v. analisis efisiensi penggunaan radiasi … pada efisiensi penggunaan radiasi surya (rue) dari...
TRANSCRIPT
V. ANALISIS EFISIENSI PENGGUNAAN RADIASI SURYA PADA TANAMAN KENTANG (Solanum tuberosum L.) VARIETAS GRANOLA DAN ATLANTIS3 1
ABSTRAK Penelitian ini dilakukan pada dua tempat berbeda yaitu di Galudra Provinsi Jawa Barat (Percobaan II), dan Kerinci Provinsi Jambi (Percobaan III). Analisis dilakukan pada efisiensi penggunaan radiasi surya (RUE) dari tanaman kentang pada perlakuan jarak tanam, ukuran umbi bibit, varietas (Granola dan Atlantis) serta perbedaan generasi antara G1 dan G2 varietas Granola. Jarak tanam yang rapat dan ukuran umbi bibit yang lebih besar menghasilkan pertumbuhan tanaman lebih tinggi yang diukur melalui nilai indeks luas daun (LAI) dan biomassa tanaman. RUE dihitung sebagai nisbah biomassa di atas tanah (RUEAGB) atau biomassa total termasuk akar dan umbi kentang (RUEbiomass) terhadap radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman. Hasil Percobaan II dan III menunjukkan bahwa intersepsi radiasi surya meningkat seiring dengan peningkatan LAI, yang diikuti pula oleh peningkatan biomassa tanaman. Namun demikian, terdapat perbedaan intersepsi radiasi surya antara varietas Granola dan Atlantis yang ditentukan oleh perbedaan sifat morfologi kedua varietas yang diwakili oleh koefisien pemadaman tajuk (k) dari masing-masing varietas (kGranola = 0,318, kAtlantis = 0,176). Tanaman kentang varietas Granola (G1) memiliki RUE yang lebih tinggi (RUEAGB = 0,63 g MJ-1 dan RUEbiomass = 1,37 g MJ-1) dibandingkan varietas yang sama tetapi generasi berikutnya atau G2 (RUEAGB = 0,45 g MJ-1 dan RUEbiomass = 1,12 g MJ-1). Namun demikian, varetas Atlantis memiliki RUE lebih tinggi (RUEAGB = 0,72 g MJ-1 dan RUEbiomass = 1,79 g MJ-1
This research was conducted at two different sites, which are Cipanas in West Java Province (Second Experiment), and Kerinci in Jambi Province (Third Experiment). Analysis of radiation use efficiency (RUE) of potato crops was performed for the treatments of row-spacing, seed size, cultivar (Granola and Atlantic), and different generation of G1 and G2 of Granola cultivar. Narrow row-spacing and bigger seed size produce higher crop growth rate that was measured from leaf area index (LAI) and crop biomass. RUE and was calculated as the ratio of above ground biomass (RUE
) dibandingkan varietas Granola baik G2 maupun G1. Intersepsi radiasi surya varietas Atlantis relatif lebih kecil dibandingkan Granola, tetapi Atlantis memiliki pertumbuhan tanaman lebih tinggi karena RUE yang lebih tinggi.
Kata kunci : Kentang, biomassa, intersepsi radiasi, efisiensi penggunaan radiasi,
indeks luas daun
ABSTRACT
AGB) or total biomass including roots and tubers (RUEbiomass
3 Paper dikirim pada Jurnal Hortikultura Indonesia. Badan Litbang Pertanian. Analisis Efisiensi
Penggunaan Radiasi Surya pada Tanaman Kentang (Solanum tuberosun. L) Varietas Granola dan Atlantis. 2012. Salwati, Handoko, Las I, Hidayati R.
) and intercepted radiation by the crop canopy. Results of both second and third experiments showed that intercepted radiation increased with LAI followed by crop biomass. However, the difference in intercepted
61
62
radiation between Granola and Atlantis cultivars was observed due to different morphological characteristics represented by extinction coefficient (k) of each cultivar (kGranola = 0,318, kAtlantis = 0,176). Granola cultivar of generation G1 had higher RUE (RUEAGB = 0,63 g MJ-1 dan RUEbiomass = 1,37 g MJ-1) than the same cultivar of the next generation or G2 (RUEAGB = 0,45 g MJ-1 dan RUEbiomass = 1,12 g MJ-1). On the other hand, Atlantis cultivar had higher RUE (RUEAGB = 0,72 g MJ-1 dan RUEbiomass = 1,79 g MJ-1
) compared with that of Granola cultivar both for G2 and G1. Solar radiation intercepted of Atlantis cultivar was relatively smaller than that of Granola cultivar, but Atlantis cultivar growth was bigger due to its higher RUE.
Keywords : Potato, radiation interception, solar radiation, radiation use efficiency
5.1. Pendahuluan
Radiasi surya merupakan unsur iklim yang berperan penting pada
pertumbuhan dan produktifitas tanaman melalui proses fotosintesis (Kadaja dan
Tooming 2004, Gardner 1991) dan klorofil daun menyerap energi radiasi surya
pada kisaran panjang gelombang PAR (Photosynthetic Active Radiation) yaitu
antara 0,38 – 0,68 µm (Wolf dan Oijen 2002). Laju fotosintesis meningkat
dengan kerapatan fluks radiasi yang makin tinggi sampai titik kejenuhan cahaya.
