irrigation

I. Definisi Irigasi
Irigasi adalah kegiatan-kegiatan yang berhubungan dengan usaha untuk mendapatkan air untuk sawah, ladang, perkebunan, perikanan atau tambak dan sebagainya yang intinya adalah untuk keperluan usaha tani. Usaha tersebut terutama menyangkut pembuatan bangunan-bangunan dan saluran-saluran, membagi-bagikan air ke areal pertanian secara teratur dengan waktu yang tepat, baik air yang diperlukan maupun yang harus dibuang untuk kelangsungan hidup tanaman.
Irigasi juga bisa diartikan pemberian air pada tanaman untuk memenuhi kebutuhan air bagi pertumbuhannya. Kebutuhan air tanaman sama dengan kehilangan air per satuan luas yang diakibatkan oleh kanopi tanaman ditambah dengan hilangnya air melalui penguapan permukaan tanah pada luasan tertentu.
II. Tujuan Irigasi
Secara umum dapat dikatakan bahwa tujuan dari irigasi dalam usaha tani antara lain:
a. Menambah air pada areal pertanian, hal ini dilakukan untuk mencukupi air, terutama pada saat tidak turun hujan.
b. Memupuk areal pertanian karena selama air yang dialirkan dari sumber air sampai ke areal pertanian banyak mengandung unsur-unsur hara yang banyak dibutuhkan untuk kehidupan tanaman.
c. Mengatur suhu tanah dan suhu air pada suatu areal pertanian
d. Memperbanyak air tanah yaitu dengan adanya perembesan melalui dinding-dinding saluran, air tanah akan bertambah menjadi banyak. Dengan demikian permukaan air tanah menjadi tinggi dan akibatnya kebutuhan tanaman akan air tercukupi.
e. Memberantas hama dalam tanah, yaitu dengan menggenangkan tanah maka ulat-ulat, tikus dan lain-lain yang dapat mengganggu tanaman akan mati atau tidak kuat bersembunyi lama di dalam tanah.

III. Macam-macam Sistem Irigasi

Ditinjau dari proses penyediaan, pemberian, pengelolaan dan pengaturan air, sistem irigasi dapat dikelompokkan menjadi 4 sebagai berikut :

a. sistem irigasi permukaan (surface irrigation system)
Sistem irigasi permukaan dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu peluapan dan penggenangan bebas (tanpa kendali) serta peluapan penggenangan secara terkendali. Sistem irigasi permukaan yang paling sederhana adalah peluapan bebas dan penggenangan. Dalam hal. ini air diberikan pada areal irigasi dengan jalan peluapan untuk menggenangi kiri atau kanan sungai yang mempunyai permukaan datar. Sebagai contoh adalah sistem irigasi kuno di Mesir. Sistem ini mempunyai efisiensi yang rendah karena penggunaan air tidak terkontrol.


Sistem irigasi permukaan lainnya adalah peluapan dan penggenangan secara terkendali. Cara yang umum digunakan dalam hal ini adalah dengan menggunakan bangunan penangkap, saluran pembagi saluran pemberi, dan peluapan ke dalam petakpetak lahan beririgasi. Jenis bangunan penangkap bermacam-macam, diantaranya adalah (1) bendung, (2) intake, dan (3) stasiun
pompa.



b. sistem irigasi bawah permukaan (sub surface irrigation system)

Sistem irigasi bawah permukaan dapat dilakukan dengan meresapkan air ke dalam tanah di bawah zona perakaran melalui sistem saluran terbuka ataupun dengan menggunakan pipa porus. Lengas tanah digerakkan oleh gaya kapiler
menuju zona perakaran dan selanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman.

 
c. sistem irigasi dengan pemancaran (sprinkle irrigation system)

Prinsip yang digunakan sistem ini adalah memberi tekanan pada air dalam pipa dan memancarkan ke udara sehingga menyerupai hujan selanjutnya jatuh pada permukaan tanah. Cara pemancaran dapat dilakukan dengan berbagai variasi, antara lain dengan menggunakan pipa porus ataupun menggunakan alat pancar yang bisa berputar. Untuk dapat memberikan siraman yang merata sering
digunakan alat pancar yang diletakkan di atas kereta dan dapat berpindah-pindah


d. sistem irigasi dengan tetesan (trickle irrigation / drip irrigation system).

