Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L)
PEMODELAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN
TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
GUSTI RUSMAYADI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pemodelan Pertumbuhan
dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) adalah karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka
di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Mei 2009
Gusti Rusmayadi
NRP G261060021
ABSTRACT
GUSTI RUSMAYADI. Crop modeling of Growth and Development of Jatropha
(Jatropha curcas L.). Under direction of HANDOKO, YONNY
KOESMARYONO and DIDIEK HADJAR GOENADI.
Plant growth interpretation in terms of accumulated intercepted solar radiation
and the radiation use efficiency (RUE) was used to study the growth and
development of Jatropha (Jatropha curcas L.). Some of crop growth simulation
models have been developed using the RUE concept to predict crop growth and
yield under various environments. This research was carried out to quantify the
RUE, biomass and leaf area index on Jatropha under different rainfall condition,
four levels of nitrogen fertilizer (N) and three population densities (P) planted
twice. The experiments used a systematic Nelder fan design with 9 spokes and 4
– 5 rings were conducted at SEAMEO-BIOTROP field experiment in 2007. The
inner and outer plants were not used as sample. This design has 18 – 27 data
observation per plot every experiment. In plot was be placed nitrogen treatment
(N) that are W1N0 (0 g Urea per plant), W1N1 (20 g Urea per plant), W1N2 (40
g Urea per plant), and W1N3 (60 g Urea per plant) and every ring was be placed
population density (P) of W1P1 (17.698 plant per hectare or 1.7 plant per m2),
W1P2 (3.246 plant per hectare or 0.32 plant per m2) and W2P1 (17 698 plant
per hectare or 1.7 plant per m2), W2P2 (3 246 plant per hectare or 0.32 plant per
m2) and W2P3 (1 314 plant per hectare or 0.13 plant per m2). Data from the first
experiment (W1) were used for parameterization and calibration and the second
experiment (W2) data for model validation. The parameterization and
evaluation used of was employed radiation intensity that varied substantially
from about 2.2 to 14.9 MJm-2d-1. Values of RUE at treatment W1N0, W1N1,
W1N2, and W1N3 obtained were 0.58 (r=0.85) g MJ-1, 0.66 (r=0.75) g MJ-1,
0.94 (r=0.82) g MJ-1 to 0.90 (r=0.76) g MJ-1 and for population density W1P1
and W1P2 were 1.3 (r=0.76) and 0.24 (r=0.76), respectively. Based on
parameterization, we found that RUE for prediction above ground biomass
accumulation of Jatropha were 0.94 (r=0.83) g MJ-1 to 1.3 (r=0.75) g MJ-1.
Beside, we also found that on rainfed dry-land WUE increased according to
nitrogen fertilizer. Value of WUE at treatment W2N0, W2N1, W2N2, and
W2N3 were 4.9243 kg ha-1mm-1, 4.4253 kg ha-1mm-1, 6.0858 kg ha-1mm-1 and
4.3124 kg ha-1 mm-1 and for population density W2P1, W2P2 and W2P3 were
9.6514 kg ha-1 mm-1, 2.6178 kg ha-1mm-1 and 0.726 kg ha-1mm-1, respectively.
Validation between model prediction and field experimental data showed that
the best fit of the model indicates that the model can simulate crop growth and
development of Jatropha.
Keywords: crop model, jatropha, radiation use efficiency, water use efficiency.
RINGKASAN
GUSTI RUSMAYADI. Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman
Jarak Pagar (Jatropha curcas L). Dibimbing oleh HANDOKO, YONNY
KOESMARYONO dan DIDIEK HADJAR GOENADI.
Pertumbuhan tanaman yang ditafsirkan sebagai akumalasi dari radiasi surya
yang diintersepsi dan efisiensi penggunaan radiasi surya (Radiation Use
Efficiency, RUE) telah digunakan untuk mengkaji dan menganalisis
pertumbuhan jarak pagar (Jatropha curcas L.). Sejumlah model simulasi
tanaman telah dikembangan berdasarkan konsep RUE untuk memprediksi
pertumbuhan dan hasil dalam lingkungan yang bervariasi. Serangkaian
penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan RUE, biomassa dan indeks luas
daun (ILD) dari jarak pagar pada lahan tadah hujan, dalam empat tingkat
pemupukan dan 3 kerapatan populasi yang ditanam dua kali. Percobaan disusun
secara Nelder Fan Design. Tiap plot terdiri dari 9 spoke dan 4 ring (percobaan
pertama, W1) serta 9 spoke dan 5 ring (percobaan kedua, W2). Tanaman bagian
terdalam (inner) dan terluar (outer) tidak digunakan sebagai contoh. Rancangan
ini akan menyediakan 18 – 27 data pengamatan per plot pada masing-masing
percobaan. Pada masing-masing plot ditempatkan perlakuan pemupukan
nitrogen (N) yaitu W1N0 (0 g Urea per pohon), W1N1 (20 g Urea per pohon),
W1N2 (40 g Urea per pohon), dan W1N3 (60 g Urea per pohon), dan dalam
setiap radian ditempat populasi tanaman (P) yaitu W1P1 (17.698 tanaman per
hektar atau 1.7 tanaman per m2), W1P2 (3.246 tanaman per hektar atau 0.32
tanaman per m2) dan W2P1 (17 698 tanaman per hektar atau 1.7 tanaman per
m2), W2P2 (3 246 tanaman per hektar atau 0.32 tanaman per m2) serta W2P3 (1
314 tanaman per hektar atau 0.13 tanaman per m2). Pada percobaan pertama,
tanaman asal biji ditanam langsung pada tanggal 18 April 2007 dan dipanen
tanggal 22 Oktober 2007. Pada percobaan kedua, tanaman asal biji disemai
tanggal 14 April 2007 dan ditanam tanggal 12 Mei 2007 dan dipanen tanggal 20
Oktober 2007. Nilai RUE pada perlakuan W1N0, W1N1, W1N2, dan W1N3
diperoleh sebesar 0.58 (r=0.85) g MJ-1, 0.66 (r=0.75) g MJ-1, 0.94 (r=0.82) g
MJ-1 sampai 0.90 (r=0.76) g MJ-1 dan untuk kerapatan populasi W1P1 dan
W1P2 adalah 1.3 (r=0.76) g MJ-1 dan 0.24 (r=0,76) g MJ-1. Berdasarkan
parameterisasi nilai RUE untuk memprediksi akumulasi biomassa Jarak pagar
adalah 0.94 (r=0.83) g MJ-1 sampai 1.3 (r=0.75) g MJ-1. Selain itu, nilai efisiensi
penggunaan air (Water Use Efficiency, WUE) jarak pagar pada lahan tadah
hujan meningkat menurut pemberian nitrogen sampai batas tertentu dan juga
menurut kerapatan populasi. Nilai WUE pada perlakuan W2N0, W2N1, W2N2,
dan W2N3 masing-masing mencapai 4.9243 kg ha-1mm-1, 4.4253 kg ha-1 mm-1,
6.0858 kg ha-1mm-1 dan 4.3124 kg ha-1mm-1 serta untuk W2P1, W2P2 dan
W2P3 adalah 9.6514 kg ha-1mm-1, 2.6178 kg ha-1mm-1 dan 0.726 kg ha-1 mm-1.
