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 (RUE AGB ) atau biomassa total termasuk akar dan umbi kentang (RUE biomass ) 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 (k Granola = 0,318, k Atlantis = 0,176). Tanaman kentang varietas Granola (G1) memiliki RUE yang lebih tinggi (RUE AGB = 0,63 g MJ-1 dan RUE biomass = 1,37 g MJ-1) dibandingkan varietas yang sama tetapi generasi berikutnya atau G2 (RUE AGB = 0,45 g MJ-1 dan RUE biomass = 1,12 g MJ-1). Namun demikian, varetas Atlantis memiliki RUE lebih tinggi (RUE AGB = 0,72 g MJ-1 dan RUE biomass = 1,79 g MJ-1) 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
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 AGB ) or total biomass including roots and tubers (RUE biomass ) 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 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.
61
62
radiation between Granola and Atlantis cultivars was observed due to different morphological characteristics represented by extinction coefficient (k) of each cultivar (k Granola = 0,318, k Atlantis = 0,176). Granola cultivar of generation G1 had higher RUE (RUE AGB = 0,63 g MJ-1 dan RUE biomass = 1,37 g MJ-1) than the same cultivar of the next generation or G2 (RUE AGB = 0,45 g MJ-1 dan RUE biomass = 1,12 g MJ-1). On the other hand, Atlantis cultivar had higher RUE (RUE AGB = 0,72 g MJ-1 dan RUE biomass = 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 berbedabeda. 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) 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). 5.2. Tujuan Penelitian 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 masingmasing 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 (Q int ) 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 (Q o ) dengan radiasi transmisi di bawah tajuk (Q τ ) : Q int = Q o - Q τ
(1)
Q int = Q o . (1- e –k.LAI)
(2)
k adalah koefisien pemadaman tajuk tanaman. Nilai koefisien pemadaman tajuk tanaman (k) dapat diturunkan dengan mengukur Q o dan Q τ serta LAI yang perhitungannya sebagai berikut : Q τ /Q o = e-k.LAI
(3)
sehingga, k = [ln(Q o /Q τ )]/LAI
(4)
Setelah diketahui nilai k dan LAI pada masing-masing periode pengamatan, perhitungan radiasi surya yang diintersepsi tajuk tanaman (Q 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 Q o pada persamaan tersebut. 5.3.5. Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya (RUE) 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/Q int
(5)
ε adalah efisiensi penggunaan radiasi surya (g MJ-1), dW adalah pertambahan berat kering tanaman (g m-2), Q int = 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 (Q o ) 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 4* 8,5 7,2 7,4 7,2 7,7 8,5
U1J1 U2J1 U3J1 U1J2 U2J2 U3J2 Perlakuan
5* 17,5 13,1 11,9 14,5 12,9 13,3
4* 5* J1V1 (Granola) 41,8 38,1 J2V1 (Granola) 29,4 26,6 J1V2 (Atlantis) 42,6 38,5 J2V2 (Atlantis) 30,8 27,9 *) Minggu setelah tanam (MST)
intersepsi radiasi surya (MJ.m-2) Percobaan II (Granola) 6* 7* 8* 9* 27,1 26,4 34,3 53,2 13,3 17,7 23,8 55,2 11,9 19,1 22,7 62,0 18,7 25,3 32,1 34,5 12,8 21,8 31,4 29,3 9,8 23,7 29,9 28,0 Percobaan III 6* 7* 8* 9* 10* 43,3 49,4 45,1 28,6 41,2 27,2 30,5 30,9 19,6 28,2 39,2 44,0 42,4 26,4 36,7 27,0 29,7 32,2 18,2 27,4
10* 29,1 31,8 32,1 19,9 17,2 17,3
11* 25,0 30,9 33,8 18,9 19,0 19,2
11* 56,7 37,8 48,3 34,2
12* 43,3 30,3 37,5 28,0
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. 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. 5.4.3. Hubungan LAI dengan Intersepsi Radiasi Surya 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 Granola (G1) Granola (G2) Atlantis (G4)
Nilai RUE (g MJ-1) 0,63 1,37 0,45 1,12 0,72 1,79
Penggunaan data 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) Nurmala (1999) Suryanto (2005) Rezig at al. (2010) Shah (2010) Mondani et al. (2011)
3,17 1,4 – 6,8 1,4 4,47 – 4,77 1,97 – 2,78 0,97 – 1,10
Global PAR PAR Global PAR PAR
Biomasaa total Biomasaa total Biomasaa total Biomasaa total Biomasaa total Biomasaa total
Bintje dan Granola Granola Granola Spunta 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 (k Granola = 0,318, k Atlantis = 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.
