ACARA III

KEBUTUHAN AIR TANAMAN DAN EFISIENSI PENGGUNAAN AIR

I. TUJUAN

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

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

3.      Mengetahui efiensi penggunaan air tanaman.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Air diperlukan tanaman sebagai penyusun protoplasma, pelarut gas, mineral dan bahan terlarut lain, reaktan dalam proses penting seperti fotosintesis dan hidrolisis pati menjadi gula serta untuk menjaga turgiditas sel.  Penyerapan (absorbsi) air sangat penting bagi kehidupan sebagian besar tanaman. Air yang ada dalam pori-pori tanah masuk melalui akar, kemudian batang dan daun untuk kemudian menguap ke lingkungan lewat stomata (Kramer, 1969).

Sedangkan tanah merupakan system kompleks yang terdiri atas 4 komponen yaitu batu-batu (mineral), bahan organik, air dan zat-zat terlarut serta udara. Komposisi penyusun tanah ini akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman yang hidup diatasnya. Perpaduan sifat fisika (tekstur, struktur, aerasi) dan sifat kimia (pH dan kandungan hara) dan biologis tanah yang tepat akan mempengaruhi keberhasilan penanaman, terdapat tiga fungsi tanah yang primer dalam mendukung kehidupan tanaman. Yaitu, memberikan unsure-unsur mineral, memberikan air dan sebagai tempat berpegang daun bertumpu untuk tegak (Harjadi, 2002).

Bercocok tanam menggunakan air melalui proses transpirasi untuk mendinginkan tanaman dan membawa unsure hara yang dibutuhkan tanaman dari tanah naik ke atas sampai ke daun. Proses ini merupakan penggunaan air secara nyata, tumbuhan mengambil air dan melepaskannya ke atmosfer melalui transpirasi. Air yang dipergunakan dalam proses ini tidak dapat dipergunakan kembali oleh tumbuhan yang sama dalam siklus pertumbuhan yang sama. Air yang di transpirasi tersebut masuk ke siklus air alam dan pada waktunya kembali ke bumi lagi melalui hujan (Anonim,2010).

Tanaman secara terus menerus menyerap dan kehilangan air. Sebagian besar air hilang dari tanaman karena menguap dari daun. Pada keadaan hangat, kering dan matahari cukup terik, sehelai daun dalam satu jam akan melepas-balikan 100% air yang dikandungnya. Selama kehidupan tanaman, air yang setara dengan 100 kali bobot segarnya hilang melalui permukaan daun, kehilangan air dalam bentuk uap dari permukaan daun ini disebut transpirasi (Tarz dan Zeiger, 2002).

Teknik pengairan sebagian daerah akar dapat meningkatkan efisiensi penggunaan air dan dapat mempertahankan pertumbuhan, nodul, biomassa, kadar klorofil daun relatif dan kadar air daun relatif dan produksi, jika dibandingkan dengan pengairan seluruh daerah akar, meskipun cenderung dipengaruhi oleh volume air yang digunakan. Pengairan separuh daerah akar dengan volume pengairan 2 liter/m² dan 3 liter/m² dapat menurunkan hasil sekitar 2,97-16,91 % tetapi dapat  meningkatkan efisiensi penggunaan air masing-masing 29,97% dan 23,63% dibandingkan pengairan seluruh akar (Bahrun dkk., 2012).

Efisiensi penggunaan air (WUE) sering dianggap sebagai penentu dari hasil dibawah tekanan sebagai komponen ketahanan tanaman saat kekeringan. Telah digunakan untuk menyiratkan bahwa produksi tanaman tadah hujan dapat meningkat per satuan air yang digunakan. Oleh karena itu, peningkatan produksi biomassa dibawah cekaman kekeringan dapat dicapai dengan memaksimalkan tangkapan air sambil mengalihan bagian terbesar dari tanah yang tersedia kelembaban terhadap transpirasi stomata. Ini didefinisikan sebagai efektivitas penggunaan air (WUE) dan itu adalah mesin utama untuk agronomis atau genetik untuk peningkatan produksi tanaman dibawah terbatasnya air (Blum, 2009).