Validasi antara model dengan data pengukuran lapang menunjukkan bahwa
model dapat mensimulasi pertumbuhan dan perkembangan dari jarak pagar.
Aplikasi model dilakukan dengan beberapa skenario. Skenario berdasarkan
perubahan iklim, ketinggian tempat dan pemupukan nitrogen menunjukkan
bahwa pertumbuhan dan produksi jarak pagar dipengaruhi oleh pengurangan
radiasi surya, pengurangan curah hujan dan peningkatan suhu udara, serta
pemberian nitrogen.
Kata kunci: efisiensi penggunaan radiasi, efisiensi penggunaan air, jarak pagar,
pemodelan tanaman.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2009
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya.
Pengutipan hanya untuk kepentingan
pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan
kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan
kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
PEMODELAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN
TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
GUSTI RUSMAYADI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Klimatologi Terapan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
9
Penguji pada Ujian Tertutup :
Dr.Ir. Suwarto, M.Si.
Staf pengajar pada Program Studi Agronomi,
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Penguji pada Ujian Terbuka
Dr.Ir. Hartrisari Hardjomidjojo, DEA.
Staf Pengajar pada Departemen Teknologi
Industri Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Head of Enterprise Development Centre,
SEAMEO BIOTROP.
:
Dr.Ir. Agung Primanto Murdanoto, M.Agr.
Deputy Director-Business Development
PT. Rajawali Nusantara Indonesia
10
Judul Disertasi
:
Nama
NRP
:
:
Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar
(Jatropha curcas L.)
Gusti Rusmayadi
G261060021
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Dr.Ir. Handoko, M.Sc.
Ketua
Dr.Ir. Didiek Hadjar Goenadi, M.Sc, APU.
Anggota
Prof.Dr.Ir. Yonny Koesmaryono,M.S.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi
Klimatologi Terapan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof.Dr.Ir. Handoko, M.Sc.
Prof. Dr.Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian: 15 April 2008
Tanggal Lulus:
11
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya,
sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian
yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2007 ini adalah pemodelan tanaman atas
biaya dari DIPA SEAMEO-BIOTROP tahun 2007, dengan judul Pemodelan
Pertumbuhan dan Perkembangan Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Oleh karena
itu, penulis mengucapkan terimakasih kepada SEAMEO-BIOTROP.
Disertasi ini memuat empat bab yang merupakan pengembangan dari
naskah artikel yang diajukan ke jurnal ilmiah. Bab 2 berisi artikel yang berjudul
“Estimasi Efisiensi Penggunaan Radiasi Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.) untuk
Parameter Pemodelan Tanaman” telah diterbitkan (Agritek 15:165-169). Bab 4
berisi artikel yang berjudul “Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya untuk
Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha
curcas L.) telah diterbikan (Agroscientie 16:78-89).
Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
Bapak Prof.Dr.Ir. Handoko, M.Sc., sebagai ketua komisi pembimbing yang telah
mengenalkan pemodelan tanaman dan masih berkenan membimbing dan
memberikan keleluasaan untuk berkreatifitas dalam penulisan disertasi, kepada
Prof.Dr.Ir. Yonny Koesmaryono, M.S., sebagai anggota komisi yang
menekankan peran penting novelty penelitian dan ketepatan waktu studi dan juga
kepada Bapak Dr.Ir. Didiek Hadjar Goenadi, M.Sc., APU., sebagai anggota
komisi yang memberi saran penulisan yang berkualitas.
Kepada Dr.Ir. Imam Santosa, M.Si. yang memberikan masukan pada
ujian prelim lisan, Dr.Ir. Suwarto, M.Si. yang melihat disertasi ini dengan cermat
pada ujian tertutup, juga kepada Dr.Ir. Hartrisari Hardjomidjojo, DEA dan Dr.Ir.
Agung Primanto Murdanoto, M.Agr. yang memberikan masukan rinci pada ujian
terbuka, penulis mengucapkan terimakasih. Ucapan yang sama disampaikan
kepada Rektor Universitas Lambung Mangkurat dan Drs. Wahyu Utomo yang
berkenan membantu kelancaran pelaksanaan pada ujian terbuka, kepada Ir.
Bregas Budianto, M.Sc., atas bantuan peralatan meteororologi, Ir. I Putu
Santikayasa, M.Sc., dan Laksmita Prima Santi atas bantuan penelusuran pustaka.
Atas motovasi agar menyelesaikan studi, penulis mengucapkan terimakasih
kepada Dr.Ir. Sobri Effendy, M.Si., Ir. Poppy Rejekiningrum, M.Si., Ir. Abdul
Syakur, M.Si., Ir. Muji Haryadi, M.Si. (alm), dan Ir. Yayan Apriyana, M.Sc.
Ucapan terimakasih kepada teknisi Lab SEAMEO BIOTROP, pak Ading
selaku asisten lapangan, Mega F, S.Si dan Rifki atas bantuan teknis dalam
pengelolaan tanaman, pengukuran dan pengambilan contoh tanah dan tanaman.
Demikian pula kepada nama-nama yang tidak dapat disebut satu persatu.
Ucapan terimakasih juga dihaturkan kepada orang tua, mertua, saudara,
serta isteriku Ir. Umi Salawati, M.Si., atas doa, keikhlasan dan kasih sayangnya
sehingga penulis dapat mendalami kajian tentang Klimatologi Terapan dan
Model Simulasi Tanaman dan kepada anakku Gusti Mirsa Rossaliani atas
pengertian dan dukungannya selama ini.
12
RIWAYAT HIDUP
Gusti Rusmayadi dilahirkan di Kotabaru – Kalimantan Selatan (Kal-Sel)
pada tanggal 1 Januari 1963 sebagai anak ke-dua dari tiga bersaudara, dengan
pasangan bapak H. Gt. Imberan dan ibu Hj. Hatifah. Pada tanggal 8 Juli 1990,
penulis menikah dengan Ir. Umi Salawati dan telah dikarunia seorang putri yang
bernama Gusti Mirsa Rossaliani.
Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Budidaya Pertanian,
Fakultas Pertanian Universitas Lambung Mangkurat (UNLAM) Banjarbaru dan
lulus pada tahun 1988. Pada tahun 1993, penulis melanjutkan studi magister di
Program
Studi
Agroklimatologi
(AGK),
FMIPA
IPB
Bogor
dan
menyelesaikannya pada tahun 1996. Program doktor dilanjutkan pada program
studi Klimatologi Terapan (AGK) di perguruan tinggi yang sama pada tahun
2006. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan
Nasional.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar pada Fakultas Pertanian Unlam
sejak tahun 1990. Bidang keilmuan yang menjadi tanggung jawab kami adalah
Klimatologi Pertanian.