Nisbah antara peningkatan kerapatan fluks radiasi dengan peningkatan laju
fotosintesis disebut efisiensi penggunaan radiasi surya (radiation-use efficiency).
(Oijen dan Goudriaan 1997; Richter et al. 2001). Pada tanaman yang tumbuh di
lapang radiation-use efficiency (RUE) biasanya dinyatakan dengan nisbah antara
penambahan biomassa tanaman dengan jumlah radiasi surya yang diintersepsi
tajuk tanaman (Handoko 1994).
Energi radiasi surya digunakan oleh tanaman untuk melakukan proses
fotosintesis dalam menghasilkan biomassa tanaman kentang. Biomassa tanaman
berkorelasi dengan jumlah radiasi yang diintersepsi selama pertumbuhan tanaman,
berbanding lurus dengan jumlah radasi yang diintersepsi oleh tanaman tersebut
(Yuan dan Bland 2003). Proses pengubahan sebanyak mungkin radiasi yang
diintersepsi tanaman menjadi biomassa memerlukan RUE yang tinggi (Wolf
2002; Richter et al. 2001). Nilai RUE ini menunjukkan kemampuan tanaman
untuk mengkonversi energi radiasi surya yang diterima tanaman menjadi
biomassa (Vieira et al. 2009).
63
Selain berhubungan erat dengan pertumbuhan dan produktivitas tanaman,
penggunan dan pengukuran nilai RUE merupakan indikator yang sangat
membantu untuk memahami konsekuensi kekeringan bagi tanaman dan variasinya
menurut umur (Muchow dan Davis 1988; Wolf 2002). Variabilitas iklim dan
kondisi defisit air yang terjadi pada kondisi lapang dapat secara langsung
menurunkan RUE akibat penurunan aktifitas fotosintesis (Arkebauer et al. 1994).
Menurut Sinclair dan Horie (1989) nilai RUE berbeda antar spesies dan
bervariasi antar varietas tanaman, tergantung tingkat kejenuhan cahaya pada laju
fotosintesis masing-masing tanaman. Perbedaan nilai RUE disebabkan oleh faktor
lingkungan dan faktor dalam tanaman itu sendiri (Li et al. 2009). Menurut
Syarief (2003) yang menyebabkan perbedaan nilai RUE antara lain posisi daun,
susunan daun, indeks luas daun, struktur atau jenis pigmen serta ketersediaan air
dan hara. Irigasi juga dapat mempengaruhi nilai RUE seperti dinyatakan oleh Li et
al. (2009), bahwa irigasi secara berkala dapat meningkatkan nilai RUE, namun
pengaruh irigasi tidak sebesar pengaruh jarak tanam. Pengaturan jarak tanam
akan memungkinkan penyerapan radiasi surya oleh tajuk yang lebih efisien.
Muyan (2010) mengemukaan bahwa pada kondisi penyerapan radiasi penuh maka
fotosintess tajuk tanaman menjadi maksimal dengan peningkatan indeks luas daun
(LAI).
Nilai RUE diturunkan dari penambahan berat kering dan radiasi surya
yang diintersepsi tajuk tanaman, sehingga faktor-faktor yang mempengaruhi RUE
adalah penyerapan radiasi surya, serta tingkat pertumbuhan dan perkembangan
tanaman (Vieira et al. 2009). Nilai RUE merupakan parameter penting dalam
analisis pengaruh radiasi surya terhadap produksi tanaman (Richter et al. 2001).
Berbagai penelitian tentang RUE seringkali menghasilkan nilai yang berbeda-
beda. Menurut Kiniry et al. (1989) kenaikan nilai RUE dikarenakan penambahan
biomassa tanaman yang besar dan dipengaruhi oleh suhu. Selain itu, disebutkan
pula beberapa asumsi yang menyebabkan nilai RUE berbeda yaitu sifat optik
tajuk tanaman yang diwakili oleh nilai k (koefisien pemadaman tajuk tanaman)
memiliki kesalahan yang tinggi dalam persamaan hukum Beer, pengukuran
biomassa tanaman tanpa memasukkan berat akar sebagai AGB (Above Ground
Biomass), dan laju fotosintesis pada semua daun dianggap sama.
64
Nilai RUE (ε dalam g MJ-1
5.2. Tujuan Penelitian
) tanaman kentang belum banyak tersedia pada
pustaka, khususnya yang menghitung total biomassa termasuk umbi dalam
perhitungannya. Percobaan kedua dan ketiga ini akan menurunkan nilai ε tanaman
kentang varietas Granola dari generasi yang berbeda (G1 dan G2) dan varietas
Atlantis (G4).
Penelitian ini bertujuan untuk menurunkan dan mendapatkan nilai efisiensi
penggunaan radiasi (RUE) tanaman kentang varietas Granola (G1, G2) dan
Atlantis (G4) berdasarkan pertambahan berat kering dan jumlah radiasi surya
yang diintersepsi oleh tajuk tanaman kentang.
5.3. Metodologi
Percobaan untuk mendapatkan nilai RUE ini dilakukan pada percobaan
kedua di Galudra dan ketiga di Kerinci. Metode dan pelaksanaan penelitian pada
Percobaan II dan III ini seperti yang sudah dijelaskan pada Bab III. Perlakuan
yang diterapkan pada percobaan lapang II dan III dalam mendapatkan nilai RUE
dianggap sebagai ulangan.
