METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian telah dilaksanakan di Kebun Percobaan Balai Penelitian Tanaman Palma (Balit Palma) Manado Provinsi Sulawesi Utara. Lokasi penelitian terletak pada ketinggian sekitar 80 m dpl di 1.23 0 Lintang Utara dan 124.54 0 Bujur Timur.
Lokasi penelitian berdasarkan hasil
unduh dari Google Earth disajikan di lampiran 1. Persiapan dan pelaksanaan penelitian lapang dilaksanakan tahun 2007–2009. Kajian animasi dan simulasi transmisi radiasi matahari dengan program 3Ds Max Design dilakukan tahun 2010-2011. 3.2 Bahan dan Alat Bahan dan alat penelitian yang digunakan terdiri atas: Tanaman kelapa Dalam berumur 5, 20 dan 50 tahun (Lampiran 2). Benih jagung Manado kuning, padi gogo dan kacang tanah (deskripsi di Lampiran 14). Pupuk N (urea), P (super fosfat), bahan
lainnya.
termohigrograf
Alat
utama
dan pupuk K (KCl), pestisida, dan
yang
digunakan
adalah
lightmeter,
digital, penakar hujan, bor tanah, leaf area meter,
meteran, timbangan analitis, oven listrik, slang plastik diameter 5 cm, talang air pvc dengan panjang 3.6 m, kamera digital, dan alat tulis menulis. 3.3 Rancangan Penelitian 3.3.1. Identifikasi transmisi radiasi matahari, iklim mikro dan distribusi hujan Kegiatan berupa penelitian observasi untuk mengidentifikasi transmisi radiasi matahari, iklim mikro, kadar air tanah, dan distribusi hujan. Pengukuran atau pengamatan langsung di lapangan (di pertanaman kelapa yang telah terpilih) dilakukan untuk mendapatkan data -data dalam tenggang waktu harian dan juga berdasarkan kejadian hujan. Data-data bersifat harian adalah radiasi matahari, suhu dan kelembaban udara, kadar air tanah, serta distribusi hujan yang diamati saat ada kejadian hujan. Observasi dilakukan di pertanaman kelapa 5 dan 20 tahun ditanam
16 dengan sistem tanam segitiga dengan jarak 9 x 9m, dan kelapa 50 tahun ditanam segiempat 10 x 10m. Transmisi radiasi matahari erat kaitannya dengan arsitek tajuk tanaman, sehingga perbedaan umur kelapa yang cukup bervariasi diharapkan dapat menjawab hipotesa, bahwa perbedaan umur akan menyebabkan perbedaan ukuran tajuk, dan ukuran tajuk akan menyebabkan perbedaan transmisi radiasi matahari. Memanipulasi atau mendapatkan ukuran tanaman sesuai umur atau mengatur jarak dan sistem tanam kelapa menjadi lebih beragam tentunya tidak dapat dilakukan di lapangan dengan mudah, murah dan cepat. Kendala tersebut di atasi dengan memasukkan metode grafis komputer yang sedang berkembang saat ini.
Program tiga dimensi telah banyak
digunakan untuk kebutuhan konstruksi atau sipil. memanfaatkan fasilitas animasi tersebut.
Penelitian ini juga
Perangkat
lunak yang
memenuhi syarat untuk hal tersebut di atas ad alah 3Ds Max Design. Software ini mempunyai fasilitas memanipulasi objek tiga dimensi, termasuk tanaman kelapa, mengatur jarak dan sistem tanam sesuai keperluan simulasi dan mempunyai fasilitas daylight. Data digital koordinat bumi serta kemampuan fasilit as light analysis dengan satuan penyinaran lux lebih menyempurnakan kemampuan program ini. 3.3.2 Penanaman tanaman sela. Kegiatan penelitian bersifat eksperimental, yaitu dengan menanam tanaman jagung, padi, dan kacang tanah sebagai tanaman sela di antar a kelapa. Penanaman dilakukan pada petak contoh (unit percobaan) berukuran 7 x 10m, setiap unit percobaan diulang tiga kali dan ditempatkan acak, sehingga terdapat 12 unit untuk setiap jenis tanaman sela sehingga total unit percobaan sebanyak 48.
