Miftachurohman

ACARA III
KEBUTUHAN AIR TANAMAN DAN EFISIENSI PENGGUNAAN AIR

TUJUAN

1. Mengetahui jumlah air yang hilang karena evaporasi dan transpirasi.
2. Mengetahui jumlah air dibutuhkan tanaman selama periode waktu tertentu.
3. Mengetahui efisiensi penggunaan air tanaman.

TINJAUAN PUSTAKA

Penggunaan konsumtif adalah jumlah total air yang dikonsumsi tanaman untuk penguapan (evaporasi), transpirasi, dan aktivitas metabolisme tanaman. Kadang-kadang istilah itu disebut juga sebagai evapotranspirasi tanaman. Jumlah evapotranspirasi kumulatif selama pertumbuhan tanaman yang harus dipenuhi oleh air irigasi, dipengaruhi oleh jenis tanaman, radiasi surya, sistem irigasi, lama pertumbuhan, hujan, dan faktor lain. Jumlah air yang ditranspirasikan tanaman tergantung pada jumlah lengas yang tersedia di daerah perakaran, suhu, dan kelembaban udara, kecepatan angin, intensitas dan lama penyinaran, tahapan pertumbuhan, tipe dedaunan (Atusi, 2012).

Air adalah media transport untuk elemen-elemen nutrien dan molekul-molkekul organik dan tanah ke akar dan sebagai alat atau sarana transport garam dan terasimilasi dalam tumbuhan, stimulasi gerak organel dan struktur sel, pembelahan sel dan pemanjangan adalah contoh dari proses yang dikontrol oleh hormon dan zat tumbuh. Air berperan sebagai pembawa pesan, memungkinkan sistem regulasi tumbuhan. Jika pasokan air terganggu, rumput-rumputan dan organ tumbuhan akan layu (Ehlers, 2003).

Air dan mineral dari dalam tanah diambil melalui proses penyerapan yang dilakukan oleh akar, terutama bulu-bulu akar. Proses penyerapan air dilakukan secara osmosis dan penyerapan air mineral yang terlarut dalam air tanah dilakukan secara difusi. Air tanah dapat dibedakan menjadi empat macam, yaitu air kapiler, gravitasi, higroskopis, dan kimia (Susilowarno,2007).

Kebutuhan air untuk tanaman dipengaruhi oleh faktor iklim dan tanah. Faktor iklim seperti radiasi surya, suhu, kecepatan angin, kelembaban udara mempengaruhi proses evaporasi. Faktor tanah seperti tekstur, kedalaman air tanah, dan struktur topografi menentukan besarnya infiltrasi, perkolasi, dan limpasan air. Selain itu, karakteristik tanaman seperti jenis, pertumbuhan dan perkembangan tanaman juga berpengaruh terhadap jumlah air yang dibutuhkan tanaman (Djufry, 2006).

Pohon mengatur transpirasi dengan 2 cara yaitu jangka pendek dan jangka panjang. Pada jangka pendek, stomata menanggapi variasi cahaya, kekurangan tekanan uap, dan potensial air daun. Pada jangka panjang, terjadi perubahan daerah daun kanopi dan struktur akarserta tunas dimana struktur ini menyediakan air bagi kanopi (Wullschleger, 2006).

METODE PELAKSANAAN PRAKTIKUM

Praktikum acara 3, kebutuhan air tanaman dan efisiensi penggunaan air ini dilaksanakan pada hari kamis, 2 mei 2013 di Laboratorium Manajemen Produksi Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan yang digunakan adalah benih/ bibit terong (Solanum melongena), polybag, media tanam tanah, air kran, kantong kertas, dan kertas bekas. Alat yang digunakan adalah cangkul, cetok, termohigrometer, neraca, dan oven.

Langkah kerja pada acara 3 ini adalah pertama-tama polibag ukuran 15×20 cm dengan 1000 gram tanah kering udara. Lalu ditambahkan air sebanyak 100 ml untuk menjadikan 100 gram tanah kering udara tersebut menjadi pada kondisi kapasitas lapangan. Kemudian masing-masing polibag tiap perlakuan disiapkan dan ditanam bibit terong yang sudah disediakan. Perlakuan diulang sebanyak jumlah kelompok dalam satu golongan. Dipelihara tanaman itu selama 21 hari setelah pindah tanam.

Rumus yang dipakai pada percobaan ketiga ini adalah:

Luas pola pada daun = luas standart*pola daun

                   Berat standart

WUE = biomassa yang dihasilkan*100

Air yang dibutuhkan

HASIL PENGAMATAN

Hasil Pengamatan

Tabel 1. Tabel evaporasi, evapotranspirasi, transpirasi, dan air yang dibutuhkan tanaman di dalam ruangan.

Tabel 2. Tabel evaporasi, evapotranspirasi, transpirasi, dan air yang dibutuhkan tanaman di luar ruangan.

Tabel 3. Tabel berat kering awal, berat kering akhir, biomassa yang dihasilkan, luas daun, dan WUE.