Sistem irigasi tetes sering disebut dengan trickle irrigation atau kadang-kadang drip irrigation. Sistem yang digunakan adalah dengan memakai pipa-pipa dan pada tempat-tempat tertentu diberi lubang untuk jalan keluarnya air menetes ke tanah. Perbedaan dengan sistem pancaran adalah besarnya tekanan
pada pipa yang tidak begitu besar


Pemilihan jenis sistem irigasi sangat dipengaruhi oleh kondisi hidrologi, klimatologi, topografi, fisik dan kimiawi lahan, biologis tanaman, sosial ekonomi dan budaya, teknologi (sebagai masukan sistem irigasi) serta keluaran atau hasil yang akan diharapkan.

IV. Keperluan Air Irigasi Untuk Tanaman Padi
Tanaman padi
sawah memerlukan air cukup banyak dan menginginkan genangan air untuk menekan
pertumbuhan gulma dan sebagai usaha pengamanan apabila terjadi kekurangan air. Di
daerah tropik walaupun pada musim hujan, sering terjadi suatu perioda kering sampai 3
minggu tidak turun hujan. Pada situasi tersebut diperlukan air irigasi untuk menjamin
pertumbuhan tanaman padi yang baik. Pada umumnya tinggi genangan air adalah
sekitar 50 - 75 mm untuk padi varietas unggul (HYV) 3, sedangkan untuk varietas lokal
antara 100 - 120 mm. Maksimum genangan air pada HYV adalah sekitar 15 cm.4
Apabila laju evaporasi sekitar 2 - 6 mm/hari dan perkolasi atau rembesan sekitar 6
mm/hari, maka lapisan genangan air tersebut akan mencapai nol pada selang waktu 4
sampai 15 hari, apabila tidak ada hujan dan air irigasi. Apabila situasi tersebut berlanjut
sampai beberapa minggu terutama pada masa pertumbuhan tanaman yang peka
terhadap kekeringan maka akan terjadi pengurangan produksi.
Suatu tetapan konversi keperluan air biasanya dinyatakan dengan mm/hari yang dapat
dikonversi ke suatu debit kontinyu pada suatu areal yakni 1 l/det/ha = 8,64 mm/hari atau
1 mm/hari = 0,116 l/det/ha5.
Pengolahan tanah
Terdapat beberapa metoda yang berbeda dalam perhitungan keperluan air tanaman
dan umumnya perhitungan tersebut tidak mencakup keperluan air selama
pengolahan tanah. Sebagai contoh suatu metoda yang direkomendasikan oleh
FAO hanya didasarkan pada evapotranpirasi tanaman acuan, faktor tanaman,
pertimbangan semua kehilangan air irigasi dan hujan efektif. Keperluan air
selama pengolahan tanah padi sawah umumnya menentukan puncak keperluan
air irigasi pada suatu areal irigasi. Beberapa faktor penting yang menentukan besarnya keperluan air selama pengolahan tanah adalah sebagai berikut :
(1) Waktu yang diperlukan untuk pengolahan tanah yakni:
(a) perioda waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan pengolahan tanah
(b) pertambahan areal pengolahan tanah dalam suatu grup petakan sawah yang
sangat tergantung pada ketersediaan tenaga kerja manusia, hewan atau traktor.
(2) Volume air yang diperlukan untuk pengolahan tanah, yang tergantung pada:
(a) lengas tanah dan tingkat keretakan tanah pada waktu mulai pengolahan tanah
(b) laju perkolasi dan evaporasi
(c) kedalaman lapisan tanah yang diolah menjadi lumpur.
Beberapa hasil penelitian di Bali dan Sumatera menunjukkan keperluan air yang cukup
besar antara 18 - 50 mm/hari (2,1 – 5,8 l/det/ha) dengan total keperluan air sekitar 400 -
900 mm6.

Perioda pengolahan tanah
Kondisi sosial dan tradisi yang ada serta ketersediaan tenaga kerja manusia, hewan atau traktor di suatu daerah sangat menentukan lamanya pengolahan tanah. Pada umumnya perioda yang diperlukan setiap petakan sawah untuk pengolahan tanah (dari mulai air diberikan sampai siap tanam) adalah sekitar 30 hari. Sebagai suatu pegangan biasanya sekitar 1,5 bulan diperlukan untuk menyelesaikan pengolahan tanah di suatu petak tersier. Pada beberapa kasus di mana alat dan mesin mekanisasi tersedia dalam jumlah yang cukup, perioda tersebut dapat diperpendek sampai sekitar 1 bulan. Total perioda pengolahan tanah di suatu daerah irigasi biasanya antara 1,5 sampai 3 bulan tergantung pada jumlah golongan7 yang dipakai.