III.  METODE PELAKSANAAN

Praktikum Dasar-Dasar Agronomi Acara 3 dengan judul “Kebutuhan Air Tanaman dan Efisiensi Penggunaan Air” ini dilaksanakan pada Kamis, 14 Maret 2013 di Laboratorium Manajemen dan Produksi Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan-bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah bibit terong (Solanum melongena L.), ember, media tanam (kering angin), air keran, kantong kertas dan kertas bekas. Alat yang dipakai adalah cangkul, cethok, termohigrometer, neraca dan oven.

Cara kerja yang pertama adalah persiapan media tanam. Ember kecil diisi dengan 1000 gram tanah kering angin. Ditambahkan air sebanyak 100 sehingga total beratnya 1100 gram. Disiapkan masing-masing satu buah ember untuk tiap perlakuan untuk setiap kelompok. Perlakuan  A (pada suhu tinggi), ember berisi tanah dan air dengan berat total 1100 gram tanpa tanaman sebagai kontrol untuk mengetahui air yang hilang karena proses evaporasi diletakkan di dalam rumah kaca. Ember berisi tanah dan air dengan berat total 1100 gram yang ditanami tanaman terong untuk mengetahui air yang hilang karena proses evapotranspirasi diletakkan di dalam rumah kaca. Perlakuan B (pada suhu sedang), ember berisi tanah dan air dengan berat total 1100 gram tanpa tanaman sebagai kontrol untuk mengetahui air yang hilang karena proses evaporasi diletakkan di samping rumah kaca. Ember berisi tanah dan air dengan berat total 1100 gram yang ditanami tanaman terong untuk mengetahui air yang hilang karena proses evapotranspirasi diletakkan di samping rumah kaca. Perlakuan diulang sebanyak jumlah kelompok dalam satu golongan. Diambil contoh tanaman terong untuk ditentukan luas daun dan bobot keringnya. Tanaman dipelihara selama 21 hari setelah pindah tanam. Cara kerja yang kedua adalah pengamatan. Ditentukan air yang hilang karena evaporasi dan evapotranspirasi  dimulai 4 hari setelah penanaman, dengan intrval 4 hari sekali, sebanyak 4 periode pengamatan. Bobot awal ember baik dengan tanaman maupun tanpa tanaman adalah 1100 gram. Setelah 4 hari, bobotnya akan berkurang karena proses evaporasi dan evapotranspirasi. Selisih bobot inilah yang ingin ketahui. Ditimbang ember saat pengamatan pada hari ke 4, 8, 12 dan 16. Dicatat pula suhu pada saat pengamatan. Bila bertepatan dengan hari libur, pengamatan diajukan/diundurkan pada hari biasa. Selisih bobot awal dengan akhir ember dengan tanaman merupakan jumlah air yang hilang karena evapotranspirasi. Sedangkan selisih bobot awal dengan akhir pada ember tanpa tanaman merupakan jumlah air yang hilang karena evaporasi. Selisih antara kebutuhan air untuk evaporasi dan evapotranspirasi merupakan kebutuhan air untuk transpirasi. Setelah dilakukan penimbangan pada waktu yang telah ditentukan, kembali ditambahkan air ke ember hingga beratnya kembsli menjadi 1100 gram. Kebutuhan air tanaman untuk proses evaporasi, transpirasi dan evapotranspirasi dinyatakan dalam satuan gram air per satuan luas per hari. Untuk pengukuran luas  permukaan ember dan luas daun dihitung dengan rumus :

Luas pola Daun  =	W pola (gram )	x luas standart ( cm2)
	w Standart ( gram)

Setelah pengamatan keempat selesai, hasil pengukuran evaporasi, transpirasi dan evapotranspirasi selama 16 hari ditotal, sebagai air yang dibutuhkan. Dilakukan pemanenan pada hari ke-21, ditentukan bobot kering tanaman. Selisih antara bobot kering tanamanan hari ke-21 dengan bobot kering saat tanam merupakan biomasaa tanaman yang dihasilkan selama periode tersebut. Terakhir ditentukan efisiensi penggunaaan air ( water use efficiency/WUE)  dengan rumus :

WUE =	Biomasa yang dihasilkan	x 100 %
	Air yang dibutuhkan

IV. HASIL PENGAMATAN

Dari hasil percobaan Acara III dengan judul “Kebutuhan Air Tanaman dan Efisiensi Penggunaan Air” diperoleh data golongan sebagai berikut:

Tabel 1. Hasil pengamatan laju evaporasi, evapotranspirasi, transpirasi dan kebutuhan air pada tanaman terong pada suhu sedang.

