1

M.K. MANAJEMEN SUMBERDAYA AIR

PENGELOLAAN AIR TANAH BAGI TANAMAN

Oleh:Prof Dr Ir. Soemarno, M.S.

PROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG, 2004

2

1. PENDUGAAN KEBUTUHAN AIR

1.1. Pendahuluan

Kebutuhan air suatu tanaman dapat didefinisikan sebagai "jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kehilangan air melalui evapotrans pirasi (ET-tanaman) tanaman yang sehat, tumbuh pada sebidang lahan yang luas dengan kondisi tanah yang tidak mempunyai kendala (kendala lengas tanah dan kesuburan tanah) dan mencapai potensi produksi penuh pada kondisi lingkungan tumbuh tertentu". Untuk menghitung ET-tanaman direkomen dasikan suatu prosedur tiga tahap, yaitu:(1). Pengaruh iklim terhadap kebutuhan air tanaman diberikan oleh ETo

(evapotranspirasi tanaman referensi), yaitu "laju evapotranspirasi dari permukaan berumput luas setinggi 8-15 cm, rumput hijau yang tingginya seragam, tumbuh aktif, secara lengkap menaungi permukaan tanah dan tidak kekurangan air". Empat metode yang dapat digunakan adalah Blaney-Criddle, Radiasi, Penman dan Evaporasi Panci, dimodifikasi untuk menghitung ETo dengna menggunakan data iklim harian selama periode 10 atau 30 hari.

(2). Pengaruh karakteristik tanaman terhadap kebutuhan air tanaman diberikan oleh koefisien tanaman (kc) yang menya takan hubungan antara ETo dan ET tanaman (ETtanaman = kc . ETo). Nilai-nilai kc beragam dengan jenis tanaman, fase pertumbuhan tanaman, musim pertumbuhan, dan kondisi cuaca yang ada.

(3). Pengaruh kondisi lokal dan praktek pertanian terhadap kebutuhan air tanaman, termasuk variasi lokal cuaca, tinggi tempat, ukuran petak lahan, adveksi angin, ketersediaan lengas lahan, salinitas, metode irigasi dan kultivasi tanaman.

1.2. Aplikasi Informasi Kebutuhan Air Tanaman dalam Pengelolaan Irigasi

Beberapa pendekatan dapat digunakan untuk perencanaan peman-faatan sumberdaya air secara optimal dalam sistem produksi pertanian. Informasi pokok yang diperlukan adalah mengenai sumberdaya air, lahan dan tanaman. Khusus dalam kaitannya dengan pekarangan, maka informasi yang diperlukan adalah sumberdaya air (air hujan, air tanah dan air irigasi permukaan), sifat dari ciri tanah, dan syarat tumbuh berbagai tanaman pekarangan. Berdasarkan atas informasi ini maka baru dapat disusun alternatif sistem produksi pada lahan pekarangan. Beberapa parameter penting adalah:

3

(1). Pemilihan tanaman: beberapa faktor yang juga harus dipertimbangkan adalah jumlah air yang tersedia, kondisi tanah dan iklim, preferensi petani, kebutuhan tenagakerja dan modal, peluang pasar dan tingkat teknologi. Penyusunan pola tanam dilakukan sesuai dengan neraca lengas lahan.

(2). Intensitas pertanaman (Cropping intensity): seringkali intensitas ini bervariasi antar waktu (musim) dan lokasi lahan. Hal ini berkaitan erat dengan tingkat investasi.

(3). Tingkat penyediaan air irigasi ditentukan oleh ketersediaan air irigasi, neraca lengas lahan, pola tanam dan intensitas pertanaman. Suplai air tersedia dapat dinyatakan sebagai: (a) kekurangan irigasi musiman tidak boleh melampaui 50% dari suplai air yang diperlukan selama satu tahun tertentu, (b) jumlah kekurangan irigasi tidak boleh melebihi 150% dari suplai air yang diperlukan dalam periode 25 tahun. Informasi sangat penting adalah periode-periode kapan kekurangan air sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman.

