1  

TEORI DAN PRAKTIK ANALISIS NERACA AIR UNTUK MENUNJANG TUGAS PENYULUH PERTANIAN

DI KALIMANTAN TENGAH1)

M. Anang Firmansyah 2)

Pendahuluan

Hingga kini telah banyak data-data iklim yang umum seperti curah hujan dan

hari hujan tersedia di setiap kantor BPP (Balai Penyuluhan Pertanian) ataupun UPTD

(Unit Pelaksana Teknis Dinas). Hal itu dapat dibuktikan dari terpasangnya alat

penangkar hujan dan juga koleksi data jumlah curah hujan dan hari hujan oleh

petugas. Namun disayangkan data-data tersebut hanya digunakan untuk menentukan

bulan basah, bulan lembab, ataupun bulan kering. Padahal, data tersebut dapat

dimanfaatkan lebih jauh untuk menyusun dan mengetahui neraca air diwilayah

tersebut.

Perubahan iklim global menyadarkan kepada kita semua betapa faktor iklim

sangat penting dipelajari. Data-data yang telah tersedia dapat dimanfaatkan

seoptimal mungkin dan akan lebih mempertegas strategi dan alternatif penggunaan

pola tanam dan jenis tanaman yang lebih tepat dan spesifik lokasi melalui

penyusunan neraca air. Dampaknya adalah dapat diperolehnya produksi tanaman

yang baik dan harga yang menguntungkan.

Data iklim yang digunakan dalam neraca air antara lain jumlah curah hujan

yang dapat diperoleh pada setiap kantor BPP/UPTD, suhu udara yang umumnya

didapat dari Stasiun Meteorologi dan Geofisika, kadar air tanah pada Kapasitas

Lapang dan Titik Layu Permanen yang didapat dari analisis laboratorium.

-------------------------------- 1. Makalah disampaikan pada Pelatihan Agribisnis Pertanian untuk Analisis Iklim diselenggarakan

Balai Besar Pelatihan Binuang, Kalimantan Selatan bekerjasama dengan Badan Koordinasi Penyuluhan Pertanian, Perikanan, Kehutanan Provinsi Kalimantan Tengah di Hotel Sahid Jaya, Palangka Raya pada tanggal 1 – 7 Desember 2010.

2. Peneliti Muda pada Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Kalimantan Tengah, Jl. G. Obos Km 5 Palangka Raya 73111.

2  

Tujuan penyusunan makalah ini untuk memberikan cara perhitungan dan

analisis neraca air merujuk pada Thornhwaite and Matter (1957) dengan data iklim

yang sederhana dan tersedia di wilayah kerja penyuluh masing-masing. Dengan

pemahaman menyusun dan menganalisa neraca air oleh para penyuluh di masing-

masing wilayah binaan, maka diharapkan strategi untuk memilih pola tanaman dan

jenis tanaman lebih tepat.

Pengertian Neraca Air

Neraca air (water balance) merupakan neraca masukan dan keluaran air

disuatu tempat pada periode tertentu, sehingga dapat untuk mengetahui jumlah air

tersebut kelebihan (surplus) ataupun kekurangan (defisit).

Kegunaan mengetahui kondisi air pada surplus dan defisit dapat

mengantisipasi bencana yang kemungkinan terjadi, serta dapat pula untuk

mendayagunakan air sebaik-baiknya.

Manfaat secara umum yang dapat diperoleh dari analisis neraca air antara

lain:

1. Digunakan sebagai dasar pembuatan bangunan penyimpana dan pembagi air

serta saluran-salurannya. Hal ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat

banyak bulan-bulan yang defisit air.

2. Sebagai dasar pembuatan saluran drainase dan teknik pengendalian banjir. Hal

ini terjadi jika hasil analisis neraca air didapat banyak bulan-bulan yang surplus

air.

3. Sebagai dasar pemanfaatan air alam untuk berbagai keperluan pertanian seperti

tanaman pangan – hortikultura, perkebunan, kehutanan hingga perikanan.

