ARTIKEL ILMIAH PERANCANGAN DAN KARAKTERISASI IRIGASI CURAH (SPRINKLE) SPECTRUM 360° ADJUSTABLE FLOW PADA TANAMAN SAWI (Brassica juncea) DALAM POLYBAG PLASTIK

ARTIKEL ILMIAH

PERANCANGAN DAN KARAKTERISASI IRIGASI CURAH (SPRINKLE) SPECTRUM 360° ADJUSTABLE FLOW  PADA TANAMAN SAWI

(Brassica juncea) DALAM POLYBAG PLASTIK

PERANCANGAN DAN KARAKTERISASI IRIGASI CURAH (SPRINKLE) SPECTRUM 360° ADJUSTABLE FLOW  PADA TANAMAN SAWI (Brassica juncea) DALAM POLYBAG PLASTIK

Husein Efendi, Ir.Cahyawan Catur Edi Margana, M.Eng._, Sirajuddin H. Abdullah S.TP., M.P.

Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari alat irigasi dengan menggunakan sistem curah Sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow dan membuat rancangan irigasi sistem curah dengan jarak dan tekanan air yang tepat untuk keseragaman distribusi penyiraman air terhadap tanaman sawi dalam polybag plastik. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental di lapangan. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap yaitu tahap perancangan, dan tahap uji performansi. Hasil pengukuran menunjukkan debit pada saluran utama sebesar 541 ml/detik, pada saluran distribusi sebesar 180,33 ml/detik, dan debit pada sprinkle sebesar 15,114 ml/detik dengan total kerugian (head losses) 5,056283 meter. Jarak optimum yang dihasilkan yaitu 200 cm antar sprinkle dengan tekanan 1,6 kg/cm². Nilai keseragaman penyebaran Coefficient Uniformity (CU) pada alat irigasi sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow ini tergolong baik berdasarkan kriteria tingkat keseragaman penyebaran air sistem irigasi sprinkle yaitu 78,74%

Kata kunci : Karekterisasi irigasi, sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow, Coefficient Uniformity (CU)

ABSTRACT

This research aims to study the irrigation device using bulk system Sprinkle Spectrum 360 ° Adjustable Flow irrigation system and make the design bulk to the distance and proper water pressure for irrigation water distribution uniformity of the mustard plants in plastic polybag. The method used in this study is experimental methods in the field. The research was conducted in two phases: design, performance and test phase. The measurement results showed discharge in the main channel of 541 ml/sec, the distribution channels amounted to 180.33 ml/sec, and a sprinkle of discharge at 15.114 ml/sec with a total loss (head losses) 5.056283 meters. The resulting optimum distance of 200 cm between sprinkle with pressure 1.6 kg/cm2. Uniformity Coefficient value spread of uniformity (CU) at Spectrum sprinkle irrigation equipment 360° Adjustable Flow is classified either according to the criteria of uniformity level deployment sprinkle irrigation system water is 78.74 %.

Keywords: Karekterisasi irrigation, sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow, Uniformity Coefficient (CU).

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan daerah yang beriklim tropis, dimana pemakaian air tergantung pada jumlah dan kejadian hujan. Curah hujan pada umumnya cukup untuk memenuhi kebutuhan air tanaman tetapi jarang sekali secara tepat sesuai dengan kebutuhan untuk pertumbuhan tanaman. Oleh karena itu perlu dikembangkan sistem pengairan yang baik, agar ketersediaan air dapat mencukupi selama periode tumbuh, salah satunya yaitu irigasi.

Model pengusahaan tanaman dengan menyesuaikan karakteristik iklim khususnya jumlah curah hujan, hari hujan dan penyebarannya yang dilaksanakan dewasa ini umumnya kurang efektif dan efisien, karena intensitas, dan frekuensi iklim cenderung meningkat. Apalagi pola penyebaran produksi biasanya akan sejalan dengan pola curah hujan (musiman) tetapi  seringkali tidak sejalan dengan permintaan pasar yang relatif tetap sepanjang tahun. Untuk dapat mencukupi  kebutuhan air pada fase pertumbuhan tanaman, sehingga dapat menyesuaikan antara waktu panen dan permintaan pasar, maka pelaksanaan pengelolaan air melalui irigasi sangat dibutuhkan khususnya untuk memenuhi kebutuhan air di musim kemarau atau di luar  musim.