(4). Metode irigasi: Pemilihan metode irigasi harus dilakukan pada awal periode perencanaan. Pertimbangannya meliputi investasi, efisiensi penggunaan air, kemudahan penerapan, dan kesesuaian dengan kondisi lokal, erodibilitas tanah, laju infiltrasi, salinitas air dan lainnya.

(5). Drainage dan pencucian. Drainase yang baik sangat diperlukan untuk menunjang keberhasilan program irigasi lahan pekarangan. Untuk menghindari akumulasi garam pada zone perakaran tanaman dan kemungkinan kerusakan tanaman yang diakibatkannya, maka kebutuhan pencucian harus ditentukan secara tepat.

2. Pemilihan Koefisien Tanaman (kc)

2.1. PendahuluanEvapotranspirasi tanaman referensi dipengaruhi oleh kondisi iklim dan hal

ini dapat diperhitungkan dengan menggunakan beberapa metode. Untuk memperhitungkan pengaruh karakjteristik tanaman terhadap kebutuhan airnya, maka koefisien tanaman (kc) merupakan konstante yang menghubungkan ETo dengan ET-tanaman (evapotranspirasi tanaman). Nilai kc ini berhubungan dengan evapotranspirasi tanaman bebas penyakit yang tumbuh di lapangan luas pada kondisi lengas tanah yang optimum dan kesuburan tanah yang baik dan mencapai potensi produksinya secara penuh pada kondisi lingkungan tumbuh tertentu. ET-tanaman dapat diperoleh dengan rumus:

ET-tanaman = kc . ETo

4

Nilai kc ternyata dipengaruhi oleh karakteristik tanaman, saat tanam, dan fase-fase pertumbuhan tanaman, serta kondisi iklim secara umum. Besarnya variasi di antara kelompok utama tanaman terutama adalah karena resistensi terhadap transpirasi tanaman, seperti stomata yang tertutup selama siang hari (seperti pada nanas) dan daun yang berlilin (pada jeruk). Demikian juga perbedaan tinggi tanaman, kekasaran tajuk, refleksi dan groundcover meng hasilkan variasi ET-tanaman. Pada kondisi evaporatif tinggi, misalnya cuaca panas, angin kencang dan lembab nisbi udara yang rendah, nilai- nilai ETo hingga 12-14 mm/hari dan nilai-pnilai ET-tanaman 15- 17 mm/hari menyati realistis, terutama untuk lahan sempit di daerah arid yang sangat dipengaruhi oleh kondisi angin kering.

Untuk keperluan referensi, kisaran musiman ET-tanaman disajikan dalam Tabel 1. Besaran ini dapat berubah sesuai dengan faktor- faktor yang mempengaruhinya seperti iklim, karakteristik tanaman, panjangnya musim pertumbuhan, dan saat tanam.

Tabel 1. Kisaran musiman ET-tanaman dalam satuan milimeter

ET-tanaman mm ET-tanaman mm

Alpokad 650-1000 Orange 600- 950Pisang 700-1700 Kentang 350- 625Kakao 800- 1200 Sisal 550- 800Kopi 800- 1200 Sorghum 300- 650Grapefruit 650- 1000 Tomat 300- 600Jagung 400- 750 Sayuran 250- 500Oil seeds 300- 600 Vineyard 450- 900

Sumber: Doorenbos dan Pruitt, 1977.

2.2. Pertimbangan lainnyaFaktor-faktor yang mempengaruhi nilai koefisien tanaman terutama

adalah karakteristik tanaman, saat tanam, laju pertumbuhan tanaman, panjangnya musim pertumbuhan dan kondisi iklim. Frekuensi hujan atau irigasi setelah tanam dan selama awal pertumbuhan tanaman sangat penting.