Tanaman jagung
ditanam dengan jarak 60x35 cm, padi 35x35 cm dan kacang tanah 30x30 cm (pengolahan tanah dan penanaman di Lampiran 3).
17 3.4 Pengamatan 3.4.1 Radiasi matahari Pengamatan radiasi matahari hanya dilakukan pada saat cerah (clear sky). Data yang diamati adalah jumlah radiasi matahari di lahan terbuka (I o ) dan di bawah tajuk kelapa (I l ) . Transmisi radiasi matahari (R t ) oleh tajuk kelapa dihitung berdasarkan pada hukum Beer (Monteith & unsworth 1990) yaitu: Rt=(I l /I o) *(100%)
(1)
Pengukuran radiasi matahari pada pukul 09. 00–16.00 pada saat cerah.
Data intensitas radiasi matahari juga dikumpulkan dari Stasiun
Klimatologi Kayuwatu Manado.
Data bangkitan dari program animasi
menggunakan lightmeter helpers (lightmeter khayal) sebanyak 30 x 30 atau 90 unit yang disimulasi pada lahan seluas 10x10m di antara empat pohon kelapa yang dianimasi sesuai keadaan di lapang. Kelapa umur 20 tahun disimulasi dengan jarak tanam segitiga 9x9m, dengan karakter kelapa sesuai keadaan lapang.
Kelapa umur 5 tahun tidak dapat
disimulasi karena tidak didapatkan model 3D kelapa dengan tajuk seperti yang ada di lokasi penelitian. Asumsi yang digunakan dalam simulasi antara lain (1) matahari diasumsikan bersinar secara penuh (tanpa ada awan), (2) posisi barisan tanaman kelapa searah Timur-Barat, (3) lokasi simulasi diatur tepat berada pada koordinat tempat penelitian yaitu 1.23 o LU dan 124.54 o BT dalam pembagian waktu +8 dari waktu Greenwich, (4) simulasi dilakukan pada saat equinox (panjang siang -malam sama atau lintasan matahari tepat di equator) yaitu tanggal 21 Maret atau September pukul 12.00 yang disamakan dengan data observasi, dan (5) ukuran tanaman kelapa 3D disamakan untuk sistem tanam segitiga dan se giempat berdasarkan umur kelapa, yang berubah hanya jarak dan sistem tanam. Simulasi
yang
dilakukan
meliputi
animasi
tutupan
tajuk
(pergerakan bayangan) berdasarkan waktu lintasan matahar i, yaitu mulai pukul 09.00-16.00. Hasil simulasi dipresentasikan berupa gambar
18 pertanaman kelapa+bayangan 3D.
Distiribusi spasial transmisi radiasi
matahari didapatkan setelah data hasil simulasi dengan satuan lux ditransfer ke program spreadsheet (excel). Data dalam bentuk matriks ordo 1x1 sebanyak 900 selanjutnya diubah menjadi ordo 30x30 sesuai tampilan data yang ada di hasil simulasi. dalam
bentuk
ordo
tersebut
dibuat
Berdasarkan tampilan data
grafik
kontour
yang
dapat
menunjukkan distribusi radiasi di permukaan lahan di bawah pertanaman kelapa. Data-data yang tersedia digunakan untuk memperlihatkan transmisi radiasi berdasarkan posisi di antara barisan tanaman atau berdasarkan waktu simulasi. Tahapan ringkas simulasi dan analisis radiasi matahari disajikan di Lampiran 4. 3.4.2 Suhu dan kelembaban udara Pengamatan suhu dan kelembaban udara dilakukan setiap hari menggunakan termo higrograf digital. Pengamatan suhu dilakukan tiga kali sehari yaitu pada pukul 07.00, 13.00, dan 18.00.
