Riston Hatorangan Sitorus - D1A018139 - Agrotek H - Menghitung Neraca Air Lahan Bulanan [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM AGROHIDROLOGI “MENGHITUNG NERACA AIR LAHAN BULANAN”



DISUSUN OLEH: RISTON HATORANGAN SITORUS D1A018139



DOSEN PENGAMPU: DR. IR. WISKANDAR, M.P. NAJLA ANWAR FUADI,S.P.,M.SI



PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI 2020



i



KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan mingguan mata kuliah Agrohidrologi ini dengan judul “Menghitung Neraca Air Lahan Bulanan”.Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada dosen pengampu mata kuliah Agrohidrologi dosen I Dr. Ir. Wiskandar, M.P, dosen II Najla Anwar Fuadi, S.P., M.Si. serta asisten dosen Mulidaya Hapsyari dan Martiningsih yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam pembuatan laporan mingguan ini. Penulis sangat menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna karena banyak kekurangan dan kesalahan-kesalahan, maka demi kesempurnaan laporan mingguan, penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun. Akhir kata penulis berharap semoga karya tulis ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang membutuhkan.



Jambi, 17 Maret 2020



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR......................................................................................... i DAFTAR ISI........................................................................................................ ii DAFTAR TABEL................................................................................................iii I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang....................................................................................... 1 1.2 Tujuan.................................................................................................... 2 1.3 Manfaat Praktikum................................................................................. 2 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Siklus Hidrologi..................................................................................... 3 2.2 Neraca Air.............................................................................................. 4 2.3 Kelebihan Air dalam Tanaman.............................................................. 5 2.4 Kekurangan Air dalam Tanaman........................................................... 6 III. METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1 Waktu dan Tempat.................................................................................8 3.2 Alat dan Bahan.......................................................................................8 3.3 Cara Kerja..............................................................................................8 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil....................................................................................................... 9 4.2 Pembahasan............................................................................................10 V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan............................................................................................12 5.2 Saran.......................................................................................................12 DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................13 LAMPIRAN.........................................................................................................14



ii



DAFTAR TABEL Tabel 1. Penghitungan Neraca Air Bulanan di wilayah X metode Thornwhite dengan data Lapang (KL)=225 mm dan Titik Layu Permanen (TLP)=75 mm. ...............................................................................................................................7



iii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ketersediaan air merupakan salah satu faktor pembatasan utama bagi produksi tanaman pangan. Penurunan laju fotosintesis dan distribusi asimilat terganggu disebabkan oleh karena kekurangan air, juga berdampak negatif pada pertumbuhan tanaman pada fase vegetatif maupun fase generatif. Pada fase vegetatif, kekurangan air pada tanaman pangan (misalnya pada padi dan palawija) mengakibatkan daun mengecil dan jumlahnya sedikit Saat keadaan yang lebih parah, kerusakan jaringan tanaman oleh daun pucuk mengering karena bukaan stomata sempit, difusi CO terhambat, fotosintesis rendah mengakibatkan perkembangan perakaran terhambat sehingga penyerapan air dan nutrisi oleh tanaman berkurang disebabkan oleh kekurangan air. Pada fase generatif kekurangan air menyebabkan terjadinya penurunan produksi tanaman akibat terhambatnya pembentukan bunga, pengisian biji terganggu dan bentuk biji kecil serta banyaknya terbentuk polong hampa. Pada konsep siklus hidrologi jumlah air di permukaan bumi dapat dipengaruhi oleh besarnya air yang masuk (input) dan keluar (output) dalam kurun waktu tertentu. Neraca keluaran dan masukan air dikenal sebagai neraca air (water balance).Nilai neraca air selalu berubah dari waktu ke waktu karena air bersifat dinamis sehingga di suatu tempat kemungkinan bisa terjadi kelebihan air (suplus) ataupun kekurangan (defisit). Jika kekurangan dan kelebihan air ini dalam keadaan ekstrim tentu dapat menimbulkan bencana, seperti banjir ataupun kekeringan. Bencana tersebut dapat dicegah atau ditanggulangi bila dilakukan pengelolaan yang baik terhadap lahan dan lingkungan nya. Pengukuran besaran tiap komponen siklus aliran air baik yang masuk dan ke luar lapisan perakaran tanaman disebut neraca air. Kebutuhan air bagi tanaman yang berbeda memerlukan neraca air yang berbeda pula. Sebagian besar air yang diabsorbsi oleh tanaman dikeluarkan lagi ke atmosfer lewat proses transpirasi. Kehilangan air dari tanah selain terjadi lewat proses transpirasi, juga lewat permukaan tanah yang disebut evaporasi.