5.3.1. Pengukuran Radiasi Surya dan Kalibrasi Alat
Radiasi surya di atas dan di bawah tajuk tanaman masing-masing diukur
menggunakan sensor radiasi surya solarimeter dan tube solarimeter. Sebelum alat
pengukur radiasi surya dipasang di lokasi penelitian, dilakukan kalibrasi alat
untuk membandingkan setiap alat dengan input radiasi surya yang sama dalam
satuan milivolt (mV). Sensor untuk mengukur radiasi surya datang di atas tajuk
tanaman (Qo) diletakkan pada ketinggian 1 m di atas tempat terbuka. Sensor
untuk mengukur radiasi transmisi (Qτ) diletakkan pada ketinggian 5 cm di atas
tanah di bawah tajuk tanaman. Pengambilan data dilakukan setiap 15 menit
masing-masing dengan 3 kali pengukuran data dari pagi hari (jam 08.00) hingga
sore hari (jam 16.00), kemudian dihitung nilai rata-ratanya.
65
5.3.2. Biomassa Tanaman Kentang
Pertumbuhan tanaman yang diukur adalah biomassa (akar, batang, daun,
dan umbi), indeks luas daun (LAI). Pengukuran dilakukan tiap minggu. Hasil
umbi diukur pada saat panen. Fase perkembangan tanaman yang diamati meliputi
waktu tanam, muncul tunas, pembentukan umbi, pengisian umbi, pematangan
umbi dan panen. Pengamatan dilakukan setiap hari.
Contoh tanaman kentang diambil secara destructive sampling dari setiap
blok perlakuan dan ulangan secara acak. Dua tanaman dari masing-masing blok
dan kombinasi perlakuan diambil setiap minggu, kemudian dipisahkan antara
akar, batang, daun, dan umbi. Biomassa akar, daun, batang, dan umbi didapatkan
dari penimbangan masing-masing bagian tanaman tersebut setelah dikeringkan
dalam oven pada suhu 70 oC selama 48 jam. Berat kering tanaman selanjutnya
dihitung per satuan luas dan ditimbang berdasarkan jarak tanam dari masing-
masing contoh tanaman yang diambil. Biomassa tanaman dihitung dari berat
kering tanaman (akar, batang, daun, dan umbi) dibagi dengan jarak tanam (g m-2
Panen dilakukan setelah tanaman berumur lebih dari 80 hari setelah tanam
(HST), dengan kriteria batang dan daun telah kering serta kulit umbi tidak terlepas
jika digesekkan satu dengan yang lainnya. Data yang dikumpulkan waktu panen
adalah berat umbi per tanaman dan berat umbi per petak perlakuan.
).
5.3.3. Indeks Luas Daun (LAI)
Nilai indeks luas daun (LAI) dihitung dengan membuat replika beberapa
contoh daun kentang pada kertas millimeter block, kemudian ditimbang untuk
mengetahui berat replika tersebut dan luasnya. Persamaan dari hubungan berat
kering dan luas replika daun selanjutnya digunakan untuk menduga luas daun
total dari tajuk tanaman kentang tersebut. LAI dihitung dari nisbah antara luas
daun total tersebut dengan luas lahan yang ditempati tanaman yang merupakan
perkalian jarak tanam.
5.3.4. Intersepsi Radiasi Surya (Qint
Radiasi yang diintersepsi tajuk tanaman dihitung menggunakan hukum Beer
yang merupakan fungsi dari radiasi surya yang datang (Q
)
o) dan LAI (Chang
66
1974). Radiasi intersepsi ini merupakan selisih antara radiasi surya datang di atas
tajuk (Qo) dengan radiasi transmisi di bawah tajuk (Qτ
Q
) :
int = Qo - Qτ
Q
(1)
int = Qo . (1- e –k.LAI
k adalah koefisien pemadaman tajuk tanaman. Nilai koefisien pemadaman tajuk
tanaman (k) dapat diturunkan dengan mengukur Q
) (2)
o dan Qτ
Q
serta LAI yang
perhitungannya sebagai berikut :
τ/Qo = e-k.LAI
sehingga,
(3)
k = [ln(Qo/Qτ
Setelah diketahui nilai k dan LAI pada masing-masing periode
pengamatan, perhitungan radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman (Q
)]/LAI (4)
int)
selama pertumbuhan tanaman dapat dilakukan menggunakan Persamaan 1. Data
radiasi surya yang terukur pada stasiun klimatologi terdekat (dalam MJ m-2)
digunakan sebagai nilai Qo
5.3.5. Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya (RUE)
pada persamaan tersebut.
Terdapat hubungan yang linier antara pertambahan berat kering
(biomassa) tanaman dengan jumlah radiasi yang diintersepsi. RUE dihitung
berdasarkan pertambahan berat kering tanaman selama selang waktu tertentu
dibagi dengan total radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman pada selang
waktu tersebut. Selang waktu pada penelitian ini adalah per minggu, selanjutnya
nilai RUE dihitung sebagai berikut (Edward et al. 1996) :
ε = dW/Qint
ε adalah efisiensi penggunaan radiasi surya (g MJ
(5) -1), dW adalah pertambahan
berat kering tanaman (g m-2), Qint = radiasi surya kumulatif yang diintersepsi
oleh tajuk tanaman kentang (MJ m-2
5.3.6. Unsur-unsur Cuaca
).
