Neraca Air Tanah

Neraca Air Tanah Untuk Efesiensi Penggunaan Air

Berdasarkan Pusat Penelitian dan Pembangan Sumber Daya Air Kement PU (2009) Indonesia memiliki cadangan air cukup besar (2.530 km³ atau  5 besar dunia), akan tetapi distribusinya tidak merata (wilayah barat cukup besar sedangkan di timur dan selatan kurang). Luas Pulau Jawa hanya 7% dari luas lahan di Indonesia secara keseluruhan dan ditempati sekitar 65% dari penduduk Indonesia, akan tetapi potensi airnya hanya 4,5% dari potensi air secara keseluruhan di Indonesia. Gambaran pulau Jawa ini juga terjadi di pulau Bali dan Nusa Tenggara yaitu pada ketiga pulau ini terjadi defisit atau kekurangan ketersediaan pada musim kemarau.

Ketersediaan air secara alamiah dari total aliran sungai di Indonesia selama setahun mencapai 8,96 triliun m³, sementara kebutuhan total 2003 mencapai 112,27 miliar m³ dan proyeksi 2020 mencapai 127,7 miliar m³. Gambaran ini menunjukkan bahwa Indonesia secara keseluruhan tidak kekurangan air bahkan berlebihan, akan tetapi di banyak tempat terjadi kekurangan air, khususnya pada musim kemarau. Sebaliknya pada musim penghujan di beberapa tempat kelebihan air sehingga justru menimbulkan banyak kerugian karena sia-sia dan bahkan merusak.

Ada gambaran yang bertolak belakang dari uraian di atas yaitu di satu sisi Indonesia secara keseluruhan berlebihan air akan tetapi di beberapa tempat ada kekurangan. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi keragaman secara alami distribusi air dan kurang tepatnya dalam pengelolaan air secara keseluruhan di Indonesia. Oleh karena itu, kemampuan mengelola air secara umum dan khususnya di lahan-lahan pertanian menjadi sangat penting, khususnya lahan pertanian di pulau Jawa yang secara potensi sudah lebih rendah dibandingkan dengan pulau lainnya. Untuk membekali kemampuan dalam mengelola air di lahan-lahan pertanian sehingga aktivitas tidak kekurangan air, maka perlu mempelajari proses dan neraca air.

Contoh Hasil Perhitungan Neraca Air Pada Beberapa Kondisi

Beberapa gambaran neraca air telah banyak dipelajari dan secara umum dapat di tampilkan pada gambar-gambar berikut.  Gambar A (merah) dapat menjelaskan neraca air yang dihutung berdasarkan perbedaan ketersediaan (garis biru) dan kebutuhan (garis merah) air dalam setahun (januari hingga desember) yang dihitung berdasakan debit air (m³/detik). Berdasakan gambar ini menunjukkan bahwa pada bulan januari hingga pertengahan april dan September hingga desember terjadi kelebihan ketersediaan air; atau dapat dikatakan bahwa pada bulan-bulan tersebut ketersediaan air melebihi kebutuhan. Besarnya kelebihan air bervariasi dan mencapai ketersediaan tertinggi pada bulan februari. Sebaliknya pada bulan pertengahan april hingga awal September terjadi kekurangan atau deficit atau kebutuhan air tidak terpenuhi oleh ketersediaan air. Demikian juga pada Gambar B (putih) menunjukkan neraca air yang menggambarkan hubungan antara curah hujan (CH) dengan ketersediaan air bagi tanaman (kadar air antara kapasitas lapang atau KL dengan titik layu permanen atau TLP).  Pada bulan januari hingga juni dan oktober hingga desember terjadi kelebihan air (surplus); sedangkan mulai bulan juni hingga agustus kadar air tanah yang dihitung berdasarkan tinggi kolom air (mm) terus menurun hingga mencapai TLP atau tanaman kekurangan yang ditunjukkan dengan tanaman mengalami layu secara permanen (tidak bisa diperbaiki, walaupun di beri air) dan setelah bulan agustus kadar air tanah berangsur-angsur meningkat terus serta pada bulan oktober mulai kelebihan air lagi atau suplus.

Berdasarkan kedua gambaran di atas kita bisa mengelola air pada masa-masa kelebihan dengan membuang (draenasi) atau menyimpannya dan menambah pada saat kekurangan atau defisit. Kemampuan menghitung neraca air tanah, khususnya dalam pengelolaan lahan-lahan pertanian yang berdasarkan konsep pertanian berkelanjutan adalah sangat penting. Neraca air dapat digunakan untuk mengevaluasi penerapan atau praktek pengelolaan air dalam rangka meminimalkan kehilangan air dan memaksimalkan pemanfaatan air bagi tanaman terutama pada pertanian tadah hujan (rainfed agriculture).