Secara alami tanaman sudah mendapatkan air dari hujan, tetapi  sebagian besar air hujan itu hilang melalui penguapan, perkolasi dan aliran permukaan.  Sehingga hanya sebagian kecil di sekitar akar, maka air ini sering tidak mencukupi kebutuhan tanaman. Oleh sebab itu dalam membudidayakan tanaman harus diusahakan agar kebutuhan air selama pertumbuhan dapat tercukupi dengan cara memberikan air dalam jumlah, waktu, cara yang efisien dan efektif melalui sistem irigasi (Najiyati dan Danarti, 1993).

Semua sistem irigasi pada dasarnya mempunyai tujuan yang sama tetapi karena beberapa faktor antara lain sifat dan kebutuhan tanaman, sifat lahan, sifat tanah dan tersedianya biaya yang berbeda-beda maka ditemukan berbagai cara untuk memenuhi kebutuhan tanaman tersebut (Gandakusuma, 1981).

Irigasi mempunyai ruang lingkup dari pengembangan sumber air, penyediaannya, penyaluran air dari sumber ke daerah pertanian, pembagian dan penjatahan pada areal. Pemberian air irigasi dapat dilakukan dalam lima cara; dengan penggenangan, menggunakan jalur, dibawah permukaan tanah, penyiraman (sprinkle), sistem tetesan (trickle) (Hansen dkk, 1986).

Usaha untuk mencapai target produksi di satu sisi dan teknologi tepat dan murah di sisi lain telah mendorong penggunaan air secara berlebihan tanpa mempertimbangkan efisiensi penggunaan sumber daya yang tersedia. Teknologi di bidang irigasi merupakan salah satu faktor penentu dalam upaya meningkatkan produksi pertanian. Oleh karena itu, sejalan dengan perkembangan dan kemajuan di bidang irigasi, maka teknologi  irigasi yang umum dilakukan oleh petani perlu disempurnakan berdasarkan penelitian dan pengkajian yang terbaru.

Efisiensi irigasi dapat ditingkatkan dengan penjadwalan irigasi. Penjadwalan irigasi berarti perencanaan waktu dan jumlah pemberian air irigasi sesuai dengan kebutuhan air tanaman. Suplai air yang terbatas dapat menurunkan produksi tanaman. Sedangkan suplai air yang berlebih selain dapat menurunkan produksi tanaman juga dapat meningkatkan jumlah air irigasi yang hilang dalam bentuk perkolasi (Raes, 1987).

Sistem irigasi curah dapat memberikan efisiensi dan efektifitas yang cukup tinggi dalam memenuhi kebutuhan air bagi tanaman. Hal ini dapat terwujud jika sistem irigasi curah dapat dirancang dengan tepat, penggunaan yang teratur dan sesuai dengan jumlah kebutuhan serta waktu pemberian air.

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dengan percobaan di lapangan. Penelitian ini dibagi dalam 2 tahap yaitu :

Tahap Perancangan

Melakukan penelitian pendahuluan untuk mengetahui tekanan optimum sprinkle pada tekanan 1,2 kg/cm², 1,4 kg/cm², dan 1,6 kg/cm² dengan jarak antar sprinkle 2 meter.

Metode eksperimennya yaitu :

1.        Disiapkan gelas penampung sepanjang diameter sebaran sprinkle dengan jarak antar gelas penampung 15 cm.

2.        Diukur volume yang dihasilkan selama 5 menit sebanyak 3 kali ulangan.

3.        Dibuat pola sebaran berdasarkan volume yang dihasilkan di sepanjang diameter curahan sprinkle dan dianalisis koefisien variansi terkecil dengan menggunakan program microsoft excel.

4.        Dirakit sistem irigasi Sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow berdasarkan nilai variansi terkecil.

Tahap Uji Performansi

Metode eksperimennya yaitu :

1.        mengukur nilai CU (Coeficient Uniformity).

2.        Mengukur rata-rata kebutuhan air tanaman pada fase vegetatif awal dan fase vegetatif akhir. Dianalisis menggunakan T-tes dengan tingkat kepercayaan 95 %.

