Neraca Air

1. Pendahuluan

Hidrologi adalah ilmu tentang pergerakan dan penyebaran air di bumi. Hidrologi

lingkungan merupakan bagian dari hidrologi dengan penekanan pada keragaman kualitas air

dalam ruang dan waktu (Singh, 1995:8). Topik yang dibicarakan dalam hidrologi lingkungan

selain kuantitas air juga mencakup kualitas fisik, kimia dan biologi air yang berada di atas

maupun bawah permukaan tanah.

2. Siklus Hidrologi

Pergerakan air di bumi berlangsung dalam suatu siklus yang disebut siklus hidrologi

(Gambar 1.1).

Gambar 1. Siklus hidrologi (Sumber: http://www.projectwet.org)

Dalam siklus hidrologi air mengalami berbagai proses. Proses tesebut berupa

presipitasi, evaporasi, infiltrasi dan limpasan permukaan. Presipitasi adalah air dalam bentuk

cair atau padat yang jatuh dari atmosfir kepermukaan bumi. Di daerah tropis bentuk

presipitasi yang umum adalah hujan. Evaporasi atau penguapan adalah peristiwa perubahan

air menjadi uap air. Selain melalui penguapan dari permukaan bumi, air juga berubah

menjadi uap air melalui proses transpirasi dan respirasi. Transpirasi adalah penguapan

melalui pernafasan tumbuhan sedangkan respirasi adalah penguapan melalui pernafasan

hewan dan manusia. Evaporasi dan transpirasi seringkali digabung penyebutannya sebagai

evapotranspirasi yang secara bersama-sama menggambarkan perubahan air menjadi uap air

dalam siklus hidrologi. Infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah melalui pori-

pori tanah. Limpasan permukaan adalah aliran air di permukaan tanah termasuk aliran air di

dalam sungai dan saluran-saluran air lainnya.

Sumber energi yang menggerakkan siklus hidrologi adalah matahari. Siklus hidrologi

pada Gambar 1 merupakan gambaran proses yang disederhanakan. Air tidaklah bergerak

secara terus-menerus dalam kecepatan tertentu, tetapi lebih merupakan gerak yang tidak

menentu baik waktu maupun tempatnya.

Pada proses yang sesungguhnya terdapat berbagai komponen yang saling berhubungan.

Air bergerak dan menyebar dari satu komponen ke komponen lainnya sebagaimana

diilustrasikan pada Gambar 2.

Gambar 2. Komponen siklus hidrologi (Sumber: Bedient dan Huber, 1992: 72)

Presipitasi yang turun ke bumi membawa serta gas dan partikel dari atmosfer. Pada

saat jatuh menerpa permukaan tanah air akan dapat melepas partikel tanah dan kemudian

mengangkutnya melalui limpasan permukaan. Selain partikel tanah ikut terangkut juga

bahan-bahan lain yang terlarut dari permukaan tanah. Air yang berinfiltrasi ke dalam tanah

mengalami reaksi kimia dengan tanah sehingga mengendapkan bahan-bahan tertentu dan

melarutkan bahan lainnya.

Bahan-bahan yang terangkut dalam aliran air dapat berupa sedimen, garam-garam

mineral, logam-logam berat, nutrisi, pestisida, organisme hidup yang dapat berkembangbiak

dan bahan pencemar berupa jasad renik (mikroorganisme). Bahan-bahan ini dapat mencemari

lingkungan dan menyebabkan gangguan kesehatan. Hidrologi lingkungan memainkan

peranan penting dalam menentukan konsentrasi, laju gerakan dan pengendapan bahan

pencemar. Prakiraan kualitas air serta perubahannya dapat dihasilkan dari pengukuran dan

perhitungan yang membutuhkan pemahaman mengenai proses-proses hidrologi.