Pembahasan

Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan. Evapotranspirasi terbagi atas beberapa jenis, yaitu Evapotranspirasi Potensial, Evapotranspirasi standar, Evapotranspirasi Tanaman, Evapotranspirasi actual.

Transpirasi adalah vaporisasi di dalam jaringan tanaman dan selanjutnya uap air tersebut dipindahkan dari permukaan tanaman ke atmosfer (vapor removal). Pada transpirasi, vaporisasi terjadi terutama di ruang antar sel daun dan selanjutnya melalui stomata uap air akan lepas ke atmosfer. Hampir semua air yang diambil tanaman dari media tanam (tanah) akan ditranspirasikan, dan hanya sebagian kecil yang dimanfaatkan tanaman.

Evapotranspirasi adalah kombinasi proses kehilangan air dari suatu lahan bertanaman melalui evaporasi dan transpirasi. WUE (water use efficiency) adalah efisiensi penggunaan air pada tanaman. WUE dapat dihitung dengan membagi biomassa per jumlah air yang dibutuhkan tanaman.

Faktor – faktor yang mempengaruhi evaporasi adalah :

1. Radiasi matahari (solar radiation). Perubahan dari keadaan cair menjadi gas ini memerlukan input energi yang berupa panas latent atau evaporasi. Proses tersebut akan sangat aktif jika ada penyinaran langsung dari matahari. Awan merupakan penghalang radiasi matahari dan akan mengurangi input energi, jadi akan menghambat proses evaporasi.
2. Angin (wind) Jika air menguap ke atmosfer maka lapisan batas antara tanah dengan udara menjadi jenuh oleh uap air sehingga proses evaporasi terhenti. Agar proses tersebut berjalan terus, lapisan jenuh itu harus diganti dengan udara kering. Pergantian itu dapat dimungkinkan hanya kalau ada angin, jadi kecepatan angin memegang peranan dalam proses evaporasi.
3. Kelembaman Relatif (relative humidity) Jika kelembaman relatif ini naik, kemampuannya untuk menyerap uap air akan berkurang sehingga laju evaporasinya munurun. Penggantian lapisan udara pada batas tanah dan udara dengan udara yang sama kelembaman relatifnya tidak akan menolong untuk memperbesar laju evaporasi. Ini hanya dimungkinkan jika diganti dengan udara yang lebih kering.
4. Suhu (temperature) Jika suhu udara dan tanah cukupp tinggi, proses evaporasi akan berjalan lebih cepat jika dibandingkan dengan suhu udara dan tanah rendah, karena adanya energi panas yang tersedia.

Faktor-faktor yang mempengaruhi transpirasi yaitu cahaya akan bertambah jika semakin cerah, temperature, kelembapan akan meningkat jika udara menjdi lebih kering, angin bertambah dengan bertambahnya kecepatan angin, air tanah turun jika lengas  tanah turun.

Faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah :

1. Radiasi surya (Rd)
   Komponen sumber energi dalam memanaskan badan-badan air, tanah dan tanaman. Radiasi potensial sangat ditentukan oleh posisi geografis lokasi.
2. Kecepatan angin (v)
   Angin merupakan faktor yang menyebabkan terdistribusinya air yang telah diuapkan ke atmosfir, sehingga proses penguapan dapat berlangsung terus sebelum terjadinya kejenuhan kandungan uap di udara.
3. Kelembaban relatif (RH)
   Parameter iklim ini memegang peranan karena udara memiliki kemampuan untuk menyerap air sesuai kondisinya termasuk temperatur udara dan tekanan udara atmosfir.
4. Temperatur
   Suhu merupakan komponen tak terpisah dari RH dan Radiasi. Suhu ini dapat berupa suhu badan air, tanah, dan tanaman ataupun juga suhu atmosfir.

Faktor yang mempengaruhi WUE adalah kebutuhan air tanaman (crop water requirement) sering didistribusikan sebagai konsumsi air oleh tanaman (water use) didefinisikan sebagai banyaknya air yang hilang dari areal bervegetasi per satuan waktu yang digunakan untuk proses evapotranspirasi. Kebutuhan air untuk tanaman dipengaruhi oleh faktor iklim dan tanah. Faktor iklim seperti radias surya, suhu, kecepatan angin, dan kelembaban udara mempengaruhi proses evaporasi, sedangkan faktor tanah seperti tekstur , kedalaman air tanah, dan struktur topografi menentukan besarnya inflitrasi, perkolasi, dan limpasan air. Selain itu karateristik tanaman seperti jenis, pertumbuhan dan fase perkembangan tanaman juga berpengaruh terhadap jumlah air yang dibutuhkan tanaman (Djufry, 2006). 