3  

Model neraca air cukup banyak, namun yang biasa dikenal terdiri dari tiga

model, antara lain:

1. Model Neraca Air Umum. Model ini menggunakan data-data klimatologis dan

bermanfaat untuk mengetahui berlangsungnya bulan-bulan basah (jumlah curah

hujan melebihi kehilangan air untuk penguapan dari permukaan tanah atau

evaporasi maupun penguapan dari sistem tanaman atau transpirasi,

penggabungan keduanta dikenal sebagai evapotranspirasi).

2. Model Neraca Air Lahan. Model ini merupakan penggabungan data-data

klimatologis dengan data-data tanah terutama data kadar air pada Kapasitas

Lapang (KL), kadar air tanah pada Titik Layu Permanen (TLP), dan Air

Tersedia (WHC = Water Holding Capacity).

a. Kapasitas lapang adalah keadaan tanah yang cukup lembab yang

menunjukkan jumlah air terbanyak yang dapat ditahan oleh tanah

terhadap gaya tarik gravitasi. Air yang dapat ditahan tanah tersebut akan

terus-menerus diserap akar tanaman atau menguap sehingga tanah makin

lama makin kering. Pada suatu saat akar tanaman tidak lagi mampu

menyerap airsehingga tanaman menjadi layu. Kandungan air pada

kapasitas lapang diukur pada tegangan 1/3 bar atau 33 kPa atau pF 2,53

atau 346 cm kolom air.

b. Titik layu permanen adalah kondisi kadar air tanah dimana akar-kar

tanaman tidak mampu lagi menyerap air tanah, sehingga tanaman layu.

Tanaman akan tetap layu pada siang atau malam hari. Kandungan air

pada titik layu permanen diukur pada tegangan 15 bar atau 1.500 kPa atau

pF 4,18 atau 15.849 cm tinggi kolom air.

4  

c. Air tersedia adalah banyaknya air yang tersedia bagi tanaman yaitu selisih

antara kapasitas lapang dan titik layu permanen.

3. Model Neraca Air Tanaman. Model ini merupakan penggabungan data

klimatologis, data tanah, dan data tanaman. Neraca air ini dibuat untuk tujuan

khusus pada jenis tanaman tertentu. Data tanaman yang digunakan adalah data

koefisien tanaman pada komponen keluaran dari neraca air.

Analisis Neraca Air Model Thornthwaite and Matter

Model neraca air dalam makalah pelatihan ini dipilihkan yang paling

sederhana, dari banyak model-model dugaan komponen neraca air yang ada. Model

Thornthwaite dan Matter (1957) merupakan model cukup populer, selain itu dikenal

juga model-model lain untuk menduga besarnya ETP (Evapotranspirasi Potensial),

seperti: Blaney-Criddle, Penman (1948), Penman-Monteth (1964), Makkink (1957),

dan Priestly-Taylor (1972).

Penggunaan Data Nilai Tengah dan Peluang Kejadian

Sebelum memahami lebih rinci tentang metode ini, ada baiknya kita

mengenal dulu dasar-dasar penggunaan nilai tengah atau perata-rataan data iklim

yang akan digunakan. Dua cara sederhana untuk mendapatkan data nilai tengah data

klimatologi contohnya curah hujan, yaitu berdasarkan rata-rata aritmetika dan

berdasarkan peluang kejadian.

a. Data nilai tengah atau rata-rata curah hujan di bulan Januari berdasarkan

rataan aritmetika untuk data 11 tahun (1994 – 20043) untuk Muara Teweh

(Tabel 1):

5  

Tabel 1. Data Curah Hujan dengan Nilai Tengah Aritmatika

Tahun Curah Hujan Januari (mm)

1994 311 1995 215 1996 216 1997 217 1998 207 1999 382 2000 392 2001 180 2002 329 2003 244 2004 365

