EVAPOTRANSPIRASI POTENSIAL - dr.ir. sugeng prijono, ms

III. NERACA AIR
Dalam pokok bahasan Neraca air akan dibahas mengenai:
 Neraca Air metodeThornwaite-Mather
 Komponen neraca air profil dan cara mengukurnya
 Evaporasi + Transpirasi
 RAW (air siap tersedia)
Tujuan Instruksional khusus: Mampu menjelaskan Neraca air di mintakat perakaran.
PENDAHULUAN




Kuantitas dan ketersediaan air dalam tanah untuk pertumbuhan diketahui
berdasarkan dinamika neraca air dalam tanah.
Neraca air tanah merupakan suatu bentuk analisis input air ke dalam dan output air
dari tanah.
Hasil dari analisis neraca air dapat digunakan sebagai informasi tentang kapan awal
penggunaan air tanah untuk proses evapotranspirasi, kapan terjadi surplus
(kelebihan) air dalam tanah, kapan terjadi deficit (kekurangan) air dalam tanah dan
kapan saat yang tepat untuk pengisian kembali air tanah. Hal tersebut diatas
sangat berguna untuk para pelaku irigasi dalam menetukan jadwal irigasi.
Kadar volume air dalam tanah hanya bisa bertambah jika ada tambahan air dari
luar tanah melalui proses infiltrasi. Dan kadar air dalam tanah hanya bisa berkurang
melalui proses evapotranspirasi dan drainase dalam tanah.
3.1. NERACA AIR WILAYAH
HUJAN
 Hujan merupakan proses jatuhnya air yang berada di atmosfer yang kemudian
jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk butiran air. Proses terbentuknya hujan
diawali oleh proses penguapan air dari perairan permukaan ke atas atmosfer yang
kemudian terkondensasi di dalam awan dan turun kembali ke permukaan bumi
dalam bentuk butiran air.
 Curah hujan menggambarkan total dan intensitas hujan yang terjadi pada satu
wilayah. Curah hujan biasanya diukur oleh alat pengukur curah hujan
(umbrometer) di stasiun-stasiun klimatologi.
 Untuk suatu wilayah tangkapan air (DAS), tebal hujan diukur dengan pendekatan
yang didasarkan pada data curah hujan dari beberapa stasiun klimatologi di
sekitarnya. Pendekatan yang dapt digunakan untuk menghitung tebal hujan suatu
DAS adalah :
 Rata-rata aritmatik
 Metode isohiet
 Metode polygon Theissen
IRIGASI DAN DRAINASE
ARITMATIK
ISOHIET
POLIGON
THEISSEN
Gambar 3. 1. Metode penghitungan tebal hujan rata-rata

Metode rata-rata aritmatik merupakan metode yang paling sederhana.
Metode ini umumnya digunakan untuk menghitung tebal hujan pada wilayah
dengan topografi datar dengan stasiun pengamatan hujan yang cukup banyak.
Persamaan yang digunakan adalah :
P = tebal hujan (mm)
n = jumlah stasiun pengamatan
𝑷𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 =

Isohiet menggambarkan suatu garis dengan tebal hujan yang sama besarnya,
persamaan yang digunakan adalah :
𝑷𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 =

𝟏
𝑷 + 𝑷𝟐 + 𝑷𝟑 + … … + 𝑷𝒏
𝒏 𝟏
𝟏
𝑨 𝑷 + 𝑨𝟐 𝑷𝟐 + 𝑨𝟑 𝑷𝟑 + … … + 𝑨𝒏 𝑷𝒏
𝑨 𝟏 𝟏
P = tebal hujan (mm)
A = luas daerah diantara dua garis isohiet (km2)
Metode polygon Theissen didasarkan pada anggapan bahwa sebuah stasiun
hujan dapat mewakili pengamatan tebal hujan pada wilayah dengan unit luasan
tertentu dan dibatasi oleh garis tegak lurus yang menghubungan stasiun hujan
lain yang berada di dekatnya. Persamaan yang digunakan adalah :
𝑷𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂 =
𝑷𝟏 𝑨𝟏 + 𝑷𝟐 𝑨𝟐 + … … + 𝑷𝒏 𝑨𝒏
𝑨𝟏 + 𝑨𝟐 + … … + 𝑨𝒏
P = tebal hujan (mm)
A = luas wilayah polygon theissen (km2)
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
ETo (EVAPOTRANSPIRASI POTENSIAL)

Evaporasi merupakan suatu proses gerakan air dari tanah, air intersepsi kanopi
dan tubuh air bebas ke atmosfir.

