Dalam pokok bahasan aplikasi cropwat 8 akan dibahas mengenai: Menghitung ETo
Menghitung ETm Fase kritis tanaman terkait kebutuhan air (ky) Menghitung CWR
Menghitung IWR Schedulling
Tujuan Instruksional khusus: Mampu mengoperasikan cropwat 8
PENDAHULUAN Evapotranspirasi tanaman merupakan gambaran dari besarnya air yang
dibutuhkan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Nilai evapotranspirasi sangat
dibutuhkan sebagai dasar volume air yang akan diaplikasikan pada kegiatan irigasi dan interval pemberian air irigasi
Evapotranspirasi dapat dihitung dengan menggunakan beberapa persamaan
antara lain : Blaney-Criddle, Radiasi, Panci, Penman dan Penman-Monteith. Selain itu evapotranspirasi dapat dihitung dengan perangkat lunak berupa dayet
dan Cropwat 8.
Model Cropwat pada awalnya dikembangkan oleh FAO pada tahun 1990 yang bertujuan untuk mempermudah dalam perencanaan dan manajemen proyek
irigasi.
APLIKASI CROPWAT 8 Data input yang dibutuhkan untuk aplikasi Cropwat 8 adalah :
Data metereologi berupa suhu udara maksimun dan minimun, kelembaban
relatif, lama penyinaran dan kecepatan angin untuk menentukan nilai evapotranspirasi tanaman potensial (ETo) melalui persamaan Penman-Monteith
Data curah hujan harian (periode atau bulanan)
Data tanaman berupa tanggal penanaman, koefisien tanaman (Kc),fase
pertumbuhan tanaman, kedalaman perakaran tanaman, fraksi deplesi dan luas areal tanam (0-100% dari luas total area).
Untuk penentuan jadwal irigasi (schedulling), dibutuhkan data :
Tipe tanah yang meliputi total air tersedia,kedalaman perakaran maksimum, deplesi lengas tanah awal ( % dari kadar lengas total tersedia).
Ketebalan pemberian air yang dikehendaki
Data yang dihasilkan dari analisis software Cropwat 8 berupa tabel dan grafik. Hasil analisa dapat dilihat dalam bentuk interval harian, 10 harian atau bulanan.
IV. APLIKASI CROPWAT 8
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Data yang dihasilkan simulasi Cropwat 8 antara lain :
Evapotranspirasi tanaman potensial, ETo (mm/periode)
Kc tanaman, nilai rata-rata dari koefisien tanaman untuk setiap periode.
Curah hujan efektif (mm/periode), jumlah air yang masuk ke dalam tanah.
Kebutuhan air tanaman, CWR atau ETm (mm/periode)
Kebutuhan air irigasi, IWR (mm/periode)
Total air tersedia, TAM (mm)
Air yang siap digunakan tanaman, RAM (mm)
Evapotranspirasi tanaman , Etc (mm)
Perbandingan evapotranspirasi aktual dengan evapotranspirasi maksimum, Etc/ETm (%)
Defisit lengas tanah harian (mm)
Interval irigasi (hari) dan ketebalan aplikasi irigasi (mm)
Kehilangan irigasi (mm), air irigasi yang tidak tersimpan di dalam tanah
(seperti aliran permukaan atau perkolasi dalam)
Estimasi penurunan produksi tanaman akibat stress air tanaman (apabila Etc/ETm dibawah 100%).
CARA PERHITUNGAN
Kebutuhan air tanaman (Crop Water Requirement, CWR) dihitung dengan
persamaan 𝑪𝑾𝑹 = 𝑬𝑻𝒐 𝒙 𝑲𝒄 𝒙 𝑳𝒖𝒂𝒔 𝑨𝒓𝒆𝒂𝒍 𝑻𝒂𝒏𝒂𝒎.