Hari ke-	Perlakuan
	Suhu tinggi		Suhu sedang
	Dengan (gr)	Tanpa (gr)	Dengan (gr)	Tanpa (gr)
4	1000	1026,67	996,67	1005
7	1030	1031,67	1015,83	1046,67
11	1045	1050	1043,33	1033,33
14	1014.17	1030,83	1011,67	1021,67
18	1068.33	1066,67	1046,67	1066,67
21	1064.17	1039,17	1045,83	1038,33

Tabel 2. Hasil perhitungan WUE

WUE
Dalam	Luar
-1,18	-0,317

V. PEMBAHASAN

            Transpirasi adalah penguapan yang terjadi dari tanaman melalui sel stomata pada daun. Air yang dihisap oleh daun setelah proses fisiologis akan diuapkan kembali melalui sel stomata. Sel stomata ini pada malam hari akan tertutup sehingga transpirasi hanya terjadi pada siang hari saja. Laju transpirasi selain dipengaruhi oleh masukan energi yang diterima tumbuhan dan perbedaan potensi air antara rongga substomatal dengan udara di sekitar daun, juga dipengaruhi oleh daya hantar stomata. Daya hantar stomata merupakan ukuran kemudahan bagi uap air untuk melalui celah stomata. Daya hantar stomata ini akan ditentukan oleh besar-kecilnya bukaan celah stomata. Tanaman yang banyak mengalami transpirasi memerlukan air yang diambil melalui akar dari dalam tanah. Tanaman yang tumbuh di air seperti teratai dan enceng gondok menghisap air melalui akar-akar yang berada dalam air.

Evaporasi dapat terjadi dari permukaan air bebas seperti bejana berisi air, kolam, waduk, sungai ataupun laut.  Proses evaporasi dapat terjadi pada benda yang mengandung air, lahan yang gundul atau pasir yang basah.  Pada lahan yang basah, evaporasi mengakibatkan tanah menjadi kering dan dapat mempengaruhi tanaman yang berada di tanah itu. Pemakaian mulsa di permukaan tanah dapat memperkecil terjadinya evaporasi. Faktor iklim yang mempengaruhi evaporasi : radiasi matahari, suhu udara, kelembaban udara dan angin.

Tempat-tempat dengan radiasi matahari tinggi mengakibatkan evaporasi tinggi, karena evaporasi memerlukan energi. Umumnya radiasi matahari tinggi diikuti suhu udara tinggi dan kelembaban udara rendah. Kedua hal ini dapat memacu terjadinya evaporasi. Angin yang kencang membuat kelembaban udara rendah, hal ini juga memacu terjadinya evaporasi. Laju evaporasi sangat tergantung pada masukan energi yang diterima. Semakin besar jumlah energi yang diterima, maka akan semakin banyak molekul air yang diuapkan. Sumber energi utama untuk evaporasi adalah radiasi matahari. Oleh sebab itu, laju evaporasi yang tinggi tercapai pada waktu sekitar tengah hari. Selain masukan energi, laju evaporasi juga dipengaruhi oleh kelembaban udara di atasnya. Laju evaporasi akan semakin terpacu jika udara diatasnya kering (kelembaban rendah), sebaliknya akan terhambat jika kelembaban udaranya tinggi. Selain faktor lingkungan, evaporasi juga dipengaruhi oleh kadar lengas tanah. Kadar lengas tanah merupakan banyaknya air yang ada di dalam pori tanah. Semakin tinggi kadar lengas tanah, maka laju dan faktor internal tumbuhan evaporasi juga semakin tinggi.

Evapotranspirasi adalah jumlah air pada suatu areal bertanam yang digunakan untuk transpirasi, diuapkan dari tanah dan permukaan tanah serta diintersepsi oleh tanaman. Evapotranspirasi adalah perpaduan dua proses evaporasi dan transpirasi. Proses hilangnya air akibat evapotranspirasi merupakan salah satu komponen penting dalam hidrologi karena proses tersebut dapat mengurangi simpanan air dalam badab-badan air, tanah, dan tanaman. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi. Faktor terdebut antara lain iklim, jenis tanaman, jenis tanah dan topografi. Air yang hilang melalui evapotranspirasi perlu diperhitungkan agar tanaman tidak mengalami kekurangan air.