Saat tanam akan mempengaruhi panjangnya musim pertum-buhan, laju pertumbuhan tanaman hingga menutup tanah secara penuh dan pemasakan. Misalnya, tanaman kedelai, musim pertumbuhannya berkisar dari 100 hari pada musim panas di dataran rendah hingga 190 hari pada ketinggian 2500 m dpl, untuk tanaman jagung 80 hari pada kondisi dataran rendah dan 240 hari pada kondisi dataran tinggi. Dalam memilih nilai kc yang paling sesuai untuk setiap

5

periode atau bulan dalam musim pertumbuhan tanaman tertentu, laju pertumbuhan tanaman harus dipertim bangkan.

2.3. Periode kritis tanamanInformasi mengenai periode kritis stress air tanah untuk beberapa jenis

tanaman disajikan dalam Tabel 2 berikut ini.

Tabel 2. Periode kritis stres air tanah untuk beberapa jenis tanaman

---------------------------------------------------------------------------------Kacang beans : Periode pembungaan dan pembentukan polong > periode

sebelumnya > periode pemasakan. Akan tetapi periode pembungaan > periode sebelumnya, kalau tidap pernah ada stres air sebelumnya.

Kacang kapri : Pada awal epembungaan dan pembesaran polong.Kentang : Tingkat air tanah yang tinggi; setelah pembentukan umbi,

pembungaan hingga panen.Radish Selama periode pembesaran akar.Tomat Pada saat bunga dibentuk dan buah membesar dengan cepat. ---------------------------------------------------------------------------------

Sumber: Doorenbos dan Pruitt, 1978

3. Pendugaan Produktivitas Tanaman

3.1. Hasil Maksimum TanamanTingkat hasil maksimum suatu tanaman (Ym) sangat ditentukan oleh

karakteristik genetiknya dan sampai dimana tanaman mampu beradaptasi pada kondisi lingkungan. Persyaratan lingkungan tumbuh, iklim, air dan tanah untuk pertumbuhan dan hasil optimum beragam menurut jensi tanaman dan varietasnya.

Hasil maksimum suatu tanaman (Ym) didefinisikan sebagai hasil panen dari suatu varietas yang produktivitasnya tinggi, beradaptasi dengan baik terhadap lingkungannya, termasuk waktu yang tersedia untuk mencapai kemasakan penuh, pada kondisi dimana air dan hara serta gangguan hama & penyakit tidak membatasi hasil. Informasi tentang hasil menyatakan hasil maksimum yang diperoleh pada kondisi usahatani aktual, dengan tingkat pengelolaan intensif disajikan dalam Tabel 1.

Faktor iklim yang menentukan Ym adalah suhu, radiasi dan lamanya musim pertumbuhan. Pada umumnya suhu menentukan laju perkembangan tanaman dan dengan demikian akan mempengaruhi panjangnya musim

6

pertumbuhan yang diperlukan untuk membentuk hasil; misalnya, varietas jagung memerlukan 100 hari untuk mencapai kemasakan penuh pada rataan suhu harian 25-30°C, dan membutuhkan 150 hari pada suhu 20°C atau 250 hari atau lebih pada suhu 15°C.

Beberapa jenis tanaman mempunyai persyaratan khusus suhu dan panjang hari untuk inisiasi pertumbuhan atau perkembangan tertentu; misalnya inisiasi umbi pada kentang memerlukan suhu malam hari rendah 15°C. Selanjutnya pada beberapa tanaman ternyata kualitas hasil sangat dipengartuhi oleh suhu udara, misalnya nanas, kandungan gula buahnya ditentukan oleh suhu udara selama masa pembentukan dan pengisian buah.

Kebanyakan jenis tanaman mempunyai varietas-varietas yang sangat beragam persyaratan lingkungan hidupnya serta lamanya musim pertumbuhan hingga panen. Variasi ini memungkinkan tanaman untuk beradaptasi pada berbagai kondisi lingkungan dan musim yang tersedia. Beberapa persyaratan pokok bagi pertumbuhan dan produksi tanaman disarikan dalam Tabel 2.