Rata-rata 278,0

Berdasarkan nilai rataan aritmetika (Tabel 1) maka bulan Januari

untuk kurun waktu 11 tahun (1994-2004) adalah penjumlahan curah hujan

bulan januari dari tahun 1994 hingga 2004 yaitu (311mm + ... + 365mm) / 11

= 271,3 mm, begitu seterusnya hingga bulan Desember.

b. Data klimatologi menggunakan peluang kejadian metode ranking, untuk data

curah hujan selama 11 tahun (1994 -2004) lokasi Muara Teweh (Tabel 2):

Tabel 2. Data Curah Hujan Mengunakan Peluang Kejadian Metode Ranking

Tahun Curah Hujan Januari (mm)

Urutan dari nilai terbesar

Ranking

Peluang (%)

1994 311 392 1 0 1995 215 382 2 10 1996 216 365 3 20 1997 217 329 4 30 1998 207 311 5 40 1999 382 244 6 50 2000 392 217 7 60 2001 180 216 8 70 2002 329 215 9 80 2003 244 207 10 90 2004 365 180 11 100

6  

Perhitungan diatas (Tabel 2) menunjukkan besarnya peluang kejadian

hujan yang terlampaui. Peluang kejadian 0 % (P>0) menunjukkan bahwa

peluang curah hujan bulan Januari sebesar 392 mm tahun depan sulit

terlampaui, sebaliknya peluang kejadian 100% (P>100%) menunjukkan

peluang yang besar kemungkinan terlampaui karena hanya 180 mm.

Umumnya peluang kejadian curah hujan terlampaui yang digunakan

di bidang pertanian adalah 75 % (P>75). Pada Tabel diatas menunjukkan

bahwa curah hujan yang digunakan adalah pada ranking 8 dan 9. Nilai

curah hujan pada ranking tersebut dijumlahkan dan dibagi 2 atau (216 mm

+ 215 mm)/2 = 215,5 mm.

Nampaklah bahwa penggunaan nilai rata-rata aritmatika cenderung

diperoleh curah hujan yang lebih besar, sedangkan dengan peluang kejadian

hujan terlampaui 75 % (P>75) mendapatkan nilai lebih kecil dan cukup

realistis untuk bulan Januari sebesar 215,5 mm.

Langkah-langkah Menyusun Neraca Air

Langkah-langkah dan tata urutan pemasukan data-data iklim dan tanah

disusun berurutan agar dapat diikuti dan mudah dipahami peserta pelatihan (Tabel

3). Data iklim yaitu suhu udara (1998-2007) dan curah hujan (1998-2007)

digunakan dari Kota Palangka Raya, sedangkan data tanah Podzolik Merah Kuning

dari UPT Bereng Belawan SP2 Kecamatan Manuhing, Kabupaten Gunung Mas.

Kandungan air kedalaman 60 cm pada Kapasitas Lapang = 186,9 mm, Titik Layu

Permanen = 79,2, WHC atau KAT = 186,9 – 79,2 = 107,7 mm. Koordinat Palangka

Raya pada 2oLS dan 114oBT . Tabel isian untuk menyusun Neraca air dapat dilihat

pada Tabel 4.

7  

Data-data tentang besarnya KL dan TLP pada berbagai jenis tanah yang telah

diteliti penulis dapat dijadikan rujukan sementara jika data-data tanah di lokasi tugas

penyuluh belum tersedia. Gunakan data-data kadar air tanah pada kedalaman 0 - 30

untuk tanaman pangan dan 0 - 60 cm untuk tanaman perkebunan tersebut untuk

mengisi KAT untuk tanah yang relatif sama dengan tanah dilokasi penyuluh bertugas

(Tabel 5).

Tabel 3. Langkah Menyusun Neraca Air

Langkah

Uraian

1 Data Suhu. Masukkan data suhu udara rata-rata bulanan dalam satu tahun, yang dihitung dari data jangka panjang, misalnya selama 10 tahun.