Transpirasi merupakan suatu proses gerakan air dari dalam tubuh tanaman
melalui stomata menuju ke atmosfer.

Evapotranspirasi merupakan gambaran dari total evaporasi dan transpirasi
tanaman ke atmosfer.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya evapotrasnpirasi adalah : suhu
udara, kelembaban relatif, kecepatan angin dan panjang hari (penyinaran
matahari).

Evapotranspirasi potensial (ETo) merupakan evapotranspirasi yang terjadi di
suatu unit luasan yang ditumbuhi tanaman rumput setinggi 8 – 15 cm, dengan
pertumbuhan seragam dan optimal serta dalam kondisi kecukupan air
(Doorenbos & Pruit).
Gambar 3. 2. Evapotranspirasi Potensial

Besarnya laju Evapotranspirasi Potensial (ETo) dapat diduga melalui persamaan
Blaney-Criddle, Thornwaite, Radiasi (Makkink, 1957), Penman, Panci, PenmanMonteith.
Masing-masing
persamaan
membutuhkan
ketersedian
data
metereologi yang berbeda-beda.

Besarnya laju ETo juga dapat diduga secara komputerisasi dengan
menggunakan perangkat lunak yang tersedia. Software yang dapat digunakan
antara lain : dayet dan cropwat 8.

Metode Blaney-Cridle memerlukan data meteorology berupa suhu udara dan
data pendukung berupa letak lintang dan faktor koreksi c, persamaan yang
digunakan adalah :
ETo
c
p
T
= evapotranspirasi potensial
(mm/hari)
𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝒑 𝟎. 𝟒𝟔 𝑻 + 𝟖
= faktor koreksi yang tergantung
pada kelembaban relative
minimum, panjang hari dan
kondisi angin pada siang hari
= prosentase lama penyinaran (tabel 1 dalam FAO 24)
= suhu rata-rata harian selama 1 bulan(0C)
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE

Metode Thornwaite juga membutuhkan data metereologi berupa suhu udara,
persamaan yang digunakan adalah :
ETo
T
I

a
= Evapotranspirasi (mm/hari)
= suhu rata-rata harian (0C)
= indeks panas selama satu
tahun
= {6.75 x (10-7 I3) – (7.7 x 10-5 I2) +
c
= faktor koreksi
𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝟏𝟔
𝟏𝟎 𝑻
𝑰
𝒂
𝒅𝒊𝒎𝒂𝒏𝒂
(1.792 I) + 0.49239}
𝑰=
𝒊=
𝑻
𝟓
𝟏.𝟓𝟏𝟒
Metode radiasi membutuhkan data metereologi berupa suhu udara dan
panjang hari, persamaan yang digunakan adalah :
ETo
c
W
Rs
n
N
Ra
= Evapotranspirasi potensial
(mm/hari)
= faktor koreksi yang
𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝑾 . 𝑹𝒔
bergantung pada kelembaban
relative dan kecepatan angin
𝒅𝒊𝒎𝒂𝒏𝒂
= faktor tertimbang yang
𝒏
bergantung pada suhu udara
𝑹𝒔
=
𝟎.
𝟐𝟓
+
𝟎.
𝟓𝟎
dan altitude
𝑵
= radiasi gelombang pendek
yang diterima bumi(mm/hari)
= lama penyinaran actual
= lama penyinaran maksimum (Tabel 3 dalam FAO 24)
= radiasi teresterial (Tabel 2 dalam FAO 24)
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
𝑹𝒂
IRIGASI DAN DRAINASE

Metode Penman membutuhkan data metereologi berupa suhu udara,
kelembaban, kecepatan angin, lama penyinaran dan intsitas radiasi. Persamaan
yang digunakan adalah :
𝑬𝑻𝒐 = 𝒄 𝑾. 𝑹𝒏 + 𝟏 − 𝑾 . 𝒇 𝑼 . (𝒆𝒂 − 𝒆𝒅
Dimana,
ETo = evapotranspirasi potensial (mm/hari)
c
= faktor koreksi akibat kondisi siang dan malam
W
= faktor tertimbang yang dipengaruhioleh suhu udara
Rn
= radiasi netto (mm/hari)
𝑹𝒏 = 𝑹𝒔 − 𝑹𝒏
𝑹𝒔 = 𝟎. 𝟐𝟓 + 𝟎. 𝟓𝟎
𝒏
𝑹𝒂
𝑵
𝑹𝒏𝒍 = 𝒇 𝒕 𝒙 𝒇 𝒆𝒅 𝒙 𝒇
𝒏
𝑵
𝒇 𝒆𝒅 = 𝟎. 𝟑𝟒 − 𝟎. 𝟎𝟒𝟒 𝒆𝒅
f(u) = fungsi yang dipengaruhi oleh kecepatan angin
𝒇 𝑼 = 𝟎. 𝟐𝟕 𝟏 +
𝑼𝟐
𝟏𝟎𝟎
(ed-ea) = perbedaan antara tekanan udara jenuh dan udara atmosfir (mbar)
RH =kelembaban relative