Selain persyaratan klimatik, musim pertumbuhan yang tersedia juga oleh lamanya periode air tersedia secara memadai. Pertimbangan harus diberikan kepada suplai air tersedia dan persyaratak kebutuhan air, dengan menggunakan crop calendar dimana kebutuhan air disinkronisasikan dengan suplai air tersedia. Untuk beberapa jenis tanaman ternyata musim pertumbuhan yang diperlukan untuk mencapai Ym harus dimanipuilasi dengan suplai air; misalnya reduksi suplai air selama masa vegetatif kapas akan mempercepat pembungaan dan pembentukan buah, serta dapat membawa tanaman untuk masak pada waktu yang diinginkan. Pada tanaman jeruk, reduksi suplai air akan membantu mengendalikan pertumbuhan vegetatif yang berlebihan dan pada saat yang sama merangsang pembentukan tunas-tunas bunga.

Hasil maksimum (Ym) dapat dihitung pada berbagai kondisi iklim yang berbeda-beda. Dua metode yang lazim digunakan adalah:

1. Metode yang dikembangkan oleh ILRI, Wageningen, yang bertumpu pada konsepsi DeWit dkk. Perhitungan hasil "eksperimental" (Yme) melibatkan tahapan:(a). Perhitungan produksi kotor bahan kering tanaman standar (Yo)(b). Faktor koreksi untuk iklim (ETm/(ea-ed))(c). Faktor koreksi untuk spesies tanaman (K)(d). Faktor koreksi untuk temperatur (cT)(e). Faktor koreksi untuk bagian yang dipanen (cH).

2. Metode yang dikembangkan oleh Kassam (1977) yang bertumpu kepada zonasi agroekologi. Perhitungan potensial hasil melibatkan langkah-langkah:(a). Perhitungan produksi bahan kering kotor (gross) tanaman standar (Yo)

7

(b). Faktor koreksi untuk spesies tanaman dan temperatur(c). Faktor koreksi untuk fase perkembangan tanaman dan luas daun (cL)(d). Faktor koreksi untuk produksi bahan kering neto (cN)(e). Faktor koreksi untuk bagian yang dipanen (cH).

Tabel 3.Hasil yang baik dari varietas yang produktivitasnya tinggi dan beradaptasi pada kondisi klimatik musim perutmbuhannya pada kondisi suplai air yang bagus dan tingkat pengelolaan sistem usahatani irigasi yang intensif (ton/ha).

Tanaman Hasil Tropika Subtropika <20°C >20°C <20°C >20°CPisang Buah 40-60 30-40Jeruk Grapefruit - 35-50 - 40-60 Lemon 25-30 - 30-45 Orange 20-35 - 25-40Anggur Buah 5-10 15-30Kapri Polong

hijau 2-3 - 2-3 -

Biji kering 0.6-0.8 - 0.6-0.8 -Lombok Buah segar 15-20 15-25 Nenas Buah 75-90 65-75Kentang Umbi 15-20 - 25-35 -Kedelai Biji kering 2.5-3.5 2.5-3.5Tomat Buah 45-65 55-75 Semangka Buah 25-35 25-35

Keterangan: Rataan suhu harian.Sumber: Doorenbos dan Pruitt (1977)

8

Tabel 4. Persyaratan iklim, tanah dan air untuk beberapa tanaman

Tanam Musim Suhu Opt/ Panj hari Persyaratan Persyaratan an tumbuh Kisaran pembu-

ngaan khusus klimatik khusus tanah

(hari) (°C) Pisang 300-365 25-30 Netral Peka thd frost;

suhu <8°C yg lama

Dalam; tektur lem-pung; drainase-

15-35 merusak tnm; me-merlukan RH tinggi

baik; pH=5 - 7; tanpa air mengge -

angin < 4m/det nangKapri 65-100 15-18 Netral Agak toleran frost

ketika masih Drainase dan aera-sinya bagus

dryseed 85-120 10-23 muda pH 5.5-6.5Lombok 120-150 18-23 Pendek Peka thd frost. Tekstur ringan - 15-27 Netral medium; pH 5.5-7 Nanas 365 22-26 Pendek Peka thd frost;