Hasil penelitian yang berjudul Crop Modeling of Growth and
Development of Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) yang dibiayai oleh DIPA
SEAMEO-BIOTROP tahun 2007 telah disajikan pada Seminar Biofuel,
Biodiversity Conservation, Sustainable Development and Biotechnology di
SEAMEO-BIOTROP Bogor pada bulan Maret 2008. Hasil penelitian ini
merupakan bagian dari program penelitian S3 penulis.
Sebuah artikel telah diterbitkan dengan judul “Estimasi Efisiensi
Penggunaan Radiasi Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) untuk Parameter
Pemodelan Tanaman” pada Jurnal Agritek – IPM Malang tahun 2007. Artikel
lainnya telah diterbitkan pada Jurnal Agroscientie – Fakultas Pertanian UNLAM
pada bulan April 2009 dengan judul “Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya untuk
Pemodelan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Karya-karya ilmiah
tersebut juga merupakan bagian dari program penelitian S3 penulis.
13
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
DAFTAR LAMPIRAN .........................................................................
1
PENDAHULUAN ......................................................................
1.1. Latar Belakang ...............................................................
1.1.1.
Pemodelan Tanaman Jarak Pagar ....................
1.1.2.
Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ....................
1.1.3.
Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman ....
1.1.4.
Neraca Air dan Kebutuhan Air Tanaman ........
1.1.5.
Neraca Nitrogen ..............................................
1.2. Tujuan Penelitian ............................................................
1.3. Hipotesis .........................................................................
1.4. Manfaat Penelitian ..........................................................
1.5. Ruang Lingkup Penelitian ..............................................
2
EFISIENSI PENGGUNAAN RADIASI DAN PRODUKSI
BIOMASSA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas
L.) PADA LAHAN KERING TADAH HUJAN .......................
2.1. Pendahuluan ……………………………………...........
2.2. Bahan Dan Metode …………………………….….…...
2.2.1.
Tempat dan Waktu Percobaan ……….………
2.2.2.
Percobaan Pertama (W1) …………………….
2.2.3.
Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya ...………
2.2.4.
Pengamatan.......................................................
2.3. Hasil ................................................................................
2.3.1.
Kondisi Cuaca dan Fase Perkembangan
Tanaman ……………………………………..
2.3.2.
Kandungan Air Tanah ……………………….
2.3.3.
Neraca Air ……………………………………
2.3.4.
Nitrogen Tanah ………………………………
2.3.5.
Intersepsi dan Efisiensi Penggunaan Radiasi ..
2.3.6.
Keragaan Tanaman …………………………..
2.4. Pembahasan ……………………………………………
2.5. Kesimpulan …………………………………………….
3
PENGGUNAAN AIR TANAMAN JARAK PAGAR
(Jatropha curcas L.) DI BAWAH KONDISI PEMUPUKAN
NITROGEN DAN KERAPATAN POPULASI PADA
LAHAN KERING TADAH HUJAN .........................................
3.1. Pendahuluan ....................................................................
3.2. Bahan Dan Metode .........................................................
3.2.1.
Tempat dan Waktu Percobaan .........................
3.2.2.
Rancangan Percobaan ......................................
3.2.3.
Percobaan Kedua (W2) ....................................
3.2.4.
Pengamatan.......................................................
xiii
xiv
xvii
1
1
2
5
9
11
12
14
14
14
14
17
17
18
18
19
20
20
23
23
25
27
28
31
34
38
40
42
42
44
44
45
45
45
14
3.3.
Hasil ……………………................................................
3.3.1.
Periode Tumbuh dan Kondisi Cuaca selama
Percobaan …………………………………….
3.3.2.
Neraca Air …………………………………...
3.3.3.
Efisiensi Penggunaan Air ……………..…..…
3.3.4.
Kandungan Air pada Tanaman ……….……...
3.3.5.
Nitrogen Tanah ………………………...…….
3.3.6.
Intersepsi Radiasi Surya ……………………..
3.3.7.
Keragaan Tanaman …………………………..
3.3.8.
Pembahasan ………………………………….
3.4. Kesimpulan …………………………………………….
4
PEMODELAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN
TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha Curcas L.) …………
4.1. Pendahuluan ……………………………………………
4.2. Bahan Dan Metode …………………………………….
4.2.1.
Tempat dan Waktu Percobaan ……………...
4.2.2.
Data Percobaan ……………………….…….
4.2.3.
Model Simulasi Tanaman ………………….
4.2.4.
Parameterisasi ………………………………
4.2.5.
Kalibrasi ……………………………………
4.2.6.
Validasi Model ……………………………..
4.2.7.
Tampilan Model ……………………………
4.3. Hasil ……………………….…………………………..
4.3.1.
Parameterisasi Model ………………………
4.3.2.
Tampilan Model Tanaman Jarak …………..
4.3.3.
Validasi
Model
Pertumbuhan
dan
Perkembangan Tanaman Jarak Pagar ………
4.4. Aplikasi Model Simulasi Tanaman Jarak Pagar ……….
4.4.1.
Penentuan Waktu Tanam terhadap Produksi
Jarak Pagar …...............................................
4.4.2.
Pengaruh Pemupukan Nitrogen terhadap
Jarak Pagar ………………………………...
4.4.3.
Pengaruh Pengurangan Radiasi Surya
terhadap Produksi Jarak Pagar .....................
4.4.4.
Pengaruh Perubahan Iklim terhadap
Produksi Jarak Pagar ....................................
4.5
Pembahasan ……………………………………………
4.6
Kesimpulan …………………………………………….
5
PEMBAHASAN UMUM ……………………….…………….
6
KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………..
DAFTAR PUSTAKA ………………………….……………………..
48
48
48
50
51
52
54
55
59
61
63
63
68
68
68
68
83
85
85
86
87
87
87
90
94
96
98
98
101
103
105
106
115
117
15
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Peubah iklim selama fase perkembangan tanaman .…………
Neraca air selama periode pertumbuhan …………………….
Mineralisasi nitrogen tanah dan nitrogen yang diserap
tanaman ……………………………………………………...
Estimasi, koefisien korelasi dan galat baku parameter serta
hasil pengukuran N tanaman, ILD dan Qint ………………..
Evaluasi parameter RUE antara pengukuran dan perhitungan
produksi biomassa di atas tanah (AGB) pada percobaan
pertama dan kedua ..................................................................
Peubah iklim selama fase perkembangan tanaman …….……
Neraca air selama periode pertumbuhan …………………….
WUE, biomassa dan indek luas daun masing-masing
perlakuan …………………………………………………….
Uji berpasangan dengan t-student …………………………...
Pengujian ketepatan prediksi model dengan pengukuran
lapang ………………………………………………………..
25
27
30
32
33
48
50
55
91
96
16
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Sabuk distribusi Jatropha curcas L. (sumber: The Jatropha
system_http_www.jatropha.de, 2008) ………………………
Peubah cuaca selama periode pertumbuhan tanaman
percobaan ke-satu dan ke-dua (HST 0=18 April dan 2 Mei
2007) ………………………………………………………...