Parameter dan Cara Pengamatan

Parameter pada Saluran Utama

1.      Debit saluran utama

Debit saluran utama dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

..........................................(1)

............................................(2)

Dimana :       

      Q = debit aliran (m³/det)

      V = kecepatan aliran (m/det)

      A = luas penampang aliran (m²)

      r   = jari-jari penampang aliran (m)

2.      Kecepatan aliran, Head losses

Kecepatan aliran dapat ditentukan dengan persamaan colebrooke (Victor, 1986) :

..........(3)

Dimana:

K = Kekasaran efektif dinding dalam pipa (kg/m s²)

D  = Diameter dalam pipa (m)

Re = Bilangan Reynold (non dimensi)

f    = Faktor gesekan (non dimensi)

3.      Head losses

Kerugian aliran dapat ditentukan dengan persamaan  dibawah ini  :

................(4)

...........................(5)

Dimana :             

       Hl   = kehilangan head akibat gesakan (m)

       f      = koefisinsi friksi pipa

       k     = koefisien reduksi

       V    = kecepatan aliran (m/det)

       D    = diameter dalam pipa (m)

       L     = panjang pipa (m)

4.      Daya pompa aktual

Daya pompa aktual ini ditentukan dengan menggunakan persamaan :

 .................................(6)

Sehingga    ..............(7)

Dimana :             

H_t = Head total (m)

z    = ketinggian muka air tujuan  (m)

Q   = debit aliran (m³/det)

    = berat jenis air (kg/m³)

      f = faktor gesek (friction factor) (m)

      L = panjang pipa (m)

      D = diameter pipa (m)

      V = kecepatan aliran fluida (m/det)

      g = percepatan gravitasi (m/s²)

5.      Bilangan Reynold Aliran

Dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan.

 ..........................................(8)

Dimana :

ρ    = masa jenis fluida (kg/m³)

V   = kecepatan fluida (m/det)

  = viscositas (kekentalan) fluida (kg/m.det)

D   = panjang geometri yang tergantung bentuk tempat

Parameter pada Saluran Distribusi

1.      Debit aliran pada sprinkle

Debit pada sprinkle diukur dengan menampung volume air yang dihasilkan persatuan waktu.

2.      Lama waktu penyiraman

Lama waktu penyiraman tanaman tergantung pada kebutuhan air tanaman.

3.      Head losses pada pipa distribusi

Head losses dapat ditentukan dengan persamaan  4 dan 5 :

4.      Tekanan (P)

Tekanan pada saluran distribusi diperoleh melalui persamaan Bernoulli:

..........(9)

Dimana :

P  = Tekanan (Pa)

γ  = Berat jenis air (kg/m³)

V = Kecepatan aliran (m/s)

g  = Percepatan gravitasi (m/s²)

Z = Ketinggian muka air tujuan (m)

Hl = Head Losses (m)

5.      Bilangan Reynold pada saluran distribusi

Bilangan Reynold pada saluran distribusi juga dapat ditentukan dengan persamaan 8.

6.      Keseragaman penyebaran sprinkle (%)

Keseragaman penyebaran air dapat ditentukan dengan koefisien keseragaman (CU) yang dihitung dengan menggunakan persamaan :

Dimana :

CU  = koefisien keseragaman (%)

Xi   = pengukuran air dari area            overlapping (cc)

X    = rata-rata dari pengukuran pada area overlapping (cc)

i      = 1,2,3,……….,n

∑|xi-x|    = jumlah deviasi absolut dari rata-rata pengukuran (cc)

Parameter pada Tanaman

1.      Evapotranspirasi tanaman (ETo)

ETo ditentukan dengan menggunakan metode CROPWAT atau metode penman-monteith. Input data yang digunakan yaitu data iklim 10 tahun terakhir (2002 – 2012) yang diperoleh dari BMG Kediri.

