Kebutuhan Air Tanaman

IEKE WULAN AYUFAKULTAS PERTANIAN

PRODI AGROTEKNOLOGI UNSA

FUNGSI AIR

• Penyusun tubuh tanaman (70%-90%)• Pelarut dan medium reaksi biokimia• Medium transpor senyawa• Memberikan turgor bagi sel (penting untuk

pembelahan sel dan pembesaran sel)• Bahan baku fotosintesis• Menjaga suhu tanaman supaya konstan

Air Membatasi Pertumbuhan

• Jumlahnya terlalu banyak (menimbulkan genangan) sering menimbulkan cekaman aerasi

• Jumlahnya terlalu sedikit, sering menimbulkan cekaman kekeringan

• Diperlukan upaya pengaturan lengas tanah supaya optimum, melalui pembuatan saluran drainase (mencegah terjadinya genangan) maupun saluran irigasi (mencegah cekaman kekeringan)

• Air hujan dan irigasi masuk ke tanah lewat infiltrasi, mengisi pori mikro tanah, tertahan sebagai lengas

• Air tanah memiliki energi kinetik dan potensial• Energi kinetik sangat rendah, bergerak sangat

lambat• Energi potensial tinggi, penjumlahan dari

potensial gravitasi, potensial matrik, potensial tekanan, dan potensial solut

• Status air tanah digambarkan oleh kandungan lengas

• Status air tanah tergantung pada tekstur dan struktur tanah

• Tanah lempung menyimpan air lebih banyak daripada tanah pasir, kekeringan di tanah lempung terjadi lebih lambat

CWR

Kebutuhan air tanaman ( CWR ) mencakup total jumlah air yang digunakan dalam vapotranspirasi . FAO ( 1984) kebutuhan air tanaman didefinisikan sebagai ' kedalaman air diperlukan untuk memenuhi kehilangan air melalui evapotranspirasi dari tanaman, bebas penyakit , berkembang dalam berbagai bidang di bawah membatasi kondisi non – tanah. Termasuk tanah dan air kesuburan, dan pencapaian potensi output penuh di bawah mengingat lingkungan tumbuh .

• Kebutuhan air bagi tanaman didefinisikan sebagai tinggi atau tebal air yang dibutuhkan untuk memenuhi jumlah air yang hilang melalui evapotranspirasi suatu tanaman yang tumbuh pada areal yang luas

• Soemarno (2011) menyatakan bahwa kebutuhan air suatu tanaman dapat didefinisikan sebagai "jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kehilangan air melalui evapotranspirasi (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

• 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 leng kap menaungi permukaan tanah dan tidak kekurangan air. Empat metode yang dapat digunakan adalah Blaney-Criddle, Radiasi, Penman dan Evaporasi Panci.

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

• 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.

• Kebutuhan tanaman terhadap air untuk setiap fase pertumbuhan akan berbeda, baik dalam satu jenis tanaman atau antar jenis.

• De Bruyn dan De Jager (1978) membuktikan bahwa pada tanaman pangan secara umum fase yang paling sensitif terhadap cekaman air adalah fase pembungaan sekitar 70-92 hari setelah tanam, sedangkan khusus untuk tanaman jagung sekitar 70-81 hari setelah tanam. Pada tanaman kacang-kacangan, fase yang peka terhadap cekaman air adalah pada fase pengisian polong.

11

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kebutuhan Air Tanaman

1. Topografi2. Hidrologi3. Klimatologi4. Tanah

12

Topografi Untuk lahan yang miring membutuhkan air yang lebih banyak daripada

yang datar karena air akan lebih cepat mengalir menjadi aliran permukaan dan hanya sedikit yang mengalami infiltrasi.

Hidrologi Makin banyak curah hujan, makin sedikit kebutuhan air tanaman, hal ini

dikarenakan hujan efektif akan menjadi besar.Klimatologi Tanaman tidak dapat bertahan dalam cuaca buruk. Dengan

memperhatikan keadaan cuaca dan cara pemanfaatannya, maka dapat dilaksanakan penanaman tanaman yang tepat untuk periode yang tepat dan sesuai dengan keadaan tanah.

