Prosiding Seminar Nasional Serealia 2009
ISBN :978-979-8940-27-9
PELUANG PENINGKATAN PRODUKSI PANGAN MELALUI PENERAPAN KONSEP PRODUKTIVITAS AIR TANAMAN M. Aqil, I.U. Firmansyah dan Nining N. A. Balai Penelitian Tanaman Serealia Abstrak. Salah satu tantangan utama yang dihadapi dalam pengembangan komoditas pertanian khususnya tanaman pangan adalah bagaimana mendapatkan hasil yang lebih dengan menggunakan air yang sedikit. Dengan menerapkan konsep Produktivitas Air Tanaman (Crop Water Productivity=CWP) maka produksi tanaman yang tinggi akan dapat dicapai. Logika penerapan konsep PAT ini didasari oleh kenyataan bahwa tanaman akan lebih hemat menggunakan air apabila berada dalam kondisi stress. Keragaman nilai kisaran produktivitas air tanaman dipengaruhi oleh kondisi iklim wilayah, manajemen pemberian air serta pengelolaan hara tanaman. Berdasarkan data FAO, kisaran nilai produktivitas air tanaman sangat tinggi, yaitu pada tanaman jagung sebesar 1,1-2,7 kgm−3, padi 0,6–1,6 kgm−3, dan gandum 0,6–1,7 kgm−3 yang mana memberikan peluang untuk memberikan hasil yang lebih tinggi dengan mengurangi penggunaan airnya sebesar 20-40%. Keragaman nilai kisaran produktivitas air tanaman dipengaruhi oleh kondisi iklim wilayah, manajemen pemberian air serta pengelolaan hara tanaman. Produktivitas air tanaman dapat lebih ditingkatkan melalui pengurangan jumlah irigasi dengan memperhatikan defisit air tanaman sehingga akan didapatkan hasil yang optimal. Kata kunci: Produktivitas air tanaman (PAT), jagung, padi, gandum.
PENDAHULUAN Seiring dengan pertambahan penduduk dunia, tekanan terhadap tingkat pemenuhan kebutuhan akan air juga semakin meningkat. Sektor pertanian merupakan sektor pengguna air terbanyak di Indonesia. Namun demikian, seiring dengan peningkatan jumlah penduduk maka akan terjadi pengurangan alokasi air dari sektor pertanian ke sektor perumahan; sementara disisi lain sektor pertanian juga dituntut untuk memproduksi hasil pertanian yang lebih banyak dalam upaya menunjang ketahanan pangan. Oleh karena itu, sektor pertanian dihadapkan pada tantangan untuk memproduksi hasil pertanian yang banyak dengan menggunakan air yang sedikit. Peningkatan produksi tanaman dengan menggunakan air yang sedikit dapat dilakukan dengan penerapkan konsep produktivitas air tanaman (CWP). Penerapan konsep CWP akan dapat menghasilkan produksi tanaman yang tinggi dengan konsumsi air yang terbatas. Produktivitas air tanaman adalah perbandingan antara hasil yang diperoleh dengan jumlah air yang diberikan terhadap tanaman, dengan satuan kg-hasil per m3 air yang digunakan, CWP =
Yact ETact
Dimana CWP = Produktivitas air tanaman (Kg/m3) Yact = Hasil panen (Kg) ETact= Jumlah air yang diberikan (mm)
200
Prosiding Seminar Nasional Serealia 2009
ISBN :978-979-8940-27-9
