Submodel Neraca Air Tahapan Penyusunan Model Simulasi Tanaman Kentang

transmisi dan intersepsi energi radiasi surya melalui tajuk tanaman menggunakan Hukum Beer. Berikut perhitungan Em dan Tm Handoko 1994 : { } { } γ λ γ + ∆ − + ∆ = = ∫ a s n e e u Q ETp ETm 15 ILD k e ETm Em − = 16 ETm e Tm ILD k − − = 1 17 ∆ adalah kemiringan kurva hubungan antara tekanan uap air jenuh dan suhu udara Pa K -1 , Q n radiasi neto W m -2 , γ tetapan psikrometer, ∫u fungsi aerodinamik MJ m -2 Pa -1 , e s - e a defisit tekanan uap air Pa dan λ panas spesifik penguapan 2.454 MJ kg -1 Evaporasi Tanah Aktual . Evaporasi tanah aktual Ea dihitung menggunakan metode Ritchie 1972 yang terdiri dari dua tingkat evaporasi. Pada tingkat pertama, setelah terjadi hujan, evaporasi aktual sama dengan nilai maksimumnya sampai nilai evaporasi kumulatif mencapai nilai paramater tanah U. Setelah nilai U terlampaui tahap -2 tanah sudah cukup kering selanjutnya Ea merupakan fungsi waktu pada tahap -2 t . 2 Tahap 1: dan Em sebagai berikut : Em Ea = ∑ Em U 18 Tahap 2: 5 . 2 5 . 2 1 − − = t t Ea α α ∑ Em ≥ U 19 t 2 Transpirasi Aktual . Transpirasi aktual Ta dihitung berdasarkan fungsi transpirasi maksimum Tm dan kadar air tanah pada lapisan akar. Model ini terdiri dari satu lapisan tanah sedalam 60 cm, Ta dihitung sebagai fungsi Tm dan kadar air tanah Handoko, 1994 : adalah jumlah hari setelah terjadinya evaporasi tahap-2. Ta = 0, jika θ θ wp Ta = θ-θ 20.1 wp {0,4 θ fc - θ wp } jika θ wp θθ fc Ta = Tm, jika θθ 20.2 fc θ : kadar air tanah, θ 20.3 fw : kadar air tanah pada kapasitas lapang dan θ wp : kadar air tanah pada titik layu permanen, Ta laju transpirasi aktual mm hari -1 Kadar Air Tanah. Perhitungan kadar air tanah dilakukan berdasarkan neraca air yang terdiri dari input dan output sebagai berikut : . θ t = θ t-1 + Is t -Pc t - Ea t - Ta t t menyatakan hari pada saat perhitungan dilakukan. 21

6.4.2.4. Parameterisasi Model

Parameter adalah karakteristik dari unsur model yang bersifat konstan selama masa simulasi. Parameter yang digunakan dalam model simulasi tanaman kentang, yaitu : parameter cuaca, tanaman dan tanah yang diperoleh dari data percobaan lapangan dan beberapa referensi yang diperlukan selama simulasi. Parameter Cuaca. Parameter cuaca yang terdiri dari tetapan psikometrik, massa jenis udara panas laten penguapan, kapasitas panas ditetapkan berdasarkan hasil referensi Parameter Tanaman. Efisiensi penggunaan radiasi ε dalam g MJ -1 diperoleh dari data pengukuran biomassa tanaman dan radiasi yang diintersepsi tajuk. Luas daun spesifik SLA diperoleh dari data pengukuran luas daun dan massa daun tanaman kentang. Koefisien respirasi pertumbuhan kg dan koefisien respirasi pemeliharaan km ditetapkan masing-masing sebesar 0,14 dan 0,015 Amthor 2000. Suhu dasar T o Parameter Tanah ditetapkan sebesar 10°C dari hasil kalibrasi model. thermal unit TU dalam d °C diperoleh dari pengamatan lapang menurut periode fase perkembangan tanaman kentang mulai tanam sampai panen diturunkan dari hasil percobaan lapang pertama di Pacet-Cipanas, Provinsi Jawa Barat. Kapasitas lapang dan titik layu permanen dalam model dibatasi sebagai kadar air tanah pada tegangan air tanah masing-masing sebesar ψ = -30 kpa dan ψ = -1,5 MPa. Parameter yang berhubungan dengan penguapan, yaitu U dan α dapat ditentukan dari nilai K sw

6.4.2.5. Kalibrasi Model

saturated hydroulic conductivity, namun dalam model ini dianggap konstan masing-masing sebesar 12 dan 5,08 Ritchie 1972. Tahapan kalibrasi adalah mengubah-ubah beberapa atau banyak parameter sampai perbedaan antara nilai pengukuran dengan dugaan model tidak nyata. Nilai parameter dapat diperoleh melalui pendekatan garis regresi dan bentuk persamaan lainnya. Nilai parameter yang diperoleh tersebut dapat menjadi tidak sesuai jika menggunakan data yang lain. Oleh karena itu, model perlu divalidasi sebelum diaplikasikan menggunakan data selain yang telah digunakan untuk kalibrasi. Model dikalibrasi menggunakan data Percobaan I di daerah Pacet, Kabupaten Cianjur, Provinsi Jawa Barat, pada perlakuan U1J1. Proses kalibrasi ini akan dapat menghasilkan nilai-nilai parameter model yang sesuai sebelum dilakukan proses validasi model.