Kadar air tanah pada 0 - 20 cm dengan peningkatan
pemberian nitrogen dan kerapatan populasi ………………...
Kadar air tanah kedalaman 0 - 100 cm pada pemberian
nitrogen dan kerapatan populasi ..............................................
Evapotranspirasi aktual (ETa) masing-masing perlakuan
selama percobaan ……………………………………………
Evapotranspirasi relatif masing-masing perlakuan ………….
Kandungan amonium dan nitrat sampai kedalaman
40 cm perlakuan pemupukan ………………………………..
Kandungan amonium dan nitrat sampai kedalaman
40 cm perlakuan kerapatan populasi ……………….………..
Fraksi intersepsi radiasi surya pada perlakuan pumupukan
dan kerapatan populasi ...........................................................
Efisiensi penggunaan radiasi surya (RUE) .............................
Hubungan antara RUE dengan nitrogen tanaman ..................
Perbandingan antara perhitungan dan pengukuran AGB
dalam parameterisasi (a) dan evaluasi (b) …………………...
Biomassa tanaman pada
perlakuan
nitrogen dan
kerapatan populasi ..................................................................
Indeks luas daun selama percobaan ........................................
Proporsi biomasa (g m-2) masing-masing perlakuan ..............
Hasil tanaman jarak pagar .....................................................
Nitrogen di atas tanah, AGN (kg ha-1) (atas) dan nitrogen
biji (kg ha-1) (bawah) masing-masing perlakuan …………...
Kadar air tanah masing-masing perlakuan …………………..
Evapotranspirasi aktual dan potensial (a) dan nisbah
evapotranspirasi aktual dan potensial (b) masing-masing
perlakuan …………………………………………………….
Efisiensi penggunaan air masing-masing perlakuan ..……….
Kadar air tanaman masing-masing perlakuan .........................
Kandungan air tanaman ..........................................................
Kandungan nitrogen tanah (NH4+) dan (NO3-) pada
kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm perlakuan pemupukan ......
Kandungan nitrogen tanah (NH4+) dan (NO3-) pada
kedalaman
0-20 cm dan 20-40 cm perlakuan kerapatan
populasi ……………………………………………………...
Intersepsi radiasi masing-masing perlakuan ………………...
7
24
26
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
37
38
49
49
50
51
52
53
54
55
17
Halaman
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
Biomassa tanaman pada perlakuan nitrogen dan kerapatan
populasi ...................................................................................
Distribusi biomasa pada perlakuan pemupukan .....................
Distribusi biomasa pada kerapatan populasi ………………...
Indeks luas daun masing-masing perlakuan selama
percobaan ……………………………………………………
Hasil tanaman masing-masing perlakuan ……………………
Nitrogen tanaman dan biji masing-masing perlakuan .............
Bagan diagram alir dari suatu sistem pada produksi tingkat
3 dengan kekurangan nitrogen sebagai faktor pembatas
utama (dimodifikasi dari Penning de Vriest et al. 1989) ……
Interaksi antara komponen pendukung pemodelan jarak
pagar yang dibatasi oleh hara nitrogen, air dan iklim
(dimodifikasi dari Penning de Vriest, 1989) ………………...
Diagram model perkembangan tanaman ..…………………...
Diagram Forrester submodel perkembangan tanaman ………
Diagram Forrester submodel pertumbuhan jarak pagar ……..
Diagram Forrester submodel neraca air jarak pagar ...............
Diagram Forrester submodel neraca nitrogen (diadopsi
dari Handoko, 1992) ................................................................
Organisasi model selama simulasi ..........................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) kadar air tanah (a) dan perbandingan dengan
plot 1 : 1 .................................................................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) fase perkembangan tanaman (a) dan perbandingan
dengan plot 1 : 1 .....................................................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) indeks luas daun (a), biomassa dan biji (c) dan
perbandingan dengan plot 1:1. (b,d) .......................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) nitrogen tanah (a) dan perbandingan dengan
plot 1 : 1 (b) ………………………………………………...
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) nitrogen tanaman (a) dan perbandingan dengan
plot 1 : 1 (b) ………………………………….…….………...
Hasil prediksi dan pengukuran fase perkembangan tanaman
selama periode pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan
plot 1:1 (b) …………………………………….….………….
Hasil prediksi dan pengukuran AGB dan ILD selama
periode pertumbuhan (a,c) dan perbandingan dengan plot
1:1 (b,d) ……………………………………………………...
Hasil prediksi dan pengukuran kadar air tanah selama
periode pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan plot
1:1 (b) ………………………………………………………..
56
56
57
57
58
59
66
68
69
70
71
75
79
87
88
88
89
89
90
91
92
93
18
Halaman
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
Hasil prediksi dan pengukuran evapotranspirasi kumulatif
selama periode pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan
plot 1:1 (b) ……………………………………………….….
Hasil prediksi dan pengukuran N tanah selama periode
pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan plot 1:1 (b) .……
Hasil prediksi dan pengukuran N tanah dan AGN selama
periode pertumbuhan (a,c) dan perbandingan dengan plot
1:1 (b,d) ……………………………………………………...
Variasi hasil biji jarak pagar yang ditanam menurut bulan
kalender di Bogor-Jawa Barat ……………………………….
Radiasi yang diintersepsi dan curah hujan yang diterima
selama periode pertumbuhan tanaman ....................................
Simulasi respon biomassa dan biji jarak terhadap pemupukan
nitrogen ……………………………………………………...
Simulasi pemupukan nitrogen pada tanaman jarak terhadap
kandungan air tanah dan evapotranspirasi aktual ……………
Simulasi respon tanaman jarak terhadap pengurangan radiasi
surya sebesar 20% terhadap AGB dan biji (a), ILD (b) dan
fase perkembangan, s (c) …………………………………….
Simulasi respon tanaman jarak akibat pengurangan radiasi
surya sebesar 20% terhadap KAT (a) dan ETa (b) .................
Simulasi biomasa (a) dan hasil biji jarak di Bogor-Jawa
Barat yang ditanam tanggal 14 setiap bulan, pada kodisi
curah hujan sekarang dan akan datang dengan 3 skenario …..
Skenario pengurangan curah hujan dan peningkatan suhu
udara (skenario III)-umur tanaman .........................................
93
94
94
97
97
98
99
100
101
102
103
19
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Nelder Fan design percobaan I dan II ………………………
128
2.
Denah rancangan percobaan I dan II ………………………...
129
3.
Deskripsi populasi IP-1P …………………………………….
130
4.
Data percobaan ke-satu ……………………………………...
131
5.
Foto percobaan ………………………………………………
136
6.
Penurunan beberapa parameter ……………………………...
137
7.
Data percobaan ke-dua ………………………………………
139
8.
Parameter dalam model simulasi tanaman jarak pagar .……..
145
9.
List program pemodelan tanaman jarak pagar …..…………..
146
10.
Uji t berpasangan antara model dan pengukuran percobaan II
164
11.
Daftar simbol dalam diagram Forrester dan bahasa program .