Tanah Tanah yang baik untuk usaha pertanian adalah tanah yang mudah

dikerjakan dan bersifat produktif serta subur. Tanah yang baik akan memberikan kesempatan pada akar tanaman untuk tumbuh dengan mudah, menjamin sirkulasi air dan udara serta baik pada zona perakaran dan secara relatif memiliki hara dan kelembaban tanah yang cukup.

Bentuk Air Tersedia

• Air kapiler, terletak antara titik layu tetap (batas bawah) dan kapasitas lapangan (batas atas)

• Air tidak tersedia, air higroskopis (kurang dari titik layu tetap) dan air gravitasi (di atas kapasitas lapangan)

Kapasitas Lapangan

• Seluruh pori mikro terisi air• Batas atas air tersedia bagi tanaman• Diukur berdasarkan kandungan lengas setelah tanah jenuh

dibiarkan bebas terdrainasi selama 2 – 3 hari• Cara lain: ditentukan pada tanah jenuh yang mengalami

tekanan pada 0.01 Mpa (pasiran) – 0.033 Mpa (lempungan)• Adanya imbangan antara pori makro dg mikro• Sebagian besar nutrisi dalam bentuk terlarut• Permukaan akar memiliki luasan terbesar untuk

menjalankan proses difusi ion dan aliran masa ion

Titik Layu Tetap

• Air yang ada berupa air higroskopis• Batas bawah air tersedia• Ditentukan dengan mengukur kandungan

lengas pada saat tanaman indikator layu, dan tidak dapat segar kembali setelah dibiarkan semalam di udara basah

• Cara lain: dengan mengukur kandungan lengas dari tanah jenuh setelah diberi tekanan 1.5 Mpa di alat piring tekan

• Titik layu tetap bukan merupakan tetapan tanah, lebih merupakan tetapan tanaman

• Titik layu tetap lebih tergantung pada tekanan turgor sel-sel tanaman. Tekanan turgor dipengaruhi oleh komponen osmotik daun, cuaca yang mempengaruhi transpirasi dan komponen yang mempengaruhi ketersediaan air tanah

• Tidak ada batas bawah ketersediaan air yang tegas untuk berbagai tanaman

Genangan

• Kandungan lengas tanah di atas kapasitas lapangan• Menimbulkan dampak yang buruk terhadap

pertumbuhan dan hasil tanaman• Dampak genangan: menurunkan pertukaran gas

antara tanah dan udara yang mengakibatkan menurunnya ketersediaan O2 bagi akar, menghambat pasokan O2 bagi akar dan mikroorganisme (mendorong udara keluar dari pori tanah maupun menghambat laju difusi)

• Pada kondisi genangan, < 10% volume pori yang berisi udara

• Sebagian besar tanaman pertumbuhan akarnya terhambat bila < 10% volume pori yang berisi udara dan laju difusi O2 kurang dari 0.2 ug/cm2/menit

• Keadaan lingkungan kekurangan O2 disebut hipoksia, dan keadaan lingkungan tanpa O2 disebut anoksia (mengalami cekaman aerasi)

• Kondisi anoksia tercapai pada jangka waktu 6 – 8 jam setelah genangan, karena O2 terdesak oleh air dan sisa O2 dimanfaatkan oleh mikroorganisme

• Pada kondisi tergenang, kandungan O2 yang tersisa di tanah lebih cepat habis bila ada tanaman

• Laju difusi O2 di tanah basah 20000 kali lebih lambat dibandingkan di udara

• Laju penurunan O2 dipengaruhi oleh tekstur tanah

• Pada tanah pasiran, kehabisan O2 terjadi pada 3 hari setelah tergenang sedangkan pada tanah lempungan terjadi < 1 hari, porositas lempungan lebih rendah daripada pasiran

• Penurunan O2 dipercepat oleh keberadaan tanaman di lahan, akar tanaman menyerap untuk respirasi

• Akar tanaman legum berbintil memerlukan O2 enam kali lebih banyak dibandingkan yang dibuang bintilnya (30 : 4.3 ul O2/g/menit)