3. Neraca Air

Neraca air merupakan ukuran kuantitatif dari siklus hidrologi. Persamaan sederhana

neraca air adalah:

P = R + E (1)

dimanaP = presipitasi

R = limpasan permukaan

E = evaporasi

Karena air tidak hanya bergerak dipermukaan bumi tetapi juga di bawah permukaan bumi,

maka persamaan neraca air dapat diperluas menjadi:

P = R + E S G (2)

dimanaS = perubahan tampungan daerah perakaran

G = perubahan tampungan air tanah

Informasi mengenai neraca air diperlukan untuk menyusun rencana penggunaan

sumberdaya air, misalnya untuk: air minum, irigasi, industri dan pembangkit tenaga listrik.

Tabel 1 menampilkan daftar penyebaran air di bumi dalam bentuk neraca air tahunan.

Tabel 1. Neraca air tahunan (Sumber: Kiely, 1996:149 diadaptasi dari UNESCO, 1978)

Lautan DaratanLuas (km2) 361 300 000 148 800 000

Presipitasi (km3/th) 458 000 119 000(mm/th) 1 270 800

Evaporasi (km3/th) 505 000 72 000(mm/th) 1 400 484

Limpasan ke lautSungai (km3/th) 44 700Air tanah (km3/th) 2 200Total limpasan ke laut (km3/th) 47 000

(mm/th) 316

Dari tabel terlihat bahwa hasil penjumlahan evaporasi dan total limpasan ke laut sama dengan

jumlah presipitasi. Selanjutnya Tabel 2 menyajikan neraca air tahunan di bumi berdasarkan

benua.

Tabel 2. Neraca air berdasarkan benua (Sumber: Kiely, 1996:152 berdasarkan data dari Baumgartner

dan Reichel, 1975)

Benua Luas (106 km2) P (mm/th) E (mm/th) R (mm/th)Eropa 10,0 657 375 282Asia 44,1 696 420 276Afrika 29,8 695 582 114Australia 7,6 447 420 27Amerika Utara 24,1 645 403 242Amerika Selatan 17,9 1564 946 618Antartika 14,1 169 28 141

Total neraca air di daratan 148,9 746 480 266(Kiely, 1996:152 berdasarkan data dari Baumgartner dan Reichel, 1975)

Neraca air berbeda pada setiap lokasi. Di benua Asia kurang lebih 60% air yang berasal dari

presipitasi hilang melalui evaporasi. Sedangkan di benua Afrika besarnya air yang hilang

karena evaporasi sekitar 84%. Perbedaan neraca air disebabkan oleh iklim dan tata guna

lahan. Hasil penelitian Institute of Hydrology melaporkan adanya perbedaan neraca air pada

kawasan-kawasan yang berbeda tata guna lahannya (Tabel 3). Perbedaan neraca air

ditunjukkan oleh besarnya air hilang melalui evaporasi yang berubah menurut perubahan luas

hutan diatas permukaan tanah.

Tabel 3. Neraca air tahunan untuk berbagai kondisi tata guna lahan (Sumber: Modifikasi dari Kiely,

1996:151)

Sumber – Tahun pengamatan – Lokasi

Tata guna lahan

P(mm/th)

R(mm/th)

E(mm/th)

Air hilang melalui evaporasi

(%)Institute of Hydrology (1967 –

70) – Stocks Reservoir 450m2100% hutan 1496 555 953 64

Institute of Hydrology (1956 – 70) – Stocks Reservoir 37,5 km2

70% hutan 1544 1049 495 32

Institute of Hydrology (1956 – 70) – Stocks Reservoir 10,6 km2

22% hutan 1662 1204 454 27

4. Kualitas Air

Disamping kuantitas air, hidrologi lingkungan juga mempelajari kualitas air dalam

siklus hidrologi. Kualitas air ditentukan oleh karakteristik kimia, fisik dan biologi air yang

bersifat khas untuk setiap lokasi serta tergantung pada tata guna lahan, musim dan cuaca.

Tabel 4 memuat beberapa karakteristik kualitas air limpasan permukaan untuk berbagai tata

guna lahan.

