ACARA II

KEBUTUHAN AIR TANAMAN DAN EFISIENSI PENGGUNAAN AIR

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Air di perlukan tanaman sebagai penyusun protoplasma, pelarut gas , mineral, bahan

terlarut lain, menjaga turgiditas sel, dan reaktan dalam proses fotosintesis. Tanaman secara

terus menerus menyerap dan kehilangan air. Sebagian besar air hilang dari tanaman karena

menguap dari daun.

Proses limpasan, infiltrasi, perkolasi, dan evaporasi menyebabkan hilangnya air dari

sistem tanah. Air yang tersedia bagi tanaman dari dalam tanah selanjutnya masuk diserap ke

dalam tanaman. Maka kajian untuk mengetahui berapa banyak air yang hilang dan yang

dibutuhkan oleh tanaman cukup penting untuk dilakukan.

B. Tujuan

1. Mengetahui jumlah air yang hilang karena evaporasi dan transpirasi.

2. Mengetahui jumlah air yang dibutuhkan tanaman selama periode waktu tertentu.

3. Mengetahui efisiensi kebutuhan air tanaman.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Molekul air selalu bergerak pada gerakan yang konstan, baik dalam jumlah besar maupun

jumlah sedikit seperti lapisan pelindung pada tanah dan tanaman. Selanjutnya, saat suhu pada

molekul air itu bertambah, maka molekul air tersebut bertambah energinya dan akan bergerak

semakin cepat. Proses evaporasi lebih tergantung pada seberapa cepat molekul air

meninggalkan tanah daripada kembalinya molekul air tersebut. Maka evaporasi melakukan

proses yang bertolak belakang dengan pengembunan (Thompson, 2008).

Evaporasi adalah proses pertukaran molekul air di permukaan menjadi molekul uap air di

atmosfer melalui kekuatan panas. Evaporasi dapat terjadi pada sungai, danau, laut,reservoir

(permukaan air bebas), serta permukaan tanah. Sedangkan evapotranspirasi adalah peristiwa

berubahnya molekul air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah, permukaan air, serta

tanaman (khususnya pada bagian daun) menjadi uap air dan terlepas ke atmosfer. Dalam

kondisi lapangan tidak mungkin membedakan evaporasi dan evapotranspirasi jika tanahnya

tertutup tumbuh-tumbuhan (Nanmar, 2002).

Proses evaporasi yang berlangsung di laut lebih banyak daripada proses evaporasi di

perairan daratan. Sekitar 95.000 mil kubik menguap di angkasa tiap tahunnya. Hampir 80.000

mil kubik menguap dari lautan. Hanya 15.000 mil kubik berasal dari daratan, danau, sungai,

dan lahan yang basah, dan yang paling penting adaah juga berasal dari transpirasi daun

tanaman hidup. Kuantitas air yang mampu diserap tanah sangat bergantung pada kondisi fisik

tanah, misalnya bobot isi (bobot tanah tiap satuan volume basah), porositas ( bentukan hasil

penyusunan butir-butir tanah). Sebelum mencapai januh air masih dapat diserap oleh tanah.

Jika telah melebihi kejenuhan, air hujan yang jatuh ke permukaan tanah akan dialirkan sebagai

limpasan (surface run off) ke badan air (Effendi, 2003).

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi evaporasi (Anonim, 2009) :

1. Konsentrasi substansi penguapan di udara. Jika udara telah memiliki konsentrasi

dalam substansi penguapan, maka evaporasi akan berjalan lebih lambat.

2. Konsentrasi substansi lainnya di udara. Jika udara sudah januh dengan substansi

lain, kapasitas substansi evaporasi akan berkurang.

3. Konsntrasi substansi lainnya dalam cairan. Jika cairan mengandung substansi lain,

maka kapasitas evaporasi akan berkurang.

4. Energi inter molekul. Semakin tinggi kemampuan molekul untuk tetap terikat

bersama dalam cairan, maka akan dibutuhkan energi lebih untuk evaporasi.

5. Tekanan. Di area bertekanan renah, evaporasi terjadi lebih cepat karena penggunaan

tenaga lebih sedikit.

