Air Tanah hubungan Tanaman Hortikultura dan Palawija

Pengetahuan tentang air, tanah dan tanaman dalam rangka mengairi tanaman palawija dan hortikultura adalah sangat penting. Hal ini tidak hanya berguna dalam usaha efisiensi penggunaan air irigasi, tetapi juga terhadap pertumbuhan tanaman yang diairi.  Karena beberapa jenis tanaman palawija dan hortikultura tidak tahan terhadap penggenangan untuk periode waktu tertentu.

Pengelolaan air perlu disesuaikan dengan sumber daya fisik alam (tanah, iklim dan sumber air) dan biologi dengan memanfaatkan berbagai disiplin ilmu untuk membawa air ke daerah perakaran tanaman sehingga mampu meningkatkan produksi tanaman (Nobe dan Sampath, 1986).
Sasaran dari pengelolaan air adalah tercapainya empat tujuan pokok, yaitu

• Efisiensi penggunaan air dan produksi tanaman yang tinggi,
• Efisiensi biaya penggunaan air,
• Pemerataan penggunaan air atas dasar sifat keberadaan air yang selalu ada tapi terbatas dan tidak menentu kejadian serta jumlahnya,
• Tercapainya keberlanjutan system penggunaan sumberdaya air yang hemat dan ramah lingkungan.

Berdasarkan gaya yang bekerja pada air tanah yaitu gaya adhesi, kohesi dan gravitasi maka air tanah dibedakan menjadi :

1. Air higroskopis
2. Air kapiler
3. Air gravitasi
4. Air higroskopis

• Air higroskopis adalah air yang diabsorbsi oleh tanah dengan sangat kuat, sehingga tidak tersedia bagi tanaman. Jumlahnya sanag sedikit dan merupakan selaput tipis yang menyelimuti agregat tanah. Air ini terikat kuat pada matriks tanah ditahan pada tegangan 31 – 10.000 atm ( pF 4,0 – 4,7 )
• Air kapiler
• Air kapiler adalah air tanah yang ditahan akibat adanya gaya kohesi dan adhesi yang lebih kuat dibandingakn gaya gravitasi. Air ini bergerak kesamping atau keatas karena gaya kapiler. Air kapiloer ini menempati pori mikro dan dinding pori makro ditahan pada tegangan antara 1/3 – 15 atm (pF 2,54 – 4,20 ).

a. Air kapiler dibedakan menjadi : Kapasitas lapang, yaitu air yang dapat ditahan oleh tanah setelah air gravitasi turun semua. Kondisi kapasitas lapang terjadi jika tanah dijenuhi air setelah hujan lebat tanah dibiarkan selama 48 jam sehingga air gravitasi sudah turun semua. Pada kondisi kapasitas lapang, tanah mengandung air yang optimum bagi tanaman karena pori makro berisi udara, sedangkan pori mikro berisi air seluruhnya. Kandungan air pada kapasitas lapang ditahan tegangan 1/3 atm atau pada pF 2,54. Titik layu permanen yaitu kandungan air tanah paling sedikit dan menyebabkan tanaman tidak mampu menyerap air sehingga tanaman mulai layu dan jika hal ini dibiarkan tanman akan mati. Pada titik layu permanen, air ditahan pada tegangan 15 atm atau pada pF 4,2. Titik layu permanen disenut juga koefisien layu tanaman.

• Air gravitasi
• Air gravitasi adalah air yang tidak dapat oleh tanah, karena mudah meresap kebawah akibat adanya gaya gravitasi. Air gravitasi mudah hilang dari tanah dengan membawa unsur hara seperti N, K, Ca sehungga tanah menjadi masam dan miskin hara.