Suhu rata-rata
harian (T) dihitung dengan persamaan: T = (2T 7 + T 13 + T 1 8 )/4
(2)
T 7 adalah suhu udara pukul 07.00; T 13 suhu udara pukul 13.00; T 18 , suhu udara pukul 18.00. Kelembaban udara relatif diamati bersamaan dengan waktu pengukuran suhu. 3.4.3 Kadar air tanah Pengambilan sampel dengan bor tanah pada kedalaman 5 -20 cm, dilakukan setiap 3 hari. Penentuan bobot kering tanah dengan cara dikeringkan dengan oven pada suhu 105 0 C selama 24 jam atau hingga berat kering menjadi konstan. Perhitungan kadar air tanah ( Kat) dengan metode gravimetris (Handoko 1994 dan Baharsjah 1980). Kat = (M a ir /M tk )*(100%) (3)
19 Kat: Kadar air tanah, % M a ir : massa air, g M a ir : M tb -M tk , g (asumsi kerapatan air adalah 1 g.cm -3 ) M tb : massa tanah basah, g M tk : massa tanah kering, g 3.4.4 Distribusi hujan Distribusi hujan di pertanaman terdiri atas: 1. Curah hujan total (Pg ). Data ini diperoleh berdasarkan pengukuran langsung pada lahan terbuka di lokasi penelitian dan dilengkapi dengan data dari stasiun Meteorologi Sam Ratulangi Manado. Distribusi hujan diamati melalui instalasi sebagaimana terlihat di Gambar 1. Konversi curah hujan melalui batang dan/atau tajuk kelapa menggunakan metode menurut Kaimudin (1994) sebagai berikut:
Hujan (P)
A
D B C Vi
Vi Li
A Inset: penampung air aliran batang B Inset: Alat penyalur air yang melewati batang kelapa C Talang penampung air hujan yang jatuh meliwati tajuk kelapa D Inset: Inset konstruksi talang penampung air setelah melewati tajuk
Gambar 1 Instalasi pengukuran distribusi hujan di pertanaman kelapa.
20 2. Curahan tajuk kelapa (Troughflow, T f ) Data ini diperoleh dari banyaknya air yang jatuh pada penampung berukuran panjang 3.5 m lebar permukaan 0.12 cm yang diletakkan satu unit memanjang dari batang kelapa ke bagian tengah lahan di antar kelapa. Pada blok dipilih kelapa yang berdekatan untuk tempat meletakkan alat penampung hujan yang meliwati tajuk. Tanaman kelapa contoh dipilih dengan kriteria berbatang lurus dan mempunyai tajuk dengan daun yang relatif lengkap.
Setiap alat mewakili satu pohon,
sehingga untuk sistem tanam segiempat terdapat empat alat dan segitiga terdapat tiga alat penampung. T f = (V it /L) x 10
(4)
T f : curahan tajuk contoh ke-i (mm) V it : volume curahan tajuk kelapa contoh ke-i (cm3 ) L : luas penampang talang (penampung) (cm 2 ) 3. Aliran batang (Stemflow, S f ) Data ini diperoleh dari aliran air pada batang kelapa melalui saluran yang dibuat dari selang berdiameter 5 cm yang telah dibelah salah satu sisinya dan dililitkan pada batang kelapa diketinggian 1.5 m dari permukaan tanah dan celah antara selang dengan batang kelapa ditutup dengan menggunakan aspal (selengkapnya pada Gambar 1). S f = (V ib /L i )*10
(5)
S f : aliran batang kelapa contoh ke-i (mm) V ib : volume aliran batang kelapa contoh ke-i (cm3 ) L i : luas proyeksi tajuk kelapa contoh ke-i (cm2 ) 4. Curah hujan neto (P n) Curah hujan neto adalah jumlah air hujan yang bisa mencapai permukaan tanah di bawah pertanaman kelapa setelah melewati tajuk dan batang kelapa.