Volume air yang diperlukan untuk
pengolahan tanah
Keperluan air selama pengolahan tanah mencakup keperluan untuk menjenuhkan
tanah dan suatu lapisan genangan yang diperlukan segera setelah tanam. Rumus
di bawah ini dapat digunakan untuk menduga keperluan air pada waktu pengolahan
tanah:
S = [S(a) - S(b)] x N x d x 10 -4 + Fl +
Fd .../3/
di mana S: keperluan air pengolahan lahan (mm), S(a): lengas tanah sesudah
pelumpuran (%), S(b): lengas tanah sebelum pelumpuran (%), N: porositas tanah (%), d: kedalaman lapisan tanah yang dilumpurkan (mm), Fl : kehilangan air selama pelumpuran (mm), Fd: tinggi genangan di petakan sawah setelah tanam (mm). Meskipun rumus tersebut cukup akurat untuk menghitung keperluan air akan tetapi beberapa parameter sering terjadi beragam di lapangan. Dengan demikian seringkali keperluan air pengolahan tanah diduga dari pengalaman di lapangan. Untuk tanah
bertekstur liat berat tanpa retakan, keperluan air diambil sebesar 250 mm. Jumlah ini
mencakup untuk penjenuhan, pelumpuran dan juga 50 mm genangan air setelah tanam.
Apabila lahan dibiarkan bera untuk waktu yang cukup lama (misal 1,5 bulan) sehingga
tanah retak-retak, jumlah air yang diperlukan sekitar 300 mm. Untuk tekstur yang lebih
ringan angka tersebut akan lebih besar dari angka di atas.

Debit yang diperlukan
Laju penambahan areal pada waktu pengolahan tanah di suatu jalur petakan-petakan sawah yang mendapat pasok air dari satu inlet secara kolektif dalam suatu petak tersier, akan menentukan besarnya debit yang diperlukan. Terdapat 3 konsep tentang laju pertambahan areal pengolahan tanah dalam suatu kelompok petakan sawah yakni :
(a) Debit yang masuk ke inlet konstan selama pengolahan tanah (I mm/hari =
konstan)
(b) Laju pertambahan areal lahan yang diolah konstan (dy/dt dalam ha/hari =
konstan)
Laju pertambahan areal lahan yang diolah mengikuti kurva distribusi Gauss atau yang lainnya dengan nilai maksimum pada pertengahan perioda pengolahan lahan (T) atau dy/dt = maksimum pada t = ½ T. Kasus yang pertama akan diuraikan di sini dan dikenal sebagai metoda pendekatan dari van de Goor dan Ziljstra. Konsep tersebut mengatakan bahwa suatu debit konstan diberikan pada suatu bagian dari unit tersier selama pengolahan tanah. Selama perioda tersebut diasumsikan air akan mengalir mengisi petakan-petakan sawah secara progresif. Sementara itu petakan yang lebih rendah akan terisi melalui limpasan dari petakan di atasnya setelah penuh. Diasumsikan bahwa petakan di atasnya secara kontinyu diisi air untuk memenuhi kehilangan air akibat perkolasi dan evaporasi Dengan demikian pada tingkat awal, keperluan air adalah untuk penjenuhan tanah dan mempertahankan suatu genangan lapisan air, sedangkan pada ahir perioda pengolahan tanah mempertahankan lapisan genangan air adalah merupakan faktor yang dominan
(the topping up requirement). Dengan demikian bagian areal unit tersier yang sedang diolah (A ha) menerima volume air pada perioda waktu dt sebesar I A dt, dengan debit sebesar I. Dari jumlah air tersebut sebagian (M y dt) digunakan untuk mempertahankan lapisan air di lahan yang telah dijenuhkan (y ha), sedangkan sisanya (S dy) digunakan untuk menjenuhkan areal baru sebesar dy ha.
I A dt = M y dt + S dy ... /4/
M : topping up requirement (mm/hari); I: laju pemberian air (mm/hari); T: lama perioda
pengolahan lahan dari mulai awal pemberian air sampai tanam (hari); S: jumlah air yang
diperlukan untuk menjenuhkan tanah dan menciptakan lapisan genangan air (mm).


Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut :
dt S dy 
... /4/, maka 

I A M y C
M
S
I A M y
t S dy ln( ) .. /5/
pada t = 0 -----> y = 0 , maka ln(I A)
M
C S , maka I A M y
I A
M
t S

ln ... /6/
pada t = T ----> y = A , maka
I M
I
M
T S

ln , maka
S
MT
I M
I 

ln ... /7/;
maka S
MT
e
I M
I 

dan akhirnya
1

S
MT
S
MT
e
I M e ... /8/
Apabila k = MT/S; maka
1
k
k
e
I M e ... /9/
Pada persamaan /9/ dapat dilihat bahwa A tidak mempengaruhi I. Untuk berbagai nilai
S, T dan M (evaporasi dan perkolasi) maka besarnya I dengan menggunakan rumus di
atas dapat dilihat pada Tabel 1. Umumnya keperluan air pengolahan tanah berkisar
antara 1,5 – 1,7 l/det/ha untuk nilai M antara 5 - 8 mm/hari dan S = 300 mm dengan T =
30 hari.
Keperluan air untuk pesemaian
Areal pesemaian umumnya antara 2% - 10% dari areal tanam. Lama pertumbuhan
antara 20 - 25 hari. Jumlah keperluan air di pesemaian kurang lebih sama dengan
penyiapan lahan. Sehingga keperluan air untuk pesemaian biasanya disatukan dengan
keperluan air untuk pengolahan tanah.
Keperluan air pada berbagai tahap pertumbuhan tanaman
Tahap pertumbuhan padi dibagi menjadi: (a) pesemaian (10-30 hss)8 (seedling atau
juvenile period), (b) periode pertumbuhan vegetatif (0-60 hst), (c) periode reproduktif
atau generatif (50-100 hst) dan (d) periode pematangan (100-120 hst) (ripening period)