Tabel 4. Karakteristik kualitas air limpasan permukaan untuk berbagai tata guna lahana (Sumber: Linsley et. al, 1996:392 – 393 berdasarkan data dari

Donigian dan Crawford, 1976)

Total bahan padat Bahan padat tersuspensi

BOD NO3-N Total N Total P

Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang

Karakteristik:

Hutan 11 – 13 12 – 13 0,14 – 1,1 1,2 – 1,3 0,02 – 0,04

Tanah berhutan 0,1 – 1,3 0,3 – 1,3 0,01 – 0,11

Daerah perkebunan 7 0,4 9 0,02 – 1,7

Drainase daerah 194 – 8620 5 – 7340 12 – 160 3 0,2 – 1,1

perkotaanPadang ternak 1000 – 11000 10 – 23 920 – 2100 290 – 360

Studi-studi terpisah:Kansas

Padang ternak sapi 10000 – 25000 1000 – 11000 200 – 450c

Waynesboro, VaDaerah berhutan 15 – 311 1,05 – 1,68c 0 – 0,33

Durham, N.C.Daerah perkotaan 2730 274 – 13800 14,5 2 – 232 0,58d 0,15 – 2,5d

(studi Bryan)Durham, N.C.

Daerah perkotaan 1440 194 – 8620 1223 27 – 7340 0,96c 0,1 – 11,6c 0,82 1,2 – 16

(studi Colston)Cincinnati, Ohio

Daerah perkotaan 227 5 – 1200 17 1 – 173 1,1d 0,02 – 7,3d

Coshocton, OhioDaerah pedesaan 313 5 – 2074 7 0,5 – 23 1,7d 0,25 – 3,3d

Seattle, Wash.Industri perkotaan 140e 80 19 0,83 2,91f 0,32g

lokasi tapak S33Seattle, Wash.

Industri perkotaan 303e 190 22 0,72 2,82 0,87g

lokasi CBDTulsa, Okla.h

Daerah perkotaan 545 199 – 2242 367 84 – 2052 11,8 8 – 18 0,85i 0,36 –1,48i 1,15j 0,54 – 3,49j

dengan tataguna lahan campuran

Tabel 4. (lanjutan)Total bahan padat Bahan padat

tersuspensiBOD NO3-N Total N Total P

Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang Rata-ratab

Rentang

Madison, Wis.Daerah pemukiman 280 0,60 4,55k 0,98

Studi-studi terpisah:(lanjutan)Limpasan pertanianDakota Selatan sebelah timur

Tanah yang diolah 1241 1021 1,5 4,1k 1,05

(hujan)Tanah yang diolah 187 51 1,0 3,1k 0,44

(salju)Tanah yang diolah 150 18 0,9 4,2k 0,67

(salju)Padang rumput 134 42 0,8 3,6k 0,43

(salju)a Data yang disajikan disini hanya untuk keperluan perbandingan saja. Pada studi-studi terpisah digunakan metode sampling yang berbeda dan jumlah sampel serta

teknik-teknik analisa yang berbeda.b Nilai-nilai terpisah dinyatakan dengan nilai rata-rata nilai tengah.c Nitrogen Kjeldahl mg/L N.d Fosfat total, mg/L P.e Bahan tersuspensi ditambah bahan yang dapat mengendap.f Jumlah organik, amonia, nitrit dan nitrat dalam mg/L N.g Bahan yang dapat terhidrolisa dan orto dalam mg/L P.h Nilai-nilai yang ditunjukkan dengan rata-rata dan rentang nilai merupakan nilai rata-rata dari 15 daerah uji.i Nitrogen Kjeldahl organik.j Hanya ortofosfat yang dapat larut.k Jumlah organik, amonia dan nitrat dalam mg/L.