memerlukan RH Lempung berpasir dengan kan-

18-30 tinggi; kualitas buah dipengaruhi

dungan kapur ren-dah;

oleh suhu udara. pH 4.5-6.5Kedelai 100-130 20-25 Panjang Peka thd frost;

beberapa var. meme

Drainase dan aera sinya bagus

18-30 lukan suhu >24°C unt berbunga

kecuali tanah pasir; pH 6-6.5

Tomat 90-140 18-25 Netral Peka thd frost; RH tinggi, angin kncang

Lempung ringan; drainase bagus-

15-28 suhu malam yang tanpa genangan air optimum 10-20°C pH 5.0-7.0Semang 80-110 22-30 Netral Peka thd frost Senang lempung ka 18-35 berpasir;pH 5.8-7.2

9

Tabel 4. Lanjutan Tanam- Efek

salinitas Kebutuhan pupuk:

Kebutuh Kepekaan thd. Efisiensi Peng gunaan air (Ey)

an N P K an air suplai air unt hasil panen (% air)

Pisang Sensitif 200-400:45-60:240-480

1200-2200 Tinggi (1.2-1.35 Tnm Induk:2.5-4.0 Ratoon: 3.5-6.0

Buah (70%)Kapri Sensitif 20-40:40-

60:80-160 350-500 Medium-tinggi Polong:0.5-0.7 (70-

80%) (1.15) Biji:0.15-0.2 (12%)Lombok Moderat 100-170:25-

50:50-100600-900 (1250)

Medium-tinggi (1.1)

1.5-3.0buah segar (90%)

Nanas 230-300:45-65:110-220

700-1000 Rendah Tanaman induk:5-10; Ratoon : 8-12

Buah (85%)Kedelai Agak

tahan10-20:15-30:25-60

450-700 Medium-rendah; 0.85

0.6-1.0 Biji (6-10%)

Tomat Agak peka

100-150:65-110:160-240

400-600 Medium-tinggi 1.05

10-12. Buah segar (80-90%)

Semangka

Agak peka

80-100:25-60:35-80

400-600 Medium-tinggi (1.1)

5.0-8.0Buah (90%)

Keterangan: Kebutuhan pupuk: kg/ha/musim pertumbuhan; Kebu tuhan air: mm/musim pertumbuhan; Kepekaan thd suplai air : ky selama musim pertumbuhan: Rendah (<0.85), Medium-rendah (0.85-1.0), medium- tinggi

(1.0-1.15), tinggi ( > 1.15); Efisiensi penggunaan air (Ey) : kg/m3. (Sumber: Doorenbos dan Pruitt, 1977)

10

3.2. Hasil Aktual Tanaman (Ya)

Kalau persediaan air tidak mencukupi untuk memenuhi kebutuhan tanaman secara penuh, evapotranspirasi aktual (ETa) akan menurun di bawah evapotranspirasi maksimum (ETm) atau ETa < ETm. Pada kondisi seperti ini, akan berkembang stress air di dalam tanaman yang akan berpengaruh buruk terhadap pertum buhan dan hasil tanaman. Penbgaruh-pengaruh ini sangat tergan tung pada spesies dan varietas tanaman, intensitas stress dan waktu terjadinya stress air. Pengaruh intensitas dan waktu stress ini sangat penting dalam kaitannya dengan penjadwalan suplai air yang ter-batas selama periode pertumbuhan tanaman dan penentuan prioritas penggunaan suplai air di antara tanamaan selama musim pertum-buhannya.

Tanaman sangat beragam respon pertumbuhan dan produk-sinya terhadap defdisit air.Kalau kebutuhan air tanaman dapat dipenuhi secara penuh oleh suplai air tersedia (ETa-ETm), jumlah total bahan kering dan hasil produksi yang

dihasilkan per unit air (kg/m3) sangat beragam di antara tanam-tanaman. Hal ini dapat dinyatakan sebagai efisiensi penggunaan air (Ey). Tanam-tanaman mempunyai laju pertumbuhan dan kebutuhan air yang berbeda-beda; demikian juga porsi dari total bahan kering yang dipanen sebagai hasil berbeda (Indeks panen). Kalau ETa=ETm, perbedaan pertumbuhan dan hasil ini akan mengakibatkan perbedaan Em dan Ey.

