Widianto (2012)

o Memahami konsep Neraca Air dan pemanfatannya untuk menaksir kebutuhan Irigasi

o Mengetahui komponen-komponen neraca air dan bisa mengukur, menaksir dan menghitung setiap komponen

o Memahami konsep kebutuhan air (evapotranspirasi)dan fase kritis kebutuhan air tanaman

o Bisa menghitung neraca air dan menggunakan untuk perencanaan irigasi

KELUAR

MASUKNeraca Air :Perhitungan semua volume air

yang masuk dan yang keluar dari

suatu ruangan tiga dimensi

(kompartemen) selama jangka

waktu tertentu

Batas-batas kompartemen :• Batas spasial : batas atas, batas

bawah, batas horisontal• Batas temporal

Batas spasial Lahan Pertanian

Batas-batas

o Batas Atas : kanopi tanaman

o Batas Bawah : dasar zona perakaran

o Batas Horisontal : pematang petak lahan

Batas spasial Daerah Irigasi (irrigation district)

Batas-batas

o Batas Atas : kanopi tanaman

o Batas Bawah : dasar zona perakaran

o Batas Horisontal : daerah irigasi (distrik)

Perubahan air dalam tanah = Jumlah air masuk – Kehilangan air

Pemasukan Air = P + I + K

P = presipitasi (hujan)I = irigasiK = kenaikan kapiler dari air tanah dalam

Kehilangan Air = ET + D + LP

ET = evapotranspirasiD = drainasi ke dalamLP = limpasan permukaan

Komponen Neraca Air

1. Jumlah Air dalam Tanah (Kadar Air Tanah Volumetrik)2. Curah hujan3. Irigasi4. Kenaikan air kapiler (air tanah)5. Drainasi/perkolasi6. Evapotranspirasi7. Limpasan permukaan (+ / -)

Mengukur setiap Komponen Neraca Air :

KOMPONEN PENGUKURAN KETERANGAN

Kadar Air Tanah Monitoring, neutron probe, tensiometer, m

Curah Hujan Penakar hujan m

Kenaikan Air Kapiler Aliran tidak jenuh vertikal mm

Drainasi/Perkolasi Aliran jenuh vertikal mm

Evapotranspirasi Perhitungan pendekatan mmm

Limpasan Permukaan Pengukuran debit mm

Kebutuhan Irigasi Perhitungan pendekatan mmm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm

PE mm

P-PE mm

S(P-PE)neg mm

S(P-PE)pos mm

APWL mm

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm

S(P-PE)neg mm

S(P-PE)pos mm

APWL mm

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm

S(P-PE)pos mm

APWL mm

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592 -592

S(P-PE)pos mm 296 430 457 81 187 457

APWL mm

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592 -592

S(P-PE)pos mm 296 430 457 81 187 457

APWL mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592 -592

S(P-PE)pos mm 296 430 457 81 187 457

APWL mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592

ST mm 300 300 300 268 213 155 105 70 47 42 123 229

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592 -592

S(P-PE)pos mm 296 430 457 81 187 457

APWL mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592

ST mm 300 300 300 268 213 155 105 70 47 42 123 229

DST mm 71 0 0 -32 -55 -58 -49 -35 -23 -6 81 106

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592 -592

S(P-PE)pos mm 296 430 457 81 187 457

APWL mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592

ST mm 300 300 300 268 213 155 105 70 47 42 123 229

DST mm 71 0 0 -32 -55 -58 -49 -35 -23 -6 81 106

AE mm 79 76 88 100 100 84 61 45 31 82 85 76

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 188 210 115 68 45 26 12 10 8 76 166 182 1106

PE mm 79 76 88 102 114 122 127 132 126 114 85 76 1241

P-PE mm 109 134 27 -34 -69 -96 -115 -122 -118 -38 81 106 -135

S(P-PE)neg mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592 -592

S(P-PE)pos mm 296 430 457 81 187 457

APWL mm -34 -103 -199 -314 -436 -554 -592

ST mm 300 300 300 268 213 155 105 70 47 42 123 229

DST mm 71 0 0 -32 -55 -58 -49 -35 -23 -6 81 106

AE mm 79 76 88 100 100 84 61 45 31 82 85 76

Suplus mm 38 134 27 0 0 199

Deficit mm 2 14 38 66 87 95 32 334

Komponen Tabulasi

1. P : curah hujan (mm/bulan)2. PE : evaporasi potensial (mm/bulan)3. APWL : jumlah kumulatif dari defisit (mm)4. ST : simpanan air di zone/mintakat

perakaran (mm/bulan)5. STo : ST pada kapasitas lapangan (mm)6. ΔST : perubahan kadar lengas (mm)7. AE : evaporasi aktual (mm/bulan)8. D : defisit (mm/bulan)9. S : surplus (mm/bulan)