Unsur-unsur cuaca pada Percobaan II diperoleh dari stasiun klimatologi
Pacet (BB-Biogen) dan Percobaan III diperoleh dari stasiun Klimatologi Kayu
Aro. Unsur cuaca harian yang dikumpulkan terdiri dari : curah hujan (mm),
67
intensitas radiasi surya (MJ m-2 hari-1), suhu udara (0C), kelembaban udara (%),
dan kecepatan angin (m detik-1
5.4. Hasil dan Pembahasan
).
5.4.1. Indeks Luas Daun (LAI)
Indeks luas daun (LAI) merupakan salah satu komponen tanaman untuk
menyerap radiasi surya dalam proses fotosintesis (Sang et al. 2008). LAI
merupakan ukuran yang mewakili jumlah atau luas daun, sehingga menentukan
jumlah radiasi surya yang dapat diserap oleh tanaman. Menurut Jongschaap
(2006) LAI berfungsi sebagai indikator jaringan hijau daun yang dapat menerima
secara efisien radiasi surya. Nilai LAI selama pengukuran pada Percobaan II dan
III ditunjukkan pada Gambar 13.
(a) (b)
Gambar 13. Nilai LAI selama pengukuran, pada Percobaan II (a), dan Percobaan III (b). Garis vertikal menunjukkan 2x simpangan baku.
Percobaan kedua dan ketiga secara umum menunjukkan nilai LAI
meningkat sejalan dengan peningkatan umur tanaman kentang sampai sekitar
sembilan dan sebelas MST (minggu setelah tanam). Setelah minggu ke-sembilan
dan sebelas (umur tanaman mencapai 70 HST) LAI mulai menurun. Hal ini
disebabkan pada umur 70 HST fase pertumbuhan vegetatif mencapai maksimum,
ditandai daun kentang mulai mengering dan rontok mendekati umur panen, atau
dapat dikatakan pada saat tersebut tanaman sudah mengalami perubahan fase, dari
fase vegetatif ke fase pematangan umbi. Pada fase pematangan umbi, LAI
cenderung menurun, karena hasil fotosintesis lebih banyak dialokasikan ke umbi.
LAI bertambah seiring dengan pertumbuhan tanaman dan mencapai maksimum
68
pada saat pertumbuhan tajuk telah rapat, kemudian turun saat daun gugur
memasuki fase panen.
Pada Percobaan II, rata-rata nilai LAI pada jarak tanam 20 cm x 20 cm (J1)
sebesar 1,54, lebih tinggi dari jarak tanam 20 cm x 30 cm (J2) sebesar 0,90.
Demikian pula pada Percobaan II, rata-rata nilai LAI dengan jarak tanam 20 x 20
cm (J1) sebesar 1,87, lebih tinggi dari jarak tanam 20 cm x 40 cm (J2) sebesar
1,25. Jarak tanam berhubungan dengan kerapatan tajuk dan luasan tempat tumbuh
kentang. Radiasi yang jatuh di atas tajuk dengan jarak tanam rapat sebagian besar
langsung diintersepsi oleh tajuk lapisan atas, lebih sedikit ditransmisikan ke
bawah tajuk tanaman kentang. Higashide (2009) menyatakan bahwa LAI
merupakan peubah yang sangat baik digunakan untuk menggambarkan distribusi
cahaya, yang tidak hanya ditentukan oleh sifat daun, tetapi juga kerapatan daun.
Perlakuan ukuran umbi bibit pada Percobaan II berpengaruh terhadap nilai
LAI. LAI pada perlakuan umbi bibit besar, sedang, dan kecil berturut-turut
sebesar 1,43, 1,18, dan 0,69. LAI tinggi pada perlakuan umbi bibit besar, karena
semakin besar ukuran umbi bibit, maka akan menghasilkan jumlah batang dan
daun lebih banyak, hal ini disebabkan lebih banyak cadangan zat makanan pada
umbi yang besar (Sutapradja 2008).
Perlakuan varietas pada Percobaan III juga berpengaruh terhadap nilai LAI.
LAI varietas Atlantis sebesar 1,73, lebih tinggi dari varietas Granola sebesar 1,39.
LAI tinggi pada varietas Atlantis, karena jumlah batang dan daun yang lebih
banyak dari Granola. LAI rata-rata varietas Atlantis yang lebih besar akan
mengintersepsi radiasi surya lebih besar dibandingkan varietas Granola, sehingga
biomassa yang dihasilkan varietas Atlantis juga akan lebih besar.
LAI akan menentukan radiasi yang diintersepsi oleh tajuk tanaman kentang.
Penelitian yang dilakukan oleh Winch (2006), menunjukkan pengurangan nilai
LAI pada periode pertumbuhan akan mengakibatkan jumlah radiasi surya yang
diintersepsi akan berkurang, karena sebagian energi radiasi surya akan jatuh ke
tanah. Kapasitas tanaman dalam mengintersepsi radiasi matahari ditentukan oleh
LAI, yaitu luas helai daun per satuan luas permukaan tanah (Higashide 2009).
Semakin besar LAI, maka semakin besar pula radiasi surya yang dapat
diintersepsi untuk dimanfaatkan oleh tumbuhan (Jongshaap 2006).