• Genangan selain menimbulkan penurunan difusi O2 masuk ke pori juga akan menghambat difusi gas lainnya, misal keluarnya CO2 dari pori tanah. CO2 terakumulasi di pori, pada tanah yang baru saja tergenang 50% gas terlarut adalah CO2, sebagian tanaman tidak mampu menahan keadaan tersebut dampak kelebihan konsentrasi CO2 mempunyai pengaruh lebih kecil dibandingkan defisiensi O2

• Genangan mempengaruhi sifat fisik, kimia, dan biologi tanah

• Struktur tanah rusak, daya rekat agregat lemah, penurunan potensial redoks, peningkatan pH tanah masam, penurunan pH tanah basa, perubahan daya hantar dan kekuatan ion, perubahan keseimbangan hara

• Tanaman yang tergenang menunjukkan gejala klorosis khas kahat N

• Kekahatan N terjadi karena penurunan ketersediaan N maupun penurunan penyerapannya

• Pada kondisi tergenang ketersediaan N dalam bentuk nitrat sangat rendah karena proses denitrifikasi, nitrat diubah menjadi N2, NO, N2O, atau NO2 yang menguap ke udara

• Pada proses denitrifikasi, nitrat digunakan oleh bakteri aerob sebagai penerima elektron dalam proses respirasi

• Genangan berdampak negatif terhadap ketersediaan N, tetapi ada pula keuntungan dari timbulnya genangan yaitu peningkatan ketersediaan P, K, Ca, Si, Fe, S, Mo, Ni, Zn, Pb, Co

• Genangan berpengaruh terhadap proses fisiologis dan biokimiawi antara lain respirasi, permeabilitas akar, penyerapan air dan hara, penyematan N

• Genangan menyebabkan kematian akar di kedalaman tertentu dan hal ini akan memacu pembentukan akar adventif pada bagian di dekat permukaan tanah pada tanaman yang tahan genangan

• Kematian akar menjadi penyebab kekahatan N dan cekaman kekeringan fisiologis

• Pada tanaman legum, genangan tidak hanya menghambat pertumbuhan akar maupun tajuk juga menghambat perkembangan dan fungsi bintil akar

• Fungsi bintil akar terganggu karena terhambatnya aktifitas enzim nitrogenase dan pigmen leghaemoglobin, kemampuan fiksasi N2 akan menurun

• Tanaman kedelai termasuk tanaman yang tahan genangan, mampu membentuk akar adventif dan bintil akar pada akar tersebut, efek genangan akan hilang begitu akar adventif terbentuk

• Pengaruh genangan pada tajuk tanaman: penurunan pertumbuhan, klorosis, pemacuan penuaan, epinasti, pengguguran daun, pembentukan lentisel, penurunan akumulasi bahan kering, pembentukan aerenkim di batang.

• Besarnya kerusakan tanaman sebagai dampak genangan tergantung pada fase pertumbuhan tanaman. Fase yang peka genangan: fase perkecambahan, fase pembungaan, dan pengisian

• Genangan pada fase perkecambahan menurunkan jumlah biji yang berkecambah (perkecambahan sangat memerlukan O2)

• Genangan yang terjadi pada fase pembungaan dan pengisian menyebabkan banyak bunga dan buah muda gugur

Siklus Air di Lahan Kering

• Adapun kebutuhan air tanaman pada lahan kering sama dengan kebutuhan air konsumtif itu sendiri, yaitu parameter yang menyatakan jumlah air yang secara potensial diperlukan untuk memenuhi pemakaian air konsumtif (evapotranspirasi) suatu areal tanaman agar dapat tumbuh secara normal (Arsyad, 2006).

