Efisiensi penggunaan air dalam pertanian

efisiensi air dengan cara sistem irigasi tetes

Air sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan keberhasilan peningkatan produksi pertanian, ketersediaannya mutlak diperlukan baik secara jumlah maupun kualitasnya. Akan tetapi seiring dengan adanya dampak perubahan iklim, pergeseran musim kemarau ataupun musim hujan memberikan dampak pada ketersediaan air di areal pertanian.

Kebutuhan air tanaman (KAT) sebagian besar dipenuhi dari hujan akan tetapi apabila kebutuhan air tidak terpenuhi oleh air hujan, maka harus dilakukan upaya untuk dapat mencukupi kebutuhan air pada fase pertumbuhan tanaman, sehingga kebutuhan air tanaman tetap terpenuhi secara optimal dan pertumbuhan tanaman berjalan dengan optimal pula. Oleh karena itu, maka pelaksanaan pengelolaan air melalui irigasi sangat dibutuhkan khususnya untuk memenuhi kebutuhan air di musim kemarau.

Terdapat beberapa metode pemberian air irigasi yang dapat dilakukan. Pemilihan metode pemberian air irigasi yang akan dilakukan harus didasarkan pada aspek teknis, social dan ekonomis. Salah satu metode pemberian air irigasi yang dapat dilakukan adalah metode irigasi tetes.Irigasi tetes merupakan salah satu sistem irigasi mikro yang memiliki tingkat efisiensi penggunaan air yang paling tinggi dibandingkan dengan irigasi curah. Irigasi tetes menjadi semakin disukai dan popular di daerah-daerah yang memiliki masalah kekurangan air.

Irigasi tetes merupakan metode pemberian air tanaman secara kontinyu dan penggunaan air yang sesuai dengan kebutuhan tanaman. Dengan demikian kehilangan air seperti yang diakibatkan oleh perkolasi, run off, dan evapotranspirasi bisa diminimalkan, sehingga efisiensinya tinggi. Sistem irigasi tetes mengalirkan air secara lambat untuk menjaga kelembaban tanah dalam rentang waktu yang diinginkan bagi tanaman.Karena efisiensi penggunaan air yang cukup tinggi, maka sistem irigasi tetes ini cukup efektif digunakan dalam kegiatan budidaya tanaman.

Dalam implementasinya, irigasi tetes memang memerlukan biaya investasi awal relatif mahal, oleh karena itu, perlu dipertimbangkan pula aspek ekonomis tanaman yang dibudidayakan, sehingga pendayagunaan sistem irigasi tetes perlu diarahkan kepada Tanaman Bernilai Ekonomi Tinggi (TBET).

Irigasi tetes adalah suatu sistem pemberian air melalui pipa/ selang berlubang dengan menggunakan tekanan tertentu, dimana air yang keluar berupa tetesan-tetesan langsung pada daerah perakaran tanaman. Tujuan dari irigasi tetes adalah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman tanpa harus membasahi keseluruhan lahan, sehingga mereduksi kehilangan air akibat penguapan yang berlebihan, pewmakaian air lebih efisien, mengurangi limpasan, serta menekan/mengurangi pertumbuhan gulma (Hansen, 1986).     

Irigasi tetes adalah teknik penambahan kekurangan air pada tanah yang dilakukan secara terbatas dengan menggunakan tube (wadah) sebagai alat penampung air yang disertai lubang tetes di bawahnya. Air akan keluar secara perlahan -lahan dalam bentuk tetesan ke tanah yang secara terbatas membasahi tanah. Lubang tetes air dapat diatur sedemikian rupa sehingga air cukup hanya membasahi tanah di sekitar perakaran (http://mekanisasi.litbang.deptan.go.id - Web Site BBP Mekanisasi Pertanian)

Adapun ciri- ciri irigasi tetes adalah debit air kecil selama periode waktu tertentu, interval (selang)yang sering, atau frekuensi pemberian air yang tinggi , air diberikan pada daerah perakaran tanaman, aliran air bertekanan dan efisiensi serta keseragaman pemberian air lebih baik  ( http://www.deptan.go.id. Jakarta ).