165
TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
GUSTI RUSMAYADI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pemodelan Pertumbuhan
dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) adalah karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka
di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Mei 2009
Gusti Rusmayadi
NRP G261060021
ABSTRACT
GUSTI RUSMAYADI. Crop modeling of Growth and Development of Jatropha
(Jatropha curcas L.). Under direction of HANDOKO, YONNY
KOESMARYONO and DIDIEK HADJAR GOENADI.
Plant growth interpretation in terms of accumulated intercepted solar radiation
and the radiation use efficiency (RUE) was used to study the growth and
development of Jatropha (Jatropha curcas L.). Some of crop growth simulation
models have been developed using the RUE concept to predict crop growth and
yield under various environments. This research was carried out to quantify the
RUE, biomass and leaf area index on Jatropha under different rainfall condition,
four levels of nitrogen fertilizer (N) and three population densities (P) planted
twice. The experiments used a systematic Nelder fan design with 9 spokes and 4
– 5 rings were conducted at SEAMEO-BIOTROP field experiment in 2007. The
inner and outer plants were not used as sample. This design has 18 – 27 data
observation per plot every experiment. In plot was be placed nitrogen treatment
(N) that are W1N0 (0 g Urea per plant), W1N1 (20 g Urea per plant), W1N2 (40
g Urea per plant), and W1N3 (60 g Urea per plant) and every ring was be placed
population density (P) of W1P1 (17.698 plant per hectare or 1.7 plant per m2),
W1P2 (3.246 plant per hectare or 0.32 plant per m2) and W2P1 (17 698 plant
per hectare or 1.7 plant per m2), W2P2 (3 246 plant per hectare or 0.32 plant per
m2) and W2P3 (1 314 plant per hectare or 0.13 plant per m2). Data from the first
experiment (W1) were used for parameterization and calibration and the second
experiment (W2) data for model validation. The parameterization and
evaluation used of was employed radiation intensity that varied substantially
from about 2.2 to 14.9 MJm-2d-1. Values of RUE at treatment W1N0, W1N1,
W1N2, and W1N3 obtained were 0.58 (r=0.85) g MJ-1, 0.66 (r=0.75) g MJ-1,
0.94 (r=0.82) g MJ-1 to 0.90 (r=0.76) g MJ-1 and for population density W1P1
and W1P2 were 1.3 (r=0.76) and 0.24 (r=0.76), respectively. Based on
parameterization, we found that RUE for prediction above ground biomass
accumulation of Jatropha were 0.94 (r=0.83) g MJ-1 to 1.3 (r=0.75) g MJ-1.
Beside, we also found that on rainfed dry-land WUE increased according to
nitrogen fertilizer. Value of WUE at treatment W2N0, W2N1, W2N2, and
W2N3 were 4.9243 kg ha-1mm-1, 4.4253 kg ha-1mm-1, 6.0858 kg ha-1mm-1 and
4.3124 kg ha-1 mm-1 and for population density W2P1, W2P2 and W2P3 were
9.6514 kg ha-1 mm-1, 2.6178 kg ha-1mm-1 and 0.726 kg ha-1mm-1, respectively.
Validation between model prediction and field experimental data showed that
the best fit of the model indicates that the model can simulate crop growth and
development of Jatropha.
Keywords: crop model, jatropha, radiation use efficiency, water use efficiency.
RINGKASAN
GUSTI RUSMAYADI. Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman
Jarak Pagar (Jatropha curcas L). Dibimbing oleh HANDOKO, YONNY
KOESMARYONO dan DIDIEK HADJAR GOENADI.
Pertumbuhan tanaman yang ditafsirkan sebagai akumalasi dari radiasi surya
yang diintersepsi dan efisiensi penggunaan radiasi surya (Radiation Use
Efficiency, RUE) telah digunakan untuk mengkaji dan menganalisis
pertumbuhan jarak pagar (Jatropha curcas L.). Sejumlah model simulasi
tanaman telah dikembangan berdasarkan konsep RUE untuk memprediksi
pertumbuhan dan hasil dalam lingkungan yang bervariasi. Serangkaian
penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan RUE, biomassa dan indeks luas
daun (ILD) dari jarak pagar pada lahan tadah hujan, dalam empat tingkat
pemupukan dan 3 kerapatan populasi yang ditanam dua kali. Percobaan disusun
secara Nelder Fan Design. Tiap plot terdiri dari 9 spoke dan 4 ring (percobaan
pertama, W1) serta 9 spoke dan 5 ring (percobaan kedua, W2). Tanaman bagian
terdalam (inner) dan terluar (outer) tidak digunakan sebagai contoh. Rancangan
ini akan menyediakan 18 – 27 data pengamatan per plot pada masing-masing
percobaan. Pada masing-masing plot ditempatkan perlakuan pemupukan
nitrogen (N) yaitu W1N0 (0 g Urea per pohon), W1N1 (20 g Urea per pohon),
W1N2 (40 g Urea per pohon), dan W1N3 (60 g Urea per pohon), dan dalam
setiap radian ditempat populasi tanaman (P) yaitu W1P1 (17.698 tanaman per
hektar atau 1.7 tanaman per m2), W1P2 (3.246 tanaman per hektar atau 0.32
tanaman per m2) dan W2P1 (17 698 tanaman per hektar atau 1.7 tanaman per
m2), W2P2 (3 246 tanaman per hektar atau 0.32 tanaman per m2) serta W2P3 (1
314 tanaman per hektar atau 0.13 tanaman per m2). Pada percobaan pertama,
tanaman asal biji ditanam langsung pada tanggal 18 April 2007 dan dipanen
tanggal 22 Oktober 2007. Pada percobaan kedua, tanaman asal biji disemai
tanggal 14 April 2007 dan ditanam tanggal 12 Mei 2007 dan dipanen tanggal 20
Oktober 2007. Nilai RUE pada perlakuan W1N0, W1N1, W1N2, dan W1N3
diperoleh sebesar 0.58 (r=0.85) g MJ-1, 0.66 (r=0.75) g MJ-1, 0.94 (r=0.82) g
MJ-1 sampai 0.90 (r=0.76) g MJ-1 dan untuk kerapatan populasi W1P1 dan
W1P2 adalah 1.3 (r=0.76) g MJ-1 dan 0.24 (r=0,76) g MJ-1. Berdasarkan
parameterisasi nilai RUE untuk memprediksi akumulasi biomassa Jarak pagar
adalah 0.94 (r=0.83) g MJ-1 sampai 1.3 (r=0.75) g MJ-1. Selain itu, nilai efisiensi
penggunaan air (Water Use Efficiency, WUE) jarak pagar pada lahan tadah
hujan meningkat menurut pemberian nitrogen sampai batas tertentu dan juga
menurut kerapatan populasi. Nilai WUE pada perlakuan W2N0, W2N1, W2N2,
dan W2N3 masing-masing mencapai 4.9243 kg ha-1mm-1, 4.4253 kg ha-1 mm-1,
6.0858 kg ha-1mm-1 dan 4.3124 kg ha-1mm-1 serta untuk W2P1, W2P2 dan
W2P3 adalah 9.6514 kg ha-1mm-1, 2.6178 kg ha-1mm-1 dan 0.726 kg ha-1 mm-1.