Periode pesemaian
Periode ini merupakan awal pertumbuhan yang mencakup tahap perkecambahan benih
serta perkembangan radicle (akar muda) dan plume (daun muda). Selama periode ini air
yang dikonsumsi sedikit sekali. Apabila benih tergenang cukup dalam pada waktu
cukup lama sepanjang periode perkecambahan, maka pertumbuhan radicle akan
terganggu karena kekurangan oksigen.
Pertumbuhan vegetatif
Periode ini merupakan periode berikutnya setelah tanam (transplanting) yang mencakup
(a) tahap pemulihan dan pertumbuhan akar (0-10 hst), (b) tahap pertumbuhan anakan
maksimum (10-50 hst) (maximum tillering) dan (c) pertunasan efektif dan pertunasan
tidak efektif (35-45 hst). Selama periode ini akan terjadi pertumbuhan jumlah anakan.
Segera setelah tanam, kelembaban yang cukup diperlukan untuk perkembangan akarakar
baru. Kekeringan yang terjadi pada peiode ini akan menyebabkan pertumbuhan
yang jelek dan hambatan pertumbuhan anakan sehingga mengakibatkan penurunan
hasil. Pada tahap berikutnya setelah tahap pertumbuhan akar, genangan dangkal
diperlukan selama periode vegetatif ini. Beberapa kali pengeringan (drainase)
membantu pertumbuhan anakan dan juga merangsang perkembangan sistim akar untuk
berpenetrasi ke lapisan tanah bagian bawah. Fungsi respirasi akar pada periode ini
sangat tinggi sehingga ketersediaan udara (aerasi) dalam tanah dengan cara drainase
(pengeringan lahan) diperlukan untuk menunjang pertumbuhan akar yang mantap.
Selain itu drainase juga membantu menghambat pertumbuhan anakan tak-efektif (noneffective
tillers).
Periode reproduktif (generatif)
Periode ini mengikuti periode anakan maksimum dan mencakup tahap perkembangan
awal malai (panicle primordia) (40-50 hst), masa bunting (50-60 hst)(booting),
pembentukan bunga (60-80 hst) (heading and flowering). Situasi ini dicirikan dengan
pembentukan dan pertumbuhan malai.
Pada sebagian besar dari periode ini dikonsumsi banyak air. Kekeringan yang terjadi
pada periode ini akan menyebabkan beberapa kerusakan yang disebabkan oleh
terganggunya pembentukan panicle, heading, pembungaan dan fertilisasi yang
berakibat pada peningkatan sterilitas sehingga mengurangi hasil.
Periode pamatangan (ripening atau fruiting)
Periode ini merupakan periode terakhir dimana termasuk tahapan pembentukan susu
(80-90 hst) (milky), pembentukan pasta (90-100 hst) (dough), matang kuning (100-110
hst) (yellow ripe) dan matang penuh (110-120 hst) (full ripe). Selama periode ini sedikit
air diperlukan dan secara berangsur-angsur sampai sama sekali tidak diperlukan air
sesudah periode matang kuning (yellow ripe). Selama periode ini drainase perlu
dilakukan, akan tetapi pengeringan yang telalu awal akan mengakibatkan bertambahnya
gabah hampa dan beras pecah (broken kernel), sedangkan pengeringan yang terlambat
mengakibatkan kondisi kondusif tanaman rebah.
Pada periode vegetatif jumlah air yang dikonsumsi sedikit, sehingga kekurangan air
pada periode ini tidak mempengaruhi hasil secara nyata asalkan tanaman sudah pulih
dan sistim perakarannya sudah mapan. Tahapan sesudah panicle primordia, khususnya
pada masa bunting, heading dan pembungaan memerlukan air yang cukup. Kekurangan
air selama periode tersebut menghasilkan pengurangan hasil tak terpulihkan. Dengan
demikian perencanaan program irigasi di areal dimana jumlah air irigasinya terbatas
untuk menggenangi sawah pada seluruh periode, prioritas harus diberikan untuk
memberikan air irigasi selama periode pemulihan dan pertumbuhan akar serta seluruh
periode pertumbuhan reproduktif.
Jumlah konsumsi air dan hasil padi
Jumlah air yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman padi dari mulai tanam sampai
panen tergantung pada berbagai faktor yakni: (a) lengas tanah tahap awal, (b) jenis dan
kesuburan tanah, (c) lama periode pertumbuhan, (d) metoda kultur-teknik, (e) topografi,
(f) varietas tanaman dan lain-lain.
Metoda pemberian air pada padi sawah
Terdapat dua metoda pemberian air untuk padi sawah yakni: (a) Genangan terusmenerus
(continuous submergence) yakni sawah digenangi terus menerus sejak tanam
sampai panen; (b) Irigasi terputus atau berkala (intermittent irrigation) yakni sawah
digenangi dan dikeringkan berselang-seling. Permukaan tanah diijinkan kering pada
saat irigasi diberikan.
Keuntungan irigasi berkala adalah sebagai berikut: (a) menciptakan aerasi tanah,
sehingga mencegah pembentukan racun dalam tanah, (b) menghemat air irigasi, (c)
mengurangi masalah drainase, (d) mengurangi emisi metan10, (e) operasional irigasi
lebih susah. Keuntungan irigasi kontinyu adalah: (a) tidak memerlukan kontrol yang
ketat, (b) pengendalian gulma lebih murah, (c) operasional irigasi lebih mudah.
Evapotranspirasi Tanaman
Evapotranspirasi tanaman dapat diketahui dengan cara pengukuran dan pendugaan.
Metoda pendugaan evapotranspirasi acuan (ETo) dapat digunakan apabila data iklim di
daerah tersebut tersedia. Berbagai metoda pendugaan ETo menurut FAO adalah: (a)
Thornthwaite, (b) Blaney dan Criddle, (c) Radiasi, (d) Panci evaporasi, dan (d) Penman.
Akhir-akhir ini (1999) FAO merekomendasikan metoda Penman-Monteith untuk
digunakan jika data iklim tersedia (suhu rerata udara harian, jam penyinaran rerata
harian, kelembaban relatif rerata harian, dan kecepatan angin rerata harian. Selain itu
diperlukan juga data letak geografi dan elevasi lahan di atas permukaan laut.
Evapotranspirasi tanaman acuan (reference crop evapotranspiration, ETo) didefinisikan
sebagai evapotranspirasi dari tanaman rumput berdaun hijau, tinggi sekitar 15 cm,
tumbuh sehat, cukup air, dan menutupi tanah dengan sempurna.
Evapotrasnpirasi tanaman untuk tanaman tertentu dihitung dengan persamaan: ETc = kc
x ETo, dimana ETc: evapotranspirasi tanaman tertentu (mm/hari), ETo:
evapotranspirasi tanaman acuan (mm/hari), kc: koefisien tanaman yang tergantung pada
jenis dan periode pertumbuhan tanaman. Nilai koefisien tanaman untuk tanaman padi
disarankan menggunakan data dari FAO juga, karena nilai kc padi dari beberapa
literatur di Indonesia umumnya menggunakan pendugaan evapotranspirasi tanaman
acuan dengan metoda yang berlainan.