Menyederhanakan Sistem Neraca Air

Untuk menyederhanakan sistem neraca air yang terjadi di lapang maka digunakanlah suatu

persamaan. Persamaan neraca air yang umum pada suatu lahan pertanian adalah sebagai berikut:

CH + I = D + Run off+ ETP+ Δ KAT.........(1)

Dimana:

CH :Curah hujan

I :Irigasi

D :Drainase

Runoff :Aliran permukaan

ETP :Evapotranspirasi

∆ KAT :Perubahan kandungan air tanah

Thornhtwaite dan Mather (1957) membuat persamaan yang sederhana menggunakan input hanya

dari curah hujan saja. Pada metode ini semua aliran masuk dan keluar air serta nilai kapasitas

cadangan air tanah pada lokasi dengan kondisi tanaman tertentu digunakan untuk mendapatkan

besarnya kadar air tanah, kehilangan air, surplus, dan defisit.

CH=ETP+∆ KAT+Ro………...(2)

Dimana:

CH :Curah hujan

ETP :Evapotranspirasi

∆ KAT :Perubahan kandungan air tanah

Ro :Aliran permukaan

Sedangkan persamaan neraca air menurut Chang (1974) sebagai berikut :

CH+ I = ETP+∆ KAT + Pc +Ro……(3)

Dimana:

CH :Curah hujan

I :Irigasi

Ro :Aliran permukaan

ETP :Evapotranspirasi

∆ KAT :Perubahan kandungan air tanah

Pc :Perkolasi

Prosedur perhitungan neraca air menurut Thornthwaite and Mather (1957) menggunakan

sistem tata buku yaitu dengan membuat sebuah tabel dengan langkah-langkah sebagai

berikut :

1. Mengisi curah hujan (CH)

2. Mengisi kolom evapotranspirasi potensial (ETP)

3. APML (Accumulation of Potensial Water Loss).

Nilai APWL merupakan akumulasi CH-ETP dari waktu ke waktu. Akumulasi air yang

hilang secara potensial ini akan menentukan kandungan air tanah pada saat curah

hujan lebih kecil dari evapotranspirasi potensial.

4. Kadar air tanah.

Kandungan air tanah dapat maksimum pada suatu periode dimana CH-ETP bernilai

positif. Sedangkan apabila CH-ETP bernilai negatif maka kandungan air tanah akan

ditentukan:

AT= KL- TLP

5. dKAT (Perubahan Kandungan Air Tanah)

Perubahan kandungan air tanah merupakan selisih kandungan air tanah antara satu

periode dengan periode sebelumnya secara berurutan. Nilai dKAT yang positif

menunjukkan terjadinya penambahan kandungan air tanah. Penambahan ini akan

terhenti setelah kapasitas lapang terpenuhi.

6. ETA (Evapotranspirasi aktual)

Bila curah hujan lebih besar dari nilai evapotranspirasi maka nilai ETA sama dengan

nilai ETP. Namun bila curah hujan jauh lebih kecil dari nilai ETP maka tanah akan

mulai mengering dan ETA menjadi lebih rendah dari nilai potensialnya. Pada kondisi

ini maka nilai ETA akan sama dengan nilai CH+dKAT.

7. Defisit

Defisit berarti berkurangnya air untuk keperluan evapotranspirasi potensial sehingga

defisit air adalah perbedaan atau selisih antara nilai ETP dan ETA. Nilai defisit

merupakan jumlah air yang perlu ditambahkan untuk memenuhi keperluan ETP

tanaman.

8. Surplus

Setelah simpan air mencapai kapasitas lapang maka kelebihan curah hujan akan dihitung

sebagai surplus. Air ini merupakan kelebihan setelah air tanah terisi kembali. Dengan

demikian surplus dihitung sebagai nilai curah hujan dikurangi dengan nilai ETP dan

perubahan kadar air tanah (CH-ETP-dKAT)

Contoh Analisis Neraca Air

ANALISIS NERACA AIR LAHAN KERING PADA IKLIM KERING UNTUK

MENDUKUNG POLA TANAM

Sarjiman dan Mulyadi

Balai Pengkajian Teknologi Pertanian DI Yogyakarta

ABSTRAK

Karakteristik curah hujan di lahan kering bersifat eratik yaitu deras, singkat dan

sulit diduga. Munculnya sumber air di musim kering dipengaruhi oleh faktor lingkungan,

seperti jenis tanah, iklim dan pengelolaan lahan oleh manusia. Analisis ini membahas

hubungan ketiga faktor tersebut untuk menurunkan resiko gagal panen di lahan kering.