Sebagai teladan, misalnya Em kacangtanah sebesar 1.6 dan jagung sebesar 2.5; dengan indeks panen (cH) untuk kacang tanah 0.35 dan jagung 0.40, dan dengan memperhatikan persentase air bagian yang dipanen maka nilai Ey kacang tanah sekitar 0.65 dan jagung sekitar 1.15.

Kalau suplai air tersedia tidak dapat memenuhi kebutuhan air tanaman, atau ETa < ETm, tanaman akan menunjukkan respon yang berbeda-beda terhadap defisit air ini. Pada beberapa tanaman akan eterjadi peningkatan efisiensi penggunaan air (Ey) sedangkan pada tanaman lainnya Ey menurun dengan meningkatnya defisit air.

Kalau defisit air terjadi selama periode tertentu dalam musim pertumbuhan tanaman, respon hasil terhadap defisit ait sangat beragam tergantung pada tingkat kepekaan tanaman pada periode tersebut. Pada umumnya tanaman sangat peka terhadap defisit air selama awal pertumbuhannya, pembungaan dan awal fase pembentukan hasil.

Respon hasil terhadap defisit air juga beragam di antara varietas tanaman. Pada umumnya varietas unggul sangat peka terhadap air, pupuk dan input agronomis lainnya. Varietas-varietas yang potensi produksinya rendah dengan respon air yang rendah lebih sesuai untuk sistem tadah hujan yang sering mengalami stress air. Untuk mendapatkan hasil yang tinggi pada kondisi irigasi,

11

harus digunakan varietas unggul yang sangat responsif terhadap air sehingga dapat dicapai efisiensi penggunaan air yang tinggi.

Tabel 5. Kepekaan Periode pertumbuhan terhadap defisit air.

Tanaman Periode yang peka terhadap defisit airPisang Selama awal pertumbuhan vegetatif; pembungaan dan

pemebentukan hasil Beans Pembungaan dan pengisian polong. Orange Pembungaan; fruitset > pertumbuhan buah Lemon Pembungaan; fruitset > perkembangan buah; pembungaan lebat

dipacu oleh defisit air ringan sebelum pembungaanGrapefruit Pembungaan; fruitset > pembesaran buah Anggur Vegetatif, terutama selama elongasi batang, pembungaan

>pengisian buah Jagung Pembungaan > pengisian biji; pembungaan sangat peka kalau

sebe-lumnya tidak pernah defisit Kapri Pembungaan dan pembentukan hasil > vegetatif, pemasakan untuk

tanaman penghasil bijiLombok Seluruh musim pertumbuhan, paling peka sebelum dan saat

pembu-ngaan Nanas Selama periode pertumbuhan vegetatif Kedelai Pembentukan hasil dan pembungaan; terutama selama

perkembang an polong Tomat Pembungaan > pembentukan hasil > akhir vegetatif, terutama

selama dan setelah transplanting.Semangka Pembungaan, pengisian buah > periode vegetatif, terutama selama

perkembangan sulur batang.Sumber: Doorenbos dan Pruitt, 1978.

12

Tabel 6. Faktor respon hasil tanaman (ky)

Tnaman Periode vegetatif Pem-bunga

Pem-ben-

Pemasakan Total musim

Awal Akhir Total an tukan hasil

pertumbuhan

Pisang 1.2-1.35Beans 0.2 1.1 0.75 0.2 1.15Jeruk 0.8-1.10Anggur 0.85Jagung 0.4 1.5 0.5 0.2 1.25Kapri 0.2 0.9 0.7 0.2 1.15Lombok 1.10Kedelai 0.2 0.8 1.0 0.85Tomat 0.4 1.1 0.8 0.95Semangka 0.45 0.7 0.8 0.8 0.3 1.10

Sumber: Doorenbos dan Pruitt, 1978.