INFILTRASI, INTERSEPSI

INFILTRASI

Infiltrasi adalah proses meresapnya air atau proses meresapnya air dari permukaan tanah melalui pori-pori tanah. Dari siklus hidrologi, jelas bahwa air hujan yang jatuh di permukaan tanah sebagian akan meresap ke dalam tanah, sabagian akan mengisi cekungan permukaan dan sisanya merupakan overland flow. Sedangkan yang dimaksud dengan daya infiltrasi (Fp) adalah laju infiltrasi maksimum yang dimungkinkan, ditentukan oleh kondisi permukaan termasuk lapisan atas dari tanah. Besarnya daya infiltrasi dinyatakan dalam mm/jam atau mm/hari. Laju infiltrasi (Fa) adalah laju infiltrasi yang sesungguhnya terjadi yang dipengaruhi oleh intensitas hujan dan kapasitas infiltrasi.

Infiltrasi mempunyai arti penting terhadap :

a.       Proses Limpasan

Daya infiltrasi menentukan besarnya air hujan yang dapat diserap ke dalam tanah. Sekali air hujan tersebut masuk ke dalam tanah ia akan diuapkan kembali atau mengalir sebagai air tanah. Aliran air tanah sangat lambat. Makin besar daya infiltrasi, maka perbedaan antara intensitas curah dengan daya infiltrasi menjadi makin kecil. Akibatnya limpasan permukaannya makin kecil sehingga debit puncaknya juga akan lebih kecil.

b.      Pengisian Lengas Tanah (Soil Moisture) dan Air Tanah

Pengisian lengas tanah dan air tanah adalah penting untuk tujuan pertanian. Akar tanaman menembus daerah tidak jenuh dan menyerap air yang diperlukan untuk evapotranspirasi dari daerah tak jenuh tadi. Pengisian kembali lengas tanah sama dengan selisih antar infiltrasi dan perkolasi (jika ada). Pada permukaan air tanah yang dangkal dalam lapisan tanah yang berbutir tidak begitu kasar, pengisian kembali lengas tanah ini dapat pula diperoleh dari kenaikan kapiler air tanah.

Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah:

1. Karakteristik –karakteristik hujan

2. Kondisi-kondisi permukaan tanah

• Tetesan hujan, hewan maupun mesin mungkin memadatkan permukaan tanah dan mengurangi infiltrasi.

• Pencucian partikel yang halus dapat menyumbat pori-pori pada permukaan tanah dan mengurangi laju inflasi.

• Laju infiltrasi awal dapat ditingkatkan dengan jeluk detensi permukaan.

• Kepastian infiltrasi ditingkatkan dengan celah matahari.

• Kemiringan tanah secara tidak langsung mempengaruhi laju infiltrasi selama tahapan awal hujan berikutnya.

• Penggolongan tanah (dengan terasering, pembajakan kontur dll) dapat meningkatkan kapasitas infiltrasi karena kenaikan atau penurunan cadangan permukaan.

3. Kondisi-kondisi penutup permukaan

• Dengan melindungi tanah dari dampak tetesan hujan dan dengan melindungi pori-pori tanah dari penyumbatan, seresah mendorong laju infiltrasi yang tinggi

• Salju mempengaruhi infiltrasi dengan cara yang sama seperti yang dilakukan seresah.

• Urbanisasi (bangunan, jalan, sistem drainase bawah permukaan) mengurangi infiltrasi.

4. Transmibilitas tanah

• Banyaknya pori yang besar, yang menentukan sebagian dari setruktur tanah, merupakan salah satu faktor penting yang mengatur laju transmisi air yang turun melalui tanah.

• Infiltrasi beragam secara terbalik dengan lengas tanah.

5. Karakteristik-karakteristik air yang berinfiltrasi

• Suhu air mempunyai banyak pengaruh, tetapi penyebabnya dan sifatnya belum pasti.

• Kualitas air merupakan faktor lain yang mempengaruhi infiltrasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi daya infiltrasi antara lain :

a. Dalamnya genangan di atas permukaan tanah (surface detention) dan tebal lapisan     jenuh

b. Kadar air dalam tanah

c. Pemampatan oleh curah hujan

d. Tumbuh-tumbuhan

e. Karakteristik hujan

f. Kondisi-kondisi permukaan tanah

Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi antara lain :

a.                   a.     Jenis permukaan tanah

b.   Cara pengolahan lahan

c.   Kepadatan tanah

d.   Sifat dan jenis tanaman.