Pergerakan Air Tanah

• Air : Komponen tanah yg paling dinamis

• Terdapat tiga pergerakan air dalam tanah : 1)pergerakan tidak jenuh,

2) pergerakan jenuh dan 3) pergerakan uap

• Hukum Darcy : v = -k. DH = -k.dH/ds

• V=kecepatan filtrasi, mm/24 jam, k = k tdk jenuh = konduktivitas

kapiler, mm/24 jam

• DH =gradien potensial (tegangan), negatif

• H = potensial (tegangan), cm kolom air

• S = jarak menurut arah aliran, cm

Hubungan konduktivitas dengan kadar air

• k tdk jenuh Ǿ - Ǿo ----------------- = ----------------- k jenuh Ǿmaks - Ǿo Ǿ = fraksi volume airǾmaks = fraksi volume air unt tanda jenuhǾmaks = Є = fraksi poriǾo = fraksi volume air apabila k tdk jenuh = 0

Fenomena kapilaritasMuka air di bejana > di luar pipa

Ada tiga gaya :

i) adhesi (kaca n air) ii) kohesi (air n air) sehingga kolom air tdk terputus

ii) Semakin kecil diameter tabung maka air akan naik semakin tinggi (muka air). Adhesi besar. Semakin tinggi kolom air, maka > cekung permukaan air di pipa, krn semakin besar bobot yg hrs ditunjang per satuan permukaan

Pergerakan air tidak jenuh

• air bumi dekat muka tanah, akan bergerak ke atas unt mempertahankan kelembaban di sekitar akar. Air bergerak melalui pori mikro. Udara, material tanah yg mengembang, dan pori makro dpt menghalangi gerakan air tdk jenuh.

• Efek kapiler nyata pada tanah bertekstur halus.• Pemadatan dan pembengkaan liat menghmabt

kapilaritas air • Akan dibahas detil oleh Dr.Sugeng Priyono

Pergerakan Air Tanah Jenuh (PATJ)

• Air hujan dan irigasi mendesak udara tanah di pori makro & mikro. Selanjutnya PATJ

• Ada dua yg berperan dlm PATJ : i) daya air unt bergerak (driving force) dan ii) kemampuan pori meneruskan air (konduktivitas hidraulik).

• Hubungan kedua faktor dg jumlah air yg bergerak V= k. f v = volume air yg bergerak, f = daya dorong air untuk bergerak dan k = konduktivitas hidraulik.

K pd tanah jenuh nilainya tetap.

Besar dan kecilnya nilai k ditentukan oleh ukuran dan distribusi pori

Daya dorong, dikenal dg gradien hidraulik. Analog dg perbedaan tinggi antara titik-titik yg terletak di atas dan dibawah kolom air tanah

PATJ tdk vertikal saja tetapi horizontal juga . Krn gaya gravitasi tdk berpengaruh pd pergerakan horizontal, jadi horizontal tidak secepat vertikal.

Jumlah air yg bergerak melalui profil tanah tergantung : i) jumlah air yg ditambahkan di permukaan, ii) kemampuan filtrasi permukaan tanah, iii) konduktivitas hidraulik horizon, iv) jumlah air yg ditahan oleh profil tanah pd keadaan kapasitas lapang

Tekstur n struktur berbagai horison menentukan keempat faktor. Tanah pasir : infiltrasi & k tinggi dan rendah DMA, shg PATJ mudah dan cepat. Sebaliknya Liat : rendah ( pori tersumbat, mengembang koloid, udara terjepit

Konduktivitas Hidraulik dan Permeabilitas

• Konduktivitas Hidraulik : perbandingan dari kepadatan aliran dengan gradien hidraulik atau kemiringan dr kepadatan aliran

k

Gradient hidraulikKepadatan aliran

Tanah berpasir

Tanah berliat

Permeabilitas• Digunakan sebagai gambaran kwalitatif

kecepatan media berpori untuk melalukan air atau berbagai cairan.

• Jadi permeabilitas merupakan sifat fisik media berpori yg sifatnya dpt diukur : porositas (% ,50 % - > 50 %), penyebaran ukuran pori ( pori mikro, medium dan, makro) , luas permukaan.

Pengukuran Hidraulik Konduktivitas

• Klute (1965) : contoh tanah “undisturbe core sample” bisa dilihat di Lab Fisika Tanah

• Di lapang dng auger hole atau piezometer bore dimasukkan dalam tanah jenuh

(petunjuk teknis) dapat dilihat di laboratorium Fisika Tanah.