Kijen et al (2003), Howel et al (1985) dan Byuiyan et al (1986) memberikan sejumlah strategi yang dapat dilakukan untuk meningkatkan CWP yaitu dengan mengintegrasikan perbaikan jenis/varietas tanaman serta pengelolaan lahan terpadu baik pada level tanaman, lahan, maupun agrokilmat. Diantara praktek yang dapat dilakukan yaitu dengan memperbaiki populasi tanaman yang tahan terhadap kekeringan dan kemasaman (level tanaman), aplikasi defisit irigasi, penyesuaian waktu tanam serta teknik pengolahan tanah untuk mengurangi evaporasi dan meningkatkan infiltrasi tanah (Level lahan), daur ulang air dan analisis spasial agroekologi wilayah yang bisa memproduksi hasil yang optimal (agroclimat level). Tulisan ini bertujuan untuk menguraikan tentang pengukuran CWP optimal pada tanaman pangan utama beserta faktor-faktor yang berperan dalam mengoptimalkan pengelolaan lahan berbasis CWP. CWP Optimal pada Tanaman Pangan Utama Berbagai data hasil penelitian tentang CWP dari berbagai Negara seperti Indonesia, India, USA, dan Cina menunjukkan adanya variasi nilai optimal CWP. Penelitian CWP pada tanaman jagung menunjukkan variasi antara 0,22 kg/m3 – 3,99 kg/m3 dengan koefisien variasi sebesar 0,38. Sementara itu hasil pengukuran pada tanaman gandum menunjukkan menunjukkan variasi antara 0,62 kg/m3 – 1,7 kg/m3 dengan koefisien variasi sebesar 0,81,0. Hasil pengukuran pada tanaman padi menunjukkan menunjukkan variasi antara 0,6– 1,6 kg/m3 dengan koefisien variasi sebesar 0,4-1,6. Hubungan antara jumlah air yang diberikan dengan hasil yang diperoleh disajikan dalam bentuk regresi linier pada Gambar 1.
Jagung
Gandum
padi
Padi Gambar 1. Hubungan antara jumlah irigasi dengan produksi tanaman
201
Prosiding Seminar Nasional Serealia 2009
ISBN :978-979-8940-27-9
Nilai CWP beberapa komoditas tanaman pangan utama (jagung, padi dan gandum) disajikan pada Tabel 1. Sementara itu hasil pengujian CWP pada tanaman jagung varietas Wisanggeni yang ditanam di Balitsereal pada berbagai perlakuan pemberian air disajikan pada Tabel 2. Tabel 1. Kisaran nilai CWP beberapa komoditas tanaman pangan utama. Komoditas Minimum Maksimum Rata-rata Jagung 0,22 3,99 1,80 Padi 0,46 2,20 1,09 Gandum 0,11 2,67 1,09 Adanya variasi nilai CWP dipengaruhi oleh berbagai faktor di antaranya: 1. Kondisi Agroklimat De Wit (1958) dan Bierhuizen (1965) mengkaji hubungan antara transpirasi dengan aktivitas fotosintesis tanaman. Tanner dan Sinclair (1983) juga menyatakan bahwa terdapat hubungan invers antara defisit tekanan uap air dengan CWP tanaman. Semakin jauh suatu wilayah dari ekuator maka defisit tekanan uap akan semakin berkurang sehingga aktifitas fotosintesis yang memanfaatkan air melalui proses transpirasi juga akan semakin berkurang. Hubungan antara letak wilayah/lintang dengan CWP tanaman disajikan pada Gambar 2. Dari Gambar 2, nilai maksimum kemudian diambil sebagai bahan pendekatan dalam mengkaji kondisi pertumbuhan tanaman yang optimal dalam hubungannya dengan manajemen hara dan irigasi. Hasil yang disajikan pada Gambar 2 menunjukkan bahwa nilai CWP menurun pada lintang yang rendah. Selain itu juga terlihat kecenderungan bahwa nilai CWP tertinggi terdapat pada lintang 30-40 derajat dimana perbedaan CWP sebesar 2-3 pada tanaman padi, jagung dan gandum dibandingkan dengan wilayah lintang 10-20 derajat.