Secara biologis, air tanah dibedakan berdasarkan pada ketersediaannya bagi tanaman.  Atas dasar itu, maka air tanah dibedakan menjadi air tidak berguna, air tersedia dan air tidak tersedia.  Air tidak berguna adalah bagian dari air tanah, berupa air bebas atau air gravitasi,.  Air tersedia adalah air yang berada diantara kapasitas lapang dan titik layu.  Sedangkan air tidak tersedia adalah bagian air tanah dibawah titik layu dimana air ditahan oleh tanah dengan tegangan yang sangat besar sehingga tidak dapat diserap oleh tanaman
Kapasitas lapang adalah keadaan kelembaban tanah yang relative mantap dan biasanya dicapai beberapa hari setelah tanah mengalami pembasahan total atau keadaan jenuh air.  Pada kondisi ini tegangan air biasanya sekitar 1/3 atmosfer atau setara dengan nilai pF 2,54.  Titik layu dapat didefinisikan sebagai tingkat kelembaban tanah dimana akar tanaman tidak lagi mampu menyerap air, dengan tegangan rata-rata 15 atmosfer atau setara dengan nilai pF 4,2.

Beberapa sifat tanah yang penting dalam hubungannya terhadap peranan air bagi pertumbuhan tanaman adalah tekstur, porositas dan struktur.
Tekstur Tanah
Yang dimaksud dengan tekstur tanah adalah perbandingan kandungan fraksi pasir, debu dan lempung dalam suatu masa tanah.  Pada kenyataannya tanah terdiri dari bagian-bagian kecil atau yang disebut partikel tanah yang dapat dibedakan  menjadi tiga bagian pokok yaitu pasir, debu dan lempung serta bahan organic.  Menurut ketentuan USDA (United State Departement of Agriculture), ukuran partikel tanah dibedakan dalam ukuran garis tengahnya menjadi :

Kenyataan dalam tanah, masing-masing partikel penyusun tanah tidak berdiri sendiri-sendiri akan tetapi merupakan satu kesatuan kelompok, terdiri dari beberapa partikel tanah yang diikat oleh bahan perekat yang berupa koloid tanah, senyawa besi, almunium dan lain-lain.  Yang selanjutnya kesatuan kelompok ini disebut menjadi agregat tanah.
Struktur tanah
Struktur tanah dapat diartikan sebagai bangun atau bentuk alami dari beberapa agregat tanah, yang merupakan satu kesatuan bentuk tertentu yang dibatasi oleh bidang-bidang.  Struktur tanah mempengaruhi banyak sedikitnya aliran air dan pergantian di dalamnya serta kedalaman perakaran dan kemampuan tanah untuk dapat memberikan unsure haranya kepada tanaman. Oleh karena itu struktur tanah berpengaruh terhadap tersedianya air dalam tanah, aktivitas mikrobia, penetrasi akar dan sebagainya.  Selain itu keadaan struktur dan tekstur tanah akan menentukan besarnya permeabilitas tanah, yang selanjutnya akan mempengaruhi laju infiltrasi dan laju perkolasi.
Porositas tanah
Porositas tanah merupakan perbandingan jumlah  pori-pori tanah yang dapat diisi oleh air atau udara terhadap volume keseluruhan contoh, dalam satuan persen, atau ditulis dalam persamaan
Konsistensi Tanah keteguhan tanah
Konsistensi tanah memperlihatkan pengaruh darigayaadhesi dan kohesi bagian-bagian tanah baik dalam keadaan kering, lembab maupun basah.  Konsistensi tanah diperlukan dalam menentukan kapan tanah akan diolah.  Hal ini berkaitan dengan besar kecilnya kebutuhan tenaga yang diperlukan untuk mengerjakan tanah tersebut, terutama untuk mengolah tanah dengan system kering.
Dasar penentuan konsistensi tanah adalah : mudah tidaknya tanah hancur, daya lekat dari tanah, keliatan tanah, dan ketahanan tanah terhadap tekanan.