2 Indeks Panas (I). Masukkan data indeks panas mengacu pada Lampiran Tabel 2. Di Tabel ini terlihat kolom kiri menunjukkan suhu udara dan lajur atas menunjukkan desimal suhu udara. Contoh: bulan januari suhu mencapai 27,3oC, maka di Tabel 2 kolom paling kiri dicari suhu 27sedangkan angka desimalnya yaitu 0,3 dicari dari lajur atas, keduanya dipotongkan dan akan didapat 13,07. Langkah ini dilanjutkan hingga bulan Desember yang memiliki suhu udara 27,2oC dengan I = 12,99.

3 ETP harian belum disesuaikan (ETP Unadj). Gunakan Lampiran Tabel 5 untuk suhu udara > 26,5oCuntuk seluruh indikasi indeks panas. Caranya dengan seperti langkah ke-2 diatas. Contoh: bulan Januari suhu 27,3oC maka besarnya ETP harian belum disesuaikan sebesar 4,7, lanjutkan hingga bulan desember yang akan diperoleh besarnya ETP unadj 4,6.

4 ETP disesuaikan (ETP adj.). pada langkah 4 ini terbagi 2 sub langkah: a. Mencari faktor koreksi. Gunakan Lampiran Tabel 7 untuk bumi

belahan selatan, guna mengetahui faktor koreksi ETP yang disesuaikan. Pada Lampiran Tabel 7 ini terlihat derajat kintang selatan di kolom kiri dan lajur atas menunjukkan bulan dalam setahun. Posisi Palangka Raya ada 2oLS maka pada bulan Januari diperoleh angka 31,5, dan seterusnya hingga bulan Desember diperoleh angka 31,5.

b. Menetapkan ETP disesuaikan (ETP adj). Cara mencarinya adalah dengan mengalikan antara ETP unadj dan faktor koreksi. Contoh: bulan Januari ETP unand. Sebesar 4,7 dikalikan faktor koreksinya pada bulan Januari 31,5 maka diperoleh angka 148,5. Lakukan penghitungan hinga bulan Desember.

5 Memasukkan data curah hujan. Data curah hujan jangka panjang dapat digunakan nilai rataan aritmatika ataupun nilai peluang kejadian (P>75). Masukkan data tersebut dari bulan Januari hingga Desember.

6 CH - ETP adj. Langkah ini adalah mengurangkan jumlah CH (Curah

8  

Hujan) bulan tertentu dengan ETP adj. Pada bulan yang sama. Jika didapat nilai positif (+) maka kondisi surplus air, namun jika diperoleh hasil negatif (-) maka kondisi defisit air.

7 Kehilangan air potensial terakumulasi (APWL). Menghitung secara akumulasi dari hasil negatif antara CH-ETP adj. Dari bulan ke bulan. Contoh: bulan Juli terdapat defisit -42,64, pada bulan Agustus defisit bertambah (-42,64 + (-65,64)) menjadi -108,28 dan seterusnya hingga bulan September akan didapat defisit -145,69 mm.

8 KAT atau WHC. Masukkan data KL-TLP = WHC, maka diperoleh 107,7. Gunakan Lampiran Tabel 26 yang menunjukkan WHC 100 mm mendekati WHC tanah di Gunung Mas. Isilah bulan-bulan surplus dengan nilai WHC yaitu 107,7, namun pada bulan defisit maka lihat Lampiran Tabel 26. Contoh pada bulan Juli terjadi defisit, maka lihat APWL bulan Juli sebesar 42,64. Carilah ETP adj atau (PE) pada Tabel 26 kolom paling kiri pada posisi 40 dan pada lajur atas pada posisi 2 maka perpotongan tersebut diperoleh angka 65. Begitu seterusnya hingga bulan defisit habis. Bulan Oktober kondisi surplus maka diisi oleh WHC.

9 ∆ KAT. Hitunglah perubahan KAT dari bulan kebulan, yaitu mengurangi bulan ini dengan bulan sebelumnya. Contoh pada bulan Juli ∆ KAT = KAT bulan Juli – KAT Juni atau 65-107,7 = -343 Sedangkan pada bulan Oktober terjadi + 85, dan bulan Nopember diisi dengan 0 karena telah mencapai nilai KAT.