Survei lapang dan pengumpulan data dilakukan pada tahun 2005 di Kecamatan Semin,

Kabupaten Gunngkidul, D I Y. Analisis neraca air lahan menggunakan metode

Thornthwaite dan Mather. Hasil analisis menunjukkan bahwa musim tanam mulai bulan

Nopember sampai April dan defisit air mulai bulan Mei sampai Oktober, sedangkan

surplus air terjadi bulan Januari sampai Maret.

Kata kunci: neraca air tanaman, lahan kering, pola tanam.

PENDAHULUAN

Inventarisasi berbagai potensi alam termasuk faktor pembatas yang mungkin ada untuk menentukan kemampuan wilayah dan berbagai komoditas serta teknologi yang akan diterapkan merupakan tahapan perencanaan pembangunan pertanian. Iklim merupakan salah satu potensi alam, namun pada kondisi tertentu dianggap sebagai faktor pembatas. Unsur iklim seperti curah hujan, suhu dan kelembaban sering menjadi faktor yang dapat menurunkan tingkat kesesuaian lahan di tingkat atas, karena sifatnya permanen dan sulit dimodifikasi, akibatnya dapat menutup peluang untuk pengembangan bagi komoditas tertentu (Sibuea dan Pramudia,1992). Penggunaan perhitungan neraca air lahan yang sekali gus menyajikan periode musim hujan atau kemarau, diharapkan dapat mencegah kesalahan yang mungkin terjadi dalam penetapan pola tanam (Abujamin, 2000).

Lahan kering ditandai adanya sumber air untuk pertanian berasal dari curah hujan saja, sedangkan iklim kering dibatasi adanya jumlah curah hujan per tahun kurang dari 2000 mm. Sebaran dan tinggi hujan di lahan kering sangat menentukan periode pola tanam dalam setahun. Karakteristik curah hujan di lahan kering bersifat eratik yaitu deras, singkat dan sulit diduga. Munculnya sumber air di musim kering dipengaruhi oleh faktor lingkungan, seperti jenis tanah, iklim dan pengelolaan lahan oleh manusia. Pengelolaan lahan oleh manusia merupakan salah satu model pola tanam. Paper ini membahas hasil analisis neraca air lahan untuk mendukung pola tanam di Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul sebagai wilayah kering di Yogyakarta.

METODOLOGI PENELITIAN

Survei pengumpulan data iklim dari stasiun pengamatan di kantor pengairan Kecamatan Semin meliputi temperatur rerata bulanan, curah hujan bulanan lebih dari 10 tahun dan pengambilan contoh tanah untuk analisis fisika di lboratorium tanah. Analisis fisika tanah berupa kadar air tanah kapasitas lapang dan titk layu permanen. Analisis neraca air lahan agroklimat untuk keperluan tanaman pertanian dibagi menjadi tiga tahapan, yaitu neraca air umum, neraca air lahan dan neraca air tanaman (Abujamin 2000).

Analisis neraca air menggunakan sistem tatabuku di Kecamatan Semin berdasarkan kadar air tanah (KAT) lebih kecil dari kapasitas lapang untuk setiap APWL (accumulation of point water loss) untuk tanah dengan nilai kapasitas lapang sebesar 300 mm/m. Langkah analisis data berdasarkan model neraca air dengan prinsip masukan (M) sama dengan pengeluaran (K). Asumsinya bahwa sumber air adalah murni curah hujan, kedalaman tanah hingga 100 cm homogen, evapotranspirasi (ETP) merupakan nilai maksimum lahan tanaman pertanian dan keluaran fungsi air hujan untuk ETP, meningkatkan kadar air tanah dan sisanya sebagai air bawah tanah ataupun aliran permukaan (run off). Prosedur analisis mengikuti persamaan sebagai berikut :