2.      Kebutuhan air tanaman sawi

Kebutuhan air tanaman (evapotranspirasi, ETc) ditentukan dengan persamaan :

Dimana :

Etc = kebutuhan air tanaman (mm/hr)

Kc  = faktor koefisien tanaman

ETo= evapotranspirasi acuan (mm/hr)

3.      Luas gelas penampung/media tanam

r²

Dimana :

       A = luas gelas penampung (cm²)

       r   = jari jari gelas penampung (cm)

4.      Tinggi tanaman diukur pada umur 1 minggu setelah tanam (cm)

5.      Berat tanaman (g)

6.      Jumlah daun (helai)

Analisis Data

Data yang telah diperoleh dianalisis menggunakan beberapa pendekatan yaitu :

1. Pendekatan statistik yang digunakan adalah analisa regresi dengan menggunakan program statgraph versi 3,0
2. Pendekatan matematik dilakukan dengan persamaan Colebrooke yang diselesaikan dengan menggunakan  AJ design software.
3. Menggunakan microsoft exel untuk menyelesaikan persamaan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perancangan

Dalam perancangan sistem irigasi sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow  hal yang paling penting yaitu jarak dan tekanan optimum yang digunakan agar pola sebaran bisa seragam. Untuk menentukan jarak optimum dari irigasi sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow dilakukan penelitian pendahuluan untuk mengetahui radius curahan sprinkle, yaitu seberapa jauh jangkauan sebaran dari suatu sprinkle, serta debit tiap tekanan dan pola sebaran distribusi penyiraman. Debit rata rata dari berbagai tekanan dapat dilihat pada Gambar 1. di bawah ini.

Gambar 1. Debit Rata-Rata Tiap Sprinkle pada Berbagai Tekanan

Berdasarkan garafik pada Gambar 1. di atas terlihat bahwa debit tertinggi yaitu pada tekanan 1,6 kg/cm² dan terendah pada tekanan 1,2 kg/cm². Hal ini terjadi karena semakin tinggi tekanan maka debit yang dihasilkan juga semakin tinggi, begitu juga sebaliknya semakin rendah tekanan debit yang dihasilkan juga semakin rendah.

Perbedaan tekanan juga mempengaruhi radius curahan sprinkle. Berikut ditampilkan grafik hubungan terhadap radius curahan sprinkle.

Gambar 2. Radius Curahan Sprinkle pada  Setiap Tekanan

Dari grafik pada Gambar 2. di atas dapat dilihat pada tekanan 1,6 kg/cm² didapat radius curahan sejauh 1,67 m dari sprinkle, pada tekanan 1,4 kg/cm² diperoleh radius curahan sejauh 1,42 m dan pada tekanan 1,2 kg/cm² diperoleh radius curahan sejauh 1,25 m. Semakin tinggi tekanan yang diberikan maka kemampuan menjangkau luasan area semakin tinggi sehingga radius yang diperoleh semakin besar, begitu juga sebaliknya semakin rendah tekanan maka radius yang diperoleh semakn kecil.

Berdasarkan hasil analisis statistik, dapat digambarkan grafik hubungan antara regresi terhadap radius curahan sprinkle sebagai berikut :

Gambar 3. Grafik Regresi Tekanan terhadap Radius Curahan

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa persamaan yang diperoleh y = 1,037x yang berarti bahwa radius curahan akan meningkat seiring peningkatan tekanan sebesar 1,037 kg/cm². sedangkan nilai R² yang diperoleh sebesar 0,983 atau 98 % sehingga dapat dikatakan data yang diperoleh sudah valid.

Setelah mengetahui radius curahan dilakukan pengamatan untuk mengetahui pola sebaran sprinkle yaitu dengan meletakkan wadah penampung (gelas penampung) di sepanjang curahan sprinkle dengan jarak antar wadah 15 cm dan diukur volume yang dihasilkan selama 5 menit.

Koefisien variansi merupakan koefisien yang menunjukkan keseragaman dari penyebaran. Semakin kecil nilai koefisien variansi maka keseragaman yang diperoleh semakin bagus, sehingga distribusi penyebaran air semakin seragam/merata. Nilai ini digunakan untuk menentukan jarak optimum sprinkle, yang diperoleh dengan menganalisa overlapping dari beberapa sprinkle dengan menggunakan program Microsoft excel. Berikut hasilnya ditampilkan pada Tabel 1. di bawah ini.