𝒆𝒅 = 𝒆𝒂 𝒙 𝑹𝑯
Metode evaporasi panci merupakan pengukuran dengan melihat pengaruh
radiasi, angin, suhu udara dan kelembaban udara. Persamaan yang digunakan
adalah :
ETo = Evapotranspirasi potensial (mm/hari)
Kp = koefisien panci
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
𝑬𝑻𝒐 = 𝑲𝒑 𝒙 𝑬𝒑𝒂𝒏
IRIGASI DAN DRAINASE

Metode Penman-Monteith dikembangkan oleh FAO pada tahun 1990, dengan
persamaan :
𝟗𝟎𝟎
𝟎. 𝟒𝟎𝟖∆ 𝑹𝒏 − 𝑮 + 𝜸 𝑻 + 𝟐𝟕𝟑 𝑼𝟐 𝑽𝑷𝑫
𝑬𝑻𝒐 =
∆ + 𝜸 𝟏 + 𝟎. 𝟑𝟒𝑼𝟐
ETo
𝛾
𝑅𝑛
𝐺
∆
=
=
=
=
=
Evapotranspirasi potensial
koefisien psychrometer
radiasi netto (mm/hari)
perubahan simpanan panas tanah jenuh
perubahan tekanan uap jenuh yang berkaitan dengan perubahan
suhu udara
𝑇
=temperatur udara (0C)
U2(VPD) = kecepatan angin pada ketinggian 2 m di atas permukaan tanah
(km/jam)
3.2. NERACA AIR METODE THORNTHWAITE & MATHER
(1955)


Seorang ahli geografi C.W. Thornthwaite (1899-1963) dan timnya memelopori
penggunaan metode neraca air untuk mengestimasi kebutuhan air irigasi.
Dalam metode Thornthwaite & Mather dapat dihasilkan analisa tentang awal
penggunaan air dalam tanah oleh tanaman untuk evapotranspirasi, saat
terjadinya surplus air, saat terjadinya defisit air dan awal proses pengisian
kembali simpanan air tanah (recharge).
Gambar 3.3 . Gambaran neraca air
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE

Komponen neraca air terdiri dari :
 ST
: Kandungan lengas tanah dalam zona perakaran (mm)
 STo
: Kandungan lengas tanah dalam zona perakaran pada field
capacity (m)
 APWL : Jumlah kumulatif defisit curah hujan (mm)

 AE
: evapotranspirasi aktual (mm/bulan)
 PE
: evapotranspirasi potensial (mm/bulan)
 ∆𝑆𝑇
: perubahan kadar lengas dalam zona perakaran (mm/bulan)
 D
: defisit lengas tanah (mm/bulan)
 S
: surplus lengas tanah (mm/bulan)
Kandungan lengas di dalam mintakat perakaran (ST) tergantung dari :
 Kandungan lengas pada kapasitas lapangan (STo)
 Kumulatif defisit curah hujan (APWL) dihitung dengan persamaan :
𝑺𝑻 = 𝑺𝑻𝒐 𝒙 𝒆
+𝑨𝑷𝑾𝑳/−𝑺𝑻𝒐
 Evapotranspirasi aktual (AE) dihitung dengan persamaan :
𝒖𝒏𝒕𝒖𝒌 𝒃𝒖𝒍𝒂𝒏 𝒃𝒂𝒔𝒂𝒉, 𝑷 > 𝑃𝐸 ∶ 𝑨𝑬 = 𝑷𝑬
𝒖𝒏𝒕𝒖𝒌 𝒃𝒖𝒍𝒂𝒏 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈, 𝑷 > 𝑃𝐸 ∶ 𝑨𝑬 = 𝑷 + ∆𝑺𝑻

Metode Thornthwaite & Mather dapat digunakan untuk menghitung neraca
lengas tanah dalam zona perakaran dengan persamaan :
 Pada bulan basah, dimana P>PE; AE=PE dan ∆ST ≥ 0, maka
𝑷 = 𝑷𝑬 +
𝑺 + ∆𝑺𝑻
 Pada bulan kering, dimana P<PE; AE<PE dan ∆ST ≤ 0, maka
∆𝑺𝑻