M = K...........................................................................................(1)

CH = ETP+S CH...........................................................................(2)

CH = ETP+dKAT+S......................................................................(3)

S = CH-ETP-dKAT.....................................................................(4)

ETP = (x/12)(Y/30)*ETP dasar.......................................................(5)

ETP dasar.................................................................................................= 16(10T/I)ª(6)

ETA = CH + |dKAT|; (jika CH>ETP)..............................................(7)

ETA = ETP; (Jika CH<ETP)............................................................(8)

Di mana M = masukan, K = keluar, CH = curah hujan (mm/bulan), ETP = evapotranspirasi(mm/bulan), S = Surplus Surplus air dapat berupa genangan atau air perkolasi dKAT = perubahan kadar air tanah. Penentuan pola tanam berdasarkan periode tanam tersedia sesuai kebutuhan air dan iklim bagi tanaman (Pramudia dan Santosa, 1992).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Air merupakan bahan alami yang secara mutlak diperlukan tanaman dalam jumlah cukup dan pada saat yang tepat. Kelebihan ataupun kekurangan air mudah menimbulkan bencana. Tanaman yang mengalami kekeringan akan berdampak penurunan kualitas

ataupun gagal panen. Kelebihan air dapat menimbulkan pencucian hara, erosi ataupun banjir yang memungkinkan gagal panen. Hasil analisis neraca air pada Tebel 1 menunjukkan bahwa total hujan selama setahun sebesar 1372 mm, dipergunakan untuk keperluan evapotranspirasi aktual (ETA) sebesar 1783 mm, sehingga terjadi defisit air sebsar 411 mm/tahun. Sebaran defisit air terjadi mulai bulan Mei sampai Oktober. Pada periode tersebut merupakan periode musim kemarau. Musim demikian memasuki kegiatan panen musim kedua dan dilanjutkan persiapan tanam untuk musim hujan berikutnya. Sistem olah tanah di lahan kering Gunungkidul lebih efisien dilakukan pada musim kemarau, karena tanah tidak melekat pada mata bajak dan pada kondisi lahan kosong/bero.

Adanya defisit air pada periode tersebut petani peternak mengalami degradasi kekurangan pakan. Untuk mengatasi kekurangan pakan ternak, mereka mendatangkan pakan dari luar daerah atau menanam tanaman sela yang mempunyai perakaran dalam, seperti turi, lamtoro ataupun tanaman tahan kering seperti rumput setaria. Rerumputan ini umumnya bertahan sampai bulan Juni sedangkan tanaman turi bertahan sampai bulan Oktober. Pola tanam di lahan kering ini merupakan inovasi dan modifikasi manusia terhadap tekanan sumber daya iklim di lahan kering.

Musim tanam di lahan kering pada umumnya diawali setelah hujan sepuluh hari pertama mencapai lebih dari 50 mm. Petani secara serempak menanam baik monokultur maupun tumpangsari. Persiapan lahan dilakukan pada musim kemarau, sehingga secara berurutan jadwal kegiatan dalam setahun tidak terdapat kekosongan. Panen ubi kayu dilakukan pada musim kemarau dengan memanfaatkan sinar matahari untuk penjemuran gaplek dan pengolahan tanah. Limbah ubi kayu juga dimanfaatkan untuk menambah kebutuhan pakan ternak.

Curah Hujan

Curah hujan pada peluang 50% terlampaui menurut sebaran normal (Gambar 1) menunjukkan bahwa tiap bulan hampir ada hujan, meskipun demikian hujan yang jatuh tidak mencukupi untuk evapotranspirasi aktual (ETA). Berdasarkan sebaran hujan maka daerah Semin termasuk iklim D-3 ( 3 bulan basah dan 6 bulan kering berurutan). Rekomendasi Oldeman hanya satu kali tanam padi atau palawija dalam setahun. Berdasarkan analisis neraca air lahan ternyata dapat ditanam dua kali (Gambar 2). Penanaman dua kali melalui modifikasi penyesuaian ketersediaan kadar air tanah dan curah hujan serta kebutuhan air bagi tanamaan.