Tabel 1. Nilai Koefisien Variansi Terkecil dan Jarak Optimum dari Beberapa Tekanan

Tekanan (kg/cm)	Nilai Koefisien Variansi	Jarak yang digunakan (cm)
1,2	11,80	200
1,4	9,96	200
1,6	6,44	200

Dengan membandingkan nilai koefisien variansi yang diperoleh dari ketiga tekanan, maka dapat dilihat bahwa tekanan yang terbaik yaitu 1,6 kg/cm² dengan nilai koefisien variansi terkecil  6,44. Hal ini membuktikan bahwa tingkat keseragaman sebaran terbaik dari ketiga tekanan di atas yaitu pada tekanan 1,6 kg/cm dengan jarak antar sprinkle yaitu 200 cm. Sehingga perancangan tata letak untuk sistem irigasi sprinkle ini dirancang dengan jarak 200 cm antar sprinkle dengan tekanan 1,6 kg/cm².

Parameter Rancangan pada Alat

Alat irigasi sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow ini menggunakan pipa 3/4” sebagai saluran utama dan selang 1/2” untuk saluran distribusi. Pada saluran distribusi terdapat 7 buah sprinkle dengan jarak antar sprinkle 200 cm.

Untuk mempermudah perhitungan, sistem ini dibagi menjadi sub sistem saluran utama dan sub sistem saluran distribusi. Dalam analisis jaringan pipa perlu dianalisis kerugian-kerugian (head losses) yang terjadi dalam pipa, head losses dibagi menjadi head losses mayor dan minor, head losses mayor terjadi akibat panjang dan ukuran diameter, serta kekasaran absolut bahan di dalam pipa yang diperoleh melalui pendekatan empirik yang diperoleh dari tabel.

Head losses minor adalah kerugian akibat belokan, pengecilan mendadak, dan penggunaan keran. Besarnya nilai head losses minor sesuai dengan jenis belokan dan bahan yang digunakan diperoleh dari Sularso (2007).

Untuk belokan pipa θ = 90° dalam penelitian ini digunakan koefisisen resistansi (non dimensi) f = 1,129, untuk sambungan T dengan f = 0,55 sambungan drat dengan f = 1,3 keran peluru dengan f = 0,09 sambungan L dengan f = 1,12 dan reducer dengan f = 0,1525. Adapun layout analisis mekanika fluida dengan simbolnya sebagai berikut :

Gambar 4. Layout Analisis Mekanika Fluida

Head losses mayor dan minor dianalisis pada setiap sub sistem saluran utama dan sub sistem saluran distribusi. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2. berikut :

Tabel 2. Hasil Rancangan pada Parameter Alat

Parameter	Saluran Utama	Saluran Distribusi
Tekanan (P, Pa) :  Titik A (udara luar) Titik B Titik C	101325 156906,3999 153785,54
Titik D Titik E Titik F		142068,768 139240,315 136320,554
Debit (Qd, ml/det)	541	180,33
Kecepatan aliran (V, m/det)	1,43	1,161875
Head losses (Hl, m) : Mayor                                 Minor	2,712815 0,235581	2,050566 0,057321
Bilangan Reynold (Re, non dimensi)	36650846,44	18325423,22
Daya pompa (Watt): Bacaan                                Aktual	125 75,357

Pada kondisi penelitian ini, dimana besarnya tekanan udara luar 1 atm atau sebesar 101325. dengan menerapkan persamaan Bernoulli, besarnya tekanan pada sprinkle juga dapat dicari setelah dikurangi head losses tegangan gravitasi, dan dijumlahkan dengan tegangan permukaan. Sehingga diperoleh (P_E) sebesar 136432,5  Pa. Begitu seterusnya sampai sprinkle berikutnya hingga tekanan dalam pipa sprinkle sama dengan tekanan udara di luar sprinkle. Tekanan pada sprinkle harus lebih besar dari tekanan udara luar sehingga sprinkle dapat mengalirkan air dengan debit tertentu dalam waktu yang telah ditentukan. Air masih bisa mengalir pada ketinggian pipa sprinkle (h) 32 cm.