Cara Tabulasi ST

Kadar lengas tanah (ST) dlm mintakat perakaran tergantung dari :

1. Kadar lengas pada keadaan kapasitas lapangan (STo)

2. Defisit dari curah hujan (APWL) dgn rumus :

ST = STo. eAPWL/-STo

Cara Tabulasi AE

Evaporasi aktual (AE) besarnya :

Pada bulan-bulan basah (P>PE) :

AE = PE

Pada bulan-bulan kering (P<PE) :

AE = P + ΔST

Neraca Air

Pada bulan basah (P>PE, AE=PE, ΔST>0)

P = PE + S + ΔST

S = (P - PE) - ΔST

Pada bulan kering (P<PE, AE<PE, ΔST<0)

P = AE + ΔST

D = PE - AE

Contoh

Evapotranspirasi = Evaporasi (tanah) + Transpirasi (tanaman)

ET = E + T

Stadia Tanaman E T ET

Tanam 100% 0% 100%

Maksimum 10% 90% 100%

Kebutuhan Air Tanaman Evapotranspirasi (ETC)

TanamanKebutuhan Air (kg) untuk memproduksi setiap kg

biomassaUmur

Alfalfa 844 45-60 hari

Kedele 646 85-150 hari

Oats 583 120-200 hari

Kentang 575 115-160 hari

Gandum 545 120-200 hari

Bit (Gula) 377 160-255 hari

Jagung 349 120-180 hari

Sorghum 305 130-140 hari

Faktor-faktor yang mempengaruhi ET :

IKLIM•Radiasi Matahari

•Suhu Udara

•Kelembaban Udara

•Kecepatan Angin

TANAMAN•Tipe Tanaman

•Varietas (Jenis )Tanaman

•Stadia Tumbuh

MANAJEMEN•Ketersediaan Unsur Hara

•Ketersediaan Air

•Gangguan Racun dsb

•Ganngguan Hama Penyakit

FAKTOR LAIN• Penutupan Kanopi

Tanaman

• Kerapatan Tanaman

ETC sulit diukur, karena :

• Tergantung faktor IKLIM (cuaca)

• Tergantung faktor MANAJEMEN (hama, kerapatan)

• Tergantung faktor TANAH (air dan hara)

ETC ditaksir dari variabel yang lain ET0

ET0 : ET dari permukaan tanaman (rumput) yang tumbuh seragam tingginya tetap (15 cm), tidak kekurangan unsur hara dan air, bebas serangan hama/penyakit dan keracunan.

ET0 = Evapotranspirasi Rujukan

Jadi ET0 :o Tidak tergantung faktor tanamano Tidak tergantung faktor manajemeno Tidak tergantung tanah

ET0 hanya ditentukan oleh faktor iklim

MENAKSIR ET0 : o Panci Penguapano Persamaan Blaney-Criddleo Penman-Monteitho dsb

ET0 = EPan x KPEPan = Evapotranspirasi dari Panci Terbuka (mm/hari)ET0 = Evapotranspirasi Tanaman Rujukan (mm/hari)KP = Koefisien Panci

ET0 = p x (0,46 TRata2 x 8)ET0 = Evapotranspirasi Tanaman Rujukan (mm/hari)TRata2 = Temperatur rata-rata harian (oC)p = Rata-rata panjang hari per tahun (lihat tabel)

Langkah-langkah :

1. Hitunglah Trata2

1. Tentukan nilai p berdasarkan letak lintang lokasi, lihat Tabel

1. Hitung ET0 dengan rumus di atas

TRata2 = ----------------Tmax + Tmin

2

Lati-

tude

North Jan Feb Mar Apr May June July Aug Sept Oct Nov Dec

South July Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May June

60° .15 .20 .26 .32 .38 .41 .40 .34 .28 .22 .17 .13

55 .17 .21 .26 .32 .36 .39 .38 .33 .28 .23 .18 .16

50 .19 .23 .27 .31 .34 .36 .35 .32 .28 .24 .20 .18

45 .20 .23 .27 .30 .34 .35 .34 .32 .28 .24 .21 .20

40 .22 .24 .27 .30 .32 .34 .33 .31 .28 .25 .22 .21

35 .23 .25 .27 .29 .31 .32 .32 .30 .28 .25 .23 .22

30 .24 .25 .27 .29 .31 .32 .31 .30 .28 .26 .24 .23

25 .24 .26 .27 .29 .30 .31 .31 .29 .28 .26 .25 .24

20 .25 .26 .27 .28 .29 .30 .30 .29 .28 .26 .25 .25

15 .26 .26 .27 .28 .29 .29 .29 .28 .28 .27 .26 .25

10 .26 .27 .27 .28 .28 .29 .29 .28 .28 .27 .26 .26

5 .27 .27 .27 .28 .28 .28 .28 .28 .28 .27 .27 .27

0 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27

MEAN DAILY PERCENTAGE (p) OF ANNUAL DAYTIME HOURS FOR DIFFERENT LATITUDES

Rata-rata Suhu Harian

Zona Iklim Rendah

(< 15°C)