Menurut Hansen (1986) kegunaan  dari Irigasi tetes adalah :

a)      Untuk menghemat penggunaan air tanaman.

b)      Mengurangi kehilangan air yang begitu cepat akibat penguapan dan infiltrasi.

c)      Membantu memenuhi kebutuhan air tanaman pada awal penanaman sehingga juga akan meningkatkan pemanfaatan unsur hara tanah oleh tanaman.

d)     Mengurangi stresing atau mempercepat adaptabilitas bibit sehingga meningkatkan keberhasilan tumbuh tanaman.

e)      Melakukan pemanenan air hujan lewat wadah irigasi tetes secara terbatas sehingga dapat digunakan tanaman.

Sistem yang digunakan adalah dengan memakai pipa-pipa dan pada tempat-tempat tertentu diberi lubang untuk jalan keluarnya air menetes ke tanah. Prinsip kerja irgasi tetes adalah  pemberian air ke tanah untuk pemenuhan kebutuhan air bagi tanaman, dengan cara meneteskan air melalui emiter yang mengarah langsung pada zona perakaran. Irigasi tetes merupakan pengembangan dari irigasi yang sudah ada sebelumnya, misalnya saja irigasi permukaan, irigasi pancar dll.

Irigasi ini sangatlah efektif untuk efisiensi penggunaan air, karena sasaran irigasi tetes ini langsung ke akar sehingga kecil kemungkinan air mengalami penguapan. Irigasi tetes adalah suatu sistem untuk memasok air (dan pupuk) tersaring ke dalam tanah melalui suatu pemancar (emitter). Irigasi tetes menggunakan debit kecil dan konstan serta tekanan rendah. Air akan menyebar di tanah baik ke samping maupun ke bawah karena adanya gaya kapiler dan gravitasi. Bentuk sebarannya tergntung jenis tanah, kelembaban, permeabilitas tanah, dan jenis tanaman (Keller dan Bliesner, 1990).

Pemberian air pada irigasi tetes dilakukan dengan menggunakan alat aplikasi yang dapat memberikan air dengan debit yang rendah dan frekuensi yang tinggi (hampir terus menerus) disekitar perakaran tanaman. Tekanan air yang masuk ke alat aplikasi sekitar 1,0 bar dan dikeluarkan dengan tekanan mendekati nol untuk mendapatkan tetesan yang terus menerus dan debit yang rendah. Sehingga irigasi tetes diklasifikasikan sebagai irigasi bertekanan rendah. Sistem irigasi tetes didesain untuk dioperasikan secara harian (minimal 12 jam per hari) dan tingkat kelembaban tanaman dapat diatur.

Menurut Michael(1978), unsur-unsur utama pada irigasi tetes yang perlu diperhatikan sebelum mengoperasikan peralatan irigasi tetes adalah :

·         Sumber air, dapat berupa sumber air permanen (sungai, danu, dan lain-lain), atau sumber air buatan (sumur, embung dan lain-lain)

·         Sumber daya, sumber tenaga yang digunakan untuk mengalirkan air dapat dari gaya gravitasi (bila sumber air lebih tinggi daripada lahan pertanaman), dan untuk sumber air yang sejajar atau lebih rendah dari pada lahan pertanaman maka diperlukan bantuan pompa. Untuk lahan yang mempunyai sumber air yang dalam, maka diperlukan pompa penghisap pompa air sumur dalam.

·         Saringan, untuk mencegah terjadinya penyumbatan meke diperlukan beberapa alat penyaring, yaitu saringan utama (primary filter) yang dipasang dekat sumber air, sringan kedua (secondary filter) diletakkan antara saringan utama dengan jaringan pipa utama.