Hasil pengujian parameter pada sprinkle terdapat nilai tekanan yang bervariasi dimana semakin menjauhi saluran utama nilainya semakin berkurang. Hal ini dikarenakan adanya head losses akibat pertambahan panjang pipa pada saluran distribusi. Tekanan pada sprinkle nilainya harus lebih tinggi dari tekanan udara luar yakni 101325 Pa atau setara dengan satu atmosfer sehingga air masih mampu menyemprot dan dapat berjalan dengan baik.

Daya Pompa Aktual

Daya yang digunakan untuk irigasi sistem sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow ini sebesar 75,3573 watt sedangkan energi total pompa sebesar 125 watt. Jadi energi yang digunakan untuk irigasi sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow lebih kecil dari energi total pompa. Etotal < Epompa, artinya layak untuk dipergunakan.

Bilangan Reynold

Kondisi aliran fluida akan sangat tergantung dari kecepatan aliran fluida, semakin tinggi kecepatan akan mempengaruhi pola aliran, kondisi aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Besaran yang bisa menghubungkan antara kecepatan aliran (v), kondisi fluida (, µ), dan kondisi penampang diameter pipa (D) adalah angka Reynold (Re). Pada penelitian ini diperoleh data Bilangan Reynold sebagai berikut ditunjukkan pada Gambar 5. di bawah ini.

Gambar 5. Grafik rasio Bilangan Reynold

Nilai Bilangan Reynold pada sprinkle, saluran distribusi dan saluran utama memiliki nilai yang berbeda-beda, disebabkan karena perbedaan kecepatan aliran pada tiap saluran. Untuk sprinkle sifat aliran airnya adalah turbulen (Re > 4000) yaitu sebesar 30814058,67, sedangkan pada saluran distribusi sebesar 18325423,22 dan pada saluran utama memiliki nilai bilangan reynold sebesar 36650846,44 yang sifat alirannya adalah turbulen (Re > 4000). Sifat pokok aliran, yaitu laminer atau turbulen, serta posisi relatifnya pada skala yang menunjukkan pentingnya secara relatif kecendrungan turbulen terhadap kecendrungan laminer ditunjukkan oleh Bilangan Reynold (Viktor, 1986).

Debit Saluran (Q)

Berdasarkan hasil pengukuran, debit pada saluran utama sebesar 541 ml/det  lebih besar dibandingkan dengan debit saluran distribusi sebesar 180,33 ml/det. Sedangkan nilai debit pada sprinkle relatif lebih kecil dari saluran utama dan distribusi yaitu 15,114 ml/det.

Head Losses (Hl)

Head losses mayor yang diperoleh pada saluran utama yaitu sebesar 2,712815 m, dan pada saluran distribusi sebesar 2,050566 m, dan nilai head losses minor pada saluran utama sebesar 0,235581 m sedangkan pada saluran distribusi sebesar 0,057321 m. Sehingga total kerugian head dalam sistem ini sebesar 5,056283 m.

Semakin panjang pipa dan semakin banyak belokan dalam jaringan pipa, maka semakin banyak pula kerugian yang dapat mengurangi tekanan.

Kalkulasi matematika pada alat penyiraman sistem Sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow

Kalkulasi matematik untuk penyiraman dengan irigasi Sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow dapat dikembangkan melalui penelitian ini untuk menentukan cara yang efektif dalam penyiraman. Untuk mengetahui karakter alat, banyak faktor yang dikaji salah satunya yaitu tekanan dengan kecepatan yang relatif kecil dan konstan untuk keperluan desain.

Dari hasil analisa perhitungan data diperoleh nilai tekanan dan kecepatan pada sprinkle lebih kecil dibandingkan dengan saluran utama dan distribusi. Pada dasarnya pada irigasi Sprinkle Spectrum 360° Adjustable Flow ini, tekanan, kecepatan aliran dan debit aliran pada sprinkle yang digunakan relatif lebih besar sehingga dapat menghasilkan semprotan keras. Persamaan-persamaan yang diperoleh dapat digunakan untuk keperluan scale up, desain, atau perluasan jaringan alat sesuai dengan luas lahan yang akan digunakan untuk penanaman sawi dengan kemampuan daya pompa yang digunakan.