Setelah kita memahami bahwa kemampuan menghitung neraca air dapat digunakan untuk mengelola air sehingga dapat meminimalkan kehilangan dan memaksimalkan pemanfaatan air selama proses usahatani, maka marilah kita belajar menghitung neraca air secara sederhana. Perubahan air di dalam tanah disebabkan oleh perubahan jumlah air yang masuk terhadap jumlah air yang keluar, yang dapat dituliskan sebagai berikut:

Perubahan air dalam tanah =  jumlah air masuk – air keluar atau hilang

Apabila jumlah air yang masuk lebih besar dibandingkan dengan air yang hilang, maka air tanah cukup atau bahkan berlebihan; sebaliknya apabila jumlah kehilangan air lebih besar dari yang masuk, maka terjadi kekurangan air atau defisit. Air yang masuk ke dalam tanah dapat berasal dari curah hujan (CH), infiltrasi oleh pengairan (I), dan air kapiler yang berasal dari air tanah sendiri (K); sedangkan air yang hilang dapat melalui evaporasi (E) dan tranpirasi (T) atau kalau digabung menjadi evapotranspirasi (ET), draenasi di dalam tanah atau melalui rembesan (D), dan limpasan permukaan atau run off (LP). Berdasarkan uraian tersebut, maka perubahan air dalam tanah dapat dirumuskan sebagai berikut: 

Perubahan jumlah air dalam tanah = (CH + I + K) – (ET + D + LP)

Perubahan jumlah air di dalam tanah dapat diukur berdasarkan perbedaan waktu, misalnya perubahan jumlah air tanah selama pertumbuhan tanaman jagung yaitu tiga bulan. Pada saat penanaman tanaman jagung jumlah atau kadar air tanah kita ukur (T1) dan pada saat panen atau tiga bulan berikutnya kita ukur lagi (T2). Perhitungan kadar air tanah dapat dihitung menjadi jumlah air tanah pada daerah sekitar perakaran. Maka persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

T1 – T2 = CH + I + K – ET - D – LP

atau

T2 + CH + I + K = T1 + ET + D + LP

Untuk lebih memahami perhitungan neraca air tanah maka berikut adalah contoh hasil pengukuran variable-variabel air yang masuk dan hilang dari tanah yang akhirnya dapat dihitung neraca air tanahnya.

Tabel hasil pengukuran variable-variabel air yang masuk dan hilang dari tanah pada dua kondisi penanaman dan daerah berbeda

Variabel neraca air	Tanaman Jagung	Tanaman Gandum
Periode waktu	1 Agust – 31 Agust	10 Jun – 30 Sept
Kadar air dalam profil tanah (diukur pada awal penanaman)	300 mm	150 mm
Curah hujan	70 mm	600 mm
Irigasi	0 mm	0 mm
Kapileritas dari air dalam tanah	0 mm	0 mm
Evapotranspirasi	Tidak diketahui	530 mm
Limpasan permukaan	10 mm	70 mm
Draenasi ke lapisan dalam	0 mm	Tidak diketahui
Kadar air dalam profil tanah (diukur pada awal penanaman)	250 mm	60 mm

Dengan rumus di atas coba hitung berapa evapotranspirasi yang terjadi selama penanaman jagung dan berapa draenasi ke lapisan dalam yang terjadi pada saat penanaman gandum? Mudah kan……….. Untuk lebih memahami informasi dari table tersebut di atas, coba diskusikan dan jawab pertanyaan berikut:

1. Pengelolaan air dalam hubungan sistem pengairan tanaman macam apa yang diterapkan pada kedua penanaman atau usahatani di atas?
2. Coba bandingkan kondisi kekeringan antara kedua daerah penanaman tersebut dan hitung perbedaan dalam sebulannya.
3. Bagaimana dengan erosi yang terjadi pada kedua daerah penanaman tersebut?
4. Bagaimana kondisi kemiringan kedua lahan tersebut atau tekstur tanahnya?

Hebat anda dapat menjawabnya dengan lancar dan ilmiah. Jika anda mau lebih hebat lagi, silakan lathan-latihan tersebut dihubungkan dengan gambar berikut yang juga erat hubungannya dengan pengelolaan air untuk pertanian yaitu distribusi ekstraksi air tanah oleh tanaman berdasarkan kedalaman dan hubungan air tersedia tanah berdasarkan tekstur tanah. Kalau agak sulit minimal anda dapat menjelaskan kedua gambar berikut.

 

Distribusi ekstraksi air tanah oleh tanaman berdasarkan kedalaman

 

Hubungan air tersedia tanah berdasarkan tekstur tanah