INTERSEPSI

Intersepsi hujan adalah proses tertahannya air hujan pada permukaan vegetasi sebelum diuapkan kembali ke atmosfer.  Penelitian yang berhubungan dengan intersepsi ini masih kurang, sehingga perlu dilakukan penelitian intersepsi pada beberapa jenis tanaman. Walaupun selama ini intersepsi hanya memiliki nilai yang kecil dan terkadang diabaikan, namun pada beberapa tanaman ada yang mempunyai efek yang cukup besar. Hujan yang jatuh di atas tegakan pohon sebagian akan melekat pada tajuk daun maupun batang, bagian ini disebut tampungan/simpanan intersepsi yang akhirnya segera menguap. Besar kecilnya intersepsi dipengaruhi oleh sifat hujan (terutama intensitas hujan dan lama hujan), kecepatan angin,  jenis pohon (kerapatan tajuk dan bentuk tajuk). Simpanan intersepsi pada hutan pinus di Italia utara sekitar 30% dari hujan (Allewijn, 1990). Intersepsi tidak hanya terjadi pada tajuk daun bagian  atas saja, intersepsi juga terjadi pada seresah di bawah pohon. Intersepsi akan mengurangi hujan yang menjadi run off.

TRANSPIRASI

Air merupkan salah satu faktor penentu bagi berlangsungnya kehidupasn tumbuhan. Banyaknya air yang ada didalam tubuh tumbunhan selalu mengalami fluktuasi tergantung pada kecepatan proses masuknya air kedalam tumbuhan, kecepatan proses penggunaan air oleh tumbuhan, dan kecepatan proses hilangnya air dari tubunh tumbuhan. Hilangnya air dari tubuh tumbuhan dapat berupa cairan dan uap atau gas. Proses keluarnya atau hilangnya air dari tubuh tumbuhan dapat berbentuk gas keudara disekitar tumbuhan dinamakan transpirasi.

Transpirasi dapat diartikan sebagai proses kehilangan air dalam bentuk uap dari jaringan tumbuhan melalui stomata, kemungkinan kehilangan air dari jaringan tanaman melalui bagian tanaman yang lain dapat saja terjadi, tetapi porsi kehilangan tersebut sangat kecil dibandingkan dengan yang hilang melalui stomata.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Transpirasi

Kegiatan transpirasi terpengruh oleh banyak faktor baik faktor-faktor dalam maupun faktor-faktor luar,

1.      Yang terhitung sebagai faktor-faktor dalam adalah:

• Besar kecilnya daun

• Tebal tipisnya daun

• Berlapiskan lilin atau tidaknya permukaan daun

• Banyak sedikitnya bulu di permukaan daun

• Banyak sedikitnya stomata

• Bentuk dan lokasi stomata

Hal-hal ini semua mempengaruhi kegiatan transpirasi

a.       Bentuk serta distribusi stomata

Lubang stomata yang tidak bundar melainkan oval itu ada sangkut paut dengan intensitas pengeluaran air. Juga yang letaknya satu sama lain di perantaian oleh suatu juga jarak yang tertentu itu pun mempengaruhi intensitas penguapan. Jika lubang-lubang itu terlalu berdekatan maka penguapan dari lubang yang satu malah menghambat penguapan dari lubang yang berdekatan.

b.      membuka dan menutupnya stomata

mekanisme mebuka dan menutupnya stomata berdasarkan suatu perubahan turgor itu adalah akibat dari perubahan nilai osmosis dari isi sel-sel penutup.

c.       banyaknya stomata

pada tanaman darat umumnya stomata itu kedapatan pada permukaan daun bagian bawah. Pada beberapa tanaman permukaan atas dari daun pun mempunyai stomata juga. Temperatur berpengaruh pada membuka dan menutupnya stomata. Pada banyak tanaman stoma tidak berserdia membuka jika temperatur ada disekitar 0 derajat celcius

2.      Faktor-faktor luar yang mempengaruhi transpirasi

• Sinar matahari

Sinar menyebabkan membukanya stoma dan gelap menyebabkan menutupnya stoma jadi banyak sinar mempercepat transpirasi

• Temperatur

Pengaruh temperatur terhadap transpirasi daun dapat pula ditinjau dari sudut lain yaitu didalam hubungannya dengan tekanan uap air didalam daun dan tekanan uap air diluar daun, kenaikan temperatur menambah tekanan uap didalam daun.

• Kelembaban udara

• Angin

• Keadaan air didalam tanah

Walaupun beberapa jenis tumbuhan dapat hidup tanpa melakukan transpirasi, tetapi jika transpirasi berlangsung pada tumbuhan agaknya dapat memberikan beberapa keuntungan bagi tumbuhan tersebut misalnya dalam:

• Mempercepat laju pengangkutan unsur hara melalui pembuluh xylem

• Menjaga turgiditas sel tumbuhan agar tetap pada kondisi optimal

• Sebagian salah satu cara untuk menjaga stabilitas suhu.

