3. neraca-air-tanah

05/03/2012

1

Widianto (2012)

TUJUAN

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

05/03/2012

2

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

MASUK

Neraca 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

05/03/2012

3

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)

05/03/2012

4

Perubahan air dalam tanah = Jumlah air masuk – Kehilangan air

Pemasukan Air = P + I + K

P = presipitasi (hujan)

I = irigasi

K = kenaikan kapiler dari air tanah dalam

Kehilangan Air = ET + D + LP

ET = evapotranspirasi

D = drainasi ke dalam

LP = limpasan permukaan

Komponen Neraca Air

1. Jumlah Air dalam Tanah (Kadar Air Tanah Volumetrik)

2. Curah hujan

3. Intersepsi

4. Infiltrasi

5. Seepage (kebocoran horisontal)

6. Irigasi

7. Kenaikan air kapiler (air tanah)

8. Drainasi/perkolasi

9. Evapotranspirasi

10. Limpasan permukaan (+ / -)

05/03/2012

5

Mengukur setiap Komponen Neraca Air :

KOMPONEN PENGUKURAN KETERANGAN

Kadar Air Tanah Monitoring, neutron probe, tensiometer, �

Curah Hujan Penakar hujan �

Intersepsi oleh Kanopi Ditaksir ��

Infiltrasi Infiltrometer �

Seepage (rembesan) Aliran jenuh horisontal ��

Kenaikan Air Kapiler Aliran tidak jenuh vertikal ��

Drainasi/Perkolasi Aliran jenuh vertikal ��

Evapotranspirasi Perhitungan � pendekatan ��

Limpasan Permukaan Pengukuran debit ��

Kebutuhan Irigasi Perhitungan � pendekatan ��

ST0 = 300 mm/m

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

P mm

PE mm

P-PE mm

ΣΣΣΣ(P-PE)neg mm

ΣΣΣΣ(P-PE)pos mm

APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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



APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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



APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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

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

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

APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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

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

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

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

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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

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

ΣΣΣΣ(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

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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

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

ΣΣΣΣ(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

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

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

ST0 = 300 mm/m


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

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

ΣΣΣΣ(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

∆∆∆∆ST 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


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

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

ΣΣΣΣ(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

∆∆∆∆ST 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

05/03/2012

6

o Pengertian ET = E + T

o Perbedaan antara ET0 dan ETC dan ETC adjo Faktor-faktor yang mempengaruhi ET

o Cara pengukuran dan satuan

Stadia Tanaman E T ET

Tanam 0% 100% 100%

Maksimum 90% 10% 100%

Faktor-faktor yang mempengaruhi ET :

o Parameter Iklim

o Sifat Tanaman

o Tindakan Manajemen

o Aspek Lingkungan

Faktor IKLIM :

o Radiasi Matahari

o Suhu Udara

o Kelembaban Udara

o Kecepatan Angin

Sifat TANAMAN :

o Tipe Tanaman

o Varietas

o Stadia Perkembangan

Keterbatasan Manajemen seperti :

o Salinitas Tanah

o Kesuburan Tanah

o Pemupukan

o Pemberantarasan Hama dan Penyakit

o Ketersediaan Air

Berakibat pada pertumbuhan tanaman yang

kurang optimal � mengurangi ETC.

Faktor Lain :

o Penutupan oleh Kanopi Tanaman

o Kerapatan Tanaman

05/03/2012

7

EVAPOTRANSPIRASI RUJUKAN

(ET0) : ET dari permukaan

tanaman (rumput) yang tidak

kekurangan air

o ET0 tidak tergantung

faktor tanaman

o ET0 tidak tergantung dari

faktor manajemen

o ET0 tidak tergantung

tanah

o ET0 hanya ditentukan

oleh faktor iklim

EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN PADA KONDISI STANDAR (ETC) :o Tanaman bebas hama dan penyakito Ketersediaan unsur hara tak terbataso Ketersediaan air optimalo Potensi produksi maksimal pada kondisi iklim yang ada

Kebutuhan Air Tanaman sama dengan ETC :o ETC = jumlah air yang hilang dari tanaman melalui proses

evapotranspirasio Kebutuhan air tanaman = jumlah air yang diperlukan untuk

menggantikan air yang hilang tersebut

05/03/2012

8

ETC = ET0 x KC

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

MENAKSIR ET0 � ET0 hanya ditentukan oleh faktor iklim :o Panci Penguapan

o Persamaan Blaney-Criddle

05/03/2012

9

ET0 = EPan x KP

EPan = 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)

05/03/2012

10

ET0 = p x (0,46 TRata2 x 8)

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

05/03/2012

11

Mean daily temperature

Climatic zone low

(less than 15°C)

medium

(15-25°C)

high

(more than 25°C)

Desert/arid 4-6 7-8 9-10

Semi arid 4-5 6-7 8-9

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

Humid 1-2 3-4 5-6

INDICATIVE VALUES OF ETo (mm/day)

Koefisien Tanaman

05/03/2012

12

Total Initial stage Crop Development

stage

Mid season stage Late season stage

Bean/green 75 15 25 25 10

90 20 30 30 10

Cabbage 120 20 25 60 15

140 25 30 65 20

Carrot 100 20 30 30 20

150 25 35 70 20

Cotton/Flax 180 30 50 55 45

195 30 50 65 50

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

Melon 120 25 35 40 20

160 30 45 65 20

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

APPROXIMATE DURATION OF GROWTH STAGES FOR VARIOUS FIELD CROPS

APPROXIMATE DURATION OF GROWTH STAGES FOR VARIOUS FIELD CROPS

05/03/2012

13

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

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

05/03/2012

14

A Typical Crop Coefficient (KC) curve (sumber : FAO, 1998)

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

05/03/2012

15

Critical Growth Stages for Major Crops

Latihan : Neraca Air Thorthwaite and Mather

(1)ST0 = 300 mm/m


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



APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

05/03/2012

16


(2)ST0 = 300 mm/m


P mm 177 101 85 51 36 29 14 0 18 89 143 233

PE mm 89 96 101 112 118 122 132 140 131 116 92 76

P-PE mm



APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm


(3)ST0 = 300 mm/m


P mm

PE mm

P-PE mm



APWL mm

ST mm

∆∆∆∆ST mm

AE mm

Suplus mm

Deficit mm

3. neraca-air-tanah

Documents