Nilai Kc rata-rata diduga melalui interpolasi linier pada nilai Kc tiap fase
pertumbuhan tanaman. Nilai Kc dihitung sebagai
𝑲𝒄 𝒙 𝒂𝒓𝒆𝒂𝒍 𝒚𝒂𝒏𝒈 𝒕𝒆𝒓𝒕𝒖𝒕𝒖𝒑 𝒕𝒂𝒏𝒂𝒎𝒂𝒏, sehingga jika areal yang digunakan
sebesar 50% total area maka nilai Kc menjadi ½ dari nilai Kc yang ada pada
data.
Untuk perhitungan CWR dan schedulling, data curah hujan harus didistribusikan menjadi nilai harian. Hal ini dilakukan dengan memproses curah hujan bulanan pada kurva kontinyu, selanjutnya mengansumsikan curah hujan bulanan dalam
6 curah hujan tinggi yang terpisah. Tiap lima hari sekali jumlah curah hujan efektif dapat diubah.
Dalam schedulling, dapat dipilih dua opsi yaitu jadwal irigasi atau neraca lengas
tanah harian. Jadwal irigasi menunjukkan status lengas tanah setiap ada masukan air baru melalui curah hujan atau irigasi. Neraca lengas tanah harian menggambarkan keadaan perubahan lengas tanah setiap fase pertumbuhan
tanaman.
Total lengas tersedia (total available moisture, TAM) dihitung dengan 𝑻𝑨𝑴 = 𝒌𝒂𝒑𝒂𝒔𝒊𝒕𝒂𝒔 𝒍𝒂𝒑𝒂𝒏𝒈𝒂𝒏 − 𝒕𝒊𝒕𝒊𝒌 𝒍𝒂𝒚𝒖 𝒙 𝒌𝒆𝒅𝒂𝒍𝒂𝒎𝒂𝒏 𝒂𝒌𝒂𝒓.
Lengas tanah yang tersedia (readily available moisture, RAM) dihitung dengan
𝑹𝑨𝑴 = 𝑻𝑨𝑴 𝒙 𝑷, dimana P merupakan fraksi deplesi.
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Untuk menghindari cekaman air, perhitungan defisit lengas tanah hendaknya
tidak jauh di bawah RAM.
DIAGRAM ALUR
Mensimulasi setiap parameter tanaman selama musim pertumbuhan termasuk : (1)
koef.tanaman,.(2) indeks daun, (3) evapotranspirasi tanaman, (4) curah hujan efektif,
(5) perkolasi, (6) kebutuhan irigasi
Skhejul Irigasi
Memilih lima opsi :
Tentukan waktu, tanggal dan kedalaman, Irigasi pada persentase deplesi lengas tanah
(% RAM), Irigasi dengan interval tetap, Irigasi untuk ET atau penurunan hasil ; Tanpa
irigasi, hanya curah hujan
A
1. Menghitung evapotranspirasi (ETo) – Penman Monteith
2. Menghitung curah hujan efektif (SCS – USDA)
Input areal tanam setiap tanaman, tanggal dan tanggal tanam pada jaringan irigasi
B
Iklim
Temperatur; Kecepatan angin; Penyinaran;
Kelembaban
5. Curah hujan
Tanaman
Tanggal tanam; KC; Mintakat
perakaran; Ky
Tanah
Tekstur; Lengas ter- sedia;
Laju infiltrasi; Lengas tanah
awal
Mulai
Input Data Dasar Pengelolaan Irigasi
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Gambar 4.1 Diagram Alur operasional Cropwat 8
Persiapkan data yang dibutuhkan meliputi data tanaman, data meteorologi dan data tanah.
Data meteorologi meliputi : temperatur udara maksimum dan minimum, kecepatan angin, lama penyinaran, kelembaban relatif dan curah hujan.