69
5.4.2. Intersepsi Radiasi Surya
Intersepsi radiasi surya oleh tajuk tanaman adalah jumlah energi radiasi
surya yang diterima oleh tajuk tanaman dikurangi radiasi surya yang
ditransmisikan oleh tajuk tersebut (Vieira et al. 2009). Transmisi radiasi
merupakan perbandingan radiasi yang datang di atas tajuk tanaman dengan radiasi
yang terukur di bawah tajuk. Radiasi surya yang diintersepsi tanaman tergantung
dari radiasi datang yang sampai pada permukaan tajuk tanaman, LAI, kedudukan
atau sudut daun dan distribusi daun dalam tajuk (Sitompul 2002). Gambar 14
menunjukkan grafik hubungan antara LAI dengan porsi radiasi surya yang
ditransmisikan di bawah tajuk tanaman pada Percobaan II dan III.
Gambar 14. Hubungan antara LAI dengan dengan porsi radiasi surya yang
ditransmisikan di bawah tajuk tanaman, pada Percobaan II (a), dan Percobaan III (b).
Transmisi radiasi surya pada Percobaan II dan III menurun dengan
peningkatan nilai LAI. Nilai LAI semakin besar berarti permukaan daun semakin
luas, radiasi yang jatuh di bawah tajuk tanaman akan semakin berkurang sehingga
kemampuan untuk mentransmisikan radiasi ke bagian bawah juga semakin
berkurang. Hal ini sejalan dengan Higashide (2009) yang menyatakan bahwa nilai
LAI pada tanaman tomat meningkat dengan penurunan radiasi transmisi.
Radiasi yang diintersepsi tajuk tanaman kentang pada Percobaan II dan III
ini dihitung menggunakan persamaan Beer. Berdasarkan nilai k, LAI dan radiasi
surya (Qo) yang jatuh pada tajuk tanaman kentang yang diwakili oleh data radiasi
surya yang terukur pada stasiun klimatologi terdekat, maka dapat dihitung jumlah
radiasi surya yang diintersepsi oleh tajuk tanaman kentang pada Percobaan II dan
III. Tabel 8 menunjukkan jumlah radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman
kentang setiap minggu pada masing-masing perlakuan.
70
Penggunaan jarak tanam pada dasarnya memberikan ruang guna
pertumbuhan tanaman yang baik, mengurangi persaingan antar individu dan daun
tanaman. Pada percobaan II terlihat radiasi yang diintersepsi tajuk tanaman
kentang pada jarak tanam 20 cm x 20 cm (J1) lebih besar dibandingkan jarak
tanam 20 cm x 30 cm (J2). Pada percobaan III juga secara umum terlihat radiasi
yang diintersepsi tanaman kentang pada jarak tanam J1 (20 cm x 20 cm) lebih
besar dari jarak tanam J2 (20 cm x 40 cm). Jarak tanam yang lebih renggang
menghasilkan lebih banyak radiasi surya yang ditransmisi ke bagian bawah tajuk,
sehingga radiasi surya yang diintersepsi tanaman menjadi lebih sedikit.
Intersepsi radiasi surya lebih efisien pada pertanaman yang ditanam lebih rapat
atau populasi tinggi, sehingga dalam konsep memanen energi surya, jarak tanam,
sistem tanam dan arsitek tajuk sangat menentukan (Koesmaryono dan Sugimoto
2005).
Tabel 8. Intersepsi radiasi surya oleh tajuk tanaman kentang pada Percobaan II dan III.
Perlakuan intersepsi radiasi surya (MJ.m-2)
Percobaan II (Granola) 4* 5* 6* 7* 8* 9* 10* 11*
U1J1 U2J1 U3J1 U1J2 U2J2 U3J2
8,5 7,2 7,4 7,2 7,7 8,5
17,5 13,1 11,9 14,5 12,9 13,3
27,1 13,3 11,9 18,7 12,8 9,8
26,4 17,7 19,1 25,3 21,8 23,7
34,3 23,8 22,7 32,1 31,4 29,9
53,2 55,2 62,0 34,5 29,3 28,0
29,1 31,8 32,1 19,9 17,2 17,3
25,0 30,9 33,8 18,9 19,0 19,2
Perlakuan Percobaan III 4* 5* 6* 7* 8* 9* 10* 11* 12*
J1V1 (Granola) 41,8 38,1 43,3 49,4 45,1 28,6 41,2 56,7 43,3 J2V1 (Granola) 29,4 26,6 27,2 30,5 30,9 19,6 28,2 37,8 30,3 J1V2 (Atlantis) 42,6 38,5 39,2 44,0 42,4 26,4 36,7 48,3 37,5 J2V2 (Atlantis) 30,8 27,9 27,0 29,7 32,2 18,2 27,4 34,2 28,0
*) Minggu setelah tanam (MST)
Hasil penelitian Kooman et al. (1996) menunjukkan bahwa intensitas
radiasi surya yang diterima oleh tanaman kentang dipengaruhi oleh musim tanam
dan lokasi tanam, sehingga jumlah radiasi yang diintersepsi oleh tanaman kentang
akan bervariasi. Menurut Jumin (2002) intersepsi radiasi surya dapat dimanipulasi
dengan varietas, morfologi, arsitektur tanaman (tajuk tanaman), dan kerapatan
(jumlah populasi) tanaman setiap satuan luas lahan dengan pengaturan jarak
tanam.