CWP (kg/m3)
3.0
2.0
1.0
0 0
10
20
30
40
5
Lintang (derajat desimal) Gambar 2. Hubungan antara letak wilayah/lintang dengan CWP maksimum
202
Prosiding Seminar Nasional Serealia 2009
ISBN :978-979-8940-27-9
2. Manajemen Pemberian air Berbagai hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh manajemen pemberian air terhadap CWP. Dalam pengujian di lahan tadah hujan tanpa irigasi maka nilai CWP nya rendah. Namun demikian, seiring dengan pemberian air irigasi maka CWP juga semakin meningkat. Nilai CWP yang optimal diperoleh pada pemberian air irigasi antara 150-180 mm. Peningkatan CWP seiring dengan peningkatan laju pemberian irigasi disajikan pada Gambar 3. Hasil pengujian pada tanaman jagung di Balitsereal menunjukkan nilai CWP antara 1,60-2,1 km/m3 air yang diberikan (Aqil et al. 2007; Doorenbus dan Kassam. 1976).
CWP (kg/m3)
3.0
2.0
1.0
0 0
300
600
90
Irigasi (mm) Gambar 3. Hubungan antara jumlah pemberian air dengan CWP Hubungan antara jumlah irigasi dengan nilai CWP pada tanaman padi agak berbeda dengan tanaman jagung dan gandum. Dalam kegiatan budidaya padi, kadangkadang diterapkan sistem pemberian air terputus (intermittent). Dalam beberapa penelitian dilaporkan, walaupun air irigasi lebih hemat namun tidak terdapat pengaruh terhadap nilai CWP yang mana masih berkisar antara 0,88-0,99 kg/m3. Hal ini disebabkan karena tidak terjadi penurunan evapotranspirasi pada tanaman karena pemberian airnya yang melebihi kebutuhan air aktual (actual evapotranspirasi). Tabel 2. Kisaran nilai CWP tanaman jagung. Total irigasi (mm) 355 349 339 373
Hasil produksi (kg) 6100 5300 3400 7600
CWP (Kg/m3) 1,74 1,51 1,00 2,03
Nilai produktivitas air maksimum kadangkala tidak sejalan dengan kepentingan petani yang lebih berorientasi kepada keuntungan ekonomi. Oleh karena itu dibutuhkan adanya perubahan dalam pola pemberian air dari konsep “pemberian air yang maksimal
203
Prosiding Seminar Nasional Serealia 2009
ISBN :978-979-8940-27-9
untuk produksi yang maksimal ”menjadi“ Pemberian air sedikit tetapi CWP yang maksimum”. Selain itu jumlah total air irigasi yang diberikan, waktu pemberian air juga penting untuk diperhatikan. Stress kekurangan air pada fase-fase pertumbuhan tanaman akan memberikan nilai CWP yang berbeda pula. 3. Manajemen Hara Pengaruh manajemen hara melalui modifikasi permukaan tanah dengan pengolahan tanah dan pemulsaan serta melalui perbaikan nutrisi tanah melalui penambahan nitrogen dan fospat akan memperbaiki nilai CWP tanaman. Modifikasi permukaan tanah akan mempengaruhi kegiatan evapotranspirasi tanaman. Hara secara tidak langsung mempengaruhi efisiensi fisiologis tanaman (Gambar 3). Seperti terlihat pada Gambar 4, nilai CWP meningkat seiring dengan pemberian nitrogen dan nilai optimum akan didapatkan pada laju pemberian nitrogen 150 kg/ha; 1,60-1,69 km/m3 air yang diberikan (Amir, 1991; Kijne et al., 2003).