ETo dihitung dengan persamaan Penman-Monteith
Hujan efektif dihitung dengan persamaan
Konservasi Tanah USDA
Dimana, PE adalah hujan efektif (mm) dan Ptot adalah hujan total (mm)
Print out hasil irigasi
Selesai
Irigasi memuaskan atau
tidak
Kebutuhan Irigasi dari Jaringan Irigasi
Untuk mengestimasi kebutuhan irigasi bulanandari jaringan irigasi dengan pola tanam
yanhg berbeda
Pola tanam berubah atau
tidak
B
Ya
Ya
Tidak
Menghitung Kebutuhan Irigasi Tanaman Aktual
Estimasi kebut. Irigasi meliputi: (1) Waktu irigasi, waktu dan kedalaman,
(2) deplesi lengas tanah (3) ET aktual, (4) Perkolasi dalam, (5) kedalaman
irigasi, (6) Hasil tanaman
A Tidak
𝑷𝑬 = 𝑷𝒕𝒐𝒕 𝒙 𝟏𝟐𝟓−𝟎.𝟐 𝑷𝒕𝒐𝒕
𝟏𝟐𝟓, untuk Ptot < 250
𝑷𝑬 = 𝟏𝟐𝟓 + 𝟎, 𝟏 𝒙 𝑷𝒕𝒐𝒕, untuk Ptot > 250
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Setelah input data, maka Cropwat 8 dapat mulai memproses data untuk menghasilkan data lain berupa : koefisien tanaman, indeks daun tanaman,
evapotranspirasi tanaman, perkolasi, hujan efektif dan kebutuhan air tanaman.
Cropwat 8 dapat mengestimasi jadwal irigasi dengan 5 pilihan perintah yaitu : setiap irigasi didefinisikan oleh pelaksana, irigasi di bawah atau di atas titik deplesi tanah (%RAM), irigasi pada interval tetap, defisit irigasi atau tanpa
irigasi.
Selanjutnya Cropwat 8 mulai mensimulasi neraca air pada lahan yang meliputi lama irigasi, tanggal dan ketebalan irigasi, deplesi lengas tanah, jumlah perkolasi, evapotranspirasi tanaman aktual dan hasil tanaman
Neraca air pada lahan dihitung dengan persamaan :
Dimana,
SMDt, SMDt-1 : deplesi lengas tanah pada dekade t dan t-1 (mm) ETc : Evapotranspirasi tanaman aktual (mm) PE : hujan efektif (mm)
IR : ketebalan irigasi (mm) RO : Run Off (mm)
DP : perkolasi kedalam (mm)
Kemungkinan penurunan produksi tanaman dihitung berdasarkan pada derajat
deplesi lengas tanah untuk pemenuhan kebutuhan evapotranspirasi tanaman. Kemungkinan penurunan tersebut dihitung dengan persamaan :
Dimana, i = fase pertumbuhan tanaman
Ky = faktor reduksi hasil tanaman Ya, ETa = hasil dan evapotranspirasi tanaman aktual Ym, ETm = hasil dan evapotranspirasi tanaman potensial
𝑺𝑴𝑫𝒕 = 𝑺𝑴𝑫𝒕−𝟏 + 𝑬𝑻𝒄 − 𝑷𝑬 − 𝑰𝑹 + 𝑹𝑶 + 𝑫𝑷
𝟏 − 𝒀𝒂
𝒀𝒎 = 𝒌𝒚 𝟏 −
𝑬𝑻𝒂
𝑬𝑻𝒎
𝟏 − 𝒀𝒂
𝒀𝒎 𝒊
= 𝟏 − 𝒀𝒂
𝒀𝒎 𝟏
𝒙 𝒀𝒂
𝒀𝒎 𝟐
𝒙……𝒙 𝒀𝒂
𝒀𝒎 𝒊
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Setelah simulasi jadwal irigasi selesai, selanjutnya Cropwat 8 mengestimasi kebutuhan air irigasi bulanan untuk areal irigasi berdasarkan pola tanam,
persamaan yang digunakan :
Dimana, Qgross = kebutuhan air bulanan untuk areal irigasi (l/detik)
ep = efisiensi irigasi (≤ 1 , tak berdimensi)
t = faktor waktu operasional (≤ 1, tak berdimensi)
i = indeks tanaman dalam pola tanam Acrop = luas tanaman (ha)
Ascheme = total luas area irigasi (ha) ETcrop = evapotranspirasi tanaman (mm/hari) Peff = hujan efektif (mm/hari)
OPERASIONAL CROPWAT 8 Tahapan-tahapan operasional Cropwat 8 sebagai berikut :
Install software Cropwat 8 pada computer anda.