71
Pada percobaan III jumlah radiasi surya yang diintersepsi varietas Granola
(V1) berbeda dibanding varietas Atlantis (V2). Rata-rata nilai radiasi surya yang
diintersepsi selama satu musim tanam varietas Granola jarak tanam J1 sebesar
387,7 MJ m-2 dan jarak tanam J2 sebesar 260,6 MJ m-2. Varietas Atlantis dengan
jarak tanam J1 dan J2 memiliki nilai intersepsi sebesar 355,6 MJ m-2 dan 255,5
MJ m-2
5.4.3. Hubungan LAI dengan Intersepsi Radiasi Surya
. Jumlah radiasi surya yang diintersepsi oleh varietas Granola lebih besar
dibandingkan dengan Atlantis. Hal ini disebabkan oleh morfologi dan
karakteristik dari kedua varietas berbeda dalam mengintersepsi radiasi surya yang
diwakili oleh nilai k (koefisien pemadaman) yang dihitung dalam percobaan ini
yaitu k = 0,318 (Granola) dan k = 0,176 (Atlantis). Hasil ini sesuai dengan
pendapat Makarim (2009) yang menyatakan bahwa jumlah radiasi surya yang
terintersepsi oleh tanaman dipengaruhi oleh varietas, karena varietas yang berbeda
akan memiliki karakteristik atau morfologi tertentu.
Indeks luas daun (LAI) pada tanaman kentang berhubungan dengan
jumlah radiasi surya kumulatif yang diintersepsi oleh tajuk tanaman (Higashide
2009). Gambar 15 menunjukkan hubungan antara LAI dengan radiasi yang
diintersepsi tajuk tanaman kentang pada Percobaan II dan III.
(a) (b)
Gambar 15. Hubungan nilai LAI dengan intersepsi radiasi surya kumulatif pada tajuk tanaman, pada Percobaan II (a), dan Percobaan III (b).
Intersepsi radiasi surya semakin besar dengan peningkatan nilai LAI sampai
mencapai nilai maksimum yaitu pada saat tajuk tanaman menutup rapat
permukaan tanah. Intersepsi radiasi surya akan berkurang dengan penurunan nilai
72
LAI seiring dengan bertambahan umur tanaman, karena daun sudah mulai
mengering dan rontok.
Pada Percobaan II pola hubungan antara LAI dan radiasi yang diintersepsi
tajuk pada perlakuan ukuran umbi bibit serupa dengan perlakuan jarak tanam.
Pada Gambar 15a terlihat tanaman kentang dengan ukuran umbi bibit kecil
mengintersepsi radiasi surya lebih kecil dibandingkan dengan ukuran umbi bibit
sedang dan besar, dengan kisaran LAI yang juga lebih kecil dibandingkan dengan
ukuran umbi bibit sedang dan besar.
Pada percobaan III nilai LAI dari varietas Atlantis rata-rata lebih besar
dibandingkan Granola, sehingga seharusnya jumlah radiasi yang diintersepsi oleh
tajuk tanaman kentang varietas Atlantis lebih besar. Namun berdasarkan hasil ini
terjadi sebaliknya, varietas Granola mengintersepsi radiasi surya lebih besar.
Seperti disebut sebelumnya, hal ini disebabkan oleh karakteristik dan morfologi
tajuk dari kedua varietas dalam mentransmisikan radiasi surya sehingga
menghasilkan nilai koefisien pemadaman yang berbeda. Tanaman yang ditanam
dengan jarak tanam lebih rapat (20 cm x 20 cm) juga mengintersepsi radiasi surya
yang lebih banyak dari jarak tanam yang renggang (20 cm x 40 cm), baik pada
varietas Granola maupun Atlantis.
5.4.4. Biomassa Tanaman Kentang.
Radiasi surya yang diintersepsi oleh tajuk tanaman dari minggu ke minggu
setelah tanam terus meningkat diikuti dengan pertambahan biomassa yang
dihasilkan. Hal ini menunjukkan hubungan yang erat antara intersepsi radiasi
surya oleh tajuk tanaman dengan biomassa yang didukung oleh hasil penelitian
Wajid (2010) yang menyatakan bahwa jumlah radiasi surya yang diintersepsi oleh
tajuk tanaman akan proporsional dengan berat kering (biomassa) tanaman. Rasio
antara biomassa dengan radiasi yang diintersepsi tersebut merupakan indikator
efisiensi penggunaan radiasi surya oleh tanaman yang secara langsung dapat
diukur dari jumlah radiasi yang diintersepsi tajuk tanaman dan biomassa tanaman
(Vieira et al. 2009). Kejadian radiasi surya yang mengenai klorofil tanaman,
memungkinkan klorofil membentuk bahan kering dalam proses fotosintesis
(Gardner et al. 1991).
73
Berat kering tanaman merupakan indikator pertumbuhan yang umum
digunakan untuk menggambarkan keseluruhan pertumbuhan tanaman atau suatu
organ tertentu (Kooman et al. 1996). Pada tanaman kentang biomassa yang
dihasilkan akan dialokasikan ke bagian akar, batang, dan, dan umbi, yang
proporsinya tergantung pada fase perkembangan tanaman (Tekalign dan Hammes
2005). Gambar 16 menunjukkan berat kering akar, batang, daun dan umbi
menurut perlakuan jarak tanam dan ukuran umbi pada Percobaan II.