10 ET Aktual. ETA pada bulan-bulan dimana CH> ETP adj. Nilainya sama dengan nilai ETP adj. Namun pada bulan dimana CH<ETP adj. Maka ETA dicari dengan menambahkan CH bulan tertentu dengan nilai mutlak ∆ KAT pada bulan yang sama. Contoh: bulan Juli CH<ETP adj., maka nilai ETP aktual Juli = CH Juli + [∆ KAT] = 104 + [-43]= 147 mm.

11 Defisit (D). Kondisi bulan dimana ETP adj. dan ETA berbeda pada bulan-bulan defisit. Contoh Bulan Agustus ETP adj – ETA = 146,64 – 113 = 34.

12 Surplus (S). Kondisi bulan dimana CH>ETP adj. Sehingga nilai sama dengan bila CH – ETP adj. Contoh bulan Januari kondisi Surplus = CH-ETP Adj. = 137,95.

13 Run off (aliran permukaan). Menunjukkan besarnya air yang mengalir dipermukaan tanah. Menghitungnya untuk bulan Januari atau Ro1 = 50% x S1 Januari = 69; Pebruari Ro2 = (50%x50%xS1 Januari) + (50%xS2 Pebruari); Maret Ro3= (50%x50%x50%xS1 Januari) + (50%x50%xS2 Pebruari) + (50%xS3 Maret), dan seterusnya hingga Ro12 atau Ro bulan Desember.

9  

Tabel 4. Langkah Analisis Neraca Air Thornwhite and Matter 1957 untuk Kalimantan Tengah Bagian Tengah

No. Unsur Iklim Jan Peb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nop Des 1 Suhu (T) oC 27,3 27,4 27,4 27,8 27,9 27,4 27,2 27,1 27,4 27,4 27,0 27,2 2 Indeks Panas (I) 13,07 13,14 13,14 13,43 13,50 13,14 12,99 12,92 13,14 13,14 12,85 12,99 3 ETP unandj. 4,7 4,8 4,7 4,9 4,9 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,6 4,7 4a FK ETP adj. 31,5 28,2 31,2 30,3 30,9 30,0 31,2 31,2 30,3 31,2 30,6 31,5 4b ETP adj 148,05 135,36 146,64 148,47 151,41 141,00 146,64 146,64 142,41 146,64 140,76 148,05 5 Curah Hujan (CH) 286 235 319 326 331 189 104 81 105 245 354 311 6 CH – ETP adj. 137,95 99,64 172,36 177,53 179,59 48,00 -42,64 -65,64 -37,41 98,36 213,24 162,95 7 APWL -42,64 -108,28 -145,69 8 KAT 107,7 107,7 107,7 107,7 107,7 107,7 65 33 23 107,7 107,7 107,7 9 ∆ KAT 0 0 0 0 0 0 -43 -32 -10 85 0 0 10 ETA 148,05 135,36 146,64 148,47 151,41 141,00 147,00 113,00 115,00 146,64 140,76 148,05 11 Defisit (D) 0 0 0 0 0 0 0 34,00 27,00 0 0 0 12 Surplus (S) 137,95 99,64 172,36 177,53 179,59 48,00 0 0 0 98,36 213,24 162,95 13 Run Off (Ro) 69,0 120,7

10  

Tabel 5. Kadar Air pada Kapasitas Lapang (KL) dan Titik Layu Permanen (TLP)

Di Berbagai Jenis dan Kedalaman Tanah di Kalimantan Tengah

Tekstur (%) Jenis Tanah Lokasi Pasir Debu Liat

C Organik (%)

Kedalaman Tanah (cm)

KL (mm)

TLP (mm)

Keterangan

22,96 29,14 47,90 2,84 0 - 30 90,4 57,3 PMK (Ultisol)

Teweh Tengah, BARUT 17,04 33,53 49,63 0,41 0 - 60 182,3 117,9

10,15 20,71 73,59 3,41 0 - 30 160,3 105,8 PMK (Alfisol)