Pipa yang digunakan pada irigasi tetes terdiri dari pipa lateral, pipa sekunder dan pipa utama komponen penting dari irigasi tetes.Tata letak dari irigasi tetes dapat sangat bervariasi tergantung kepada berbagai faktor seperti luas tanah, bentuk dan keadaan topografi.Irigasi tetes tersusun atas dua bagian penting yaitu pipa dan emiter.Air dialirkan dari pipa dengan banyak percabangan yang biasanya terbuat dari plastik yang berdiameter 12 mm (1/2 inci) – 25 mm (1 inci) (Hansen dkk, 1986).

Pipa utama (main line, head unit) terdiri dari pompa, tangki injeksi, filter utama, pengukur tekanan, pengukuran debit dan katup pengontrol. Pipa utama umumnya terbuat dari pipa polyvinylchloride (PVC), galvanized steel atau besi cord yang berdiameter antara 7,5 – 25 cm. Pipa utama dapat dipasang di bawah permukaan tanah (Prastowo, 2003). Pipa pembagi (sub-main, manifold) dilengkapi dengan filter kedua yang lebih halus (80-100m m), katup solenoid, regulator tekanan, pengukur tekanan dan katup pembuang. Pipa sub-utama terbuat dari pipa PVC atau pipa HDPE (highdensity polyethylene) dan diameter antara 50 – 75 mm. Penyambungan pipa pembagi dengan pipa utama (Prastowo, 2003).

Pipa lateral umumnya terbuat dari pipa PVC fleksibel atau pipa politeline dengan diameter 12 mm – 32 mm. Emiter dimasukkan ke dalam pipa lateral padajarak yang ditentukan yang dipilih sesuai dengan tanaman dan kondisi tanah. Pipa lubang ganda, pipa porous dan pipa dengan perforasi yang kecil digunakan pada beberapa instalasi untuk menggunakan keduanya sebagai pipa pembawa dan sebuah emitter system (Hansen dkk, 1986).Menurut Keller dan Bliesner (1990) dalam sistem irigasi tetes tersusun atas pipa dan emiter.Air dialirkan dari pipa dengan banyak percabangan yang biasanya terbuat dari plastik yang diameter 12 mm (1/2 inci) – 25 mm (1 inci).

Emiter merupakan alat pengeluaran air yang disebut pemancar. Emiter mengeluarkan air dengan cara meneteskan air langsung ke tanah ke dekat tanaman. Emiter mengeluarkan air hanya beberapa liter per jam. Dari emiter air keluar menyebar secara menyamping dan tegak oleh gaya kapiler tanah yang diperbesar pada arah gerakan vertikal oleh gravitasi. Daerah yang dibasahi emiter tergantung pada jenis tanah, kelembaban tanah, permeabilitas tanah. Emiter harus menghasilkan aliran yang relatif kecil menghasilkan debit yang mendekati konstan. Penampang aliran perlu relatif lebar untuk mengurangi tersumbatnya emiter (Hansen dkk, 1986).

Menurut Keller dan Bliesner (1990) emiter merupakan alat pembuangan air, emiter dipasang di dekat tanaman dan tanah.Semakin dekat ke tanah semakin efisien air yang diterima tanah dan tanaman karena semakin besar daerah yang terbasahi semakin tinggi kelembaban tanah.Semakin dekat jarak emiter maka semakin banyak daerah yang terbasahi.

Berdasarkan pemasangan di pipa lateral, penetes dapat menjadi (a) on-line emitter, dipasang pada lubang yang dibuat di pipa lateral secara langsung ataudisambung dengan pipa kecil; (b) in-line emitter, dipasang pada pipa lateraldengan cara memotong pipa lateral. Penetes juga dapat dibedakan berdasarkanjarak spasi atau debitnya, yaitu (a) point source emitter, dipasang dengan spasiyang renggang dan mempunyai debit yang relatif besar; (b) line source emitter,dipasang dengan spasi yang lebih rapat dan mempunyai debit yang kecil. Pipaporous dan pipa berlubang juga dimasukkan pada kategori ini (Prastowo, 2003).