Manfaat mengetahui evaporasi dan evapotranspirasi adalah untuk menambah defisiensi lengas tanah dan penting dalam kajian-kajian hidrometeorologi. Manfaat mengetahui transpirasi adalah sebagai penunjang pengangkutan mineral, mempertahankan turgiditas optimum dan menghilangkan sejumlah besar panas dari daun. Mineral yang diserap ke dalam akar bergerak ke atas tumbuhan dengan cara tertentu dalam arus transpirasi, yaitu aliran air melalui xylem akibat transpirasi. Selain itu membantu penyerapan mineral dari tanah dan pengangkutannya dalam tumbuhan. Sebagai contoh hasil penelitian menunjukan Kalsium dan Boron di jaringan tampak sangat peka terhadap laju transpirasi. Tumbuhan yang ditanam dalam rumah kaca yang mempunyai kelembaban tinggi dan udara yang kaya CO2 (membuat stomata cendrung tertutup) dapat menampakan kekahatan (kekurangan) kalsium pada jaringan tertentu. Sebaliknya transpirasi yang terlalu cepat dapat menyebabkan meningkatnya beberapa unsur tertentu, mencapai jumlah kadar yang meracuni. Selain itu peranan transpirasi dalam tumbuhan untuk menurunkan suhu atau mendinginkan daun. Daun yang tidak melakukan transpirasi akan lebih panas beberapa derajat. Perubahan suhu dari daun menunjukan adanya pertukaran energi dari daun dan lingkungannya.

Manfaat mengetahui WUE adalah untuk mengetahui bagaimana efisiensi penggunaan air oleh tanaman, sehingga diharapkan dapat memanfaatkan air yang terkandung di dalam tanah dapat dipergunakan dengan optimal. Selain itu, dengan WUE, kita bisa mengetahui berapa % tanaman bisa menggunakan air secara efisien.

Gambar 1. Histogram evaporasi dan transpirasi tanaman terong.

Pada histogram di atas dapat kita lihat bahwa evaporasi tanaman terong di dalam ruangan atau di suhu tinggi kehilangan air dalam bentuk uap dari tanah sebanyak 64,21 yang mana lebih tinggi dari evaporasi luar ruangan atau suhu sedang sebanyak 15,16. Suhu daun di dalam ruangan kurang lebih sama dengan suhu udara, tetapi daun yang terkena sinar matahari mempunyai suhu 100– 200F lebih tinggi dari pada suhu udara. Akan tetapi nilai evaporasi pada rumah kaca lebih besar dibandingkan dengan perlakuan di luar. Hal tersebut dapat terjadi karena suhu yang lebih tinggi di rumah kaca dibandingkan di luar akan mempercepat penguapan pada tanaman itu sendiri, sehingga terjadi penguapan yang lebih besar, sehingga nilai evaporasi lebih besar. Akan tetapi, pengaruh angin di luar rumah kaca juga dapat meningkatkan laju evaporasi.

Pada histogram di atas pula dapat kita lihat bahwa transpirasi tanaman terong di dalam ruangan atau di suhu tinggi kehilangan air dalam bentuk uap dari tanaman  sebanyak 15,61 yng mana lebih rendah dari transpirasi luar ruangan atau suhu sedang sebanyak 31,11. Hal tersebut dapat disebabkan karena faktor-faktor eksternal yaitu kelembaban, suhu, cahaya, dan angin yang berbeda antara di rumah kaca dengan di luar.

Gambar 2. Histogram WUE tanaman terong.

Dari percobaan di atas diketahui bahwa efisiensi air tanaman terong di rumah kaca lebih kecil dibandingkan dengan efisiensi air tanaman terong di luar. Efisiensi air tanaman terong di rumah kaca sebesar 0,000217, sedangkan di luar sebesar 0,00086. Dapat disimpulkan bahwa kebutuhan air bagi tanaman sangat penting agar tanaman dapat terus hidup.

KESIMPULAN

 Kesimpulan yang diperoleh pada percobaan ini adalah:

1. Jumlah air yang hilang karena evaporasi di dalam ruangan sebanyak 64,21 yang mana lebih tinggi dari evaporasi luar ruangan sebanyak 15,16. Dan jumlah air yang hilang karena transpirasi di dalam ruangan sebanyak 15,61 yng mana lebih rendah dari transpirasi luar ruangan sebanyak 31,11
2. Jumlah air yang dibutuhkan merupakan total dari evaporasi dan transpirasi. Menurut percobaan ini apabila di dalam ruangan adalah sebanyak 79,82 dan apabila di luar ruangan sebanyak 86,88.
3. Nilai Water Use Efficiency (WUE) di rumah kaca kaca lebih kecil dibandingkan dengan efisiensi air tanaman terong di luar. Efisiensi air tanaman terong di rumah kaca sebesar 0,000217, sedangkan di luar sebesar 0,00086.

DAFTAR PUSTAKA

Atusi. 2012. Kebutuhan Air Tanaman. <http://www.agritusi.com/archives/171>. Diakses pada 9 Mei 2013.

Djufry, E. 2006. Respon Tanaman Jarak (Richinus communis L.) pada kondisi cekaman air. Jurnal Agrivigor 5: 98-107.

Ehlers, Wilfred, dan Goss, M. 2003. Water Dynamies Production. CABI Publishing, USA.

Susilowarno, dkk. 2007. Biologi. Grasindo, Jakarta.

Wullschleger, S.D., dan Hanson P.J. 2006. Sensitivity of canopy transpiration to altered precipitation in an upland oak forest : eviolence fom a long-term field manipulation study. Global change biologi 12 : 97-109.