Tinggi hujan di bawah evapotranspirasi merupakan bulan kering (musim kemarau). Evapotranspirasi aktual mengikuti sebaran hujan, karena kejadian transpirasi berkaitan dengan ketersediaan air tanah pada daerah perakaran. Jika terjadi penurunan kadar air tanah maka terjadi tahanan untuk proses evapotranspirasi. Selain itu pada musim kering kerapatan tanaman sudah berkurang atau sudah panen, dengan demikian transpirasi juga berkurang. Surplus sebesar 264 mm/tahun merupakan jumlah hujan dikurangi jumlah evapotranspirasi terjadi pada bulan Januari sampai Maret (Gambar 1). Surplus tersebut sebagian berbentuk aliran permukaan dan masuk ke sungai. Sebaliknya defisit kadar air tanah terjadi pada bulan Mei sampai Nopember (Gambar 2). Defisit terjadi karena jumlah hujan lebih kecil dari evapotranspirasi potensiil, meskipun demikian cadangan air dalam tanah memungkinkan untuk kebutuhan tanaman, selama kadar air tanah pada kapasitas lapang.

Kadar air tanah (KAT) di wilayah yang mempunyai musim kering akan mengalami penurunan. Air tanah dimanfaatkan untuk evapotranspirasi (ETA) maka apabila air tanah

tidak disuplai oleh hujan akan mengalami defisit dan kondisi demikian disebut musim kemarau. Hasil analisis neraca air lahan periode defisit dimulai bulan Mei dan berakhir bulan Nopember.

Gambar 1: Neraca air lahan di Semin, Gunungkidul, Yogyakarta

Gora Sawah Bero dan olah tanah

TS - 1TS - 1 TS - 2 Ubi kayu - olah tanah

Gora Sawah Bero dan olah tanah

TS - 1TS - 1 TS - 2 Ubi kayu - olah tanah

Gora Sawah Bero dan olah tanah

TS - 1TS - 1 TS - 2 Ubi kayu - olah tanah

Gambar 2: Neraca air dan alternatip pola tanam

0

50

100

150

200

250

300

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

mmCh rerata ETP ETA

Tabel 1.Hasil Perhitungan Neraca Air Lahan Menggunakan Sistem Tatabuku dengan Kadar Air Tanah Pada Kapasitas Lapang 300 mm/meter, Titik Layu Permanen 250 mm/meter, pada Peluang Hujan 50% Terlampaui

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Tahunan

T (°C) 26,80 27,50 27,80 27,60 27,60 27,60 25,80 26,00 27,00 27,50 27,70 26,60 27,13

CH (mm) 254,26 244,55 229,05 120,92 70,77 47,91 27,46 4,76 15,18 73,11 138,74 145,27 1371,97

I 12,70 13,21 13,43 13,28 13,28 13,28 11,99 12,13 12,85 13,21 13,36 12,56 155,30

a 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 47,33

ETP Dasar 139,11 154,08 160,85 156,31 156,31 156,31 119,65 123,37 143,27 154,08 158,57 135,04 1756,95

x/12 1,04 1,03 1,00 0,99 0,99 0,98 0,98 0,98 1,00 1,02 1,03 0,98 12,02

y/30 1,03 0,93 1,03 1,00 1,03 1,00 1,03 1,03 1,00 1,03 1,00 1,03 12,17

ETP (mm) 149,50 148,12 166,21 154,75 159,91 153,19 121,16 124,93 143,27 162,40 163,33 136,75 1783,51

CH-ETP 104,76 96,43 62,84 -33,83 -89,14 -105,28 -93,70 -120,16 -128,09 -89,29 -24,58 8,52 -411,54

APWL -34,00 -123,14 -228,42 -322,12 -442,29 -570,38 -659,67 -684,25   -3064,26

KAT 300,00 300,00 300,00 268,00 198,00 139,00 102,00 68,00 44,00 32,00 30,00 300,00 2081,00

d KAT 0,00 0,00 0,00 -32,00 -70,00 -59,00 -37,00 -34,00 -24,00 -12,00 -2,00 270,00 0,00