Tabung Marihot merupakan tabung untuk mengalirkan air dengan head sesuai dengan rancangan (20 cm – 250 cm). Prinsip kerja tabung marihot adalahpengaliran air dengan tekanan atmosfir atau dengan kata lain low pressure,sehingga air yang keluar pada setiap emiter akan seragam (Tusi, 2006).Menurut Tusi (2006) tabung marihot digunakan sebagai wadah atau tangki air irigasi (dan larutan nutrisi) yang dapat mengalirkan aliran debit tetap, dan debit akan berubah pada elevasi yang berbeda (pada head yang berbeda). Bagian dari tangki dilengkapi dengan selang-selang kecil untuk saluran pemasukan udara dan saluran pengairan.

Cara kerja tabung marihot yaitu udara luar yang mempunyai tekanan 1 atm masuk ke dalam tabung marihot melalui lubang masuk udara, karena berat udara yang lebih ringan dari larutan nutrisi (air irigasi) maka udara luar yang masuk akan naik ke bagian atas tabung marihot. Udara yang berada di bagian atas tabung akan menekan air irigasi (larutan nutrisi) yang ada dalam tabung marihot dengan tekanan tetap sebesar 1 atm sehingga larutan nutrisi akan mengalir keluar melalui lubang pengaliran dengan kecepatan yang tetap. Adanya tekanan udara dan bedahead yang tetap ini akan menyebabkan kecepatan aliran nutrisi tetap.

Menurut Erizal (2003) keseragaman pemberian air ditentukan berdasarkan variasi debit yang dihasilkan emiter. Karena debit merupakan fungsi dari tekanan operasi, maka variasi tekanan operasi merupakan faktor keseragaman aliran. Oleh karena tekanan berpengaruh pada debit emiter maka semakin besar tinggi air tangki penampungan akan semakin tinggi pula tekanan. Sehingga debit akan semakin besar.

Debit adalah banyaknya volume air yang mengalir per satuan waktu. Pada irigasi tetes debit yang diberikan hanya beberapa liter per jam. Umumnya debit rata-rata dari emiter tersedia dari suplier peralatan. Debit untuk irigasi tetes bergantung dari jenis tanah dan tanaman. Debit irigasi tetes yang umum digunakan 4 ltr/jam, namun ada beberapa pengelolaan pertanian menggunakan debit 2, 6, 8 ltr/jam. Penggunaan debit berdasarkan jarak tanam dan waktu operasi(Keller dan Bliesner, 1990). Debit air keluaran emiter rata-rata adalah volume dari keseluruhan air yang tertampung dari semua emiter per satuan waktu dan jumlah emiter yang ada.

Menurut James dkk (1982) pemberian air dalam jumlah yang kecil kemungkinan tidak akan dapat terserap oleh tanah dan tanaman, namun pemberian air dalam jumlah yang besar akan menimbulkan genangan dan aliran permukaan. Pemberian air pada irigasi tetes erat kaitanya dengan debit, hanya saja pada irigasi tetes debit relatif kecil per detiknya.

Menurut Sapei (2003), keseragaman aplikasi air merupakan salah satu faktor penentu efisiensi irigasi yang dihitung dengan persamaan koefisien keseragaman irigasi (CU/Coefficient Uniformity) dengan menggunakan persamaan Christiansen:

       Keseragaman irigasi tetes dapat dikatakan seragam atau layak apabila nilai Cu lebih besar dari 90% (>90%).Nilai Cu yang rendah dapat dijadikan indikator kehilangan air melalui perkolasi sangat tinggi (Sapei, 2003).

Parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat pembasahan tanah adalah persentase terbasahkan (Pw, wetted percentage), yaitu merupakan nisbah antara luas areal yang terbasahkan (pada kedalaman 15-30 cm dari permukaan tanah). Persentase terbasahkan dipengaruhi oleh debit dan volume pemberian air dari setiap alat aplikasi, spasi alat aplikasi dan jenis tanah.

