tanah sebagai fakta dalam irigasi - Ilmu Tanah

TANAH SEBAGAI FAKTA DALAM IRIGASI 1
Tejoyuwono Notohadiprawiro
Beberapa Latar Belakang Uraian
Tanah disebut fakta dalam irigasi karena merupakan kenyataan yang terdapat dalam
hakekat persoalannya. Irigasi diberikan karena persediaan lengas tanah tidak mencukupi
bagi keperluan pertanaman (crop). Sumber pertama air adalah hujan. Tanaman tidak dapat
menggunakan air hujan secara langsung. Untuk dapat digunakan oleh tanaman, air hujan
harus dialih ragamkan terlebih dahulu menjadi lengas tanah (soil moisture) oleh tanah.
Tidak semua air hujan yang jatuh di atas tanah dapat dialihragamkan menjadi lengas tanah,
karena sebagian akan hilang berupa uap oleh proses evaporasi dan hilang berupa aliran
limpas (run off) apabila jatuh di atas tanah yang berlereng. Air hujan yang tidak hilang
akan meresap ke dalam tanah dengan proses infiltrasi. Air infiltrasi inilah yang dapat
dialihragamkan menjadi lengas tanah. Pada tanah yang berdaya infiltasi lambat dan
berpermukaan sangat datar atau cekung, air hujan yang tidak hilang akan menggenang dan
ini mengakibatkan alih ragam menjadi lengas tanah tertunda. Air menggenang juga
memperbesar kesempatan evaporasi sehingga lebih banyak air hujan yang hilang. Makin
banyak air hujan yang hilang, makin kurang air hujan yang dapat mengisi lengas tanah.
Makin lambat laju infiltrasi, makin lambat laju pengisian lengas tanah. Jumlah air hujan
yang siap berinfiltrasi bersama dengan laju infiltrasi menjadi ukuran efektivitas hujan
dalam kaitannya dengan pembentukan lengas tanah.
Laju infiltrasi lambat dapat merupakan persoalan struktur tanah, atau merupakan
persoalan tegangan lengas tanah. Struktur tanah mampat (compact) atau pada permukaan
tanah terbentuk kerak (crust) melambatkan laju infiltrasi atau bahkan menghentikan
infiltrasi. Laju infiltrasi mengalami perlambatan atau infiltrasi terhenti dapat juga
disebabkan karena tegangan lengas tanah nihil, berarti tanah jenuh air. Tanah jenuh air
karena pengisian berlebihan sebelumnya atau karena muka air tanah dangkal. Yang
menjadi persoalan dalam irigasi ialah infiltrasi yang berkaitan dengan struktur tanah.
Infiltrasi yang berkaitan dengan tegangan lengas tanah menjadi persoalan dalam
pengatusan (drainage).
1
Pertemuan Pembahasan Kebutuhan air irigasi. Direktorat Jenderal Pengairan DPU dengan FTP UGM,
Yogyakarta, 28-30 Januari 1986.
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
1
Hujan efektif adalah hujan potensial bagi pembentukan lengas tanah. Jumlah ini
masih harus dikurangi dengan jumlah yang melakukan perkolasi untuk memperoleh ukuran
jumlah air hujan yang benar-benar dapat membentuk lengas tanah. Ini yang boleh disebut
hujan aktual bagi pembentukan lengas tanah. Daya tambat air (water retention capacity)
tubuh tanah dan laju perkolasi saling berinteraksi menurut imbangan kekuatan masingmasing. Laju perkolasi dapat dikekang oleh daya tambat air yang kuat atau oleh lapisan
tanah yang berdaya lulus air kecil atau kedap air. Ini semuanya merupakan faktor hakiki
tubuh tanah. Laju perkolasi dapat pula dikekang oleh faktor-faktor luar tubuh tanah berupa
air tanah tinggi atau lapisan geologi yang berdaya lulus air kecil atau kedap air.
Sebaliknya, daya tambat air dapat dilawan oleh laju perkolasi yang cepat, yang diimbas
(induced) oleh air tanah rendah sekali dalam bahan geologi yang sarang. Dalam tubuh
tanah daay tambat air dan laju perkolasi biasanya saling berlawanan. Daya tambat air kuat
biasanya disertai oleh laju perkolasi lambat dan sebaliknya.
Pengetahuan tentang dinamika air pada permukaan tanah dan di dalam tubuh tanah
sangat diperlukan sebagai landasan pengaturan irigasi dan perancang bangunan-bangunan
irigasi. Dengan menerapkan teknik irigasi yang didasarkan atas pengetahuan ini, efisiensi
irigasi dapat ditingkatkan sehinggga memadai. Jumlah, waktu dan kekerapan pemberian air
kepada pertanaman akan dapat diatur sebaik-baiknya manurut kebutuhan sebenarnya, dan
kebocoran air dalam saluran penyalur dan pembagi dapat dibatasi sampai tingkat yang
masih dapat ditenggang (tolerated) menurut ukuran efisiensi teknik.
Kebutuhan pertanaman akan air yang harus dipasok (supplied) oleh irigasi
ditentukan oleh: (1) Ketersediaan hujan aktual bagi pembentukan lengas tanah, dan (2)
Macam dan unsur pertanaman serta sistem budidaya yang diterapkan. Sistem budidaya
menyangkut berbagai gatra agronomi, seperti jarak tanam, pergiliran pertanaman, sistem
penyiapan lahan, pengolahan tanah dan pemupukan. Macam pertanaman tidak saja
menyangkut jenis tanaman yang diusahakan, akan tetapi juga menyangkut bagian tanaman
yang dipanen (umbi, batang, daun, buah, biji atau bunga). Jadi, perencanaan dan
pelaksanaan irigasi harus berwawasan tempat dan waktu, baik yang bertalian dengan
lingkungan biofisik, biologi pertanaman, maupun dengan keadaan sosioekonomi. Keadaan
sosioekonomi menjadi faktor sangat penting dalam menentukan tingkat produksi yang
diinginkan.
Dengan persepsi tentang irigasi semacam ini dapatlah dibuat suatu acuan pengicak
(simulation model). Dengan acuan ini sistem irigasi yang sepadan dapat dipersiapkan
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
2
terlebih dahulu bagi tiap keadaan atau perubahan keadaan yang teramalkan. Disamping itu
efisiensi tertinggi yang dapat dicapai dengan suatu sistem irigasi tertentu yang diterapkan
pada suatu keadaan biofisik dan sosioekonomi tertentu dapat dihitung sebelum sistem
irigasi itu diterapkan benar-benar. Dengan kata lain, acuan pengicak sangat berguna untuk
menunjukkan berbagai alternatif yang tersediakan bagi pembangunan irigasi diberbagai
tempat dan meramalkan akibat atas efisiensi irigasi kalau satu atau lebih faktor penentu
berubah.
Sesuai dengan judul maka makalah ini dibatasi pada faktor tanah sebagai suatu
fakta hidrologi dari rangkaian kesatuan tanah-tanaman-atmosfir (soil-land-atmosphere
continue, SPAC).
Analisis Sistem
Rangkaian kesatuan tanah-tanaman-atmosfir (RKTTA) dapat dibuat menjadi suatu
submodul hidrologi dari keseluruhan acuan irigasi. Submodul yang lain ialah agronomi dan
sosioekonomi usahatani. Dalam submodul hidrologi tanah dijadikan pusat kelakuan
agrohidrologi karena tanah menjadi tali penghubung (link) antara sumber air alamiah
(atmosfir) dan pengguna air yang sekaligus bertindak pula sebagai salah satu penggerak
daur hidrologi (tanaman). Dalam hal irigasi variabel pengguna air bukan tanaman sebagai
individu, akan tetapi masarakat tanaman berupa pertanaman (crop). Pertanaman
merupakan suatu agroekosistem yang terdiri atas anasir-anasir tanaman, risosfir, iklim
mikro, dan lingkungan hayati.
Risosfir merupakan antarmuka (interface) tanaman dengan tanah. Iklim mikro
merupakan antarmuka rumit anatar tanaman dengan atmosfir disatu pihak, antara tanah dan
atmosfir dipihak yang lain, dan bergantung pada hasil kedua proses antar muka tersebut.
Lingkungan hayati tersusun atas makhluk-makhluk pengganggu (hama, penyakit, parasit,
gulma) dan makhluk-makhluk berguna (serangga penyerbuk, pohon peteduh, dsb. ). Jasad
renik tanah pada lazimnya diangggap bagian dari tanah. Untuk pembahasan irigasi
lingkungan hayati dapat diabaikan sepanjang tidak menyaingi tanaman pokok dalam
menggunakan lengas tanah.
Untuk membuat submodul hidrologi diperlukan sejumlah data, yaitu fakta yang
dapat ditarik menjadi suatu kesimpulan. Data itu ialah:
1. Curah hujan sebagai variabel perolehan (gain)……………………………………..H
2. Laju evaporasi sebagai variabel kehilangan (loss)………………………………….E
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
3
3. Laju aliran limpas (runoff) sebagai variabel kehilangan…………………………….L
4. Laju perkolasi sebagai variabel kehilangan………………………………………….P
5. Tingkat genangan air sebagai variabel simpanan sementara (simpanan tidak aktif)..G
6. Laju transpirasi sebagai variabel kehilangan dalam proses penggunaan…………….T
7. Daya tambat air dari tanah sebagai variabel simpanan aktif…………………………A
8. Laju infiltrasi sebagai variabel perolehan…………………………………………….I
Dengan variabel-variabel di atas dapat ditetapkan kelakuan hidrologi suatu wilayah
yang berkenaan dengan pemasokan (supply) lengas tanah sepanjang tahun. Dengan
merinci data menurut waktu dapat diperoleh petunjuk tentang pola pemasukan lengas tanah
sepanjang tahun. Pola ini akan memberitahukan kapan akan ada defisit lengas tanah dan
berapa lama hal itu akan berlangsung, atau kapan akan ada surplus berlebihan dan berapa
lama hal itu akan berlangsung. Defisit mengisyaratkan irigasi, atau mengubah pertanaman
untuk menurunkan kebutuhan air, atau mengendalikan variabel kehilangan bersamaan
dengan memperbesar variabel perolehan. Surplus berlebihan mengisyaratkan pengatusan
(drainage), atau penggunaan pertanman yang memerlukan air lebih banyak, atau
memeperbesar variabel simpanan sementara.
Dengan formalisasi matematik submodul hidrologi itu dapat disajikan sebagai
berikut:
A = I – P………………………………………………………………………..(1)
I = H – E – L pada lahan berlereng…………………………………………….(2a)
I = H – E – G pada lahan datar atau cekung……………………………………(2b)
maka:
A = H – E – (L + G) – P………………………………………………………...(3)
dan dengan pertanaman tertentu diperoleh persamaan:
A’ = H – E – T- (L + G) – P…………………………………………………….(4)
yang A’ adalah besaran kapasitas pengisian lengas tanah dari agroekosistem tertentu dalam
RKTTA. A’ di atas nol berarti surplus, A’ sama dengan nol berarti marginal, sedang A’ di
bawah nol berarti defisit. Untuk menekan resiko karena penyimpangan cuaca, fasilitas
irigasi sudah diperlukan dalam kawasan dengan A’ positif kecil. Batasan posotif kecil
bergantung pada variabilitas cuaca yang teramalkan. Dengan usaha menurunkan E,
misalnya dengan mulsa, dan/atau mengecilkan L, misalnya dengan teras, I dapat dinaikkan
apabila keadaan struktur permukaan tanah tidak merupakan kendala bagi penaikan I
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
4
(persamaan 2a). dengan penaikan I maka A akan naik. Kenaikan A akan lebih banyak
kalau bersamaan dengan penaikan I, P diturunkan (persamaan 1).
Dari persamaan 3 dan 4 dapat diturunkan persamaan baru:
A’ = A – P …………………………………………………………………..(5)
Berdasarkan persamaan 5 bertambah jelas bahwa A’ merupakan indeks neraca lengas
dalam suatu agroekosistem. A’ menjadi pedomen pengoptimuman hubungan antara
pemasokan dan permintaan air. A dimanipulasi dengan pengelolaan tanah dan T
dimanipulasi dengan pengaturan sistem pertanaman (cropping system). Manipulasi A
menghasilkan sederet harga A1 s.d. An dan manipulasi Tabel menghasilkan sederet harga
T1 s.d. Tm. Maka:
A’ = F (AITj)…………………………………………………………………(6)
dan dengan formalitas matematik ini sebagai kriterium dapat dikerjakan pemetaan
agrohidrologi. Untuk keperluan perencanaan makro, T dapat disederhanakan menjadi
empat kelas, yaitu padi sawah, tanaman semusim lahan kering (palawija, padi gogo),
tanaman rumput pakan (fodder grass), dan tanaman tahunan (pohon). Interval waktunya
cukup dibuat tiga bulanan. Untuk A hanya diadakan sebuah kelas yaitu A aktual tanpa
manipulasi teknologi. Klasifikasi dan pemetaan agrohidrologi makro seperti ini telah
dikerjakan oleh Notohadiprawiro & Asmara (1985).
Persamaan 6 juga dapat dipakai untuk meramalkan keadaan yang akan terjadi kalau
AI dan/atau Tj berubah. Maka persamaan ini merupakan alat perumus kebijakan
pemanfaatan sumberdaya air, termasuk kebijakan pembangunan irigasi. Persamaan 6
sebagai acuan pengicak akan sanggup menyajikan berbagai rupa alternatif, mulai dari yang
menggunakan teknologi tradisional, konvensional sampai dengan yang menggunakan
teknologi canggih yang bersifat inovatif.
Pengefektifan dan Pengefisienan Irigasi Lewat Ilmu Tanah
Menggunakan air hujan langsung untuk memenuhi kebutuhan pertanaman jauh
lebih murah dan melewati jalan jauh lebih pendek daripada menunggu dulu sampai air
hujan berganti menjadi mata air, sungai atau air tanah dan baru kemudian dengan teknik
tang rumit mengambilnya, mengumpulkannya dan menyalurkannya ke petak pertanaman.
Makin panjang jalan yang harus dilalui dari sumber dari tempat penggunaan, makin
berkurang efisiensi pemanfaatannya. Setiap alihragam menyebabkan kehilangan tertentu
karena tidak ada proses alihragam yang daparbekerja dengan efisiensi 100%. Barangkali
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
5
belum ada orang yang menghitung berapa tingkat efisiensi alihragam air hujan menjadi air
tanah, kemudian air tanah menjadi mata air, lalu mata air menjadi sungai, sungai menjadi
air waduk atau danau, dan akhirnya air waduk atau danau menjadi lengas tanah yang siap
diserap tanaman. Penyaluran dan pembagian air waduk ke petak pertanaman jauh dari
efisiensi yang diharapkan. Kehilangan air dalam penyaluran tersier sebanyak 30% bukan
merupakan angka yang jarang ditemukan. Dilihat dari segi ini irigasi dengan air tanah jauh
lebih efisien, dan juga lebih murah daripada dengan air waduk. Irigasi dengan air telaga
lapangan lebih efisien lagi, karena air telaga lapangan tidak laindaripada simpanan
sementara (G) yang diperoleh dengan teknik “water harvesting”. Air tanah sebetulnya juga
merupakan simpanan sementara yang menampung air perkolasi (P), akan tetapi
kedudukannya terhadap sumber air H lebih jauh. Air juga hilang karena penguapan. Dilihat
dari sudut ini penyimpanansebagai air tanah jauh lebih menguntungkan daripada
penyimpanan dalam telaga lapangan atau dalam waduk.
Timbul pertanyaan mendasar, mengapa orang lebih senang mengadakan dan
menggunakan air irigasi daripada memanfaatkan air hujan langsung? Jawaban yang
biasanya segera diutarakan ialah bahwa irigasi merupakan bukti kemajuan dan
kecanggihan teknologi pemanfaatan air dan karena itu menjadi jaminan kuat bagi
kenerhasilan panen. Untuk bandingan orang mengajukan sistem pertanian tadah hujan
yang berasal dari jaman prateknologi. Memang benar pertanian tadah hujan yang
dijalankan oleh para petana subsisten merupakan warisan jaman prateknologi. Kita tidak
boleh lupa bahwa teknologi yang diterapkan dalam pertanian tadah hujan juga telah
mencapai tataran tinggi dalam bentuk teknik modifikasi struktur tanah, pengelolaan tanah,
pengubahan bentuk muka lahan (berbagai bentuk teras, surjan), pengendalian iklim mikro
dan iklim tanah, pengendalian gulma yang menjadi tanaman pokok dalam menggunakan
lengas tanah, dan berupa jenis-jenis tanaman unggul dalam hal produksi, ketahanan
terhadap kekurangan air dan efisiensi penggunaan air menurut nisbah transpirasi
(transpiration ratio, yaitu jumlah produksi bahan kering dari setiap satuan berat air yang
digunakan). Maka pertanian tadah hujan (rainfed farming, dry land farming) jangan
dibayangkan seperti yang dijalankan oleh para petani subsisten atau peladang. Bahkan
tanpa teknologi pengelolaan lengas tanah seperti yang diterapkan pada sistem pertanian
tadah hujan, irigasi tidak akan mencapai tingkat efisiensi dan efektivitas yang memadai.
Irigasi bersama dengan pengatusan (drainage) baru benar-benar menjadi teknik
hidromeliorasi apabila dikendalikan dengan pengelolaan lengas tanah.
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
6
Tegangan lengas tanah (moisture tension) dan pola perubahannya sepanjang waktu
dan menurut tempat menjadi pemandu kapan, dimana, berapa banyak, dan berapa sering
air irigasi diperlukan. Dengan berbagai teknik pengawetan lengas tanah, seperti modifikasi
struktur tanah, pendalaman jeluk mempan tanah (soil effective depth), pemasukan bahan
organik, penggunaan mulsa, dsb., laju peningkatan tegangan lengas tanah (laju
pengeringan) dapat dilambatkan, pola perubahan tegangan lengas dapat dibuat lebih
beraturan dan perbedaannya antar petak dapat ditekan. Dengan demikian irigasi dapat
dibatasi, dapat dijadwalkan lebih baik dan dapat diatur lebih seragan dalam kawasan yang
lebih luas. Jadi, irigasi yang baik memerlukan pengetahuan lengkap tentang hidrologi
tanah, yang berintikan dinamika dan neraca lengas tanah.
Mutu air irigasi tidak hanya ditentukan keadaan dan sifat airnya sendiri, akan tetapi
sangat ditentukan oleh hasil interaksi antara air dan tanah. Misalnya, air payau harus
bernilai bermutu buruk kalau akan dipakai mengirigasi tanah yang berkadar lempung
rendah atau tanah lempung yang terdiri atas lempung beraktivitas rendah (berdaya sangga
kecil). Akan tetapi air yang sama itu dapat diberikan kepada tanah berkadar lempung tinggi
yang beraktivitas besar tanpa mengganggu pertumbuhan pertanaman. Air yang banyak
mengandung Ca dan/atau Mg akan mengimbas (induce) kekahatan (deficiency) K jika
diberikan pada tanah yang berkadar K marginal, akan tetapi tidak berpengaruh jika
tanahnya cukup mengandung K. Maka irigasi pun memerlukan pengetahuan tentang kimia
tanah.
Irigasi harus menjadi bagian dari teknologi produksi inovatif. Ini berarti bahwa
irigasi jangan selalu dikerjakan dengan teknik konvensional. Teknik irigasi harus lentur
(fleksibel) sehingga menjadi sarana produksi pertanian yang benar-benar sepadan
(appropriate) dengan kebutuhan setempat dan berwawasan lingkungan. Hanya dengan
konsep inovatif irigasi dapat mencapai taraf keefektifan dan keefisienan yang tinggi.
Konsep novatif hannya dapat diterapkan kalau kita memiliki daya pelengkap dan peramal
keadaan yang kuat. Untuk memperkuat daya inilah dibuat acuan pengicak sebagaimana
digambarkan di atas.
Kebijakan dan teknik irigasi warisan jaman kolonial Belanda sudah usang dan
harus dirombak, disesuaikan dengan hakekat pertanian sebagai suatu agroekosistem.
Sehubungan dengan pertanyaan mendasar tersebut di atas barangkali ada suatu sikap
tersembunyi, yaitu enggan atau malas berbuat lain daripada yang biasa dilakukan. Untuk
dapat memapankan (establish) pertanian tadah hujan diperlukan kemahiran (pengetahuan +
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
7
keterampilan) mengelola sumberdaya lahan sehingga kemmapuan potensial semua anansir
lahan (land components) termanfaatkan sebaik-baiknya. Memang lebih mudah dan lebih
enak memasukkan air irigasi setiap kali diinginkan (diinginkan tidak harus sama dengan
diperlukan, bahkan sering apa yang diinginkan itu sebenarnya tidak diperlukan) daripada
memanfaatkan air hujan sebaik-baiknya terlebih dulu sebelum berfikir memasukkan air
irigasi. Hal ini dapat digambarkan dengan seloka “mengapa perlu mencari makan sendiri
kalau ada orang yang selalu siap menyuapkan kita”.
Pendirian petani bahwa pemerintah wajib menyuapi mereka terus, atau mungkin
pula pendirian pemerintah bahwa dia didirikan untuk selalu menyuapi petani, harus segera
dibuang jauh-jauh. Mengapa petani sanggup berkebun karet, the, kopi,kelapa dsb.secara
tadah hujan, dan sebaliknya pemerintah menganggap hal itu wajar. Kebun merupakan
suatu agroekosistem yang secara hakiki memiliki mekanisme pemanfaatan kemampuan
potensial semua anasir sumberdaya lahan, termasuk hujan. Kebun dengan sendirinya dapat
mengurangi aliran limpas, dapat mengurangi infiltrasi, dapat memperbaiki daya tambat
lengas tanah, dan dengan menciptakan iklim mikro tertentu dapat mengurangi penguapan
sehingga cadangan lengas tanah lebih awet. Maka di wilayah–wilayah yang sulit untuk
pertanian pangan, karena tanahnya miskin, berlereng terlalu curam dan/atau pola curah
hujan sedemikian rupa sehingga musim kemarau terlalu panjang atau terlalu kering, atau
hujan kurang beraturan, perkebunan dapat dikembangkan tanpa kesulitan yang berarti.
Pertanaman semusim memang tidak memiliki mekanisme hakiki semacam itu. Untuk
mengisi kekurangan pada hakekat ini pikiran pengelola biasanya pertama-tama melayang
ke pupuk dan irigasi. Sebetulnya dengan kemahiran teknologi yang telah kita miliki
kekurangan itu dapat diisi dengan jalan mengubah sistem pertanaman dengan menerapkan
asas yang di Amerika Selatan dikenal dengan istilah “low-input technology”, yang oleh
Fakultas Pertanian UGM dijabarkan menjadi “teknologi hemat energi”, atau yang di
Amerika Serikat dikenal dengan istilah “organic farming”. Dengan demikian kalau
menggunakan pupuk dan air irigasi karena bahan-bahan tadi memang diperlukan dan
bukan karena sekadar diinginkan untuk mudahnya saja. Sistem usahatani pun harus
dibangun kembali untuk dapat menampung sistem pertanaman yang lebih canggih itu.
Irigasi dan tadah hujan bukan dua hal yang dapat dipertentangkan. Irigasi
merupakan sarana pelengkap (komplementer) sistem pertanian tadah hujan. Demikian pula
pupuk dan pestisida merupakan sarana pelengkap sistem pertanian berteknologi hemat
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
8
energi. Tadah hujan merupakan salah satu gatra (aspect) pokok sistem pertanian
berteknologi hemat energi, sehingga irigasi menjadi sarana pelengkap sistem pertanian ini.
Acuan
Notohadiprawiro, T., & Asmara, A.A. 1985. Agrohydrological zoning of Indonesia based
on moisture regimes. 15 pp + 2 appendices + 5 maps.
Alumni Fakultas Pertanian UGM. 1981 . Sistem pertanian hemat energi . Sumbangan
konsepsi pembangunan pertanian. 10 h.
Buletin No. 17 Fakultas Pertanian UGM. 1982 . 35 h .
Presiding Diskusi Panel UGM – DPU . 1983 . Peningkatan efisiensi pemanfaatan air pada
tingkat usaha tani . 105 h.
«»
Repro: Ilmu Tanah Universitas Gadjah Mada (2006)
9