Defisit D dihitung dengan persamaan :
𝑷 = 𝑨𝑬 +
𝑫 = 𝑷𝑬 − 𝑨𝑬
TAHAPAN PERHITUNGAN LENGAS TANAH
1. Tentukan nilai-nilai bulanan dari P, PE dan P-PE. Perhitungan berikut ini hanya
berlaku bila rata-rata temperatur bulanan terendah -1oC.
2. Hitunglah P, PE dan P-PE tahunan :
∑(P-PE) > 0, terjadi surplus curah hujan, lanjut ke (3)
∑ (P-PE) < 0, terjadi defisit curah hujan, lanjut ke (10)
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
3. Surplus curah hujan
Kebanyakan terdapat satu periode kering dan satu periode basah,kadangkadang terdapat dua periode kering dan dua periode basah. Pada akhir periode
basah (P-PE > 0) tanah dalam keadaan jenuh,sehingga ST = STo
4. Segera setelah P-PE menjadi negatif,nilai ini selalu dijumlahkan. Jumlah defisit
curah hujan ini selama n bulan kering yang berurutan adalah :
𝒏
𝑨𝑷𝑾𝑳 = −
𝑷 − 𝑷𝑬
𝒏𝒆𝒈
𝟏
Apabila P-PE menjadi positif, seri ini menjadi terputus. Bilamana rangkaian
bulan kering muncul kembali, maka seri baru harus dimulai lagi (lihat 16).
5. Kandungan lengas tanah (ST) dapat dihitung berdasarkan rumus yang telah
diberikan.
6. Perubahan kandungan lengas ΔST = ST2 – ST1 menyebabkan kenaikan
kandungan lengas tanah; sementara nilai negatif menyebabkan tanah menjadi
lebih kering.
7. Pada bulan-bulan kering (P-PE <0) besarnya evapotranspirasi aktual (AE)
adalah AE = P – ΔST (dimana ΔST < 0); dan defisit D = PE – AE.
8. Pada bulan-bulan basah (P-PE > 0) : AE = PE dan ΔST = P – PE, sampai
kandungan lengas maksimum tercapai (STo). Baru kemudian tercapai surplus
yang akan dibuang. Surplus ini adalah : S = (P-PE) – ΔST (S  0).
9. Untuk perhitungan tahunan :
12
 ST  0
1
12
12
12
1
1
1
12
12
12
1
1
1
 S   P   AE
 D   PE   AE
10.
Defisit curah hujan :
– Jumlahkan semua nilai P-PE negatif: ∑ (P-PE)
neg
– Jumlahkan semua nilai P-PE positif : ∑ (P-PE)
pos
11.Untuk ∑ (P-PE)
pos
< STo ...............
lanjutkan (12)
∑ (P-PE)
pos
>STo ................
lanjutkan (14)
∑ (P-PE)
pos 
STo .................
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
lanjutkan (15)
IRIGASI DAN DRAINASE
12.Bila ∑ (P-PE) pos < STo , tanah tidak akan pernah mengalami keadaan jenuh.
Pada akhir musim basah, kandungan lengas tanah berada dalam tingkat
maksimum (kemudian diberi tanda ST ’ dimana ST ’ < STo), sementara pada
akhir musim kering diberi tanda ST ”. Karena adanya musim basah, maka
terjadilah pengisian lengas dalam daerah perakaran, sehingga kandungan
lengas tanah meningkat dari ST ” menjadi ST’. Dalam hal ini kita dapat
menentukan dua nilai APWL yang berhubungan dengan kedua nilai ST itu,
yakni berturut-turut APWL’ dan APWL” untuk ST ’ dan ST ”, sehingga :
APWL’ – APWL” = ∑ (P-PE)neg
ST ’ – ST ” = ∑ (P-PE)pos
Pada akhir musim basah, perhitungan dimulai dengan nilai APWL’ dan ST ‘
demikian seterusnya. Sampai setelah bulan kering ke-n :
APWL = APWL’-
n