(a) (b)
Gambar 16. Biomassa akar, batang, daun dan umbi pada Percobaan II, perlakuan jarak tanam (a) dan perlakuan ukuran umbi bibit (b). Garis vertikal menunjukkan 2x simpangan baku
74
Jarak tanam J1 (20 cm x 20 cm) menghasilkan biomassa akar, batang,
daun, dan umbi yang lebih tinggi dari jarak tanam J2 (20 cm x 30 cm). Hal ini
dikarenakan pada jarak tanam J1 intersepsi radiasi surya lebih besar sehingga
biomassa yang dihasilkan lebih tinggi.
Ukuran besar umbi bibit juga berpengaruh terhadap biomassa yang
dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanaman kentang dengan ukuran
umbi besar menghasilkan biomassa akar, batang, daun, dan umbi yang lebih besar
dari ukuran umbi sedang dan kecil. Perbedaan hasil ini bisa disebabkan oleh laju
pertumbuhan pada tanaman kentang dengan ukuran umbi bibit besar lebih tinggi
dibandingkan ukuran umbi bibit sedang dan kecil.
Pada pengukuran biomassa umbi, minggu pertama pengukuran belum
semua tanaman kentang memiliki umbi. Biomassa umbi yang terukur semakin
bertambah tiap minggu seiring dengan semakin besar nilai LAI dan intersepsi
radiasi pada tajuk. Biomassa umbi paling tinggi dihasilkan dari tanaman kentang
yang berasal dari umbi besar dan jarak tanam 20 cm x 20 cm (U1J1). Hal ini
sejalan dengan hasil penelitian Sutapradja (2008), penggunaan umbi bibit yang
besar dengan jarak tanam rapat menghasilkan umbi lebih banyak. Semakin besar
ukuran umbi bibit, maka semakin banyak pula jumlah tanaman yang dipanen.
Gambar 17 menunjukkan berat kering akar, batang, daun dan umbi
menurut perlakuan jarak tanam dan varietas pada Percobaan III. Biomassa umbi
yang dihasilkan dari varietas Granola dan Atlantis minggu setelah tanam juga
terus meningkat.
Rata-rata berat umbi kering varietas Atlantis, dengan kadar air sebesar
84%, tiap minggu selama pengukuran berlangsung adalah 184,4 g m-2, lebih besar
dari Granola sebesar 140,2 g m-2
. Hal ini dikarenakan LAI varietas Atlantis lebih
besar dibandingkan varietas Granola. Menurut Shah (2004) produksi kentang
secara signifikan ditentukan oleh LAI. Setelah minggu ke sebelas pengukuran
memasuki fase matang fisiologi, rata-rata daun tanaman kentang kelihatan
kekuning-kuningan, daun mulai gugur, keseluruhan hasil asimilasi
diakumulasikan ke umbi dan pada akhirnya tanaman kering dan mati, pada
tahapan ini pertumbuhan umbi maksimum.
75
(a) (b)
Gambar 17. Biomassa akar, batang, daun dan umbi pada Percobaan III, perlakuan jarak tanam (a) dan perlakuan varietas (b). Garis vertikal menunjukkan 2x simpangan baku.
5.4.5. Efisiensi Penggunaan Radiasi (RUE)
Radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman kentang digunakan untuk
pertumbuhan organ-organ tanaman termasuk produksi umbi. Efisiensi
penggunaan radiasi surya (RUE) adalah nisbah antara pertambahan biomassa
76
tanaman dengan radiasi yang diintersepsi oleh tajuk tanaman secara kumulatif
(Richter et al. 2001). Nilai RUE menunjukkan efisiensi radiasi surya yang
digunakan dalam proses fotosintesis tanaman untuk menghasilkan biomassa
tanaman. Semakin besar nilai RUE maka semakin efisien tanaman dalam
menggunakan radiasi surya dan semakin besar biomassa yang terbentuk (Mondani
et al. 2011). Nilai RUE dapat pula digunakan untuk mengevaluasi morfologi
tanaman dan pembatasan produksi pada kondisi iklim dan cuaca yang berbeda
(Tesfaye et al. 2006).
Penelitian yang dilakukan oleh Shah et al. (2004) nilai RI (radiation
interception) dan RUE dapat digunakan untuk memprediksi produksi biomassa
yang dihasilkan dalam sistem pertanian. Perhitungan nilai RUE pada Percobaan II
dan III ini menggunakan data berat kering di atas tanah, yang terdiri dari batang
dan daun (above ground biomass/AGB) dan data berat kering total (akar, batang,
daun, dan umbi) dari kentang varietas Granola (G1 dan G2) dan Atlantis (G4).
Data biomassa yang diamati pada penelitian ini merupakan nilai akumulasi berat
kering akar, batang, daun, dan umbi setiap minggu. Perhitungan akumulasi radiasi
surya yang terintersepsi juga dilakukan setiap minggu bersamaan dengan
pengamatan biomassa tanaman.
Gambar 18 menunjukkan grafik hubungan antara radiasi surya yang
terintersepsi oleh tajuk tanaman kentang secara kumulatif dengan penambahan
biomassa pada Percobaan II dan III. Kemiringan grafik antara biomassa dengan
intersepsi radiasi surya menunjukkan RUE. Berdasarkan grafik pada Gambar 18
nilai RUE untuk kentang varietas Granola (G1 dan G2) dan Atlantis (G4) pada
Percobaan II dan III ditunjukkan pada Tabel 9.