6. Suhu substansi. Semakin tinggi suhu, semakin cepat evaporasi.

Evaporasi potensial merupakan laju evapotranspirasi dari tanaman pendek yang menutupi

tanah secara sempurna, tinggi yang seragam, dan berada dalam keadaan cukup air. Suatu

daerah dengan evaporative demand tinggi tapi tidak diimbangi dengan curah hujan yang

mencukupi dan merata akan sangat tergantung kondisi keseimbangan neraca airnya, dan akan

menimbulkan masalah, terutama aktivitas yang membutuhkan air (Usman, 2004).

Ketersediaan air umumnya adalah paling penting pada perakaran tanaman pada tanah,

evaporasi dari faktor keterbatasan alam, persebaran dan pengembangan permukaan tanah

disertai oleh transpirasi dari tanaman di daerah arid dan semi arid. Tanaman yang lebih baik,

dengan air untuk transpirasi diambil dari pemahaman pada penggunaan air tanah oleh sistem

akar (Abdullah et.al., 2004).

Evapotranspirasi sangat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman karena

menyangkut air yang merupakan zat esensial bagi tanaman. Air berfungsi sebagai media

transpirasi dan penjaga kelembaban udara tanaman serta media tanam. Tiap tanaman

membutuhkan kadar air yang berbeda, tergantung pada waktu, ukuran tanaman, ukuran pot

atau wadah, dan keadaan lingkungan. Evapotranspirasi yang tidak optimal akan menyebabkan

tanaman kelebihan air, sedangkan evapotranspirasi berlebihan akan menyebabkan tanaman

kekurangan air. Dampak kelebihan air bagi tanaman adalah membuat bunga berlumut, daun

tua dan muda gugur bersamaan, daun menguning dan mengeriting, daun bercak busuk

(berwarna abu-abu), dan akar membusuk, serta berjamur. Sedangkan dampak kekurangan air

bagi tanaman adalah pertumbuhan daun lambat, batang kering kecoklatan, daun menguning,

pinggiran daun keriting dan kering, bunga cepat layu dan gugur (Lestari, 2008).

III. METODOLOGI

Praktikum Dasar-Dasar Agronomi Acara II yang berjudul Kebutuhan Air Tanaman dan

Efisiensi Penggunaan Air dilaksanakan di rumah kaca Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas

Pertanian, Universitas Gadjah Mada pada tanggal 28 April 2009. Bahan-bahan yang

digunakan dalam praktikum ini adalah benih/bibit tomat, polibag, media tanam tanah (kering

angin), air keran, kantong kertas dan kertas bekas. Alat-alat yang digunakan adalah cangkul,

cetok, termohigrometer, neraca dan oven.

Metode yang digunakan adalah metode phytometer. Data pendukung yang harus

diamati adalah suhu udara. Dilakukan dua perlakuan, yaitu perlakuan 1 dan perlakuan 2.

Perlakuan 1 adalah polibag diisi tanah pada kondisi kapasitas lapangan tanpa tanaman

sebagai control untuk mengetahui air yang hilang karena proses evaporasi. Sedangkan,

perlakuan 2 adalah polibag diisi tanah pada kondisi kapasitas lapangan yang ditanami

tanaman tomat untuk mengetahui air yang hilang karena proses evapotranspirasi.

Langkah pertama polibag ukuran 15 x 20 cm diisi dengan 1000 gram tanah kering

udara. Polibag tidak berlubang karena bagian dalamnya didalamnya dilapisi dengan plastik.

Air 100 mL ditambahkan kedalam polibag sehingga terkondisi kapasitas lapangan. Setelah

penambahan 100 ml air, total berat polibag menjadi 1100 gram. Satu polibag tiap-tiap

perlakuan disiapkan untuk masing-masing kelompok. Bibit tomat yang sudah disediakan

segera ditanam. Perlakuan diulang sebanyak jumlah kelompok dalam satu golongan. Contoh

tanaman tomat diambil untuk ditentukan luas daun dan bobot keringnya. Tanaman dipelihara

selama 21 hari setelah pindah tanam. Penentuan air yang hilang karena evaporasi dan

evapotranspirasi dimulai 4 hari setelah penanaman, dengan frekuensi pengamatan 2 kali tiap