Kandungan Lengas tanah

Kandungan lengas tanah dapat dibedakan menjadi lengas higroskopis, air kapiler,  dan air grafitasi.  Banyaknya air yang dapat diikat oleh tanah tergantung kepada tekstur, struktur, dan kandungan bahan organic.  Sedangkan banyaknya air yang dapat diambil oleh perakaran tanaman tergantung pada daya tahan atau daya ikat agregat-agregat tanah terhadap air.  Terikatnya air di dalam pori-pori dan agregat tanah dapat terjadi karena adanyagayakohesi (daya ikat antar molekul aor) dangayaadhesi (daya ikat antara mol air dan partikel tanah).
Daya ikat tanah terhadap air dinyatakan dengan istilah pF.  harga p.Fadalah logaritma dari tinggi pipa air dalam cm yang ditahan oleh tanah. Harga pF berkisar antara 0 pada tanah jenuh dan 7 pada tanah kering, dan yang baik bagi tanaman adalah 2 – 4,0 yaitu keadaan air optimal untuk tanaman. Misalkan segumpal tanah lembab dapat menahan pipa air setinggi 100 cm, maka daya isap tanah terhadap air  sama dengan pF = log 100 = 2.
Gerakan air kapiler

Yang dimaksud gerakan air kapiler adalah pengisian lengas tanah yang berasal dari tanah bagian bawahnya.  Gerakan ini dapat berupa hubungan langsung dengan air tanah (groundwater) atau gerakan kapiler dari bagian bawah ke garian lebih atasnya.sedangkan gaya yang menyebabkan pergerakan air kapiler adalah karena adanya pembentukan tekanan pFakibat penguapan dan absoprsi air oleh tanaman dan apabila tidak ada penambahan air oleh hujan atau irigasi maka lapisan tanah bagian atas kandungan airnya lebih kecil dari kandungan air dibawahnya sehingga terdapat perbedaan tekanan.. pergerakan air kapiler terjadi dari lapisan tanah yang mempunyai pF rendah ke lapisan tanah yang mempunyai pF tinggi.  Dengan adanya gerakan air kapiler ini maka kebutuhan air dilapisan perakaran tanamandapat dipenuhi oleh air dari dalam tanah