6.4.2.6. Validasi Model

Validasi model dilakukan dengan membandingkan hasil prediksi model dengan data pengukuran lapang observasi. Data yang digunakan adalah hasil Percobaan II di daerah Galudra, Kabupaten Cianjur, Provinsi Jawa Barat pada perlakuan J2U1. Data Percobaan III di daerah Kerinci, Provinsi Jambi, pada perlakuan J1V1 varietas Granola dan J1V2 varietas Atlantis juga digunakan untuk validasi model selanjutnya. Validasi dilakukan dengan dua cara, yaitu uji statistik uji t berpasangan dan secara kualitatif menggunakan metode grafik fitting dan uji 1 : 1. Validasi secara grafik dilakukan dengan membuat plot 1 : 1 antara data prediksi dengan pengukuran. Data hasil prediksi dan pengukuran apabila makin berimpit pada garis 1:1, maka model semakin mendekati hasil pengukuran lapang. Sebaliknya, apabila semakin jauh dari garis 1:1 maka prediksi model makin kurang tepat. Validasi yang lain menggunakan uji statistik berpasangan. Urutan uji berpasangan adalah sebagai berikut Steel dan Torrie 1991. i i i m p D − = 22.1 n D D i ∑ = 22.2 1 2 2 −         − = ∑ ∑ n n n D D SE i i 23.3 SE D t = 23.4 D i dan D adalah rata-rata antara prediksi p dan pengukuran m, SE adalah galat baku dari perbedaan dan t-student. Antara model dengan hasil pengukuran berbeda nyata bila P 0,05 dan tidak nyata bila P 0,05 atau jika t-hitung t-tabel software minitab menunjukkan P-value 5, maka antara model dengan hasil pengukuran tidak berbeda nyata sama. 6.5. Hasil dan Pembahasan 6.5.1. Parameterisasi Model Model simulasi tanaman kentang disusun setelah mendapatkan nilai-nilai parameter yang diturunkan dari hasil percobaan lapang pertama di Pacet dan studi literatur. Tabel 11 menunjukkan parameter-parameter yang digunakan sebagai masukan model. Tabel 11. Nilai-nilai parameter yang digunakan dalam menyusun model simulasi tanaman kentang Parameter Simbol Satuan Nilai Sumber

1. CUACA

Tetapan psikometrik Massa jenis udara Panas laten penguapan Kapasitas panas γ d air lhv cp Pa o Kg m C MJ kg -3 Pa -1 o C -1 66,1 1.204 2.454 1.010 Lascano 1991 Lascano 1991 Lascano 1991 Lascano 1991

2. TANAMAN

Efisiensi Penggunaan Radiasi Luas Daun Spesifik Koefisien pemadaman Koefisien respirasi pemeliharaan Koefisien respirasi pertumbuhan Thermal unit GranolaAtlantis Plant-emergence Vegetative Tuber initiation Tuber bulking Maturation Suhu dasar RUE Granola RUE Atlantis SLA k Granola k Atlantis km kg TU1 TU2 TU3 TU4 TU5 Tb g MJ -1 hari g MJ -1 -1 hari ha kg -1 unitless -1 unitless hari hari C hari C hari C hari C C C 1,12 1,79 0,005 0,3 0,2 0,015 0,14 160168 170175 110115 360378 200217 10 Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini Amthor 2000 Amthor 2000 Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini Percobaan ini

3. TANAH

Titik layu permanen Kapasitas lapang Tetapan U Tetapan α TLP KL U α mm mm 28 35 12 5,08 Percobaan ini Percobaan ini Ritchie 1972 Ritchie 1972

6.5.2. Validasi Submodel Perkembangan, Pertumbuhan, dan Neraca Air Tanaman Kentang

Validasi dilakukan dengan membandingkan beberapa peubah-peubah prediksi model dengan hasil pengamatan atau pengukuran lapang Boote et al. 1996; Hoower dan Perry 1989. Validasi menggunakan data hasil pengamatan dan pengukuran Percobaan II di daerah Galudra, Jawa Barat, perlakuan J2U1 dan Percobaan III di daerah Kerinci, Jambi, perlakuan J1V1 dan J1V2. Validasi dengan uji t berpasangan dilakukan untuk ketiga submodel pada peubah-peubah prediksi model. Tabel 12 menunjukkan hasil uji t berpasangan peubah-peubah antara prediksi model dengan hasil pengukuran lapang observasi. Tabel 12. Uji berpasangan t-student peubah-peubah ketiga submodel Percobaan II dan Percobaan III. Peubah Satuan P-Value Perbedaan Percobaan II Granola I Submodel Perkembangan Umur tanaman hari 0,688 tn II Submodel Pertumbuhan LAI Biomassa akar Biomassa batang Biomassa daun Biomassa umbi unitless kg ha kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 -1 0,061 0,636 0,751 0,015 0,795 tn tn tn n tn III Submodel Neraca Air Kadar air tanah 0-60 cm mm 0,061 tn Percobaan III Granola I Submodel Perkembangan Umur tanaman hari 0,688 tn II Submodel Pertumbuhan LAI Biomassa akar Biomassa batang Biomassa daun Biomassa umbi unitless kg ha kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 -1 0,066 0,669 0,070 0,171 0,804 tn tn tn tn tn Percobaan III Atlantis I Submodel Perkembangan Umur tanaman hari 0,041 n II Submodel Pertumbuhan LAI Biomassa akar Biomassa batang Biomassa daun Biomassa umbi unitless kg ha kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 -1 0,043 0,016 0,258 0,042 0,173 n n tn n tn III Submodel Neraca Air Kadar air tanah 0 – 60 cm mm 0,326 tn Keterangan : tn = tidak nyata, n = nyata Hasil pengujian dengan uji t berpasangan antara prediksi model dan observasi pada varietas Granola menunjukkan perbedaan yang tidak nyata P 0,05 di hampir semua peubah yang diuji, kecuali pada biomassa daun Tabel 12. Tabel 12 juga menunjukkan hasil pengujian pada varietas Atlantis yang tidak berbeda nyata P 0,05 pada biomassa akar dan umbi serta kadar air tanah.