Uji Performansi

Nilai Koefisien Keseragaman (CU)

Menurut  Keller  (1990),  Parameter  yang  umum  digunakan  untuk mengevaluasi keseragaman penyebaran air adalah Coefficient of Unformity (CU).  Efisiensi irigasi curah yang tergolong  tinggi  (keseragaman  tergolong  baik)  adalah  apabila  nilai  CU  lebih  besar dari 75 %.

Efisiensi irigasi curah dapat diukur berdasarkan keseragaman penyebaran air dari sprinkle. Apabila penyebaran air tidak seragam (keseragaman rendah) maka dikatakan efisiensi irigasi curah rendah. Pada sistem irigasi sprinkle spectrum 360° adjustable flow ini nilai koefisien keseragaman yang diperoleh sebesar 78,74 % sehingga tergolong baik dan layak digunakan.

Kebutuhan Air Tanaman

Untuk menentukan kebutuhan air tanaman maka perlu diketahui nilai koefisien tanaman (Kc) yang menggambarkan karakteristik tanaman dari setiap fase pertumbuhan dan nilai evapotranspirasi potensial (ETo).

Kebutuhan air tanaman ini digunakan untuk menentukan lama waktu penyiraman. lama waktu penyiraman juga dipengaruhi oleh curah hujan dan laju infiltrasi. Untuk lebih jelasnya kebutuhan air tanaman dan lama penyiraman dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Rata-Rata Kebutuhan Air Tanaman dan Lama Penyiraman

Parameter	Fase pertumbuhan	Fase vegetatif
Rata-rata evapotranspirasi potensial (ETo, mm)	4,11	3,85
Rata-rata faktor koefisien tanaman (Kc, non dimensi)	0,45	0,7
Rata-rata kebutuhan air tanaman (Etc,mm/hari)	1,64	2,87
Rata-rata infiltrasi (mm/jm)	25,2	25,2
Rata-rata volume total penyiraman (ml)	69.392	116,39
Rata-rata curah hujan (mm/hr)	8,285	8,285
Waktu operasi (menit)	16.399	27.611

Dari Tabel 3. di atas  dapat dilihat bahwa lama waktu penyiraman selama 16,399 menit untuk fase pertumbuhan dan 27,611 menit untuk fase vegetatif. Lama penyiraman disesuaikan dengan kebutuhan air tanaman sawi, laju infiltrasi dan rata-rata curah hujan, dimana total volume penyiraman sebanyak 69,392 ml/hari pada fase vegetatif awal dan  117,33 ml/hari pada fase vegetatif akhir.

Curah hujan dan waktu operasi pada fase vegetatif awal berbeda nyata dengan fase vegetatif akhir, yang mana dibuktikan dengan analisis statistik uji t-tes. Kebutuhan air pada fase vegetatif akhir lebih banyak dari pada fase vegetatif awal, hal ini disebabkan oleh perbedaan nilai Kc pada setiap fase pertumbuhan, dan curah hujan yang berbeda.

Berdasarkan data analisis statistik menggunakan statgraph, nilai statistik  diperoleh di luar kisaran -2 hingga +2 yang menunjukkan penyimpangan yang signifikan dari distribusi normal, yang akan cenderung membatalkan tes yang membandingkan standar deviasi. Dalam hal ini, kedua nilai standar skewness dan kedua nilai standar kurtosis berada dalam kisaran yang diharapkan. Rata-rata volume penyiraman pada fase vegetatif awal dan vegetatif akhir berbeda nyata pada taraf nyata 95 %.

Parameter pada Tanaman

Dalam penelitian ini, digunakan tanaman sawi (Brassica Juncea) sebagai objek penelitian. Sawi hijau diketahui banyak mengandung serat vitamin A, vitamin B, vitamin B2, vitamin B6, vitamin C, kalium, fosfor, tembaga, magnesium, zat besi, dan protein. Dengan kandungan tersebut, sawi hijau berkhasiat untuk mencegah kanker, hipertensi, dan penyakit jantung (anonim, 2012). Adapun hasil yang diperoleh disajikan pada Tabel 4. di bawah ini.