MENGUKUR KADAR AIR TANAH

1. Status Air Dalam Tanah
Tanah terdiri dari empat fraksi; partikel mineral dan benda organik mati yang membentuk matrik, serta larutan tanah dan udara yang mengisi ruangporimatrik.
Air tanah sebagian besar ditahan oleh potensial matrik, air terjerap oleh permukaan partikel tanah, dan hanya sedikit yang terikat secara osmosis karena terlrutnya garam mineral dalam tanah.
Ketersediaan air bagi tanaman tergantung kepada potensialnya dan konduktivitas hidrauliknya. Air yang siap untuk dimanfaatkan oleh tanaman terdapat antara kapasitas lapang dan titik layu permanen. Air ini sering disebut air kapiler. Kapasitas lapang adalah kandungan air tanah yang tercapai setelah gerak air gravitasi sudah berheti dengan potensial air dibawah –3 bar. Kandungan air tanah dimana terjadi tingkat kelayuan tanaman yang tidak dapat balik, dikenal sebagai titik layu permanen, dan biasanya mempunyai potensial air antara –10 s/d –20 bar. Nilai yang tepatnya sangat tergantung kepada jenis tanaman dan kondisi dimana tanaman itu tumbuh. Air yang tertinggal dalam tanah, yang tidak tersedia bagi tanaman, dikenal sebagai air hogroskopis dan air yang terikat secara kimia. Jumlah air higroskojs berbeda–beda tergantung partikel mineral tanah seperti liat dan organik.
Di lapangan matrik potensial dapat diatur langsung sampai –0,8 bar, dengan tensiometer, dan nilai yang lebih rendah dari itu dapat diestimasi dari hasil kalibrasi pembacaan alat tahanan listrik. Di laboratorium dapat diukur sampai –25 bar atau lebih rendah lagi dengan  menggunakan alat plat tekan atau membran tekan (pressure plates and pressure membran apparatus).
Potensial zat terlarut dapat diukur secara krioskopis dari ekstrak tanah. Pengukuran keduanya (matrik dan zat terlarut) dapat dikerjakan langsung dengan menggunakan psikometer termoganda, atau secara tak langsung yaitu dengan menjumlahkan potensial matrik dengan potensial zat terlarut.
Metoda terbaik untuk menggambarkan karakteristik suplai air suatu jenis tanah adalah membuat kurva hubungan antara potensial air tanah dengan kandungan air.   Dua nilai status air tanah yang berharga adalah kapasitas lapang dan persen layu permanen, karena mereka merupakan batas bawah dan batas atas  dari air yang tersedia bagi tanaman.   Potensial air pada kapasitas lapang adalah sekitar –0,3 bar dan pada persen layu permanen adalah sekotar –5 bar. Tidak ada nilai yang benar-benar definitif; kesemua itu hanya nilai pendekatan.
Percobaan yang mensyaratkan potensial air yang tetap mempunyai nilai tertentu di bawah kapasitas lapang, tidak mungkin dilakukan pada percobaan skala besar. Dalam hal demikian, biasanya percobaan cekaman air dilaksanakan dengan cara menurunkan kandungan air sampai pada dekat batas persen layu permanen, kemudian diairi kembali      sampai mencapai kapasitas lapang. Cara ini memberikan berbagai tingkatan cekaman.  Tanaman kecil dapat ditanam di dalam wadah ceper berdinding semi permeabel, kemudian berulangkali dicelupkan ke dalam larutan polyethelen glycol yang mempunyai nilai potensial air yang berbeda. Kadang-kadang suatu tingkat cekaman tertentu yang uniform dapat dipertahankan dengan cara menanam tanaman dalam larutan hara ditambat zat terlarut sampai menghasilkan nilai potensial air yang diinginkan. Polythelene glycol berberat melolekul tinggi nampak cocok untuk keperluan ini karena tidak atau sedikit sekali terabsorpsi, relatif tidak berbahaya bagi tanaman dan sedikit sekali diserang mikroorganisma.
2.Infiltrasi
Infiltrasi adalah gerakan air masuk ke dalam tanah. Laju infiltrasi air ke dalam tanah, dalam hubungannya dengan pengisian kembali tanah oleh air hujan atau oleh air irigasi, sangat penting.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi adalah ; kandungan air awal, permeabilitas permukaan tanah, kondisi internal seperti ruangporidan kemerekahan koloid tanah, serta kandungan bahan organik tanah, juga lamanya air hujam atau pemberian air irigasi. Laju gerak air menembus tanah atau konduktivitas hidrolik, berkurang dengan makin berkurangnya ruangpori.
Gerak air menembus tanah pada status air di atas kapasitas lapang terutama dikendalikan oleh potensial gravitasi, dan pot ensial matrik pada status air di bawah kapasitas lapang. Konduktivitas hidraulik menurun dengan dengan cepat dengan semakin menurunnya potensial air, sehingga gerak air sangat lambat pada tanah kering dan praktis berhenti pada potensial air sekitar –15 bar. Pada tanah yang sangat kering, air hanya bergerak sebagai uap. Perbedaan temperatur antara permukaan tanah dengan horizon yang lebih dalam mampu menggerakkan air (uap) ke atas pada musim dingin dan ke bawah pada musim panas .
Pergerakan air tanah jauh di bawah zona akar pada potensial air di bawah kapasitas lapang nampaknya lebih banyak dari yang diduga semula. Bila dalamnya permukaan air tanah sekitar satu meter, gerak air ke atas cukup memadai untuk kebanyakan tanaman.