(P-PE)neg
1
Segera setelah nilai(P-PE) positif dicapaiperhitungan tersebut
berhenti. Perhitungan dimulai lagi bila bulan kering tiba kembali.
di
atas
13.Dari nilai APWL yang diperoleh dapat dihitung ST sesuai dengan langkah nomor
(5) dan seterusnya.
14.Bila ∑ (P-PE) pos >STo, tanah akan mengalami keadaan jenuh, sehingga pada
akhir musim basah akan tercapailah STo.
Untuk ini perhitungan dapat
dilakukan sebagaimana langkah nomor (4) dan seterusnya.
15.Bila
∑ (P-PE) pos  STo, kedaan jenuh mungkin tercapai atau mungkin tidak
terjadi. Dengan usaha coba-coba kita dapat menemukan pemecahan nya
(dengan berpedoman bahwa ∑ ΔST = 0).
16.Kadang-kadang pada musim kering terjadi juga bulan-bulan basah (hanya
selingan), dimana P-PE > 0. Nilai positif ini ditambahkan pada ST :
a. bila STo tercapai,terjadilah surplus lanjutkan ke (17)
b. bila STo tak tercapai, tak terjadi surplus lanjutkan ke (18)
17.Bila STo tercapai pada selingan bulan-bulan basah,maka APWL pada bulan
kering berikutnya dapat dihitung berdasarkan langkah nomor (4) dan
seterusnya.
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
18.Apabila STo tidak tercapai pada selingan bulan basah tersebut, tetapi
mencapai ST* < STo, maka dapat dihitung APWL*, dan gunakan nilai itu
untuk menghitung seri yang selanjutnya. Setelah bulan-bulan kering berakhir,
mulai perhitungan dengan :
n

APWL = APWL* -
(P-PE)neg
1
Tabel 3.1 Form Neraca Thornwaite & Mather
STo = mm (kadar air kapasitas lapangan)
[mm]
J
P
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
A
S
O
N
D
P
PE
P - PE
APWL
ST
Δ ST
AE
D
S
Tabel 3.2 Contoh Neraca Kondisi Surplus
STo = 152 mm (kadar air kapasitas lapangan)
[mm]
J
P
M
P
285
110
121
64
37
21
199
182
246
189
225
240
PE
138
138
172
144
161
166
161
155
157
148
130
140
P - PE
147
-28
-51
-80
-224
-145
38
27
89
41
95
100
28
79
159
283
428
152
126
90
53
24
9
47
74
152
152
152
152
0
-26
-36
-37
-29
-15
38
27
78
0
0
0
138
136
157
101
66
36
161
155
157
148
130
140
2
15
43
95
130
11
41
95
100
APWL
ST
Δ ST
AE
D
S
A
M
147
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
J
IRIGASI DAN DRAINASE
Tabel 3.3 Contoh Neraca Kondisi Defisit
STo = 150 mm (kadar air kapasitas lapangan)
[mm]
J
P
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
P
29
36
35
62
84
57
35
79
105
162
101
40
PE
84
88
106
115
125
111
125
115
92
91
77
80
P - PE
-55
-52
-71
-53
-41
-54
-90
-36
13
71
24
-40
APWL
-138
-190
-261
-314
-355
-409
-499
-539
-43
-83
59
42
26
18
14
10
5
4
17
88
112
86
-27
-17
-16
-8
-4
-4
-5
-1
13
71
24
-26
56
53
51
70
88
61
40
80
92
91
77
66
ST
Δ ST
AE
D
S
3.3. NERACA AIR PROFIL
NERACA AIR DALAM MINTAKAT PERAKARAN

Pada dasarnya, perubahan kadar air dalam mintakat perakaran merupakan
perbedaan antara volume air yang masuk dengan volume air yang keluar dari
mintakat perakaran, atau dapat diekspresikan dengan persamaan :
∆𝑊
𝑊𝑖𝑛
𝑊𝑜𝑢𝑡

= perubahan kadar air dalam mintakat
perakaran
= volume air yang masuk/ditambahkan
ke dalam mintakat perakaran
= volume air yang keluar dari mintakat
perakaran.
∆𝑾 = 𝑾𝒊𝒏 − 𝑾𝒐𝒖𝒕
Air hujan atau air irigasi yang masuk ke lahan mungkin tidak seluruhnya
meresap ke dalam tanah, beberapa bagian air mungkin masih tertahan di dalam
cekungan permukaan tanah, sebagian lainnya mungkin mengalir di permukaan
tanah (run-off)
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE

Air yang meresap ke dalam
tanah
melalui
proses
infiltrasi sebagian akan
dimanfaatkan
tanaman
untuk pertumbuhan dan
transpirasi,
sebagian
lainnya akan keluar ke
atmosfer
melalui
evaporasi,
sebagian
lainnya akan bergerak ke
luar mintakat perakaran ke
lapisan
bawah
melalui
deep
percolation
dan
sebagian sisanya tertahan
dalam mintakat perakaran
dan menambah simpanan
lengas tanah.
Gambar 3.4 Daur air dalam tanah