1



1.2 Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum ini agar mahasiswa mampu menghitung dan menganalisis neraca air lahan bulanan metode Thornwhite. 1.3 Manfaat Penulisan Adapun manfaat praktikum ini sebagai bahan informasi dan merupakan bahan perbandingan antara materi kuliah dan praktikum yang dilakukan.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Siklus Hidrologi Siklus hidrologi merupakan proses pergerakan air di bumi berupa cair, gas, dan padat baik proses di atmosfer, tanah dan badan-badan air melalui proses kondensasi, presipitasi (hujan, gerimis dan es), evaporasi dan transpirasi. Kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu berkelanjutanm pemanasan air samudera oleh sinar matahari. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk air, es,atau kabut. Pada saat dimana presipitasi tersebut menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas karena ada faktor yang mempengaruhi atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah (Djufry et al., 2011). Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda: 1. Evaporasi / transpirasi, menguapnya air yang ada dilaut, daratan, disungai dan tanaman ke angkasa (atmosfer) lalu akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju dan es. 2. Infiltrasi / Perkolasi prosesn masuknya air ke dalam tanah melalui celahcelah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Sedangkan perkolasi proses masuknya air setelah infiltrasi. 3. Air permukaan-air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Semakin cepat siklus hidrologi terjadi maka tingkat neraca air nya semakin dinamis (Djufry et al., 2011). Keseimbangan air dalam suatu sistem tanah tanaman dapat digambarkan melalui serangkaian proses aliran  air yang berlangsung terjadi dalam satuan waktu yang berbeda-beda (Djufry et al., 2011).



3



2.2 Neraca Air Neraca air (water balance) merupakan neraca keluaran dan masukan air disuatu tempat pada kurun waktu tertentu, sehingga kita dapat mengetahui jumlah air tersebut apakah kelebihan (surplus) ataupun kekurangan (defisit). Untuk mengantisipasi bencana yang kemungkinan terjadi, diperlukan penggunaan mengetahui kondisi air pada surplus dan defisit serta untuk mendayagunakan air sebaik-baiknya. Keseimbangan air dalam suatu sistem tanah tanaman dapat digambarkan melalui sejumlah proses aliran air yang kejadiannya berlangsung dalam satuan waktu yang berbeda-beda (Riajaya et al., 1994). Ada beberapa proses aliran air dan kisaran waktu kejadiannya yang dinilai penting adalah: a. Hujan atau irigasi (mungkin dengan tambahan aliran permukaan yang masuk ke petak atau run-on) dan pembagiannya menjadi infiltrasi dan limpasan permukaan genangan di permukaan dalam skala waktu detik b. Infiltrasi kedalam tanah dan drainasi (pematusan) dari dalam tanah melalui lapisan- lapisan dalam tanah atau lewat jalan pintas seperti retakan yang dinamakan by-pass flow dalam skala waktu menit sampai jam. c. Drainasi lanjutan dan aliran bertahap untuk menuju kepada kesetimbangan hidrostatik dalam skala waktu jam sampai hari. d. Pengaliran larutan tanah antara lapisan-lapisan tanah melalui aliran massa (mass flow). e. Penguapan atau evaporasi dari permukaan tanah dalam skala waktu jam sampai hari. f. Penyerapan air oleh tanaman dalam skala waktu jam hingga hari, tetapi sebagian besar terjadi pada siang hari ketika stomata terbuka. g. Kesetimbangan hidrostatik melalui sistem perakaran dalam skala waktu jam hingga hari, tetapi hampir semua terjadi pada malam hari pada saat transpirasi nyaris tidak terjadi. h. Pengendali hormonal terhadap transpirasi (memberi tanda terjadinya kekurangan air) dalam skala waktu jam hingga minggu. i. Perubahan volume ruangan pori makro (dan hal lain yang berkaitan) akibat penutupan dan pembukaan rekahan (retakan) tanah yang mengembang dan