Teknik Pengukuran Kadar Air Tanah
Kemampuan mengukur mengendalikan suplai air tanah kepada tanaman merupakan dasar untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air, juga dasar untuk telaah lebih lanjut mengenai hubungan antara air dan tanaman. Besaran terbaik untuk mengukur ketersediaan air bagi tanaman adalah potensial air.    Komponen utama dari potensial air tanah adalah potensial matrik dan potensial zat terlarut.
Di daerah humida potensial matrik merupakan komponen utama, akan tetapi di daerah arid potensial zat terlarut atau potensial osmosis seringkali merupakan komponen penting dalam total potensial air tanah.
Penentuan banyaknya air dalam tanah yang tersedia bagi tanaman.
Mengetahui banyak air dalam tanah yang tersedia bagi tanaman adalah penting sekali terutama dalam hal penentuan pemberian air (pengairan) pada tanaman agar supaya tidak berlebihan atau kekurangan.
Banyaknya air yang tersedia bagi tanaman dicari dengan jalan penentuan kandungan air pada keadaan kapasitas lapang (pF 2,54) dikurangi dengan % kandungan air pada keadaan titik layu permanen (pF 2,4). Dalam hal ini nilai-nilainya sangat  ditentukan terutama oleh tekstur tanah. Tekstur yang lebih halus memiliki nilai kandungan air lebih tinggi, sebaliknya tanah dengan tekstur lebih kasar nilai-nilainya akan lebih rendah

MENGAIRI TANAMAN
1. Proses Kehilangan Air
Proses kehilangan air pada waktu mengairi tanaman atau wilayah pertanian, sangat mempengaruhi banyaknya kebutuhan air untuk pengairan. Adapun faktor-faktor utama dimaksud adalah;
a. Tanah;
Jenis tanah yang banyak mengandung pasir akan lebih banyak memerlukan air pengairan dibandingkan dengan tanah dengan kandungan liat tinggi.
Kedalaman permukaan air tanah yang dangkal akan mereduksi kebutuhan air pengairan, akan tetapi bila terlalu dangkal maka proses pembuangan air melalui saluran drainase akan menimbulkan masalah.
3. Kemiringan tanah akan sangat menentukan penambahan jumlah air yang hilang dibandingkan dengan tanah yang datar/
b. Iklim;
Pada musim kemarau akan menyebabkan meningkatnya proses kehilangan air akibat evapotranspirasi dari tanah, permukaan air, dan tanaman. Peresapan air ke dalam tanah akan semakin meningkat akibat retakan tanah yang melebar.
c. Pengolahan tanah;
Tujuan pengolahan tanah adalah merubah sifat fisik/mekanik tanah agar sesuai dengan yang dibutuhkan bagi pertumbuhan tanaman yang baik. Pengolahan tanah yang intensif pada tanah yang sudah gembur akan mendorong proses kerusakan tanah dan erosi, yang berakibat pada meningkatnya proses kehilangan air.

Perhitungan Kebutuhan Air Bagi Tanaman
Kebutuhan air untuk padi
Tanaman memerlukan air untuk kehidupan, keperluan, keperluan air ini dapat diperoleh tanaman melalui air hujan dan/atau air irigasi.
Air hujan ( R ) dan/atau irigasi ( I ) yang masuk ke dalam petakan sawah akan digunakan oleh tanaman untuk transpirasi dan karena panas sinar matahari permukaan air dan tanah juga melepaskan air yang disebut evaporasi (E).
Air yang berada pada areal tanaman atau sawah juga merembes ke bawah, proses ini disebut Infiltrasi (If) dan perembesan diteruskan ke lapisan tanah lebih bawah disebut Perkolasi (P). Air juga merembes ke samping disebut Seepage (S), akhirnya air yang berkelebihan akan dialirkan ke saluran pembuangan dan proses ini disebut Drainase (D).
Air yang diperlukan untuk F dan P disebut “consumptive use”, sedangkan air yang diperlukan untuk F, T dan P disebut kebutuhan air untuk tanaman (Water Requirement = Wr). Curah hujan yang dapat dimanfaatkan untuk F, T dan disebut curah hujan efektip.
Kebutuhan air untuk      tanaman dihitung dalam liter/det/ha atau m3/hari/ha
atau dapat juga dihitung dalam mm. (cm)/hari.