Neraca air dalam mintakat perakaran dapat digambarkan dalam persamaan :
∆𝑺 = 𝑷 + 𝑰𝒓 + 𝑼 − 𝑹 + 𝑫 + 𝑬 + 𝑻
Dimana,
∆𝑆
= perubahan simpanan lengas tanah dalam mintakat perakaran
𝑃
=sumbangan hujan
𝐼𝑟
= sumbangan irigasi
𝑈
= aliran kapiler ke atas dari groundwater (capillary rise)
𝑅
= aliran permukaan (runoff)
𝐷
= perkolasi dalam
𝐸
= evapotranspirasi
𝑇
= Transpirasi

Besarnya sumbangan air hujan dapat diukur dengan alat umbrometer,
sedangkan besarnya sumbangan irigasi dihitung dari hasil kali debit air dengan
frekuensi aplikasi irigasi.

Aliran
permukaan
(runoff)diukur
dengan beberapa model alat yang
dinamakan typing bucket
Gambar 3.5 Typing bucket
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE

Suatu profil kadar lengas tanah ditentukan dari pengukuran kadar lengas tanah
pada kedalaman tanah dan pada waktu yang berbeda-beda.

Kadar lengas tanah dapat diukur dengan beberapa metode diantaranya,
pengukuran langsung sample tanah, dengan alat neutron probe,serta gypsum
blok atau TDR

Pengukuran langsung sample tanah atau soil sampling dapat dilakukan secara
gravimetric dan volumetric. Penghitungan secara gravimetric didasarkan pada
perbedaan berat basah dan berat kering tanah, sedangkan penentuan secara
volumetric didasarkan pada perbedan volume tanah basah dan volume tanah
kering. Persamaan yang digunakan adalah :
𝒌𝒂𝒅𝒂𝒓 𝒂𝒊𝒓 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒎 =
𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 𝒃𝒂𝒔𝒂𝒉 − 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈
𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 𝒌𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈
𝒌𝒂𝒅𝒂𝒓 𝒂𝒊𝒓 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝜽 = 𝒎 𝒈. 𝒈−𝟏 𝒙 𝝆𝒃 (𝒈. 𝒄𝒎−𝟑 )
𝒕𝒆𝒃𝒂𝒍 𝒂𝒊𝒓 𝑺 = 𝜽 𝒄𝒎𝟑 . 𝒄𝒎−𝟑 𝒙 𝒕𝒆𝒃𝒂𝒍 𝒍𝒂𝒑𝒊𝒔𝒂𝒏 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒉 (𝒄𝒎) 𝒙 𝟏𝟎


Neutron
probe
merupakan
alat
pengukur kadar lengas tanah yang
memanfaatkan
material
radioaktif
dalam pengukurannya. Alat ini tersusun
atas sebuah alat pengukur, kabel
koneksi dan sebuah tabung yang berisi
bahan radioaktif dan detektor. Tabung
dimasukkan ke dalam tanah pada
kedalaman
tertentu
untuk
dapat
mengukur tingkat kelengasan tanah.
Air dalam tanah merupakan sumber
utama atom hidrogen. Ketika tabung
neutron probe dimasukkan ke dalam
tanah, terjadi reaksi antara neutron
dalam tabung dengan atom hydrogen
yang terkadung dalam air tanah.
Reaksi tersebut menghasilkan energi
yang
kemudian
terbuang
dan
menyisakan sedikit neutron dalam
tabung neutron probe. Jumlah neutron
yang tersisa dalam tabung inilah yang
dibaca
oleh
alat
pengukur
dan
mengindikasikan kadar lengas dalam
tanah.
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Gambar 3.6 Neutron Probe
IRIGASI DAN DRAINASE
Neutron probe dapat mengukur kadar lengas tanah untuk area yang cukup luas
dalam waktu yang singkat. Kedalaman tabung dalam tanah minimal 6 inchi,
apabila kedalaman kurang dari 6 inchi akan menyebabkan penguapan neutron
udara melalui permukaan tanah sehingga nilai kadar lengas tanah kurang
akurat. Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan neutron probe adalah
digunakannya bahan radiokatif sehingga pemakaian dan penyimpanannya harus
tepat.
PERKOLASI DALAM

Air yang masuk kedalam tanah akan menambah kadar lengas tanah sampai
kadar lengas tanah mencapai kapasitas lapang. Setelah kondisi kapasitas
lapang, maka air akan bergerak keluar dari mintakat perakaran melalui proses
perkolasi dalam (deep percolation).