4



mengerut serta pembentukan dan penghancuran pori makro oleh hewan makro dan akar.           Konsep neraca air pada dasarnya menunjukkan keseimbangan antara  jumlah air yang masuk ke, yang tersedia di, dan yang keluar dari sistem (sub sistem) tertentu. Secara umum persamaan neraca air dirumuskan dengan   I     =  O ± ΔS dengan : I   = masukan (inflow) O = keluaran (outflow) Yang dimaksud dengan masukan adalah semua air yang masuk ke dalam sistem, sedangkan keluaran adalah semua air yang keluar dari sistem. Tahapan penyusunan pemodelan neraca air meliputi, (1) penyusunan model, (2) pengujian model dan (3) aplikasi model. Model neraca air yang disusun mensimulasi komponen-komponen neraca air, seperti : intersepsi tajuk, infiltrasi, perkolasi, limpasan permukaan, kadar air tanah, evaporasi dan traspirasi. Peubah masukan (input variables) yang digunakan dalam model simulasi adalah peubah cuaca, tanaman, tanah dan keadaan awal ( initial variables). Model yang disusun mempunyai resolusi harian sehinggadiperlukan unsur-unsur cuaca harian sebagai masukan yang terdiri atas radiasi surya (MJ/hari), suhu udara (Latha, 2010). Hasil analisis neraca air tanah dengan sistem informasi geografis (SIG) dipetakan berdasarkan periode surplus air (masa tanam) dan defisit air (masa kurang air) sehingga lokasi kecamatan yang mengalami periode defisit air yang lama dan yang mengalami periode surplus air yang panjang (berpotensi untuk budidaya tanaman pangan), diketahui (Latha, 2010). 2.3 Kelebihan Air dalam Tanaman Kelebihan air didalam tanaman seringkali terjadi pada awal musim hujan (akhir musim kemarau) dan pada saat pertengahan musim hujan. Yang sangat berdampak bagi pertumbuhan tanaman dapat di lihat sebagai berikut:” Awal musim hujan (akhir musim kemarau) (Fagi et al., 1996). Ciri-cirinya, sinar matahari cukup banyak, kelembaban udara absolute (Ah) tinggi, suhu udara panas, kelembaban udara relatip (Rh) tinggi, hujan masih jarang terjadi, dan sumber air tanah maupun air permukaan sedikit. Dampak 5



negatif bagi tanaman adalah proses transpirasi akan terganggu karena tingginya nilai Rh. Keadaan ini dipersulit dengan sukarnya proses transpirasi secara konduksi lewat daun, karena bahan panas pada fase musim ini juga tinggi. Dampaknya terjadi kepanasan pada tanaman, daun dan batang tanaman terlihat layu meski masih tampak hijau. Jika kondisi parah terjadi maka ranting, daun akan menguning dan rontok (Fagi et al., 1996). Fase ini kesalahan yang sering dilakukan, melihat tanaman terlihat layu timbul anggapan bahwa tanaman tersebut kekkurangan air. Nyatanya kelayuan tersebut muncul bukan dikarenakan tanaman tersebut kekurangan air (seperti pada musim panas), melainkan akibat terganggunya proses penyerapan air karena transpirasi yang terjadi terhambat. Dampak selanjutnya sangat mudah untuk didprediksi, zona akar akan kelebihan air dan akhirnya mengundang penyakit (Thorntwhite et al., 1957). Pertengahan musim hujan, cirinya sinar matahari terhalangi mendung, suhu udara turun, kelembaban udara absolute (Ah) turun / rendah, kelembaban udara relatip (Rh) tinggi, frekuensi hujan tinggi serta sumber air tanah ataupun air permukaan melimpah (Nasir et al., 1999). Dampak bagi tanaman antara lain kelembaban (Rh) tinggi pada suhu yang rendah merupakan kondisi ideal untuk pertumbuhan spora jamur. Tanaman yang rentan terserang jamur ialaha tanaman yang tidak sehat atau bagian tanaman yang tua. Cepat atau lambat genangan-genangan air pada bagian batang, bonggol, dan daun bagian-bagian yang kaya karbohidrat akan diserbu jamur (Thornwhite et al., 1957). 2.4 Kekurangan Air dalam Tanaman Jika suatu tanaman kekurangan air dapat mempengaruhi semua aspek pertumbuhan tanaman, yang meliputi proses fisiologi, biokimia, anatomi dan morfologi. Sebagian stomata daun menutup sewaktu kekurangan air sehingga terjadi hambatan masuknya CO2 dan proses fotosintesis tidak terjadi optimal. Kekurangan air juga menghambat sintesis protein dan dinding sel selain dapat menghambat aktivitas fotosintesis, (Rejekiningrum et al., 2006). Respons tanaman yang mengalami kekurangan air dapat berupa perubahan ditingkat selular dan molekular yang ditunjukkan adanya penurunan laju 6



pertumbuhan, berkurangnya luas daun dan peningkatan rasio akar : tajuk. Beberapa faktor yang mempengaruhi kerugian tanaman akibat kekurangan air antara lain intensitas kekeringan, lamanya kekeringan dan tahap pertumbuhan ketika tanaman mengalami kekeringan (Rejekiningrum et al., 2006). Tanaman secara umum mempunyai ukuran yang lebih kecil apabila kekurangan air dibandingkan dengan tanaman yang tumbuh normal. Kekurangan air menyebabkan penurunan hasil yang sangat signifikan dan bahkan menjadi penyebab kematian pada tanaman. Evaluasi toleransi tanaman terhadap kekurangan air dapat dilakukan dengan cara mengidentifikasi terlebih dahulu ciriciri morfologi, anatomi serta fisiologi yang berkaitan erat dengan hasil produksi tanaman di lingkungan yang kekurangan air (Mardawilis et al., 2011).