Tabel 9. Nilai RUE tanaman kentang pada Percobaan II dan III.
Varietas Nilai RUE (g MJ-1 Penggunaan data ) Granola (G1) Granola (G2) Atlantis (G4)
0,63 1,37 0,45 1,12 0,72 1,79
AGB (above ground biomass) Biomassa total AGB(above ground biomass) Biomassa total AGB(above ground biomass) Biomassa total
77
(a) (b)
Gambar 18. Hubungan radiasi surya kumulatif yang diintersepsi tajuk tanaman kentang dengan penambahan biomassa tanaman kentang pada (a) Percobaan II varietas Granola (G1) dan (b) Percobaan III varietas Granola (G2) dan Atlantis (G4).
Tanaman kentang varietas Granola (G1) pada Percobaan II dengan
menggunakan data AGB, memiliki nilai RUE sebesar 0,63 g MJ-1. Nilai ini lebih
besar dari Granola (G2) yang hanya menghasilkan RUE = 0,45 g MJ-1 namun
lebih kecil dari Atlantis (G4) sebesar 0,72 g MJ-1. Demikian juga berdasarkan
biomassa total, RUE varietas Granola (G1) memiliki RUE lebih tinggi yaitu 1,37
g MJ-1 dibandingkan Granola (G2) sebesar 1,12 g MJ-1 tetapi lebih rendah dari
varietas Atlantis (G4) sebesar 1,79 g MJ-1
Tabel 10. Nilai RUE tanaman kentang hasil-hasil penelitian sebelumnya
.
Peneliti RUE (g MJ-1 Radiasi (MJ m) -2
Data yang digunakan ) Varietas
Oijen (1991) 3,17 Global Biomasaa total Bintje dan Granola Nurmala (1999) 1,4 – 6,8 PAR Biomasaa total Granola Suryanto (2005) 1,4 PAR Biomasaa total Granola Rezig at al. (2010) 4,47 – 4,77 Global Biomasaa total Spunta Shah (2010) 1,97 – 2,78 PAR Biomasaa total - Mondani et al. (2011) 0,97 – 1,10 PAR Biomasaa total Chenopodium album
Keterangan : PAR = Photosynthetically Active Radiation
Hal ini menunjukkan bahwa nilai RUE sangat dipengaruhi oleh
karakteristik tanaman, nilainya dapat berbeda meskipun pada varietas yang sama
tetapi generasinya yang berbeda seperti ditunjukkan oleh Granola (G1) dan
Granola (G2). Nilai RUE kentang varietas Atlantis pada Percobaan III lebih besar
dibandingkan dengan varietas Granola. Nilai RUE varietas Atlantis yang lebih
78
besar dibandingkan dengan varietas Granola menunjukkan bahwa meskipun
varietas Atlantis mengintersepsi radiasi surya lebih kecil, namun biomassa yang
dihasilkan lebih besar. Nilai-nilai RUE yang didapatkan pada percobaan II dan III
ini mendekati nilai RUE hasil penelitian sebelumnya, seperti yang ditunjukkan
pada Tabel 10.
5.5. Kesimpulan
1. Percobaan II menghasilkan rata-rata nilai indeks luas daun (LAI) pada jarak
tanam rapat (20 cm x 20 cm) lebih tinggi dari jarak tanam renggang (20 cm x
30 cm) yaitu masing-masing 1,54 dan 0,90; dan Percobaan III juga
menghasilkan LAI pada jarak tanam rapat (20 cm x 20 cm) lebih tinggi dari
jarak tanam renggang (20 cm x 40 cm) yaitu 1,87 dan 1,25. Radiasi yang
jatuh di atas tajuk dengan jarak tanam rapat lebih sedikit ditransmisikan ke
bawah tajuk tanaman kentang.
2. Perbedaan morfologi tanaman pada varietas Granola dan Atlantis yang
diwakili koefisien pemadaman (kGranola = 0,318, kAtlantis = 0,176) menentukan
jumlah radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman. Pada kondisi yang
sama, radiasi surya yang diintersepsi oleh kentang varietas Granola (G2)
sebesar 324,1 MJ m-2 lebih besar dibandingkan varietas Atlantis (G4) sebesar
305,6 MJ m-2
3. Kentang varietas Granola (G1) pada Percobaan II mendapatkan RUE untuk
biomassa di atas tanah (AGB) sebesar 0,63 g MJ
.
-1, sedangkan untuk biomassa
total sebesar 1,37 g MJ-1. Nilai RUE pada Percobaan III kentang varietas
Granola (G2) untuk AGB sebesar 0,45 g MJ-1 dan untuk biomassa total
sebesar 1,12 g MJ-1, sedangkan pada varietas Atlantis (G4) RUE untuk AGB
sebesar 0,72 g MJ-1 dan untuk biomassa total sebesar 1,79 g MJ-1
. Dengan
demikian, tanaman kentang varietas Granola (G1) memiliki RUE yang lebih
tinggi dibandingkan varietas yang sama tetapi generasi berikutnya (G2).
Namun demikian, varetas Atlantis memiliki RUE lebih tinggi dibandingkan
varietas Granola baik G2 maupun G1.