21 Pn = T f + Sf
(6)
5. Intersepsi tajuk kelapa, P in t Intersepsi hujan adalah selisih antara curah hujan total dengan curah hujan neto, dihitung dengan persamaan berikut: P in t = Pg – T f - S f
(7)
6. Kapasitas tajuk kelapa, K c Kapasitas tajuk dihubungkan dengan curah hujan total yang diperoleh berdasarkan hubungan linier antara curahan tajuk dengan curah hujan total sebagaimana dirumuskan oleh Fleischenben et al. 2005 diacu dalam Rauf (2009) sebagai berikut: K c =αP-T f
(8)
K c : kapasitas tajuk kelapa umur tertentu (mm) α: koefisien regresi antara curah hujan total dengan curahan tajuk P: hujan total T f : curahan tajuk (mm) 7. Porositas tajuk kelapa, p c Nilai porositas tajuk menggambarkan kemampuan tajuk dalam meneruskan air hujan dan nilai ini diperoleh sebagai rasio antara curahan tajuk dengan hujan total dengan persamaan berikut: pc=
Tf
(9)
P
p c =porositas tajuk kelapa umur tertentu T f =curahan tajuk (mm) P=Curah hujan total total (mm) 8. Kapasitas batang kelapa, K s Kapasitas batang untuk mengalirkan air hujan diperoleh melalui hubungan linear antara aliran batang dengan besarnya hujan pada setiap hari hujan dengan persamaan:
22
K s =αP-S f
(10)
K s : kapasitas batang kelapa umur tertentu (mm) α : koefisien regresi antara hujan total dengan aliran batang P : curah hujan total (mm) S f : aliran batang (mm) 9. Koefisien input batang kelapa, I s
I s=
Sf
(11)
P
I s : koefisien input batang kelapa S f : aliran batang kelapa (mm) 10.
Model pendugaan Model pendugaan yang dimaksud adalah model empiris yang
dibuat dengan menghubungkan curah hujan total (P) dengan curahan tajuk, aliran batang, intersepsi tajuk, dan hujan efektif
pada tanaman
kelapa. Persamaan regresi yang digunakan adalah: Y=αX + β
(12)
Y=Pint(i); Pn(i); Tf(i); Sf(i) i=umur kelapa ke-i α=koefisien regresi atau slope regresi β=galat X=P, adalah input atau prediktor (curah hujan total) 3.4.5 Tanaman kelapa Tanaman kelapa yang terpilih sebagai contoh yang diamati dipilih 20 pohon di tiap blok penelitian, sehingga terdapat 60 pohon contoh. variabel yang diamati di pohon kelapa adalah: Tinggi kelapa atau panjang batang, diukur dari permukaan tana h sampai ke daun terbawah,
lingkar batang, diukur pada ketinggian 1 m, jumlah
23 daun, dihitung semua daun hijau terbuka penuh.
Luas daun diduga
dengan persamaan: TLD=LDR x JDH
(13)
TLD: total luas daun relatif JDH: jumlah daun hijau (pada satu pohon) LDR: luas daun relatif (m 2 ), LDR=(L l x L w )x L n /10.000
(14)
L l : panjang leaflet rata-rata (dipilih lima pasang daun L w : lebar anak daun rata-rata L n : jumlah leaflet (anak daun) Luas anak daun (leaflet) dihitung dengan metode panjang ( L l ) x lebar (L w ) x faktor koreksi (c). Faktor koreksi diperoleh sebagai nilai koefisien regresi antara luas anak daun metode L l x L w (LD pxl ) dengan luas anak daun menggunakan leaf area meter (LD real ). Nilai koreksi tersebut diperoleh dari 50 contoh anak daun yang ditentukan pada tiga posisi di pelepah daun kelapa, yaitu bagian pangkal, tengah, dan ujung. Masing-masing dipilih 3-4 pasang anak daun. (Lampiran 5). Indek Luas Daun (ILD) adalah perbandingan antara luas daun tajuk dengan luas area tutupan tajuk. ILD pada tanaman tunggal adalah perbandingan luas daun dengan proyeksi tutupan tajuk dan pada pertanaman dihubungkan dengan luas lahan pertanaman. ILD pada kelapa adalah total luas daun seluruh populasi kelapa dibagi luasan lahan kelapa. Kelapa yang ditanam segitiga 9 x 9 x 9 m mempunyai populasi 123 pohon dan yang segiempat 10 x 10m populasinya 100 pohon dengan luas yang sama yaitu 10 000 m 2 .