7



BAB IIII METODE PRAKTIKUM 3.1 Waktu dan Tempat Praktikum Agrohidrologi dilaksanakan pada hari Senin, 9 Maret 2020 pukul 09.30 WIB sampai dengan selesai, yang bertempat di Laboratorium Fisika Tanah Fakultas Pertanian Universitas Jambi. 3.2 Alat dan bahan Adapun alat yang digunakan dalam melakukan praktikum ini adalah laptop dengan program aplikasi MS Excel. Bahan yang digunakan dalam praktikum ini ialah penuntun praktikum dan data dneraca air bulanan. 3.3 Cara Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang digunakan 2. Buka Microsoft Excel, lalu buat tabel Bulan sampai Run-off seperti tabel neraca air bulanan pada penuntun praktikum 3. Kemudian pada kolom Bulan diketik Januari sampai Desember, selanjutnya pada kolom CH sudah diektahui CH nya, begitupula pada kolom ETP 4. Selanjutnya pada kolom CH-ETP, diketik dengan nilai selisih CH dnegan ETP. Selanjutnya pada kolom APWL (akumulasi potensial kehilangan air) diisi dengan penjumlahan nilai CH-ETP yang negatif secara berurutan bulan demi bulan. 5. Kolom KAT diisi sesuai rumus yang ada dipenuntun, terlebih dahulu mengisi KAT yang APWL nya sudah diketahui, baru isi KAT dengan nilai APWL yang belum diketahui seperti rumus yang ada pada penuntun. 6. Begitu juga pada kolom dKAT, ETA, defisit, Surplus, dan Run-off diisi dengan menggunakan rumus yang ada di penuntun praktikum. 7. Setelah itu buatlah grafik mengenai defisit dan surplus 8. Buatlah laporan praktikum dengan hasil yang sudah didapat



8



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Tabel 1 Penghitungan Neraca Air Bulanan di wilayah X metode Thornwhite dengan data Lapang (KL)=225 mm dan Titik Layu Permanen (TLP)=75 mm. Bula n Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agus t Sep Okt Nop Des Total



APW L



150 132 130 125 135 140 145



CHETP 300 168 145 75 20 -28 -115



50



150



76 137 250 326 236 1



138 140 142 175 170 2



CH



ETP



450 300 275 200 155 112 30



-28 -143



225 225 225 225 225 199 132



dKA T 0 0 0 0 0 -26 -67



-100



-243



104



-28



78



72



0



9



-62 -3 108 151



-305 -308



94 94 202 225



-10 0 108 23



86 137 142 175 152 5



52 3 0 0



0 0 0 128



4 2 1 64



177



836



835



KAT



150 132 130 125 135 138 97



Defisi t 0 0 0 0 0 2 48



Surplu s 300 168 145 75 20 0 0



Runoff 182 175 160 118 69 34 17



ETA



Keterangan



:



CH



: Curah hujan (mm), ETP



APWL



: Akumulasi potensial kehilangan air



KAT



: Kadar air tanah (mm), dKAT : selisih KAT (mm)



ETA



: Evapotranspirasi aktual (mm).



Defisit



: Kekurangan air (mm).



Surplus



: Kelebihan air (mm).



: Evapotranspirasi potensial (mm).



9



Run-Off



Grafik Bulan Surplus dan Defisit



:



2500



Tinggi air (mm)



2000 1500



Aliran CH ETP ETA



1000 500 0 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul AgustSep Okt Nop Des



permukaan/limpasan (mm), (koefisien run off=0,5)



4.2 Pembahasan Pada praktikum kali ini yaitu menghitung neraca air bulanan dengan menggunakan metode Thorntwhite. Dimana data utama yang dibutuhkan dalam perhitungan ini adalah curah hujan dan nilai evapotranspirasi potensial. Setelah menghitung neraca air bulanan tersebut kami ,mendapatkan hasil seperti data tabel yang diatas. Pada kolom CH data curah hujan sudah diperoleh begitu juga pada kolom Etp, selanjutnya kita menghitung kolom CH-ETP, yang dimasukkan ialah selisih dari nilai CH dengan ETP tiap bulannya. Selanjutnya pada kolom APWL hanya dijumlahkan nilai CH-ETP yang bermuatan negatif denagn menjumlahkan secara zig zag. Kemudian untuk kolom KAT dicari terlebih dahulu ni9lai KAT yang terjadi APWL dengan rumus seperti pada penuntu7n, setelah selesai barulah mencari nilai KAT dimana tidak terjadi APWL dengan rumus seperti pada penuntun.Pada kolom KAT ini jika nilainya lebih dari KL maka yang ditulis nilai KL itu sendiri. Selanjutkan pada kolom dKAT diisi dengan KAT bulan tersebut dikurangi KAT bulan sebelumnya. Pada kolom ETA jika CH>ETP, maka ETP=ETA, jika 10



CH