Dampak negatif transpirasi

•         Transpirasi dapat membahayakan tanaman jika lengas tanah terbatas, penyerapan air tidak mampu mengimbangi laju transpirasi, Ψw sel turun, Ψp menurun, tanaman layu, layu permanent, mati, hasil tanaman menurun

•         Sering terjadi di daerah kering, perlu irigasi, meningkatkan lengas tanah, pada kisaran layu tetap – kapasitas lapangan

Peranan transpirasi

•         Pengangkutan air ke daun dan difusi air antar sel

•         Penyerapan dan pengangkutan air, hara

•         Pengangkutan asimilat

•         Membuang kelebihan air

•         Pengaturan bukaan stomata

•         Mempertahankan suhu daun

Macam transpirasi

•         Stomater : 80-90% total transpirasi

•         Kutikuler: 20% total transpirasi

•         Lentikuler : 0,1% total transpirasi

EVAPOTRANSPIRASI

Evapotranspirasi adalah kombinasi proses kehilangan air dari suatu lahan bertanaman melalui evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah proses dimana air diubah menjadi uap air (vaporasi, vaporization) dan selanjutnya uap air tersebut dipindahkan dari permukaan bidang penguapan ke atmosfer (vapor removal). Evaporai terjadi pada berbagai jenis permukaan seperti danau, sungai lahan pertanian, tanah, maupun dari vegetasi yang basah. 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. Hamper semua air yang diambil tanaman dari media tanam (tanah) akan ditranspirasikan, dan hanya sebagian kecil yang dimanfaatkan tanaman (Allen et al. 1998).

Air merupakan kebutuhan mutlak suatu tanaman. Jumlah air yang dibutuhkan atau yang digunakan tanaman tergantung dari beberapa faktor lingkungan (iklim dan tanah ) serta tanaman (jenis, pertumbuhan, dan fase perkembangan ). Kehilangan air melalui permukaan tanaman teras atau penguapan (evaporasi) dan melalui permukaan teras (transpirasi) disebut evapotranspirasi atau kadang-kadang disebut penggunaan air tanaman (water use). Evapotranspirasi merupakan salah satu komponen neraca air atau menjadi dua komponen bila dipilih menjadi evaporasi dan transpirasi . Kehilangan air melalui evaporasi mempunyai akibat terhadap fisiologi tanaman secara tidak langsung, seperti mempercepat penerimaan kadar air pada lapisan atas dan memodifikasi iklim mikro di sekitar tanaman. Beberapa usaha untuk mengurangi evaporasi tanah telah dilakukan seperti penggunaan mulsa dan pengaturan populasi tanaman atau jarak tanam yang efisien. Usaha tersebut disertai dengan pemilihan kultivar yang mempunyai efisien transpirasi tinggi. Pada suatu areal pertanian, penyediaan air tanaman berasal dari curah hujan atau irigasi sedangkan kehilangan air dapat berupa drainase, limpasan permukaan( run off), evaporasi, dan transpirasi. Keseluruhan masukan(input) dan keluaran (output) air ini dapat dirumuskan sebagai neraca air

            Bagian air yang menguap dari tempat-tempat yang berlainan didalam suatu daur mempunyai pengaruh besar terhadap gradien potensial air. Kandungan uap air diathmosphere dipertahankan oleh samudra, badan air yang lebih kecil di daratan tanah yang lembab dan transpirasi dari tanaman-tanaman. Jumlah dan kecepatan evapotranspirasi tergantung oleh beberapa faktor :

(1) Tersedianya uap air  dipermukaan (evapotranspirasi) tidak dapat terjadi dari tanah yang benar-benar kering

(2) Kandungan uap air udara diatas permukaan

(3) Tempratur udara dan permukaan yang mengandunguap

(4) Kekuatan angin.

            Peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara disebut evaporasi (penguapan). Peristiwa penguapan dari tanaman disebut transpirasi. Kedua-duanya bersama-sama disebut evapotranspirasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi evaporasi dan evapotranspirasi adalah suhu air, suhu udara, kelembaban, kecepatan angin, tekanan udara, sinar matahari, dan lainnya, yang saling berhubungan satu sama lainnya. Pada waktu pengukuran evaporasi, maka kondisi dan keadaan ketika itu harus diperhatikan, mengingat faktor itu sangat dipengaruhi oleh perubahan lingkungan. Kondisi-kondisi itu tidak merata di seluruh daerah. Umpamanya dibagian satu disinari matahari, dan dibagian lain berawan.