Sederhananya, ILD di pertanaman
kelapa dapat dihitung dengan persamaan: ILD= (LD phn *JK h a )/(L lahan )
(15)
LD phn adalah luas daun per pohon (m 2 ), JK ha jumlah kelapa per hektar, dan L lahan adalah luasan lahan per hektar (10 000 m2 ). Tutupan proyeksi tajuk. Luas tutupan proyeksi tajuk berupa lingkaran lingkaran yang luasannya (L) dihitung berdasarkan persamaan
24 L=Πr 2 , Π bernilai 3.14 dan r adalah jari-jari yang didapatkan dari nilai garis tengah tajuk. Garis tengah tajuk diukur di kedua sisi tajuk pada pelepah daun horizontal yang terpanjang.
Data ini digunakan untuk
penghitungan aliran batang kelapa ( stem flow) dan dasar untuk mambuat model tanaman kelapa 3D. Data produksi kelapa dihitung dari rata-rata jumlah buah per tandan per pohon yang dihitung pada 3 tandan terbawah. produksi kelapa selanjutnya
Potensi
dikonversi ke produksi kopra per hektar.
Satu butir varietas kelapa Dalam sama dengan 300 gram kopra (BALITKA, 2001). Penghitungan konversi butiran menjadi produk kopra (KOPRA) dengan cara sederhana yakni KOPRA=jumlah buah.tandan -1 x 12 bulan x jumlah pohon.ha -1 x 300 g kopra. Selain kopra, maka produksi kelapa dalam bentuk butiran yang disebut KELAPA SEGAR.
Kelapa
butiran dijual dalam satuian kg dan konveri satui butir kelapa untuk satu hektar sama menggunakan formula KOPRA hanya pembobotnya dikali dengan 0.9 kg.butir -1 , (berat rata-rata satu butir varietas kelapa Dalam adalah 0.9 kg). Data produksi
digunakan untuk mengetahui karakter
generatif kelapa, menghitung Land Equivalent Ratio (LER) dan analisis ekonomis kelayakan usaha tani kelapa polikultur (BC ratio). 3.4.6 Tanaman sela Pengamatan tanaman sela jagung, padi, dan kacang tanah terdiri atas: Pengamatan parameter vegetatif seperti tinggi tanaman, jumlah daun, jumlah anakan (padi), berat kering dan parameter generatif terutama variabel produksi. Pengamatan dilakukan dalam ubinan 1 m2 dan selanjutnya dikonversi dalam satuan t.ha -1 . 3.5 Analisis Data Analisis data kegiatan penelitian pertama, yaitu berupa data tranmisi radiasi matahari, iklim mikro, kadar air tanah, dan ditribusi hujan dilakukan dengan metode statistik deskriptif. Dengan metode ini, data dapat digambarkan (dideskripsikan) atau disimpulkan, baik secara numerik (misalnya menghitung rata-rata dan standar deviasi) atau secara
25 grafis (dalam bentuk tabel atau grafik).