Dalam pemberian air irigasi adalah distribusi air irigasi normal yag merata pada daerah perakaran. Pada hampir seluruh keadaan, makin merata air yang didistribusikan makin baik reaksi tanaman. Penyebaran air yang tidak sama mengandung banyak karakteristik yang tidak diinginkan. Daerah yang kering terlihat perbedaan yang diberi air irigasi secara tidak merata kecuali kelebihan air yang tidak digunakan, yang sebaliknya berakibat pada pemborosan air.

Apabila ada kecenderungan untuk akumulasi garam, daerah tersebut yang menerima air lebih sedikit dari kedalaman air yang diinginkan akan menunjukkan akumulasi garam yang paling besar. 

Semakin besar nilai efisiensi yang dihasilkan dari suatu jaringan irigasi tetes maka semakin merata pula pendistribusian air pada tiap-tiap emiter penetes sehingga pertumbuhan tanaman akan semakin baik pula. Tingginya nilai/persentase efisiensi penyebaran irigasi yang diperoleh menandakan bahwa penyebaran atau pendistribusian air pada tiap-tiap emiter dikatakan mendekati seragam.Hal ini juga menunjukkan bahwa media tanam yang dilalui oleh air distribusi memiliki terkstur yang gembur, sehingga baik untuk tanaman musiman dalam menyerap unsur hara dan air yang didistribusi.

 Keuntungan dan Kelemahan Irigasi Tetes

            Irigasi tetes mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya:

a)      Meningkatkan nilai guna air

Secara umum, air yang digunakan pada irigasi tetes lebih sedikit dibandingka  dengan metode lain.

b)      Meningkatkan pertumbuhan tanaman dan hasil

Dengan irigasi tetes, kelembaban tanah dapat dipertahankan pada tingkat yang optimal bagi pertumbuhan tanaman

c)      Meningkatkan efisiensi dan efektifitas pemberian

Pemberian pupuk dan bahan kimia pada metode ini dicampur dengan air irigasi, sehingga pupuk atau bahan kimia yang digunakan menjadi lebih sedikit, frekuensi pemberian lebih tinggi dan distribusinya hanya di sekitar daerah perakaran

d)     Menekan resiko penumpukan garam

Pemberian air secara terus-menerus akan melarutkan dan menjauhkan garam dari daerah perakaran

e)      Menekan pertumbuhan gulma

Pemberian air pada irigasi tetes hanya terbatas di daerah sekitar tanaman, sehingga pertumbuhan gulma dapat ditekan

f)       Menghemat tenaga kerja

Sistem irigasi tetes dapat dengan mudah dioperasikan secara otomatis, sehingga tenaga kerja yang diperlukan lebih sedikit (James, 1982).Sistem irigasi tetes dapat dengan mudah dioperasikan secara otomatis, sehingga tenaga kerja yang diperlukan menjadi lebih sedikit. Penghematan tenaga kerja pada pekerjaan pemupukan, pemberantasan hama dan penyiangan juga dapat dikurangi.

       Sedangkan, kelemahan atau kekurangan dari metode irigasi tetes adalah sebagai  berikut:

a.       Memerlukan perawatan yang intensif

Penyumbatan pada penetes merupakan masalah yang sering terjadi pada irigasi tetes, karena akan mempengaruhi debit dan keseragaman pemberian air. Untuk itu diperlukan perawatan yang intesif dari jaringan irigasi tetes agar resiko penyumbatan dapat diperkecil.

b.      Penumpukan garam

Bila air yang digunakan mengandung garam yang tinggi dan pada derah yang kering, resiko penumpukan garam menjadi tinggi.

c.       Membatasi pertumbuhan tanaman

Pemberian air yang terbatas pada irigasi tetes menimbulkan resiko kekurangan air bila perhitungan kebutuhan air kurang cermat.

d.       Keterbatasan biaya dan teknik

Sistem irigasi tetes memerlukan investasi yang tinggi dalam pembangunannya.Selain itu, diperlukan teknik yang tinggi untuk merancang, mengoperasikan dan memeliharanya.