Laju evapotranspirasi dari suatu daerah oleh dua pengendali atau kontrol utama. Yang pertama ialah ketersediaan air pada permukaan daerah tersebut, dan kontrol kedua ialah kemampuan athmosphere mengevapotranspirasikan air dari permukaan dan memindahkan uap air ke atas. Kolam banyaknya air selalu tersedia tak terbatas, maka evapotranspirasi akan berlangsung dengan laju maksimum untuk lingkungan tersebut. Keadaan ini memunculkan konsep evapotranspirasi potensial, Akan tetapi pada umumnya banyaknya air pada permukaan tidaklah selalu tersedia, apalagi tak terbatas, sehingga evapotranspirasinya berlangsung dengan laju yang lebih kecil daripada laju seandainya banyaknya air yang tersedia tak terbatas. Dari konsep ini timbullah konsep evapotranspirasi aktual. Ada dua macam pengukuran yang biasa dijumpai disuatu stasiun pengamatan. Salah satunya, mengukur banyaknya air yang menguap dari suatu permukaan.

Pengukuran penguapan dari permukaan air bebas dan permukaan tanah serta transpirasi dari tumbuh-tumbuhan adalah sangat penting dalam pertanian. Hidrometeorologi, dan dalam pendesainan dan pengoprasian waduk dan sistem irigasi terutama di daerah gersang. Didalam praktek adalah sulit untuk memisahkan atau membedakan air yang dihasilkan penguapan dari tanah dan tubuh air dan yang di transpirasikan dari tumbuh-tumbuhan. Oleh karena itu kedua proses tadi biasa dicakup dengan menggunakan istilah evapotranspirasi. Laju evapotranspirasi ini dinyatakan dengan banyaknya uap air yang hilang oleh proses evapotranspirasi dari suatu daerah tiap satuan luas dalam satuan waktu. Ini dapat pula dinyatakan sebagai volume air cair yang hilang oleh proses evapotranspirasi dari daerah hasil tadi dalam satuan waktu yang setara dengan tinggi atau tebal air cair yang hilang tiap satuan waktu dari daerah yang ditinjau. Satu satuan waktu yang dipakai bisa satu jam atau satu hari dan satuan tebal dengan satuan milimeter atau sentimeter  

Tanaman memperoleh energi, dan sebenarnya semua bahan penyusunnya diperoleh melalui proses fotosintesis. Dengan beberapa pengecualian, tumbuh-tumbuhan darat mempunyai organ-organ fotosintesisnya, yang dianggap hanya berupa daun-daun terbuka terhadap udara, yang sering sekali mempunyai kemampuan tinggi untuk mengeluarkan air dan dari mana harus diambil karbon dioksida. Daun seringkali juga terbuka terhadap tingkat penyinaran yang tinggi, yang melalui peningkatan suhu daun meningkatkan laju potensil kehilangan air. Jaringan fotosintetik, yaitu mesofil terlindung dari lingkungan yang mengeringkan. Oleh kutikula yang hidrofobik yang menutupi epidermis. Stomata, yang terletak dalam epidermis, memungkinkan terjadinya pertukaran gas antara mesofil dan udara luar. Ruang-ruang udara mesofil yang luas memungkinkan gas-gas tertukar secara mudah, dan karbon dioksida terlarut dalam air dalam dinding sel yang dekat dengan tempat fotosintesis. Kebanyakan air yang hilang sebagai uap air suatu daun menguap dari permukaan dinding epidermis. Walaupun demikian evaporasi tiap satuan luas permukaan dinding sel yang basah yang tidak konstan menurut ruang, laju setempatnya terutama dikendalikan oleh tiga faktor, salah satunya adalah kedekatan letak daerah evaporasi terhadap pori stomata, yang ditentukan oleh susunan daun. Pengaruh evaporasi tempat lain adalah suhu dan perbedaan potensial didalam daun, karena tempat-tempat dengan evaporasi tinggi biasanya mempunyai potensial air menurun, maka evaporasi dari (terutama dinding-dinding selbagian dalam ) epidermis mempunyai pengaruh besar terhadap pembukaan stomata.

·         Potensial Evapotranspirasi (PET) adalah evapotranspirasi dari tanaman bila memperoleh air (dari hujan atau irigasi) yang cukup untuk pertumbuhannya yang optimum. PET ini tergantung dari factor meteorology setempat dan juga dari jenis tanaman yang ada.

·         Actual Evapotranspirasi (AET) adalah evapotranspirasi dari tanaman di bawah cukup untuk pertumbuhannya karena air yang diberikan kurang. AET juga tergantung dari faktor yang sama dengan potensial evapotranspirasi tetapi dibatasi dengan hanya tersedianya air di kandungan tanah (moisture) saja. Pada daerah kering tanpa irigasi, AET menjadi sangat rendah karena tidak tersedianya air untuk evaporasi. Proses evaporasi ini sangat penting dan dipertimbangkan dalam proyek-proyek Pengembangan Sumber Air seperti penyimpanan air dalam reservoir (dam), kebutuhan air irrigasi untuk tanaman (consumptive use) dan banyak lagi.