Analisis tersebut ditujukan
untuk mendapatkan gambaran sekilas mengenai data tersebut, sehingga lebih mudah dibaca dan lebih bermakna. Jadi data transmisi radiasi, suhu, kelembaban udara dan kadar air tanah dihitung untuk mendapatk an nilai rata-rata, sedangkan data distribusi hujan menggunakan analisis deskriptif dan regresi untuk mengetahui seberapa besar pengaruh total curah hujan terhadap curahan tajuk, aliran batang, hujan efektif, dan intersepsi tajuk. Data dari penelitian penanaman tanaman sela, yang diperoleh berdasarkan pengamatan pada parameter vegetatif dan generatif dianalisa dengan analisis ragam dan dilanjutkan dengan analisis regresi untuk mendapatkan model empiris hubungan antara transmisi radiasi matahari (R t ) dengan produksi tanaman jagung, padi dan kacang tanah. 3.6. Analisis Produktivitas Lahan Analisis produktivitas lahan dimaksudkan untuk mengetahui efektivitas pendayagunaan lahan. ketika sistem usaha tani kelapa polikultur diterapkan pada satu kawasan perkebunan. Produktivitas lahan dinilai berdasarkan besaran atau indeks LER. Jika nilai LER >1, maka kegiatan polikultur memberikan pengaruh positif bagi peningkatan penggunaan lahan dibandingkan dengan usaha tani kelapa monokultur. Pada
penelitian
ini
usahatani
polikultur
yang
dimaksud
kelapa+jagung, kelapa+padi, dan kelapa+kacang tanah.
adalah
LER dihitung
dengan persamaan menurut Harwood (1973 diacu dalam Beets WC 1982) sebagai berikut: LER=(P cmix /Pcmon )+(P TS -imix / P TS -imono ) P c mix
: produksi kelapa (t.kopra.ha -1 ) polikultur
P c mon
: produksi kelapa (setara kopra.ha -1 ) monokultur
P TS -imix
: produksi tanaman sela jenis-i (t.ha -1 ) polikultur; dan
P TS -imono
: produksi tanaman sela jenis-i (t.ha -1 ) monokultur.
(16)
26 Produksi kelapa monokultur (P cmon ) (monoculture product check) menggunakan data rata-rata kelapa unggul BALITKA, yaitu kelapa Dalam Mapanget, Tenga dan Palu. Data produksi kelapa polikultur diperoleh pada saat penelitian dilakukan. Karena data, monokultur dalam bentuk produksi kopra per hektar, maka data kelapa penelitian polikultur (Pc mix ) berupa butiran dikonversi juga menjadi produk kopra per hektar. Data kelapa monokultur dan polikultur tersebut selanjutnya digunakan pada penghitungan LER. Data produksi jagung, padi, dan kacang tanah monokultur (monoculture products check) diperoleh dari hasil penelitian di lahan terbuka dan data produksi tanaman sela polikultur dengan kelapa diperoleh pada kombinasi kelapa umur 20 dan 50 tahun dengan ketiga tanaman sela (Jagung, padi, dan kacang tanah) . Penghitungan LER pada kelapa umur lima tahun tidak dilakukan karena belum berproduksi. Data produksi dikonversi menjadi satuan berat, yaitu ton per hektar. 3.7. Analisis Usahatani Analisis dilakukan untuk melihat keuntungan atau kerugian secara ekonomi dalam usaha tani polikultur berbasis kelapa, yaitu analisis BC ratio. Beberapa asumsi utama adalah (1) luas lahan usaha tani adalah satu hektar, (2) petani menggunakan modal sendiri dalam usaha taninya, (3) penanaman tanaman sela jagung, padi, dan kacang tanah dilakukan dua kali dalam satu tahun, (4) produk kelapa diklasifikasi atas kelapa segar dan kopra,
(5). produksi kelapa dalam buah/tandan/bulan dan
panen dilakukan setiap kuartal (empat bulan sekali), (6) transaksi penjualan dilakukan di kebun petani dan harga kopra atau kelapa segar dianggap sama untuk mencegah adanya disparitas pendapatan , (7) semua tenaga kerja diperhitungkan sebagai biaya produksi, dan (8) periode waktu analisis adalah satu tahun dan harga produk dan biaya kerja tidak berubah. Setelah asumsi-asumsi tersebut ditetapkan, maka selanjutnya analisis usaha tani dilakukan dengan menghitung pendapatan atau produksi usaha tani dan biaya usaha tani, Penghitungan BC ratio usaha
27 tani kelapa dilakukan pada kegiatan kelapa monokultur, kelapa+jagung, kelapa+padi, dan kelapa+kacang tanah, dan tanaman sela monokultur di lahan terbuka.