CWP (kg/m3)
1.5
1.0
0.5
0 0
60
120
18
N (kg/ha) Gambar 4. Hubungan jumlah pemberian N dengan CWP Hatfield et al. (2001) melaporkan pengaruh manajemen lahan terhadap WCP melalui modifikasi iklim mikro dengan menggunakan pemulsaan serta perbaikan status hara dalam tanah dengan menggunakan nitrogen dan fospat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa modifikasi yang dilakukan mempengaruhi proses evapotranspirasi tanaman yang mana berkorelasi langsung dengan CWP. Nitrogen secara tidak langsung mengefisienkan proses fisiologi tanaman. Penelitian tentang pengaruh kombinasi antara pemberian irigasi dan hara terhadap CWP perlu dilakukan sehingga akan didapatkan nilai hara dan irigasi yang optimum untuk menghasilkan CWP yang maksimum. KESIMPULAN Logika penerapan konsep CWP ini didasari oleh kenyataan bahwa tanaman akan lebih hemat menggunakan air apabila berada dalam kondisi stress. Keragaman nilai kisaran produktivitas air tanaman dipengaruhi oleh kondisi iklim wilayah, manajemen
204
Prosiding Seminar Nasional Serealia 2009
ISBN :978-979-8940-27-9
pemberian air serta pengelolaan hara tanaman. Berdasarkan data FAO, kisaran nilai produktivitas air tanaman sangat tinggi memberikan peluang untuk memberikan hasil yang lebih tinggi dengan mengurangi penggunaan airnya sebesar 20-40%. Produktivitas air tanaman dapat lebih ditingkatkan melalui pengurangan jumlah irigasi dengan memperhatikan defisit air tanaman sehingga didapatkan hasil optimal. DAFTAR PUSTAKA Amir J., Krikun, J., Orion, D., Putter, J., Klitman, S. 1991. Wheat production in an arid environment. 1.Water-use efficiency, as affected by management practices. Field Crops Res. 27, 351–364. Aqil M., Firmansyah, I.U., Akil, M. 2007. Buku Jagung, Edisi Kedua. Pusat Penelitian dan pengembangan Tanaman Pangan, Departemen Pertanian. Bhuiyan S.I., Sattar, M.A., Khan, M.A.K. 1995. Improving water use efficiency in rice irrigation through wet-seeding. Irrig. Sci. 16, 1–8. Doorenbos J., Kassam, A.H. 1979. Yield Response to Water. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 33. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy. Hatfield J.L., Sauer, T.J. Prueger J.H. 2001. Managing soils to achieve greater water use efficiency: a review. Agron. J. 93, 271–280. Howell T.A., Evett, S.R., Tolk, J.A., Schneider, A.D., Steiner, J.L. 1996. Evapotranspiration of corn—southern high plains. In: Cramp, C.R., Sadler, E.J., Yoder, R.E. (Eds.), Proceedings of the International Conference in Evapotranspiration and Irrigation Scheduling, San Antonio Convention Center, San Antonio, Texas, November 3–6, 1996, pp. 158–165. Kijne J.W., Tuong, T.P., Bennett, J., Bouman, B., Oweis, T. 2003. Ensuring food security via improvement in crop water productivity. In: Challenge Program on Water and Food: Background Papers to the Full Proposal. The Challenge Program on Water and Food Consortium, Colombo, Sri Lanka. Li F-M., Song, Q-H., Liu, H-S., Li, F-R., Liu, X-L., 2001. Effects of pre-sowing irrigation and phosphorus application on water use and yield of spring wheat under semi-arid conditions. Agric. Water Manage. 49, 173–183. Rahman S.M., Khalil, M.I., Ahmed, M.F. 1995. Yield-water relations and nitrogen utilization by wheat in salt-affected soils in Bangladesh. Agric. Water Manage. 28, 49–65. 132 S.J. Zwart W.G.M. Bastiaanssen / Agricultural Water Management 69 (2004) 115–133 Saranga Y., Flash, I., Yakir, D., 1998. Variation in water-use efficiency and its relation to carbon isotope ratio in cotton. Crop. Sci. 38, 782–787. Sharma K.D., Kumar, A., Singh, K.N., 1990. Effect of irrigation scheduling on growth, yield and evapotranspiration of wheat in sodic soils. Agric. Water Manage. 18, 267–276. Zhang H., Wang, X., You, M., Liu, C. 1999. Water-yield relations and water-use efficiency of winter wheat in the North China Plain. Irrig. Sci. 19, 37–45.
205