Tabel 4. Hasil Tanaman

Parameter	Hasil
Rata-rata Tinggi tanaman (Tt, cm)	19,24
Rata-rata Berat tanaman (Bt, g)	20,37
Rata-rata Jumlah helai daun (helai)	8

Dari hasil penelitian menunjukkan rata-rata tinggi tanaman sebesar 19,24 cm, berat tanaman 20,37 cm, dan rata-rata jumlah helai daun sebanyak 8 helai. Ketersediaan air bagi pertumbuhan tanaman dapat dipenuhi melalui irigasi.  Secara mum, air irigasi dapat mengandung nutrisi-nutrisi seperti Ca, Mg dan S dalam jumlah besar dan  air mengisi lebih dari 80 % kehidupan dan pertumbuhan sel dari tanaman. Menurut Thome (1979), pertumbuhan tanaman membutuhkan air melalui akar dalam tanah pada jumlah yang besar dan digunakan untuk proses metabolisme, sehingga  air harus tersedia dalam tanah untuk mengganti air yang hilang karena evaporasi. Untuk lebih jelasnya pertumbuhan tanaman sawi dapat dilihat dari grafik tinggi tanaman di bawah ini.

Gambar  5. Grafik Tinggi Tanaman

Grafik pada Gambar 5. di atas dapat dilihat bahwa pertumbuhan tanaman sawi semakin meningkat seiring dengan bertambahnya umur tanaman, kebutuhan air tanaman yang terpenuhi akan mendukung pertumbuhan tanaman yang baik. Tanaman akan menghasilkan produksi maksimum jika kebutuhan airnya terpenuhi dengan maksimal mulai dari saat tanam sampai panen tergantung fase pertumbuhannya. Hasil penelitian sebelumnya (Soemarmo, 2004) mengemukakan bahwa kalau kekurangan air terjadi selama periode tertentu dalam musim pertumbuhan tanaman, respon hasil terhadap kekurangan air sangat beragam tergantung pada tingkat kepekaan tanaman pada periode tersebut.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan terbatas pada ruang lingkup penelitian ini maka dapat disimpulkan :

1.    Menentukan jarak optimum irigasi sprinkle dapat dilakukan dengan menganalisa overlapping dengan nilai koefisien variansi terkecil. Semakin kecil koefisien variansi, maka semakin seragam distribusi penyebaran air.

2.    Layout optimum untuk rancangan dari irigasi sprinkle spectrum 360° adjustable flow ini adalah 200 cm dengan tekanan 1,6 kg/cm² dengan diameter pipa utama 2,08 cm dan diameter pipa distribusi 1,28 cm, serta nilai variansi 6,44.

3.    Tingkat keseragaman pada alat sprinkle spectrum 360° adjustable flow ini tergolong baik dan layak digunakan karena nilai koefisien keseragaman yang diperoleh sebesar 78,74 %.

4.    Keperluan rancangan dengan tekanan fluida dapat digunakan untuk menentukan jarak perluasan jaringan alat sesuai dengan luas lahan yang akan digunakan untuk penanaman.

5.    Dalam analisis jaringan pipa perlu diketahui head losses atau kehilangan energi yang terjadi, yang disebabkan oleh panjangnya suatu pipa dan belokan serta kekasaran relatif dari pipa.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. http://info-info-kesehatan.blogspot.com/2012/10/manfaat-dan-khasiat-sawi-hijau-untuk.html. diakses pada tanggal 21 Juni 2013.

Hansen, CV.C.O.W, Israel Son G.B. Stingherm. 2002. Dasar-Dasar dan Praktek Irigasi. Erlangga. Jakarta.

Keller, I. Karmeli D dan Bliensner., 1990. Trickle Irrigation Design Edition. Rain Bird. Sprinkle Mfg. Crop. Glendora.

Najiyati dan Danarti, 1993.  Petunjuk Cara Menyiram Tanaman.  Swadaya. Jakarta.

Soemarmo, 2004. Pengelolaan air Tanah bagi Tanaman. Universitas Brawijaya. Malang.

Thorne, D.W. 1979. Soil, Water and Crop Production. AVI Publ. Comp. Inc.Conecticut.

Viktor L.S., Benjamin W. 1986. Mekanika Fluida Diterjemahkan oleh Arko Prijono. Erlangga. Jakarta.