Validasi antara model dengan data pengukuran lapang menunjukkan bahwa
model dapat mensimulasi pertumbuhan dan perkembangan dari jarak pagar.
Aplikasi model dilakukan dengan beberapa skenario. Skenario berdasarkan
perubahan iklim, ketinggian tempat dan pemupukan nitrogen menunjukkan
bahwa pertumbuhan dan produksi jarak pagar dipengaruhi oleh pengurangan
radiasi surya, pengurangan curah hujan dan peningkatan suhu udara, serta
pemberian nitrogen.
Kata kunci: efisiensi penggunaan radiasi, efisiensi penggunaan air, jarak pagar,
pemodelan tanaman.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2009
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya.
Pengutipan hanya untuk kepentingan
pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan
kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan
kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
PEMODELAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN
TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
GUSTI RUSMAYADI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Klimatologi Terapan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
9
Penguji pada Ujian Tertutup :
Dr.Ir. Suwarto, M.Si.
Staf pengajar pada Program Studi Agronomi,
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Penguji pada Ujian Terbuka
Dr.Ir. Hartrisari Hardjomidjojo, DEA.
Staf Pengajar pada Departemen Teknologi
Industri Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Head of Enterprise Development Centre,
SEAMEO BIOTROP.
:
Dr.Ir. Agung Primanto Murdanoto, M.Agr.
Deputy Director-Business Development
PT. Rajawali Nusantara Indonesia
10
Judul Disertasi
:
Nama
NRP
:
:
Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar
(Jatropha curcas L.)
Gusti Rusmayadi
G261060021
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Dr.Ir. Handoko, M.Sc.
Ketua
Dr.Ir. Didiek Hadjar Goenadi, M.Sc, APU.
Anggota
Prof.Dr.Ir. Yonny Koesmaryono,M.S.
Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi
Klimatologi Terapan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof.Dr.Ir. Handoko, M.Sc.
Prof. Dr.Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian: 15 April 2008
Tanggal Lulus:
11
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya,
sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian
yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2007 ini adalah pemodelan tanaman atas
biaya dari DIPA SEAMEO-BIOTROP tahun 2007, dengan judul Pemodelan
Pertumbuhan dan Perkembangan Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Oleh karena
itu, penulis mengucapkan terimakasih kepada SEAMEO-BIOTROP.
Disertasi ini memuat empat bab yang merupakan pengembangan dari
naskah artikel yang diajukan ke jurnal ilmiah. Bab 2 berisi artikel yang berjudul
“Estimasi Efisiensi Penggunaan Radiasi Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.) untuk
Parameter Pemodelan Tanaman” telah diterbitkan (Agritek 15:165-169). Bab 4
berisi artikel yang berjudul “Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya untuk
Pemodelan Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha
curcas L.) telah diterbikan (Agroscientie 16:78-89).
Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
Bapak Prof.Dr.Ir. Handoko, M.Sc., sebagai ketua komisi pembimbing yang telah
mengenalkan pemodelan tanaman dan masih berkenan membimbing dan
memberikan keleluasaan untuk berkreatifitas dalam penulisan disertasi, kepada
Prof.Dr.Ir. Yonny Koesmaryono, M.S., sebagai anggota komisi yang
menekankan peran penting novelty penelitian dan ketepatan waktu studi dan juga
kepada Bapak Dr.Ir. Didiek Hadjar Goenadi, M.Sc., APU., sebagai anggota
komisi yang memberi saran penulisan yang berkualitas.
Kepada Dr.Ir. Imam Santosa, M.Si. yang memberikan masukan pada
ujian prelim lisan, Dr.Ir. Suwarto, M.Si. yang melihat disertasi ini dengan cermat
pada ujian tertutup, juga kepada Dr.Ir. Hartrisari Hardjomidjojo, DEA dan Dr.Ir.
Agung Primanto Murdanoto, M.Agr. yang memberikan masukan rinci pada ujian
terbuka, penulis mengucapkan terimakasih. Ucapan yang sama disampaikan
kepada Rektor Universitas Lambung Mangkurat dan Drs. Wahyu Utomo yang
berkenan membantu kelancaran pelaksanaan pada ujian terbuka, kepada Ir.
Bregas Budianto, M.Sc., atas bantuan peralatan meteororologi, Ir. I Putu
Santikayasa, M.Sc., dan Laksmita Prima Santi atas bantuan penelusuran pustaka.
Atas motovasi agar menyelesaikan studi, penulis mengucapkan terimakasih
kepada Dr.Ir. Sobri Effendy, M.Si., Ir. Poppy Rejekiningrum, M.Si., Ir. Abdul
Syakur, M.Si., Ir. Muji Haryadi, M.Si. (alm), dan Ir. Yayan Apriyana, M.Sc.
Ucapan terimakasih kepada teknisi Lab SEAMEO BIOTROP, pak Ading
selaku asisten lapangan, Mega F, S.Si dan Rifki atas bantuan teknis dalam
pengelolaan tanaman, pengukuran dan pengambilan contoh tanah dan tanaman.
Demikian pula kepada nama-nama yang tidak dapat disebut satu persatu.
Ucapan terimakasih juga dihaturkan kepada orang tua, mertua, saudara,
serta isteriku Ir. Umi Salawati, M.Si., atas doa, keikhlasan dan kasih sayangnya
sehingga penulis dapat mendalami kajian tentang Klimatologi Terapan dan
Model Simulasi Tanaman dan kepada anakku Gusti Mirsa Rossaliani atas
pengertian dan dukungannya selama ini.
12
RIWAYAT HIDUP
Gusti Rusmayadi dilahirkan di Kotabaru – Kalimantan Selatan (Kal-Sel)
pada tanggal 1 Januari 1963 sebagai anak ke-dua dari tiga bersaudara, dengan
pasangan bapak H. Gt. Imberan dan ibu Hj. Hatifah. Pada tanggal 8 Juli 1990,
penulis menikah dengan Ir. Umi Salawati dan telah dikarunia seorang putri yang
bernama Gusti Mirsa Rossaliani.
Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Budidaya Pertanian,
Fakultas Pertanian Universitas Lambung Mangkurat (UNLAM) Banjarbaru dan
lulus pada tahun 1988. Pada tahun 1993, penulis melanjutkan studi magister di
Program
Studi
Agroklimatologi
(AGK),
FMIPA
IPB
Bogor
dan
menyelesaikannya pada tahun 1996. Program doktor dilanjutkan pada program
studi Klimatologi Terapan (AGK) di perguruan tinggi yang sama pada tahun
2006. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan
Nasional.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar pada Fakultas Pertanian Unlam
sejak tahun 1990. Bidang keilmuan yang menjadi tanggung jawab kami adalah
Klimatologi Pertanian.
Hasil penelitian yang berjudul Crop Modeling of Growth and
Development of Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) yang dibiayai oleh DIPA
SEAMEO-BIOTROP tahun 2007 telah disajikan pada Seminar Biofuel,
Biodiversity Conservation, Sustainable Development and Biotechnology di
SEAMEO-BIOTROP Bogor pada bulan Maret 2008. Hasil penelitian ini
merupakan bagian dari program penelitian S3 penulis.
Sebuah artikel telah diterbitkan dengan judul “Estimasi Efisiensi
Penggunaan Radiasi Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) untuk Parameter
Pemodelan Tanaman” pada Jurnal Agritek – IPM Malang tahun 2007. Artikel
lainnya telah diterbitkan pada Jurnal Agroscientie – Fakultas Pertanian UNLAM
pada bulan April 2009 dengan judul “Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya untuk
Pemodelan Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Karya-karya ilmiah
tersebut juga merupakan bagian dari program penelitian S3 penulis.
13
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
DAFTAR LAMPIRAN .........................................................................
1
PENDAHULUAN ......................................................................
1.1. Latar Belakang ...............................................................
1.1.1.
Pemodelan Tanaman Jarak Pagar ....................
1.1.2.
Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ....................
1.1.3.
Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman ....
1.1.4.
Neraca Air dan Kebutuhan Air Tanaman ........
1.1.5.
Neraca Nitrogen ..............................................
1.2. Tujuan Penelitian ............................................................
1.3. Hipotesis .........................................................................
1.4. Manfaat Penelitian ..........................................................
1.5. Ruang Lingkup Penelitian ..............................................
2
EFISIENSI PENGGUNAAN RADIASI DAN PRODUKSI
BIOMASSA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas
L.) PADA LAHAN KERING TADAH HUJAN .......................
2.1. Pendahuluan ……………………………………...........
2.2. Bahan Dan Metode …………………………….….…...
2.2.1.
Tempat dan Waktu Percobaan ……….………
2.2.2.
Percobaan Pertama (W1) …………………….
2.2.3.
Efisiensi Penggunaan Radiasi Surya ...………
2.2.4.
Pengamatan.......................................................
2.3. Hasil ................................................................................
2.3.1.
Kondisi Cuaca dan Fase Perkembangan
Tanaman ……………………………………..
2.3.2.
Kandungan Air Tanah ……………………….
2.3.3.
Neraca Air ……………………………………
2.3.4.
Nitrogen Tanah ………………………………
2.3.5.
Intersepsi dan Efisiensi Penggunaan Radiasi ..
2.3.6.
Keragaan Tanaman …………………………..
2.4. Pembahasan ……………………………………………
2.5. Kesimpulan …………………………………………….
3
PENGGUNAAN AIR TANAMAN JARAK PAGAR
(Jatropha curcas L.) DI BAWAH KONDISI PEMUPUKAN
NITROGEN DAN KERAPATAN POPULASI PADA
LAHAN KERING TADAH HUJAN .........................................
3.1. Pendahuluan ....................................................................
3.2. Bahan Dan Metode .........................................................
3.2.1.
Tempat dan Waktu Percobaan .........................
3.2.2.
Rancangan Percobaan ......................................
3.2.3.
Percobaan Kedua (W2) ....................................
3.2.4.
Pengamatan.......................................................
xiii
xiv
xvii
1
1
2
5
9
11
12
14
14
14
14
17
17
18
18
19
20
20
23
23
25
27
28
31
34
38
40
42
42
44
44
45
45
45
14
3.3.
Hasil ……………………................................................
3.3.1.
Periode Tumbuh dan Kondisi Cuaca selama
Percobaan …………………………………….
3.3.2.
Neraca Air …………………………………...
3.3.3.
Efisiensi Penggunaan Air ……………..…..…
3.3.4.
Kandungan Air pada Tanaman ……….……...
3.3.5.
Nitrogen Tanah ………………………...…….
3.3.6.
Intersepsi Radiasi Surya ……………………..
3.3.7.
Keragaan Tanaman …………………………..
3.3.8.
Pembahasan ………………………………….
3.4. Kesimpulan …………………………………………….
4
PEMODELAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN
TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha Curcas L.) …………
4.1. Pendahuluan ……………………………………………
4.2. Bahan Dan Metode …………………………………….
4.2.1.
Tempat dan Waktu Percobaan ……………...
4.2.2.
Data Percobaan ……………………….…….
4.2.3.
Model Simulasi Tanaman ………………….
4.2.4.
Parameterisasi ………………………………
4.2.5.
Kalibrasi ……………………………………
4.2.6.
Validasi Model ……………………………..
4.2.7.
Tampilan Model ……………………………
4.3. Hasil ……………………….…………………………..
4.3.1.
Parameterisasi Model ………………………
4.3.2.
Tampilan Model Tanaman Jarak …………..
4.3.3.
Validasi
Model
Pertumbuhan
dan
Perkembangan Tanaman Jarak Pagar ………
4.4. Aplikasi Model Simulasi Tanaman Jarak Pagar ……….
4.4.1.
Penentuan Waktu Tanam terhadap Produksi
Jarak Pagar …...............................................
4.4.2.
Pengaruh Pemupukan Nitrogen terhadap
Jarak Pagar ………………………………...
4.4.3.
Pengaruh Pengurangan Radiasi Surya
terhadap Produksi Jarak Pagar .....................
4.4.4.
Pengaruh Perubahan Iklim terhadap
Produksi Jarak Pagar ....................................
4.5
Pembahasan ……………………………………………
4.6
Kesimpulan …………………………………………….
5
PEMBAHASAN UMUM ……………………….…………….
6
KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………..
DAFTAR PUSTAKA ………………………….……………………..
48
48
48
50
51
52
54
55
59
61
63
63
68
68
68
68
83
85
85
86
87
87
87
90
94
96
98
98
101
103
105
106
115
117
15
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Peubah iklim selama fase perkembangan tanaman .…………
Neraca air selama periode pertumbuhan …………………….
Mineralisasi nitrogen tanah dan nitrogen yang diserap
tanaman ……………………………………………………...
Estimasi, koefisien korelasi dan galat baku parameter serta
hasil pengukuran N tanaman, ILD dan Qint ………………..
Evaluasi parameter RUE antara pengukuran dan perhitungan
produksi biomassa di atas tanah (AGB) pada percobaan
pertama dan kedua ..................................................................
Peubah iklim selama fase perkembangan tanaman …….……
Neraca air selama periode pertumbuhan …………………….
WUE, biomassa dan indek luas daun masing-masing
perlakuan …………………………………………………….
Uji berpasangan dengan t-student …………………………...
Pengujian ketepatan prediksi model dengan pengukuran
lapang ………………………………………………………..
25
27
30
32
33
48
50
55
91
96
16
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Sabuk distribusi Jatropha curcas L. (sumber: The Jatropha
system_http_www.jatropha.de, 2008) ………………………
Peubah cuaca selama periode pertumbuhan tanaman
percobaan ke-satu dan ke-dua (HST 0=18 April dan 2 Mei
2007) ………………………………………………………...
Kadar air tanah pada 0 - 20 cm dengan peningkatan
pemberian nitrogen dan kerapatan populasi ………………...