Mulai jalankan Cropwat 8 pada computer anda. Kemudian akan muncul
tampilan awal berikut :
Tampilan dan fungsi menu di bagian atas :
𝑸𝒈𝒓𝒐𝒔𝒔 = 𝟏
𝒆𝒑 𝒙 𝒕 𝒙 𝟎, 𝟏𝟏 𝒙 𝑨𝒔𝒄𝒉𝒆𝒎𝒆 𝒙 𝑬𝑻𝒄𝒓𝒐𝒑 − 𝑷𝒆𝒇𝒇 𝒙
𝑨𝒄𝒓𝒐𝒑
𝑨𝒔𝒄𝒉𝒆𝒎𝒆
𝒏
𝒊=𝟏
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
New , berfungsi untuk membuat file baru/input data baru.
Open, berfungsi untuk membuka file yang ada dalam data base.
Close, berfungsi untuk menutup file/data yang aktif.
Save, berfungsi kalau akan melakukan penyimpanan data atau hasil analisis.
Print, berfungsi kalau akan melakukan printout data atau hasil analisis (Tabel atau Grafik).
Chart, berfungsi untuk menampilkan data atau hasil analisis berupa grafik
(climate/Eto/ RHmin, CWR, Irrigation Schedule/Water balance).
Tampilan grafik Climate :
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Tampilan grafik Neraca Lengas
Option, berfungsi untuk melakukan pemilihan metode analisis
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Selanjutnya mulai input data metereologi, data tanaman dan data tanah
Untuk memulai input data metereologi, klik icon
Input data Country, yaitu negara dimana data meteorologi itu berasal
Input data Station, yaitu stasiun meteorologi pencatat.
Input data Altitude, yaitu tinggi tempat stasiun pencatat.
Input data Latitude, yaitu letak lintang (Utara/Selatan).
Input data Longitute, yaitu letak bujur (Timur/Barat).
Input data Temperatur maksimum (oC/oF/oK),
Input data Temperatur minimum,
Input data Kelembaban relatif (%, mmHg, kPa, mbar),
Input data Kecepatan angin (km/hari, km/jam, m/detik, mile/hari, mile/jam),
Input data Lama penyinaran matahari (jam atau %).
Kemudian klik icon “Calculate ETo”, maka akan segera terisi nilainya
dalam unit mm/hari.
Klik icon “Next”, untuk melanjutkan bulan berikutnya
Lakukan langkah diatas sampai input data untuk bulan Desember
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file
data meteorology yang dikehendaki. Tampilannya sebagai berikut :
Misalkan data yang dibuka adalah data meteorologi dari stasiun pengamat meteorologi
:
Untuk memulai input data hujan , klik icon
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Input data total hujan tiap bulan (Januari s/d Desember).
Untuk memilih metode perhitungan Hujan efektif, klik Effective
Pilih dan isikan metode perhitungannya (1) Fixed Percentage, (2) Dependable Rain, (3) Empirical Formula, (4) USDA Soil Conservation Service Method, ini sebagai metode default nya.
Lanjutkan dengan klik Oke
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file
data hujan yang dikehendaki. Tampilannya sebagai berikut :
Untuk memulai input data tanaman, klik icon ;
Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file
data tanaman (misal : data tanaman dalam data base FAO) yang dikehendaki. Selanjutnya lakukan editing sesuai dengan data yang diinginkan (tanggal tanam,
lama stage pertumbuhan dan kedalaman akar). Tampilannya sebagai berikut :
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Untuk memulai input data tanah, klik icon
Lakukan input data sesuai dengan data tanah yang tersedia.