Arah gerakan air dalam tanah sangat ditentukan oleh nilai gradient potensial air
(dH/dZ). Apabila nilai potensial air negative maka air dalam tanah digambarkan
bergerak turun ke bawah. Sebaliknya bila nilai potensial air positif maka air
dalam tanah digambarkan bergerak ke atas.
 Persamaan yang menggambarkan
persamaan Darcy, yaitu :
pergerakan
= volume air yang melewati luasan area
per unit waktu
K
= hantaran hidrolik tidak jenuh
dH
= perbedaan potensial hidrolik
dZ
= perbedaan kedalaman
dH/dZ = gradien potensial hidrolik
air
dalam
tanah
𝒒 = −𝑲 𝜽
𝒅𝑯
𝒅𝒁
q

Potensial matriks tanah diukur dengan
alat tensiometer. Tensiometer terdiri dari
sebuah pipa berdiameter 1 inch dimana di
bagian bawahnya dilapisi keramik sebagai
tempat keluar masuknya air, sedangkan
ujung bagian atas dilegkapi sebuah alat
pengukur sebagai media untuk membaca
tingkat potensial matriks tanah. Pada
kondisi tanah kering, air dalam tensiometer
akan bergerak keluar melalui keramik.
Rendahnya kadar air dalam tensiometer
akan
direspon
sebagai
peningkatan
potensial
matrik
tanah,
sedangkan
tingginya kadar air dalam tensiometer akan
direspon sebagai penurunan potensial
matriks tanah.
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Gambar 3.7 Tensiometer
adalah
IRIGASI DAN DRAINASE

Tebal perkolasi dapat dihitung dengan persamaan :
Q
q
t
𝑸=𝒒𝒙𝒕
= tebal perkolasi
= volume air yang melewati luasan area per unit waktu
= periode terjadinya perkolasi
EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN (ETc)

Evapotranspirasi tanaman atau disebut juga evapotranspirasi actual merupakan
cerminan atas jumlah air yang dibutuhkan tanaman.
Gambar 3.8 Ilustrasi perbedaan ETc dengan ETo

Besarnya evapotranspirasi tanaman dipengaruhi oleh kepadatan penutupan
permukaan tanah oleh kanopi, kadar lengas tanah dan distribusi akar.

