Kinerja Irigasi Permukaan

TEKNIK PEMBERIAN AIR
IRIGASI
(IRRIGATION APPLICATION)
PENDAHULUAN
(INTRODUCTION)
FUNGSI IRIGASI
Fungsi utama:
Memenuhi kebutuhan air tanaman
Fungsi spesifik:
1.
mengambil air dari sumber (diverting)
2.
Membawa/mengalirkan air dari sumber ke
lahan pertanian (conveying)
3.
mendistribusikan air kepada tanaman
(distributing)
4.
mengatur dan mengukur aliran air (regulating
and measuring)
MACAM IRIGASI
Menurut sumber airnya:
1. Air permukaan : sungai, danau, waduk
2. Airtanah : akuifer
Menurut cara pengambilan airnya:
1. Pengambilan gravitasi
2. Pompa
MACAM IRIGASI
Menurut cara pengalirannya:
1. Saluran terbuka (open channel)
2. Jaringan pipa (pipe network)
Menurut cara distribusi di lahan:
1. Irigasi permukaan
2. Irigasi curah
3. Irigasi tetes
IRIGASI PERMUKAAN
(SURFACE IRRIGATION)
Proses Irigasi Permukaan
Profil permukaan air
do
q
yo
Profil infiltrasi
Fase-fase Pemberian Air
waktu
Fase resesi
Fase deplesi
Irigasi berakhir
Fase simpanan
Fase awal
Mulai irigasi
Jarak sepanjang lahan
Proses tersebut dapat dimodelkan dengan model
matematik, seperti hydrodinamic model, kinematic
model
Persamaan Kontinyuitas (1)
T
dx
(y/t) dt
y
dA
Persamaan Kontinyuitas (2)
Aliran unsteady
Perubahan debit terhadap jarak: Q/x
Perubahan kedalaman thd waktu: y/t
Perubahan debit yang melalui ruang dalam
waktu dt : (Q/x) dx dt
Perubahan simpanan selama dt:
T dx (y/t) = dx (A/t) dt
Persamaan Kontinyuitas (3)
Air bersifat incompressible  perubahan
debit + perubahan simpanan = 0
 Q 
 y 
 Q 
 A 

dx dt  T dx dt  
dx dt  dx dt  0
 x 
 t 
 x 
 t 
Disederhanakan:
 Q 
 y 

T    0
 x 
 t 
atau
 Q   A 

   0
 x   t 
Persamaan Energi (1)
dx
Garis percepatan
Garis energi
v2/2g
hf = Sf.dx
ha
v2/2g + d(v2/2g)
y
Permukaan air
y + dy
dz
Dasar saluran
z
z + dz
datum
Persamaan Energi (2)
Kemiringan
Kemiringan
Kemiringan
Kemiringan
Berat air
dasar saluran
permukaan air
garis energi
garis percepatan
:
:
:
:
:
So
Sw
Sf
Sa
w
Persamaan Energi (3)
percepatan : v/t
percepatan untuk tiap satuan berat air
adalah : (w/g)(v/t)
 gaya = massa x percepatan
Kerja oleh percepatan sepanjang dx :
(w/g)(v/t) dx
 kehilangan energi krn percepatan
Dalam satuan berat air: ha  1 v dx
g t
Persamaan Energi (4)
Kehilangan energi krn gesekan: hf  Sf .dx
Sehingga persamaan Bernoulli:
v 2
 v 2
z y
 z  dz  y  dy 
 d 
2g
2g
 2g
Disederhanakan:
v 2
 1 v
 
dx  Sf .dx
 g g
 v 2  1 v
 
dz  dy  d 
dx  Sf .dx  0
 2 g  g t
Persamaan Energi (5)
dibagi dx dan diubah ke diferensial parsial
(z  y )
  v 2  1 v

 Sf  
0
x
Atau
x  2 g 
g t
z y
v v 1 v

 Sf 

0
x x
g t g t
Untuk kemiringan saluran So = - z/x maka
y v v 1 v


 So - Sf
x g x g t
Persamaan Saint Venant
Kinerja Irigasi Permukaan



Keseragaman (uniformity)
Efisiensi aplikasi (application efficiency)
Kecukupan (adequacy)
Keseragaman



Keseragaman menunjukkan kemerataan
distribusi air di lahan.
Besarnya tergantung waktu infiltrasi di
seluruh lahan
Keseragaman besar bila slope besar,
kekasaran hidrolik kecil, debit besar, atau
laju infiltrasi kecil.
Keseragaman

Di lapangan diukur dengan mengukur
kedalaman infiltrasi di sepanjang lahan tiap jarak
tertentu dan dihitung dengan keseragaman
Christiansen
 d
CU  1 
nx


100%


Efisiensi Aplikasi


Efisiensi aplikasi adalah jumlah air yang
digunakan oleh tanaman dibagi total air
yang diberikan.
Efisiensi aplikasi akan besar bila debit
kecil, panjang lahan besar, kekasaran
hidrolik besar, slope kecil, atau laju
infiltrasi besar
Efisiensi Aplikasi
RZ
Ea 
100%

RZ 
D( fc -  i )
Qt

A
100
  - DP - RO
Kecukupan


Kecukupan adalah banyaknya bagian lahan yang
menerima air cukup untuk mempertahankan
kuantitas dan kualitas produksi tanaman pada
tingkat menguntungkan.
Kecukupan seringkali didekati dengan efisiensi
simpanan
S rz
Es 
100%
S fc
Contoh hubungan antar kinerja
irigasi permukaan
CU rendah
Ea rendah
Es tinggi
CU tinggi
Ea tinggi
Es rendah
CU tinggi
Ea rendah
Es tinggi
Beberapa Jenis
Irigasi Permukaan
Irigasi Genangan/Sawah
(Basin)
galengan
siphon
saluran
sawah
Irigasi Alur (Furrow)
Irigasi Alur (Furrow)
alur
Pola
pembasahan
alur
Irigasi Surjan
Irigasi Surjan
Tabukan:
Tanaman: palawija
Ledokan
Tanaman: padi
Irigasi Surjan
RE
ETc
RO
P
S
ETc
P
IRIGASI CURAH
(SPRINKLER)
Irigasi Curah


Membentuk tetesan mirip hujan ke lahan
Fungsi:




memenuhi kebutuhan air tanaman
mencegah pembekuan
mengurangi erosi angin
memberikan pupuk
Keuntungan Irigasi Curah





pengukuran air lebih mudah
tidak mengganggu pekerjaan pertanian
dan hemat lahan
efisiensi air tinggi
investasi dengan mempertimbangkan
kebutuhan
jaringan distribusi luwes dan
memungkinkan otomasi sehingga O&P
lebih murah
Kesesuaian Pemakaian

Tanaman



Kemiringan lahan


Cocok untuk lahan datar maupun bergelombang
Tanah


Cocok hampir semua tanaman (pohon, semak,
hamparan), dapat disiramkan di atas atau di bawah
kanopi
Tidak cocok untuk beberapa jenis sayuran yang mudah
rusak karena tetesan air
Paling cocok untuk tanah pasiran, tapi cocok untuk ham
Air irigasi

Cocok untuk air yang bersih dan bebas sedimen
Komponen Irigasi Curah
pompa
mainline
sumber
lateral
sprinkler
Contoh untuk sprinkler tak bergerak
Tipe pemasangan sprinkler






Portable
Semi-portable
Semipermanent
Permanent
Set-move
Solid set
Tipe pencurah




Impact sprinkler
Gear-driven sprinkler
Reaction sprinkler
Fixed head sprinkler
Kinerja sprinkler
n





Debit sprinkler
Jarak lemparan
Pola distribusi
Rata-rata aplikasi
Ukuran tetesan
(droplets)
Q   KCi Ai Pi xi
i 1
Q
Ak
a
Q
Ak
LS
Pemilihan Sprinkler