minggu (interval 3-4 hari). Dengan demikian, total pengamatan 6 kali dengan rincian 3 kali

saat pertemuan rutin (hari praktikum) dan 3 kali ditengah-tengahnya. Bobot awal polibag baik

dengan tanaman maupun tanpa tanaman 1100 gram. Setelah 3-4 hari, bobotnya akan

berkurang karena evaporasi dan evapotranspirasi. Selisih bobot inilah yang dijadikan yang

dijadikan indicator sehingga jumlah air yang hilang diketahui. Polibag ditimbang pada saat

pengamatan harus dilakukan (pengamatan ke-1 s.d ke-7). Selain itu, suhu udara saat

pengamatan juga dicatat. Selisih bobot awal dengan akhir pada polibag tanpa tanaman

merupakan jumlah air yang hilang karena evapotranspirasi. Selisih antara kebutuhan air untuk

evapotranspirasi dengan evaporasi merupakan kebutuhan air untuk transpirasi. Setelah

penimbangan pada waktu yang telah ditentukan, air kembali ditambahkan ke polibag hingga

beratnya kembali menjadi 1100 gram. Hasil pengukuran evaporasi, transpirasi dan

evapotranspirasi selama 21 hari ditotal. Tanaman dipanen pada hari ke-21, lalu bobot kering

tanaman ditentukan selisih antara bobot kering tanaman hari-21 dengan bobot keringnya saat

tanam merupakan biomassa tanaman yang dihasilkan selama periode tersebut. Efisiensi

pengukuran ditentukan

WUE = biomassa yang dihasilkan x 100 %

air yang dibutuhkan

Metode gravimetri digunakan untuk penentuan luas daun. Pada saat tanaman dipanen, cetakan

pada daun dibuat pada kertas HVS bekas. Pola-pola daun pada kertas tersebut digunting dan

ditimbang. Bobot pola daun pada kertas = w ( dalam gram ). Pola bujur sangkar dengan

ukuran 10 x 10 cm² dengan kertas sejenis, kemudian ditimbang. Sehingga dari kertas bujur

sangkar ini diketahui luas standar = 100 cm² dan bobot standar = w standar ( gram ). Luas pola

daun diperoleh dengan rumus:

Luas pola daun ( cm² ) = w pola daun x luas standar

w standar

IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A. Tabel Air yang Dibutuhkan

Kode PerlakuanPengamatan ke-

Jumlah1 2 3 4 5 6

a evaporasi (1100+bobot 2) 25 20 10 10 10 15 90b evapotranspirasi (1100 + bobot 2) 59 53,75 35 47,5 32,5 50 277,75c transpirasi (b - a) 34 33,75 25 37,5 22,5 35 187,75d keb. air tanaman (a + b + c) 118 107,5 70 95 65 100 555,5

1. Perhitungan Efisiensi Penggunaan Air

Diketahui :

Bobot Kering awal : 4,5 gr

Bobot kering akhir : 0,75 gr

Air yang dibutuhkan (A) : 555,5

Perhitungan WUE

Biomassa

Bobot kering awal = 4,5 gr (x)

Bobot kering akhir = 0,75 gr (y)

Biomassa = 3,75 gr (x - y)

WUE = biomassa x 100%

A

= x 100% = 0,675%

2. Perhitungan Luas Pola Daun

w pola kertas 10 x 10 (w standar) = 0.5 gr

w pola daun = 0,4 gr

luas standar = 100 cm2

luas pola daun = w pola daun x luas standar

w standar

= x 100

= 80 cm2

3. Perhitungan Laju Transpirasi

Laju Transpirasi = air yang dibutuhkan x hari

luas daun

= x 28 = 194,425 gr/cm2/hari

1. Evaporasi tanaman tomat

Dari grafik diatas menunjukkan bahwa laju evaporasi senatiasa naik turun titik laju

terendah sekaligus stabil pada pengamatan ke-3, 4, dan 5, kemudian naik lagi pada

pengamatan ke-6 sedangkan titik laju tertinggi dicapai pada pengamatan ke-1. Naik turunnya

laju evaporasi ini karena dipengaruhi oleh radiasi cahaya matahari yang selalu berubah-ubah

tiap waktu. Selain itu, suhu udara dalam rumah kaca tidak menentu akibatnya laju evaporasi

selalu naik turun.

2. Evapotranspirasi tanaman tomat

Grafik tersebut memperlihatkan laju evapotranspirasi pada tanaman tomat. Titik

terendah dicapai pada pengamatan ke-5. Ini bisa diakibatkan karena pada pengamatan ke-2

intensitas radiasi cahaya matahari sangat tinggi, kecepatan angin dan suhu di dalam rumah

kaca sangat tidak stabil. Dan hal ini pula yang mengakibatkan grafik tersebut naik turun.

3. Transpirasi tanaman tomat

Terlihat grafik di atas menunjukkan naik turunnya laju transpirasi. Seperti kita ketahui

bahwa laju evaporasi merupakan selisih dari evapotranspirasi dan evaporasi. Grafik tersebut

mengalami penurunan karena evapotranspirasi nilainya lebih rendah dari pada evaporasi,

pada saat evapotranspirasi ada dua faktor yang menyebabkan hilangnya lebih banyak.

Pertama, dipengaruhi oleh proses transpirasi-nya sendiri melalui daun. Kedua, kehilangan air

melalui tanah (evaporasi) karena evapotranspirasi merupakan gabungan dari evaporasi dan

transpirasi. Sehingga berat yang didapat lebih rendah dari evaporasi, akibatnya penurunan

berat terus terjadi menurun setiap hari. Selain itu juga dipengaruhi oleh luas permukaan daun.

4. Kebutuhan air tanaman tomat

Dari grafik diatas menunjukkan adanya perbedaan kebutuhan air pada tanaman tomat

tiap harinya. Ini ditunjukkan dengan naik turunnya grafik, hai ini disebabkan oleh

perbedaan laju evaporasi, laju evapotranspirasi, dan laju transpirasi tiap harinya.

B. Pembahasan

Evaporasi merupakan proses fisis perubahan cairan menjadi uap, hal ini terjadi

apabila air cair berhubungan dengan atmosfer yang tidak jenuh, baik secara internal pada daun

(transpirasi) maupun secara eksternal pada permukaan-permukaan yang basah. Suatu tajuk

hutan yang lebat menaungi permukaan di bawahnya dari pengaruh radiasi matahari dan angin

yang secara drastis akan mengurangi evaporasi pada tingkat yang lebih rendah. Transpirasi

pada dasarnya merupakan salah satu proses evaporasi yang dikendalikan oleh proses

fotosintesis pada permukaan daun (tajuk). Pengaruh evaporasi pada tanaman yaitu

ketersediaan air dalam tanah menurun dan kelembaban tanah akan menurun.

Transpirasi adalah penguapan air dari daun dan cabang tanaman melalui pori-pori

daun oleh proses fisiologi. Daun dan cabang umumnya dibalut lapisan mati yang disebut kulit

air (cuticle) yang kedap uap air. Sel-sel hidup daun dan cabang terletak di bawah permukaan

tanaman, dibelakang pori-pori daun dan cabang. Besar kecilnya laju transpirasi secara tidak

langsung ditentukan oleh radiasi matahari melalui membuka dan menutupnya pori-pori

tersebut. Transpirasi dapat membahayakan tanaman jika lengas tanah terbats ketersediaannya,

penyerapan air tidak mampu mengimbangi laju transpirasi, turgor sel turun tanaman layu, layu

permanen, mati dan hasil tanaman menurun.

Evapotranspirasi merupakan gabungan dua istilah yang menggambarkan proses fisika

transfer air ke dalam atmosfer, yakni evaporasi air dari permukaan tanah, dan transpirasi

melalui tumbuhan. Evapotranspirasi merupakan komponen penting dalam keseimbangan

hidrologi. Di lingkungan terestrial, evapotranspirasi merupakan komponen tunggal terbesar

siklus air.

Air tanah dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu air kapiler, air gravitasi dan air

higroskopis. Dari ketiga jenis air tanah tersebut air kapilerlah yang dapat dimanfaatkan oleh

tanaman. Air kapiler adalah air yang mengisi pori-pori mikro tanah yang berasal dari air

rembesan (lateral seepage). Air ini dapat tersimpan lama di dalam tanah sehingga dapat

dimanfaatkan tanaman. Air kapiler terletak diantara kapasitas lapang dan koefisien

higroskopis, tegangan lapisan air berkisar antara 0,1-31 atm, bergerak dari lapisan tebal ke

lapisan tipis dan berfungsi sebagai larutan tanah.

Efisiensi penggunaan air (WUE) adalah hasil tanaman yang diperoleh dari setiap unit

penggunaan air irigasi (water use), dan diperoleh dari perbandingan biomassa dengan air yang

dibutuhkan. Hasil tanaman dapat dinyatakan dalam berat kering atau dalam bentuk biomassa

dalam gram. Dari perhitungan diperoleh nilai efisiensi penggunaan air pada tanaman tomat

adalah 0,675 %.

Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi penggunaan air pada tanaman adalah

iklim, tanah dan unsur hara. Pengaruh iklim yang mempengaruhi efisiensi penggunaan air

adalah apabila kelembaban udara di sekitar tanaman rendah maka evapotranspirasi akan

meningkat atau lancar. Transpirasi tanaman sangat erat hubungannya dengan penyerapan

unsur hara dari dalam tanah. Apabila transpirasi cepat, penyerapan unsur hara juga akan cepat.

Sebaliknya, apabila kelembaban udara tinggi yang menyebabkan transpirasi menjadi lambat

maka penyerapan unsure hara akan lambat.

Pada praktikum ini digunakan metode phytometer yang dimodifikasi. Evaporasi dan

evapotranspirasi diketahui dari penimbangan untuk mengetahui pengurangan berat polybag

dari berat awal 1.100 gram. Sedangkan banyaknya air yang hilang oleh proses transpirasi

diperoleh dari selisih antara evapotranspirasi dengan evaporasi. Air yang hilang karena

evapotranspirasi lebih besar daripada evaporasi karena pada evapotranspirasi air yang hilang

merupakan penguapan dari tanah dan tanaman. Sedangkan pada evaporasi air hilang dari

permukaan tanah saja. Sebagian besar tubuh tanaman tersusun oleh air. Oleh karena itu,

semakin banyak tajuk yang dimiliki tanaman maka jumlah air yang menguap akan semakin

besar.

V. KESIMPULAN

1. Jumlah air yang hilang karena evaporasi dan transpirasi adalah sebesar 90 dan 187,75

2. Jumlah air yang dibutuhkan tanaman selama periode waktu tertentu (21 hari) adalah

sebesar 555,5 gr

3. Efisiensi penggunaan air tanaman (WUE) adalah sebesar 0.675%

4. Laju transpirasi tanaman adalah sebesar 194,425 gr/cm2/hari.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, A.,T.G. Ismail, U. Yusuf and C. Belgin. 2004. Effect of mulch and irrigation water

amounts on lettuce’s yield, evapotranspiration. Journal of Biological Sciences

IV:751-755.

Anonim, 2009. Evaporation. <http://en.wikipedia.org/wiki/Evaporation>. Diakses tanggal 1

Mei 2009

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan.

Kanisius, Yogyakarta.

Lestari, G. 2008. Galeria Tanaman Hias Lanskap. Niaga Swadaya, Jakarta.

Nanmar, A. 2002. Analisa ketersediaan air danau meninjau ditinjau dari data curah hujan.

Jurnal Ilmu-ilmu Pertanian Indonesia 4 : 42-48.

Thompson, R. 2008. Atmosphere Prosses and Systems. Routledge, London.

Usman. 2004. Analisis kepekaan beberapa metode pendugaan evapotranspirasi potensial

terhadap perubahan iklim. Jurnal Natur Indonesia 2 : 91-98.

LAMPIRAN

Data Golongan

Kode PerlakuanPengamatan ke-

Jumlah1 2 3 4 5 6

a evaporasi (1100+bobot 2) 25 20 10 10 10 15 90b evapotranspirasi (1100 + bobot 2) 59 53,75 35 47,5 32,5 50 277,75c transpirasi (b - a) 34 33,75 25 37,5 22,5 35 187,75d keb. air tanaman (a + b + c) 118 107,5 70 95 65 100 555,5