Besarnya evapotranspirasi tanaman didapatkan dari hasil kali antara
evapotranspirasi potensial dengan koefisien tanaman (Kc). Koefisien tanaman
berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman, varietas tanaman serta fase
pertumbuhannya.
𝑬𝑻𝒄 = 𝑲𝒄 𝒙 𝑬𝑻𝟎
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Tabel 3.4. Nilai koeffisien (Kc) tanaman padi
Periode
15 Hari
Ke
Nedeco/Prosida
FAO
Varietas
Biasa
Varietas
Unggul
Varietas
Biasa
Varietas
Unggul
1
1,20
1,20
1,10
1,10
2
1,20
1,27
1,10
1,10
3
1,32
1,33
1,10
1,05
4
1,40
1,30
1,10
1,05
5
1,35
1,30
1,10
1,05
6
1,25
0
1,05
0,95
7
1,12
-
0,95
0
8
0
-
0
-
Tabel 3.5. Nilai koeffisien (Kc) beberapa tanaman palawija
Setengah
Bulan Ke
Koefisien Tanaman
Kedelai
Jagung
Kac.Tanah
Bawang
Buncis
Kapas
1
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
2
0,75
0,59
0,51
0,51
0,64
0,50
3
1,00
0,96
0,66
0,69
0,89
0,58
4
1,00
1,05
0,85
0,90
0,95
0,75
5
0,82
1,02
0,95
0,95
0,88
0,91
6
0,45
0,95
0,95
-
-
1,04
7
-
-
0,55
-
-
1,05
8
-
-
0,55
-
-
1,05
9
-
-
-
-
-
1,05
10
-
-
-
-
-
0,78
11
-
-
-
-
-
0,65
12
-
-
-
-
-
0,65
13
-
-
-
-
-
0,65
Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi, KP-01
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Tabel 3.6. Nilai koeffisien (Kc) tanaman tebu
Umur Tanaman
Tahap
Pertumbuhan
Rh < 70% Min
Rh < 20% Min
Angin
Kecil
s/d
Sedang
Angin
Kencang
Angin
Kecil
s/dSedang
Angin
Kencang
0,35
0,6
0,4
0,45
0,8
0,85
0,75
0,8
0,9
0,95
0,95
1,0
0,75 – Rimbun
1,0
1,1
1,1
1,2
6 – 17
Penggunaan
Air Puncak
1,05
1,25
1,25
1,3
10 – 11
17 – 22
Awal Berbunga
0,8
0,95
0,95
1,05
11 – 12
22 – 24
Menjadi Masak
0,6
0,7
0,7
0,75
12
Bulan
24
Bulan
0–1
0 – 2,5
1–2
2,5 – 3,5
2 – 2,5
3,5 – 4,5
2,5 – 4
4,5 – 6
4 – 10
Saat Tanam
s/d 0,25
Rimbun *)
0,25 – 0,5
Rimbun
0,5 – 0,75
Rimbun
Sumber Kriteria Perencanaan Irigasi, KP – 01
Keterangan : *) rimbun = full canopy = mencapai tahap berdaun
REFERENSI
Anonim, 1986. Standar Perencanaan Irigasi, (Bagian Penunjang, KP 01
– 01), Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjan
Umum, Jakarta
FAO
(Food and Agriculture Organization), 1984, Guidelines for
predicting crop water requirements, Authors : Doorenbos, J and
W.O Pruitt, Irrigation and Drainage Paper 24, Rome, Italy
FAO (Food and Agriculture Organization), 1986, Yield Response to
Water, Authors : Doorenbos, J and A.H. Kassam, Irrigation and
Drainage Paper 33, Rome, Italy
Prijono, Sugeng., 2009. Agrohidrologi Praktis, Cakrawala Indonesia,
Malang
Shaw, 1990. Hydrology in Practice, Chapman and Hall, Ltd., London
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
PROPAGASI
A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal)
1. Apabila berat basah suatu sample tanah adalah 325 gram dan
setelah dikering oven kan berat tanah tersebut menjadi 96
gram, berapa kadar air sample tanah tersebut?
2. Apabila ETo diketahui sebesar 3.7 mm/hari, berapa besar
kebutuhan air tanaman padi pada fase pertumbuhan
pemasakan ?
B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)
1. Jelaskan fungsi neraca air wilayah?
2. Jelaskan komponen neraca air profil?
3. Bagaimana cara pengukuran kadar lengas tanah?
4. Jelaskan definisi evapotranspirasi potensial,
hubungannya dengan kebutuhan air tanaman?
dan
apa
5. Jelaskan cara perhitungan evapotranspirasi potensial dan
kebutuhan air tanaman?
C. PROYEK
Apabila tersedia data Meteorologi seperti di bawah ini, berapa nilai
evapotranspirasi potensial tiap bulannya selama satu tahun
menggunakan metode Blaney-Cridle dan Radiasi serta hitung
besar kebutuhan air tanaman padi pada masa awal (initial).
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
PROPAGASI
DATA METEOROLOGI :
Stasiun pengamat
Altitude
Latitude
Longitude
Bulan
Januari
: Karangkates
: 285 m
: 8.09 o L.S
: 112.29 o B.T
Temperatur Temperatur Kelembaban Kecepatan
Lama
Hujan
Maximum
Minimum
Relatif
Angin
Penyinaran
(o C)
(o C)
(%)
(km/hari)
(jam)
(mm)
31.6
21.4
84.5
105.6
7.1
306
Februari
31.6
21.3
82.7
151.2
5.4
312
Maret
32.2
21.3
84.2
165.6
7.0
359
April
32.2
21.3
80.6
158.4
8.1
211
Mei
32.4
20.8
79.3
151.2
8.8
81
Juni
31.5
19.4
76.3
175.2
9.1
71
Juli
31.3
19.0
76.4
201.6
9.2
30
Agustus
31.3
18.3
75.5
228.0
9.3
6
September
32.0
19.5
72.1
213.6
9.1
25
Oktober
32.6
21.0
76.2
180.0
9.0
137
Nopember
32.1
21.4
79.2
141.6
7.2
261
Desember
31.1
21.7
83.6
127.2
4.8
409
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
CONTOH PERHITUNGAN ETo DENGAN PERSAMAAN BLANEY
CRIDDLE DAN RADIASI


Terdapat data meteorology untuk Kairo, latitude 30 oN; altitude 95 m;
Hitung ETo pada bulan Juli, dengan data :
 Suhu udara max :35 oC
 Suhu udara min : 22 oC
 Suhu udara rata-rata :28.5 oC
 p dari Tabel 1 pada 30 oN adalah 0.31
 p(0.46T + 8) 0.31(0.46 x 28.5 + 8) 6.6 mm/day
 RH min : medium
 n/N: high to medium
 U2 daytime : moderate
 ETo Grafik 1- Block II dan Block V (line 2) 8.0 mm/day
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN