Pendahuluan MODEL SIMULASI PERKEMBANGAN, PERTUMBUHAN DAN NERACA AIR TANAMAN KENTANG PADA DATARAN TINGGI

Penyusunan model simulasi pertumbuhan dan perkembangan serta neraca air tanaman kentang memperhatikan lingkungan tumbuh, kebutuhan air, dan proses fisiologis tanaman Model simulasi pertumbuhan, perkembangan dan neraca air tanaman kentang disusun untuk menjelaskan mekanisme proses pertumbuhan yang terjadi selama masa hidup tanaman dan hasil akhir. Model juga akan mensimulasikan komponen-komponen proses yang terjadi selama masa pertumbuhan tanaman seperti neraca air kadar air tanah, pertumbuhan tanaman LAI, berat kering akar, batang, daun dan umbi serta fase-fase perkembangan tanaman. Model simulasi tanaman kentang yang sudah disusun dan sudah diuji keabsahan selanjutnya digunakan untuk mensimulasikan pengaruh perubahan iklim terhadap hasil dan produktivitas tanaman kentang pada berbagai sentra produksi kentang di Indonesia. kentang itu sendiri. Lahan merupakan faktor lingkungan fisik tanaman kentang dalam skala terbatas yang harus mendapat perhatian, secara relatif masih dapat diperbaiki apabila ternyata kurang sesuai dengan pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Namun iklim merupakan salah satu faktor lingkungan fisik yang belum dapat dikendalikan, kecuali pada kondisi terbatas seperti dalam rumah kaca, dan sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan serta produksi tanaman.

6.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menyusun model simulasi perkembangan, pertumbuhan, dan neraca air tanaman kentang yang dapat menjelaskan mekanisme proses yang terjadi selama periode pertumbuhan dan perkembangan tanaman guna memprediksi potensi produksi dan antisipasi dampak perubahan iklim terhadap produktivitas kentang pada sentra-sentra produksi kentang di Indonesia.

6.3. Asumsi

Model dipengaruhi oleh unsur-unsur cuaca harian, yaitu : curah hujan, radiasi surya, suhu dan kelembaban udara, serta kecepatan angin. Parameter tanah yang berpengaruh adalah titik layu permanen, kapasitas lapang, sedangkan parameter tanaman yang berpengaruh adalah RUE, spesifik leaf area SLA, suhu dasar dan thermal unit. Faktor kesuburan tanah dan serangan hama penyakit tanaman diasumsikan tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman kentang yang dimodelkan. 6.4. Metodologi 6.4.1. Tempat dan Waktu Penelitian lapang yang sudah dilakukan pada tiga lokasi di Pacet dan Galudra, Provinsi Jawa Barat, serta di Kerinci, Provinsi Jambi digunakan untuk menunjang penyusunan model, yaitu untuk parameterisasi pada proses kalibrasi Pacet dan validasi model Galudra dan Kerinci. Waktu pelaksanaan dari ketiga percobaan ini mulai dari Desember 2009 sampai September 2011.

6.4.2. Tahapan Penyusunan Model Simulasi Tanaman Kentang

Tahap awal dalam penyusunan model simulasi tanaman kentang adalah menentukan tujuan, bentuk serta tingkatan model. Setelah memahami proses yang akan melandasi, ditentukan mekanisme hubungan antar peubah secara jelas. Pembuatan model deskriptif berupa diagram alur sebelum perumusan hubungan- hubungan kuantitatif akan sangat membantu dalam pembuatan model atau pemrograman komputer. Diagram alur sangat penting khususnya bila model cukup rumit, sehingga akan mempermudah memahami struktur dan mekanisme beserta faktor-faktor pembatasnya. Diagram alur tersebut dikenal dengan nama Diagram Forrester yang menjelaskan hubungan antar peubah serta aliran massa dan aliran informasi. Aliran informasi merupakan representasi persamaan- persamaan matematis Gambar 20 dan 22. Model simulasi tanaman kentang yang disusun mempunyai resolusi harian sehingga diperlukan unsur-unsur cuaca harian sebagai masukan yang meliputi : curah hujan mm hari -1 , radiasi surya MJ m -2 hari -1 , suhu udara o C, kelembaban udara ,dan kecepatan angin m detik -1 . Masukan model input variables adalah keadaan awal initial variables, parameter cuaca, tanah dan tanaman dan peubah luar unsur-unsur cuaca. Keluaran model adalah : fase perkembangan tanaman, LAI, dan biomassa tanaman akar, batang, daun, dan umbi, dan komponen neraca air kadar air tanah, evaporasi dan transpirasi aktual, intersepsi tajuk, dan drainase. Model simulasi tanaman kentang yang disusun terdiri dari tiga submodel, yaitu : 1 submodel perkembangan tanaman, 2 submodel pertumbuhan tanaman, dan 3 submodel neraca air. Submodel perkembangan menduga laju perkembangan tanaman selama periode pertumbuhan tanaman tanam-panen berdasarkan konsep thermal unit. Submodel perkembangan akan menentukan pembagian assimilat hasil fotosintesis pada submodel pertumbuhan berdasarkan proporsi biomassa. Persamaan proporsi alokasi biomassa ke berbagai bagian tanaman akar, batang, daun dan umbi diturunkan dari percobaan lapang. Keluaran submodel ini memungkinkan prediksi waktu yang diperlukan oleh setiap fase perkembangan, sehingga pada akhirnya dapat ditentukan waktu panen tanaman kentang yang dimodelkan. Submodel pertumbuhan mensimulasikan mekanisme pertumbuhan tanaman berdasarkan produksi biomassa yang dihitung dari radiasi surya yang diintersepsi oleh tajuk tanaman, yang ditentukan oleh LAI dan radiasi datang di atas tajuk tanaman. Produksi biomassa berkorelasi positif dengan nisbah laju transpirasi aktual dan potensial yang dihitung dalam submodel neraca air. Keluaran submodel pertumbuhan ini adalah jumlah biomassa untuk setiap bagian tanaman biomassa akar, batang, daun, dan umbi. Submodel neraca air mensimulasikan gerakan air mulai dari curah hujan jatuh di atas tajuk tanaman, diintersepsi tajuk dan jatuh ke atas permukaan tanah, kemudian terinfiltrasi ke dalam lapisan tanah, terjadi perkolasi, penguapan pada permukaan tanah sampai pada transpirasi tanaman. Berdasarkan komponen- komponen neraca air tersebut kandungan air tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman dapat diprediksi.

6.4.2.1. Submodel Perkembangan

Laju perkembangan dari masing-masing kejadian fenologi tanaman kentang didekati dengan konsep thermal unit TU. Laju perkembangan tanaman terjadi bila suhu rata-rata harian melebihi suhu dasar To, yang ditentukan sebesar 10 o C. Hubungan antara fase perkembangan tanaman s dengan suhu udara dapat dituliskan sebagai berikut : s = ∑T–ToTU atau ds = T – ToTU, TTo 1 TU adalah thermal unit d o Berdasarkan pengamatan di lapang kejadian fenologi tanaman kentang dihitung sejak tanam sampai fase pematangan umbi panen dan diberi skala 0 – 1, yang dibagi menjadi 5 kejadian yaitu : tanam-muncul tunas s = 0,16, pembentukan umbi s = 0,33, pengisian umbi s = 0,44, pematangan umbi s = 0,80, dan awal panen s = 1,00. Fase perkembangan s antara masing- masing kejadian fenologi tersebut dihitung dengan mengadopsi persamaan yang dikembangkan Handoko 1994. Flow chat submodel perkembangan ditunjukkan pada Gambar 19. C yang diperlukan untuk mencapai tingkat perkembangan tertentu. Nilai s akan sama dengan 1 bila tingkat perkembangan tersebut telah tercapai atau pada saat itu ∑ T – To = TU. Jumlah hari t yang diperlukan untuk mencapai fase tersebut dapat ditentukan pada saat s = 1. N Y Start N Y N Y Jumlah : s=s1+s2+s3+s4+s5 Call emergence Call vegetative Call inisiasi Call bulking Inisialisasi Tb, TUem,TUveg, TUins,TUbulk,TUmat S=0 Suhui S0.16 S0.33 S0.44 S0.8 N N N N N N N N Call mature N Y N Y SuhuiTb TU=TU+suhui-Tb End N N Gambar 19. Flow chart submodel perkembangan tanaman kentang