ETA 149,50 148,12 166,21 152,92 140,77 106,91 64,46 38,76 39,18 85,11 140,74 136,75 1369,43

DEF 0,00 0,00 0,00 1,83 19,14 46,28 56,70 86,16 104,09 77,29 22,58 0,00 414,08

S 104,76 96,43 62,84 -1,83 -19,14 -46,28 -56,70 -86,16 -104,09 -77,29 -22,58 -261,48 -411,54

Keterangan : I = indek panas bulanan; a = konstanta panas; x = panjang hari; y = jumlah hari dalam sebulan; ETP dasar = evapotrnspirasi potensiia dasar, CH = curah hujan,

APWL= accumulation of potential water loss; KAT = kadar air tanah; dKAT = perubahan KAT; ETA = evapotrnspirasi aktual; DEF = defisit, S=surplus

Rumus pendugaan ETA adalah : I = (T/5)1.514; I = i total Januari sampai Desember;

a = 675 x 10-9 x I3 – 771 x 10-7 x I2 + 17922 x 10-5 x I + 49239 x 10-5;

ETP dasar = 16(10T/I)ª dalam mm/bln; ETP = (x/12)(y/30)(ETP dasar);

x = panjang hari(jam); y = jumlah hari dalam sebulan.

Pola Tanam

Jumlah curah hujan 1372 mm/tahun mempunyai 3 bulan basah dan 6 bulan kering berurutan dan termasuk zone agroklimat D-3 Oldeman) sehingga direkomendasikan satu kali tanam per tahun. Hasil analisis neraca air lahan dapat bertanam dua kali per tahun, dengan modifikasi pola tanam Gogo rancah(gora) dan semai padi di luar lahan dan ditanam umur semai 17 hari. Pola tanam terpilih ada dua model, yaitu gogorancah(Gora) dilanjutkan sistem sawah dan selanjutnya bero dan persiapan gogo rancah lagi. Model kedua sistem tumpangsari (TS) maupun monokultur jagung. Rekayasa pola tanam merupakan hasil interaksi kebutuhan manusia terhadap ketersediaan dan potensiil sumber daya alam. Selama ini pola tanam yang dikembangkan oleh petani di Semin, Gunungkidul secara tumpangsari. Penaman dimulai pertengahan bulan Oktober sampai Nopember (tergantung tinggi hujan di atas 50 mm selama 10 hari). Berdasarkan analisis neraca air lahan (Gambar 2) penanaman pada musim pertama akan panen pada akhir bulan Januari, selanjutnya musim tanam ke dua dimulai bulan Februari dan panen awal bulan Mei.

Pola tanam monokultur pada komoditas jagung dewasa ini mulai berkembang di lahan kering. Hasil analisis usahatani di lokasi Semin menunjukkan bahwa sistem monokultur jagung memberikan keuntungan sebesar Rp 223.000/1000 m². Sistem monokultur lebih diminati petani karena sistem budidayanya lebih seragam selain itu pemahaman dan pengamatan faktor iklim sudah mulai berkembang sesuai dengan komoditas yang diminati.

Kesimpulan Analisis

1. Surplus air hujan terjadi bulan Januari sampai Maret, dan defisit kadar air tanah dari kapasitas lapang terjadi pada bulam April sampai November.

2. Pola tanam sistem monokultur atau gogo rancah dimulai bulan Oktober dan sistem sawah dimulai bulan Februari, selanjutnya bero dan persiapan tanam untuk musim berikutnya.

3. Pola tanam sistem tumpangsari mulai bulan Oktober atau awal Nopember dengan komoditas ubi kayu, jagung, kacang tanah atau gogo pada musim tanam ke-I dan musim tanam ke-II mulai bulan Februari sistem sisipan tanaman pangan di antara ubi kayu dipanen bulan Mei, ubi kayu dipanen bulan Agustus.