300% (658/664 x 100 sampai 1960/664 xlOO). Tetapi dari segi recharge air t>awah tanah sangat baik kontribusinya.
Tabel 5. Pengaruh kondisi terbatas air dan perbedaan opsi irigasi terhadap kebutuhan air tanaman, kebutuhan air irigasi, kehiiangan air dan estimasi reduksi produksi untuk tanaman Padi Opsi Irigasi
Hujan
ETm
IWR
ETa
efektif
(mm)
(mm)
Reduksi
produksi
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(%)
625.1 593.6 2700.0
0.0 0.0 2074.9
0.0 0.0
900.0
412.3
0.0 9.6
0.0
0.0
113.9
100%RAM
95.87
708.4
612.5
95.87 95.87 95.87 95.87
708.4
612.5
708.4 708.4
612.5 612.5
708.4 708.4 708.4 668.4
708.4
612.5
233.9
Rainfed
Perkolasi
netto
75%RAM Fix 75 mm
10 dav/75mm
Irigasi
Tabel 5 dan Tabel 6 menunjukkan kehiiangan air irigasi akibat cara pemberian irigasi tetap tap periode 10 hari dengan tebal 75 mm, sebesar 58% - 99%. Reduksi produksi set)esar 9.6% terjadi pada Padi (MK1), lebih rendah dibanding bila tanpa irigssi (astlmasinya gaga! produksi). Sebaliknya untuk Jagung kehiiangan air irigasi lebih rendah karena tebal irigasi juga lebih kecil (50 mm), dan kemungkinan tidak terjadi reduksi produksi. Seandainya tanpa perlakuan irigasi akan terjadi reduksi
produksi yang cukup besar yaitu mencapai 60% (Tabel 6). Kaiau pada MK2 ditanam Jagung di wilayah seldtaf Waduk
Karangkates, dengan tanpa irigasi Jagung tidak terjadi reduksi produksi. Jadi bila kondisi ketersediaan air pada MK2 terbatas. maka tanam Jagung masih dapat produksi optimal karena ETa = ETm (Tabel 7). Penggunaan opsi irigasi tetap tiap periode 10 hari dengan tebal 75mm/50mm, pola Padi-Jagung^agung lebih t>aik dibanding Padi-Padi-Jagung.
Tabel 6. Pengaruh kondisi terbatas air dan perbedaan opsi irigasi terhadap kebutuhan air tanaman, kebutuhan air irigasi, kehiiangan air dan estimasi reduksi produksi untuk tanaman Jagung (MK1) Opsi Irigasi 100%RAM 75%RAM Fbc 50 mm
10day/50mm Rainfed
91
Hujan
ETm
IWR
ETa
efektif
Irigasi
Perkolasi
Reduksi
produksi
netto
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(%)
170.87 170.87 170.87 170.87 170.87
410.11 410.11 410.11 410.11 410.11
277.96 277.96
410.1
293.5 260.8
0.0
0.0 0.0 0.0
277.96 277.96 277.96
410.1 410.1 410.1 213.2
650.0 500.0 0.0
0.0 356.5 204.7 0.0
Jumal Teknlk WAKTU Volume 07 Nomor 01 - Januari 2009 - ISSN: 1412 -1867
0.0 60.0
Sugeng Prijono: Aplikasi Cropwat for Windows untuk Dasar Manajemen SumberdayaAir dipetakTersier
Tabel 7. Pengaruh kondisi terbatas air dan perbedaan ops! Irigasi terhadap k0butuhan air tanaman, kebutuhan air irigasi, kehilangan air dan estimasi reduksi produksi untpk tanaman Jagung (MK2) Hujan
Opsi Irigasi
ETm
IWR
Irigasi
ETa
efektif
100%RAM 75%RAM Fix 50 mm
10 day/50mm Rainfed
Perkolasi
Reduksi
produksi
netto
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(%)
382.80
432.68
71.64
291.1
0.0
0.0
382.80 382.80 382.80 382.80
432.68
71.64
71.64 71.64
160.1 650.0 500.0 0.0
0.0 358.9
0.0
432.68 432.68 432.68
432.68 432.68 432.68
71.64
432.68 432.68
411.5; 0.0
0.0 0.0 0.0
KESIMPULAN
pada kondisi ketersediaan air dalam
1.
tanah.
Perangkat lunak Cropwat for Windows dapat digunakan untuk pedoman dasar dalam manajemen sumt>erdaya air di petak tersier.
2.
Kriteria penjadwalan irigasi (scheduliing)
3.
Pemberian irigasi secara tetap dalam periode tetap dan ketebalan tetap akan beresiko tidak efisien dalarii penggunaan air irigasi.
yang paling baik adalah berdasarkan
DAFTAR PUSTAKA
Allen,R.G., L.S. Pereira, D. Raes and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration : Guidelines for computing crop water requirements. Irrigation and Drainage Paper 66, FAO, Rome, Italy.
Al-Jamal M.S., T.W. Sammis, S. Ball and D. Smeal. 1999. Yield-Based, Irrigated onion crop coefficients, Applied Engineering in Agriculture, 15(6):659-668.
Doorent)os J. and A.M. Kassam. 1986. Yield response to water, Im'gation and Drainage Paper 33, FAO, Rome, Italy.
Emest L.M. and M.L Comelius. Assessing the impact of climate on crop water use and crop water productivity : The cropwat analysis of three districts in Cameroon, Retrived from :
j www.cpeDa.co.za/docs/CDP no 37.Ddf. Accessed 3-4-2008.
Fredrick K Karanja. Cropwat model analysis of crop water use in six district in Kenya, Retrived from : www.ceeDa.co.za/docs/CDP no 35.pdf. Accessed 3-4-2008.
Michael, A.M. 1998. Irrigation : Theory and Practice, Vicas Publishing Pvt.Ltd., New Delhi.
Oldeman. 1975 dalam Bayong TJasyono. (2004). Kllmatologi, Penerbit ITB, Bandung Rockstron, J. 2001. On food and nature in water scarce Tropical countries. Journal of Land and Water International Series 99, pp 4-6.
Smidt and Ferguson. 1951 dalam Bayong TJasyono. (2004). Klimatologi, Penerbit ITB, Bandung Smith M. 1992. CROPWAT, a computer program for im'gation planning and management Irrigation and Drainage Paper 46, FAO, Rome, Italy.
Upton, M. 1996. The economics offarming system, Cambridge University Press, UK.
Jumal Toknik WAKTU Volume 07 Nomor 01 - Januari 2009 - ISSN : 1412 - 1867
92