G. Bintang Awai, BARSEL 5,70 20,71 73,59 0,47 0 - 60 325,0 208,2

97,34 0,13 2,53 2,94 0 - 30 35 22,2 Regosol (Entisol)

Sei Gohong, PLK RAYA 97,70 0,91 1,39 0,16 0 - 60 64,4 38,7

73,92 21,34 4,75 5,26 0 - 30 74,2 20,4 Podsol (Spodosol)

Manuhing, GUMAS - - - - 0 - 60 - - Padas

15,72 33,69 50,59 1,28 0 - 30 89,2 58,7 PMK (Ultisol)

Manuhing, GUMAS 4,44 12,86 82,70 0,46 0 - 60 197,8 134,8

39,83 9,85 50,32 2,87 0 - 30 90,1 64,7 PMK (Inceptisol)

Kotawaringin Lama, KOBAR 35,23 16,03 48,74 0,36 0 - 60 187,9 139,8

11  

Interpretasi Neraca Air

Setelah neraca air tersusun, maka perlu kita interpretasi. Untuk neraca air

umum cukup digunakan langkah 1 hingga langkah 6 (Gambar 1), sedangkan untuk

neraca air lahan digunakan seluruh langkah dari 1 – 13, (Gambar 2 dan Gambar 3)

dan untuk neraca air tanaman perlu ditambahi satu langkah yaitu langkah 4 dikalikan

faktor koefisien tanaman (kc) yang digunakan atau ETP adj X Kc. Nilai kc dapat

dilihat pada berbagai buku tentang hidrologi.

Gambar 1. Grafik Neraca air Umum Wilayah Kalimantan Tengah bagian tengah

Gambar 2. Neraca Air Lahan (ETP-ETA) Kalimantan Tengah bagian tengah

Defisit 

Pemakaian air tanah 

12  

Gambar 3. Neraca Air Lahan (KL-TLP) Kalimantan Tengah bagian tengah

Daftar Pustaka

Thornthwaite, C.W., and J.P. Matter. 1957. Instruction and tables for computing potensial evapotranspiration and te water balance. Drexel Institute of Climatology. New Jersey. 401p.

 

DAFTAR PENYULUH YANG DILATIH DAN HADIR PADA TEORI DAN PRAKTIK NERACA AIR

PALANGKA RAYA, 5 DESEMBER 2010

No. Nama Instansi Kabupaten/Kota 1 Purwadi Distanpanghor Kapuas 2 Mulyadi SST Distanpanghor Kapuas 3 Tommy Hendri K, SP BKP4 Pulang Pisau 4 Ferry Pirona P.L. SP.,M.Si BKP4 Pulang Pisau 5 Juarini SP BKP Palangka Raya 6 Suparsih S. PKP BKP Palangka Raya 7 Yunati S.PKP BKP Palangka Raya 8 Yayah Mutiah SP BKP Palangka Raya 9 Lisnae SP BKP Katingan 10 Utardi A.Md BKP Katingan 11 Hardinata KPP Gunung Mas 12 Maesa Barno KPP Gunung Mas 13 Syahrul S.ST BKP Kotawaringin Timur 14 Bardin A.Md BKP Kotawaringin Timur 15 Syahruddin Noor SP Distannak Seruyan 16 Eliae A.Md Distannak Seruyan 17 Suparmin S.PKP KPPKP Kotawaringin Barat 18 Eko Budi santoso A.Md KPPKP Kotawaringin Barat 19 Obed. M. Nono Distannak Sukamara 20 Muhammad Musri. SST Distannak Sukamara 21 Ardianotol A.Md KKP Lamandau 22 Muhap S.ST KKP Lamandau 23 Amaludrik KPPPK Barito Timur 24 Hamsani SP KPPPK Barito Timur 25 Tumbing BKP Barito selatan 26 Gunawan A SP Distankannak Barito Utara 27 Mardian Distankannak Barito Utara