Kadar air tanah kedalaman 0 - 100 cm pada pemberian
nitrogen dan kerapatan populasi ..............................................
Evapotranspirasi aktual (ETa) masing-masing perlakuan
selama percobaan ……………………………………………
Evapotranspirasi relatif masing-masing perlakuan ………….
Kandungan amonium dan nitrat sampai kedalaman
40 cm perlakuan pemupukan ………………………………..
Kandungan amonium dan nitrat sampai kedalaman
40 cm perlakuan kerapatan populasi ……………….………..
Fraksi intersepsi radiasi surya pada perlakuan pumupukan
dan kerapatan populasi ...........................................................
Efisiensi penggunaan radiasi surya (RUE) .............................
Hubungan antara RUE dengan nitrogen tanaman ..................
Perbandingan antara perhitungan dan pengukuran AGB
dalam parameterisasi (a) dan evaluasi (b) …………………...
Biomassa tanaman pada
perlakuan
nitrogen dan
kerapatan populasi ..................................................................
Indeks luas daun selama percobaan ........................................
Proporsi biomasa (g m-2) masing-masing perlakuan ..............
Hasil tanaman jarak pagar .....................................................
Nitrogen di atas tanah, AGN (kg ha-1) (atas) dan nitrogen
biji (kg ha-1) (bawah) masing-masing perlakuan …………...
Kadar air tanah masing-masing perlakuan …………………..
Evapotranspirasi aktual dan potensial (a) dan nisbah
evapotranspirasi aktual dan potensial (b) masing-masing
perlakuan …………………………………………………….
Efisiensi penggunaan air masing-masing perlakuan ..……….
Kadar air tanaman masing-masing perlakuan .........................
Kandungan air tanaman ..........................................................
Kandungan nitrogen tanah (NH4+) dan (NO3-) pada
kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm perlakuan pemupukan ......
Kandungan nitrogen tanah (NH4+) dan (NO3-) pada
kedalaman
0-20 cm dan 20-40 cm perlakuan kerapatan
populasi ……………………………………………………...
Intersepsi radiasi masing-masing perlakuan ………………...
7
24
26
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
37
38
49
49
50
51
52
53
54
55
17
Halaman
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
Biomassa tanaman pada perlakuan nitrogen dan kerapatan
populasi ...................................................................................
Distribusi biomasa pada perlakuan pemupukan .....................
Distribusi biomasa pada kerapatan populasi ………………...
Indeks luas daun masing-masing perlakuan selama
percobaan ……………………………………………………
Hasil tanaman masing-masing perlakuan ……………………
Nitrogen tanaman dan biji masing-masing perlakuan .............
Bagan diagram alir dari suatu sistem pada produksi tingkat
3 dengan kekurangan nitrogen sebagai faktor pembatas
utama (dimodifikasi dari Penning de Vriest et al. 1989) ……
Interaksi antara komponen pendukung pemodelan jarak
pagar yang dibatasi oleh hara nitrogen, air dan iklim
(dimodifikasi dari Penning de Vriest, 1989) ………………...
Diagram model perkembangan tanaman ..…………………...
Diagram Forrester submodel perkembangan tanaman ………
Diagram Forrester submodel pertumbuhan jarak pagar ……..
Diagram Forrester submodel neraca air jarak pagar ...............
Diagram Forrester submodel neraca nitrogen (diadopsi
dari Handoko, 1992) ................................................................
Organisasi model selama simulasi ..........................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) kadar air tanah (a) dan perbandingan dengan
plot 1 : 1 .................................................................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) fase perkembangan tanaman (a) dan perbandingan
dengan plot 1 : 1 .....................................................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) indeks luas daun (a), biomassa dan biji (c) dan
perbandingan dengan plot 1:1. (b,d) .......................................
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) nitrogen tanah (a) dan perbandingan dengan
plot 1 : 1 (b) ………………………………………………...
Perbandingan antara prediksi (garis) dan pengukuran
(simbol) nitrogen tanaman (a) dan perbandingan dengan
plot 1 : 1 (b) ………………………………….…….………...
Hasil prediksi dan pengukuran fase perkembangan tanaman
selama periode pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan
plot 1:1 (b) …………………………………….….………….
Hasil prediksi dan pengukuran AGB dan ILD selama
periode pertumbuhan (a,c) dan perbandingan dengan plot
1:1 (b,d) ……………………………………………………...
Hasil prediksi dan pengukuran kadar air tanah selama
periode pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan plot
1:1 (b) ………………………………………………………..
56
56
57
57
58
59
66
68
69
70
71
75
79
87
88
88
89
89
90
91
92
93
18
Halaman
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
Hasil prediksi dan pengukuran evapotranspirasi kumulatif
selama periode pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan
plot 1:1 (b) ……………………………………………….….
Hasil prediksi dan pengukuran N tanah selama periode
pertumbuhan (a) dan perbandingan dengan plot 1:1 (b) .……
Hasil prediksi dan pengukuran N tanah dan AGN selama
periode pertumbuhan (a,c) dan perbandingan dengan plot
1:1 (b,d) ……………………………………………………...
Variasi hasil biji jarak pagar yang ditanam menurut bulan
kalender di Bogor-Jawa Barat ……………………………….
Radiasi yang diintersepsi dan curah hujan yang diterima
selama periode pertumbuhan tanaman ....................................
Simulasi respon biomassa dan biji jarak terhadap pemupukan
nitrogen ……………………………………………………...
Simulasi pemupukan nitrogen pada tanaman jarak terhadap
kandungan air tanah dan evapotranspirasi aktual ……………
Simulasi respon tanaman jarak terhadap pengurangan radiasi
surya sebesar 20% terhadap AGB dan biji (a), ILD (b) dan
fase perkembangan, s (c) …………………………………….
Simulasi respon tanaman jarak akibat pengurangan radiasi
surya sebesar 20% terhadap KAT (a) dan ETa (b) .................
Simulasi biomasa (a) dan hasil biji jarak di Bogor-Jawa
Barat yang ditanam tanggal 14 setiap bulan, pada kodisi
curah hujan sekarang dan akan datang dengan 3 skenario …..
Skenario pengurangan curah hujan dan peningkatan suhu
udara (skenario III)-umur tanaman .........................................
93
94
94
97
97
98
99
100
101
102
103
19
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Nelder Fan design percobaan I dan II ………………………
128
2.
Denah rancangan percobaan I dan II ………………………...
129
3.
Deskripsi populasi IP-1P …………………………………….
130
4.
Data percobaan ke-satu ……………………………………...
131
5.
Foto percobaan ………………………………………………
136
6.
Penurunan beberapa parameter ……………………………...
137
7.
Data percobaan ke-dua ………………………………………
139
8.
Parameter dalam model simulasi tanaman jarak pagar .……..
145
9.
List program pemodelan tanaman jarak pagar …..…………..
146
10.
Uji t berpasangan antara model dan pengukuran percobaan II
164
11.
Daftar simbol dalam diagram Forrester dan bahasa program .
165