Apabila data tersebut di atas telah ada dalam database, lakukan retrieve data dengan klik menu Open (pada daftar menu di bagian atas). Kemudian buka file
data tanah (misal : data tanah dalam data base FAO) yang dikehendaki. Terrsedia tiga jenis data tanah (Pasir, Lempung dan Liat). Tampilannya sebagai
berikut :
Setelah dipilih/dibuka salah satu jenis tanah, tampilannya sebagai berikut :
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Untuk melihat hasil analisis kebutuhan air tanaman, klik icon :
Untuk melihat hasil analisis kebutuhan air irigasi atau neraca air dalam mintakat
perakaran, klik icon :
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
Untuk memilih scenario irigasi atau tanpa irigasi, klik Options (menu di bagian
atas). Kalau dipilih irigasi lanjutkan dengan memilih metode pemberian air
irigasi (ada berbagai pilihan metode).
Untuk menyusun pola tanam di hamparan/landscap lahan pertanian,
klik icon :
Untuk melihat pengaturan alokasi air irigasi dalam jaringan, klik icon :
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
REFERENSI
FAO (Food and Agriculture Organization), 1998, Guidelines for computing crop
water requirements, Authors : Allen, R.G, L.S. Rereira, D. Raes and M. Smith, Irrigation and Drainage Paper 56, Rome, Italy
Prijono Sugeng, 2009. Agrohidrologi Praktis, Cakrawala Indonesia, Malang
PROPAGASI
A. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)
1. Sebutkan data input yang dibutuhkan oleh model Cropwat 8?
2. Sebutkan data output yang dihasilkan dari model Cropwat 8?
3. Jelaskan langkah-langkah dalam operasional Cropwat 8?
B. PROYEK
Buat jadwal irigasi dengan menggunakan alat evaluasi Software Cropwat-8.
Data input menggunakan : (1) Data Meteorologi yang telah disediakan, (2) Data Tanah sesuai lokasi atau pilih (liat, lempung, pasir) dan (3) Data tanaman pilih yang ada di lokasi studi kemudian ambil database FAO
yang terdapat dalam Cropwat atau FAO-56. Hitung :
1. Evapotranspirasi potensial, bandingkan dengan hasil perhitungan pada proyek Pokok Bahasan 2 (Neraca Air).
2. Kebutuhan air tanaman (ETc) atau CWR
3. Kebutuhan air irigasi (IWR) 4. Analisis kemungkinan reduksi produksi (%)
5. Berapa debit pemberian air sesuai dengan Efisiensi Irigasinya/Metode Irigasi yang digunakan.
Hujan efektif dihitung dengan rumus :
Pe = 70% (untuk tanaman padi) dan SCS USDA (tanaman selain padi)
IRRIGATION EFICIENCY :
1. Surface : 70%
2. Sprinkler : 80%
3. Drip : 90%
OUTPUT :
1. Tabel Meteorologi dan ETo
2. Tabel Crop Water Requiremnt
3. Tabel Irigation Schedule
4. Grafik Neraca Air di mintakat perakaran
IRIGASI DAN DRAINASE
Dr.Ir. Sugeng Prijono, SU* - FAKULTAS PERTANIAN
PROPAGASI
DATA METEOROLOGI :
Stasiun pengamat : Karangkates Altitude : 285 m Latitude : 8.09 o L.S
Longitude : 112.29 o B.T Bulan Temperatur
Maximum
(o C)
Temperatur
Minimum
(o C)
Kelembaban
Relatif
(%)
Kecepatan
Angin
(km/hari)
Lama
Penyinaran
(jam)
Hujan
(mm)
Januari 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
KRITERIA SKEJULING :
Non-padi
No Irrigation Timing Irrigation Application
1 Irrigate at critical depletion (100%) Refill soil to 100% Field capasity
2 Irrigate at critical depletion (100%) Refill soil to 50% Field capasity
3 Irrigate at given ET crop reduction perstage Refill soil to 100% Field capasity
4 Irrigate at critical depletion (100%) Fixed application depth (50 mm)
5 Rainfed (No Irrigation) -
Padi
No Irrigation Timing Irrigation Application
1 Irrigate at critical depletion (100%) Refill to water depth (100 mm)
2 Irrigate at critical depletion (100%) Refill to water depth (50 mm)
3 Irrigate at given ET crop reduction perstage Refill to water depth (100 mm)
4 Irrigate at fixed water depth (50 mm) Fixed application depth (100 mm)
5 Rainfed (No Irrigation) -