Kapasitas debit
Tekanan operasi
Lain-lain:



Sudut nozzle, ukuran tetesan, jarak lemparan,
dan pola aplikasi disesuaikan dengan angin,
tanaman, dan sistem yang digunakan
Sudut nozzle tergantung kecepatan angin dan
tinggi tanaman
Ukuran tetesan kecil cocok untuk tanah
terbuka, tetesan besar cocok untuk daerah
berangin
IRIGASI TETES
(TRICKLE / DRIP)
Irigasi Tetes



Definisi: suatu sistem untuk memasok air
(dan pupuk) tersaring ke dalam tanah
melalui suatu pemancar (emiter / dripper)
Debit kecil dan konstan serta tekanan
rendah.
Air akan menyebar di tanah baik ke
samping maupun ke bawah karena gaya
kapiler dan gravitasi. Bentuk sebarannya
tergantung jenis tanah, kelembaban,
permeabilitas tanah, dan jenis tanaman
Kesesuaian pemakaian

Tanaman



Topografi


Bisa dipakai di semua jenis slope
Tanah


Biasanya cocok untuk tanaman semak, pohon, dan
menjalar
Tanaman dengan nilai ekonomi tinggi
Bisa dipakai di semua jenis tanah
Air


Harus menggunakan air yang bersih untuk mencegak
mampet di emiter
Air harus bebas sedimen, ganggang, endapan pupuk,
dll.
Beberapa metode irigasi tetes




Drip irrigation
Subsurface irrigation
Bubbler irrigation
Spray irrigation
Keuntungan irigasi tetes


Efisiensi sangat tinggi (evaporasi ↓, tidak ada
gerakan air di udara, tidak ada pembasahan
daun, runoff ↓, pengairan dibatasi di sekitar
tanaman pokok)
Respon tanaman lebih baik (produksi, kualitas,
keseragaman)



Tidak mengganggu aerasi tanah, dapat dipadu
dengan unsur hara, tekanan rendah, tidak
mengganggu keseimbangan kadar lengas
Mengurangi perkembangan serangga, penyakit,
dan jamur
Penggaraman/pencucian garam efektif karena ada
isolasi lokasi.
Keuntungan irigasi tetes



Lahan tidak terganggu karena pengolahan
tanah, siraman, dll. Meningkatkan drainasi
permukaan.
Perencanaan dan konstruksi murah bila
penyumbatan tidak terjadi dan pemeliharaan
emiter minimum. O&P murah.
Bisa diletakkan di bawah mulsa plastik,bisa
diterapkan di daerah bergelombang
Komponen Irigasi Tetes
Sumber air
Sumber
air
Control head
Lateral
Manifold
valve
Main line
HIDROPONIK
(HYDROPINIC)
Pengertian


Hidroponik: Hydro  air, Ponos  kerja
Hidroponik: pengerjaan atau
pengelolaan air sebagai media tumbuh
tanaman dan tempat mengambil unsur
hara yang diperlukan pada budidaya
tanaman tanpa menggunakan tanah
sebagai media tanam
Kelebihan








Kebersihan lebih mudah dijaga
Tidak ada masalah berat (pengolahan
tanah dan gulma)
Air dan pupuk sangat efisien,
Tidak tergantung musim
Kualitas produksi tinggi
Produktivitas tanaman lebih tinggi
Mudah diseleksi dan dikontrol
Dapat diusahakan di lahan sempit
Macam-macam hidroponik
Berdasarkan jenis media:
1. Hidroponik dengan kultur air
Mengunakan larutan nutrisi sebagai medianya.
Contoh: Nutrient Film Technique (NFT) dan
Floating Hydroponic System (FHS)
2. Hidroponik substrat
Menggunakan media tanam berupa bahan porus
selain tanah.
Contoh media tanam: pasir, potongan kayu,
serbuk kayu, arang kayu, sabut kelapa, batang
pakis, dan arang sekam.
Macam-macam hidroponik
Berdasarkan cara pemberian larutan nutrisi:
1. sistem sirkulasi
2. sistem non-sirkulasi
Nutrient Film Technique (NFT)

NFT: metode budidaya tanaman di mana
akar tanaman tumbuh pada lapisan nutrisi
yang dangkal dan tersirkulasi yang
memungkinkan tanaman memperoleh, air,
nutrisi, dan oksigen secara cukup
Mesin
pendingi
n
Timer
Pompa
Tangki larutan nutrisi
Nutrient Film Technique (NFT)

1.
2.
3.
4.
5.

1.
2.
3.
Syarat-syarat:
kemiringan talang seragam
kecepatan aliran tidak boleh terlalu tinggi
lebar talang harus memadai
dasar talang harus rata
larutan nutrisi disirkulasikan secara berkala
Kekurangan:
Butuh supplai listrik terus menerus
Bila terjadi infeksi penyakit terhadap satu tanaman,
maka seluruh tanaman akan tertular dalam waktu
singkat.
Butuh investasi awal besar
Floating Hydroponic System
(FHS)

FHS: budidaya tanaman dengan cara
menancapkan tanaman pada lubang
styrofoam yang mengapung pada larutan
nutrisi dalam suatu bak atau kolam
sehingga akar tanaman terendam dan
dapat menyerap larutan nutrisi
Floating Hydroponic System
(FHS)


Larutan nutrisi tidak disirkulasi (tetap pada
wadah
Fluktuasi suhu larutan nutrisi lebih rendah
Tanaman
Mulsa
Larutan
nutrisi
Tanah
Styrofoam
Lantai
kolam
Hidroponik substrat

Hidroponik substrat: metode budidaya
tanaman dimana akar tanaman tumbuh pada
media porus selain tanah yang dialiri larutan
nutrisi sehingga memungkinkan tanaman
memperoleh air, nutrisi, dan oksigen secara
cukup
Hidroponik substrat

karakteristik media tanam:





Macam media tanam



dapat menyerap dan menghantarkan air
tidak mempengaruhi pH air
tidak berubah warna
tidak mudah lapuk
Anorganik
Organik
Cara pemberian larutan nutrisi: irigasi
tetes, pasang surut
Sistem Pasang Surut
(ebb and flow)



Tanaman ditanam di dalam pot dan
diletakkan dalam suatu bak.
Bak digenangi dan dikeringkan dengan
larutan nutrisi secara bergantiansehingga
komposisi larutan nutrisi dan oksigen
seimbang
Cara penggenangan dan pengeringan:



Manual
Otomatis dengan pengatur waktu (timer)
Otomatis maupun sensor kadar lengas
Sistem Pasang Surut
Tanaman
dalam pot
Timer
Pompa
Bak pasang surut
Tanki larutan
nutrisi
Aeroponik

Aeroponik: cara bercocok tanam dimana
akar tanaman tergantung di udara dan
disemprot dengan larutan nutrisi secara
terus menerus
Plastik
penutup
Lubang
drainase
Tanaman
Styrofoam
Sprinkler
Rumah kaca (green house)




Tanaman hidroponik biasanya dibudidayakan
dalam greenhouse atau rumah kaca
Fungsi rumah kaca di daerah tropis: melindungi
tanaman dari curah hujan langsung dan dari
serangan hama
Rumah kaca daerah tropis harus memperhatikan
ventilasi yang baik agar temperatur tidak terlalu
tinggi
Pendinginan rumah kaca:


Evaporative cooling  misting
Zone cooling
Aspek irigasi dalam hidroponik

Fungsi irigasi dalam hidroponik:





Memenuhi kebutuhan air tanaman
Memberikan nutrisi bagi tanaman
Efisiensi harus diperhatikan
Kualitas air harus diperhatikan terutama
untuk sistem sirkulasi
Frekuensi penyiraman pada hidroponik
substrat harus tepat