Evapotranspirasi maksimum dapat terjadi dari lahan yang ditumbuhi tumbuhan rapat, daun-daun menutupi tanah dan tanah dalam kapasitas lapang. Cara menduga besarnya evapotranspirasi dapat diukur langsung ataupun memakai perhitungan dari unsur iklim yang mempengaruhi evaporasi. Cara pengukuran langsung memakai lysimeter. Ada 2 (dua) macam lysimeter, yaitu lysimeter drainase dan lysimeter timbang.  Jumlah air hujan atau air siraman dapat diketahui dalam satuan mm, demikian juga yang merembes (perkolasi) melalui kran di bagian bawah lysimeter.  Air yang tidak terukur ialah air yang hilang melalui evaporasi dari permukaan tanah dan transpirasi melalui mulut daun.  Melalui perhitungan neraca air jumlah evapotranspirasi dapat diketahui.

Efisiensi penggunaan air (WUE) merupakan suatu konsep yang luas yang dapat didefinisikan pada berbagai aspek. Untuk petani, efisiensi penggunaan air (WUE) adalah hasil tanaman bididaya yang diperoleh dari setiap unit penggunaan air irigasi, air hujan, dan kontribusi penyimpanan air tanah. Hasil tanaman dapat dinyatakan dalam berat kering atau dalam bentuk biomassa dalam gram. Efisiensi penggunaan air juga dapat diartikan sebagai jumlah air yang hilang selama produksi biomassa atau pengikatan CO₂ pada proses fotosintesis. Pengertian ini didapat dalam proses biokimia pemecahan dari Rubisco dan pemecahan selama proses difusi CO₂ dari atmosfer ke dalam rongga intraseluler.

Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi penggunaan air pada tanaman adalah iklim, tanah dan unsur hara. Pengaruh iklim yang mempengaruhi efisiensi penggunaan air adalah suhu atau kelembaban udara di sekitar tanaman. Kelembaban udara pada umumnya dinyatakan dengan kelembaban relatif yang mempengaruhi evapotranspirasi tanaman. Evapotranspirasi akan meningkat atau lancar apabila kelembaban udara di sekitar tanaman rendah. Transpirasi tanaman sangat erat hubungannya dengan penyerapan unsur hara dari dalam tanah. Apabila transpirasi cepat, penyerapan unsur hara juga akan cepat. Akan tetapi apabila kelembaban udara tinggi menyebabkan transpirasi menjadi lambat. Selain suhu, radiasi matahari juga mempengaruhi efisiensi penggunaan air. Semakin besar radiasi matahari maka mengakibatkan penguapan yang terjadi semakin besar pula karena frekuensi kalor dalam udara meningkat sehingga untuk menjadi turgiditas tanaman maka tanaman harus melakukan banyak transpirasi.

Mengetahui banyaknya air yang dievaporasikan dari tanah dan ditranspirasikan oleh tanaman sangat penting dalam usaha mencegah tanaman mengalami kekeringan atau kekurangan air dengan mengembalikan sejumlah air yang hilang karena evaporasi. Perkiraan evapotranspirasi sangat penting dalam kajian-kajian hidrometeorologi. Hidrometeorologi merupakan cabang ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antara unsur-unsur meteorologi dengan siklus hidrologi yang meliputi presipitasi (hujan), evaporasi, evapotranspirasi, temperatur, tekanan udara, sinar matahari dan kecepatan angin. Efisiensi penggunaan air (WUE) bermanfaat 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 persentase (%) tanaman bisa menggunakan air secara efisien.

Dari data pengamatan diperolah histogram seperti diatas. Pada perlakuan 1 (suhu tinggi) didapat hasil bahwa kebutuhan air yang digunakan untuk evaporasi lebih besar dibandingkan jumlah air yang digunakan untuk transpirasi. Hal tersebut terjadi karena luas permukaan media tanam lebih besar daripada luas daun. Selain itu kondisi luar lingkungan (luar rumah kaca) sering berubah-ubah, terkadang panas terkadang turun hujan dengan intensitas tinggi sehingga mempengaruhi kondisi di dalamnya. Pada perlakuan 2 (suhu sedang) didapat hasil yang sama dengan dengan perlakuan 1 dimana kebutuhan air yang digunakan untuk evaporasi lebih besar dibandingkan jumlah air yang digunakan untuk transpirasi. Dari histogram diatas juga dapat diketahui bahwa jumlah air yang digunakan untuk evaporasi pada suhu tinggi lebih rendah dibandingkan jumlah air yang digunakan untuk evaporasi pada suhu sedang, begitu pula data untuk transpirasi. Hasil tersebut tidak sesuai dengan teori dimana jumlah air yang dievaporasikan dan ditranspirasikan pada lingkungan bersuhu tinggi akan lebih besar dibandingkan jumlah air yang dievaporasikan dan ditranspirasikan pada lingkungan bersuhu sedang. Hal ini mungkin terjadi karena kondisi rumah kaca yang kurang ideal. Apabila terjadi hujan airnya ada yang masuk sehingga kelembaban udara di dalam rumah kaca tinggi. Kondisi cuaca yang tidak menentu juga dimungkinkan menjadi faktor penyebab hasil evaporasi dan transpirasi tidak sesuai dengan teori, dimana terkadang cuaca sangat panas dan terkadang turun hujan dengan intensitas yang cukup tinggi.

Pada percobaan kali ini dilakukan pengamatan untuk memperoleh data tentang tingkat efisisensi penggunaan air pada tanaman terong. Dari data histogram diatas diperolah hasil bahwa tingkat efisiensi penggunaan air pada tanaman di lingkungan bersuhu tinggi (dalam) lebih rendah daripada tingkat efisiensi penggunaan air pada tanaman di lingkungan bersuhu sedang (luar) yang ditunjukkan dengan nilai efisiensi yang lebih labih kecil. Hal tersebut terjadi karena pada lingkungan bersuhu tinggi, tanaman membutuhkan air dengan jumlah yang lebih banyak dibanding pada lingkungan bersuhu sedang. Pada lingkungan bersuhu tinggi tingkat evaporasi dan transpirasi lebih tinggi dibandingkan pada lingkungan bersuhu sedang yang nantinya berpengaruh terhadap nilai efisiensi penggunaan air (WUE). WUE yang diperoleh pada suhu tinggi adalah -1,18 dan pada suhu rendah diperoleh -0,317.

KESIMPULAN

1.     Jumlah air yang hilang pada tanaman terong (Solanum melongena L.) karena evaporasi pada suhu tinggi adalah 354,99 ml dan pada suhu rendah adalah 388,33 ml sedangkan jumlah air yang hilang karena transpirasi pada suhu tinggi adalah 23,34 ml dan pada suhu rendah sebesar 51,67 ml.

2.     Jumlah air yang dibutuhkan tanaman selama 21 hari untuk tanaman terong (Solanum melongena  L.) pada suhu tinggi  adalah 382,33 ml dan pada suhu rendah adalah 440,003 ml.

3.     Efisiensi penggunaan air (WUE) tanaman terong (Solanum melongena L.) pada suhu tinggi sebesar -1,18 dan pada suhu rendah adalah -0,317.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2010.<http://www.scribd.com/doc/30876072/modul-4-evaporasi_dan_transpirasi>. Diakses tanggal 20 Maret 2011.

Bahrun, A., Rachmawati Hasyid, Muhidin dan Dedi Erawan. 2012. Pengaruh pengairan separuh daerah akar terhadap efisiensi penggunaan air dan produksi kedelai (Glycine max L.) pada musim kemarau. J. Agron, indonesia 40m: 36-41.

Blum, A. 2009. Effective use of water (EUW) and notwater-use effeciency (WUE) is the target of crop yield improvement under drough stress. Field Crop Risearch 112 : 119-123.

Harjadi, S. S. M. M. 2002. Pengantar Agronomi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Kramer, P. J. 1969. Plant and Soil Water Relationship : A Modern Synthesis. Tata McGraw-Hill. New Delhi.

Tarz and Zeiger. 2002. Plant Physiologi. 3^th ed. Sinauer Associates, Inc. Maryland.