Sedang

(15-25°C)

Tinggi

(> 25°C)

Arid/Gurun 4-6 7-8 9-10

Semi arid 4-5 6-7 8-9

Sub-humid (lembab) 3-4 5-6 7-8

Humid/Basah 1-2 3-4 5-6

Kisaran Nilai ETo (mm/hari)

Menghitung EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN (ETC) :

ETC = ET0 x KC

ETC = Evapotranspirasi Tanaman (mm/hari)ET0 = Evapotranspirasi Tanaman Rujukan (mm/hari)KC = Koefisien Tanaman

ETCKC = ET0

Initial Crop Development Mid-season Late Season

20 25 25 10

0% 10% 70% 75% 75%

Faktor Tanaman (KC)

Perbandingan Panjang Fase Pertumbuhan dari beberapa Kelompok Tanaman

Kurva Nilai Koefisien Tanaman (KC)

Total Initial stage Development

stage

Mid season

stage

Late season

stage

Cabbage 120 20 25 60 15

140 25 30 65 20

Carrot 100 20 30 30 20

150 25 35 70 20

Cucumber 105 20 30 40 15

130 25 35 50 20

Maize, sweet 80 20 25 25 10

110 20 30 50 10

Maize, grain 125 20 35 40 30

180 30 50 60 40

Onion/dry 150 15 25 70 40

210 20 35 110 45

Peanut/Groundnut 130 25 35 45 25

140 30 40 45 25

Potato 105 25 30 30 20

145 30 35 50 30

Soybean 135 20 30 60 25

150 20 30 70 30

Tomato 135 30 40 40 25

180 35 45 70 30

APPROXIMATE DURATION OF GROWTH STAGES FOR VARIOUS FIELD CROPS

Crop Initial stage Crop dev. stage Mid-season stage Late season stage

Bean, green 0.35 0.70 1.10 0.90

Bean, dry 0.35 0.70 1.10 0.30

Cabbage/Carrot 0.45 0.75 1.05 0.90

Cotton/Flax 0.45 0.75 1.15 0.75

Cucumber/Squash 0.45 0.70 0.90 0.75

Eggplant/Tomato 0.45 0.75 1.15 0.80

Grain/small 0.35 0.75 1.10 0.65

Lettuce/Spinach 0.45 0.60 1.00 0.90

Maize, sweet 0.40 0.80 1.15 1.00

Maize, grain 0.40 0.80 1.15 0.70

Melon 0.45 0.75 1.00 0.75

Onion, green 0.50 0.70 1.00 1.00

Onion, dry 0.50 0.75 1.05 0.85

Peanut/Groundnut 0.45 0.75 1.05 0.70

Pepper, fresh 0.35 0.70 1.05 0.90

Potato 0.45 0.75 1.15 0.85

Soybean 0.35 0.75 1.10 0.60

Sunflower 0.35 0.75 1.15 0.55

Tobacco 0.35 0.75 1.10 0.90

VALUES OF THE CROP FACTOR (Kc) FOR VARIOUS CROPS AND GROWTH STAGES

Contoh Kurva Faktor Tanaman (Kc) untuk Jagung di Balai Penelitian Kutsaga

Kekurangan air mengakibatkan pertumbuhan tanaman terganggu dan menurunkan produksi bahkan tanaman bisa mati

Ada fase-fase pertumbuhan di mana tanaman sangat kritis terhadap kekurangan air

Kekurangan air pada periode kritis berakibat serius pada pertumbuhan dan produksi tanaman

o KAPAN periode kritis terjadi untuk suatu jenis tanaman ? o Apa TANDAnya ?o Apa DAMPAKnya jika tidak mendapat air cukup ?

Periode Kritis (Kekurangan Air) pada Beberapa Tanaman

Latihan : Neraca Air Thorthwaite and Mather(1)

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm 135 12 86 67 55 32 24 13 16 29 88 140

PE mm 70 66 85 92 98 104 114 136 122 104 89 76

P-PE mm

S(P-PE)neg mm

S(P-PE)pos mm

APWL mm

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

Latihan : Neraca Air Thorthwaite and Mather(2)

ST0 = 300 mm/m

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGU SEP OKT NOP DES YEAR

P mm

PE mm

P-PE mm

S(P-PE)neg mm

S(P-PE)pos mm

APWL mm

ST mm

DST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm