Efisiensi Penggunaan Radiasi Matahari

2.7 Efisiensi Penggunaan Radiasi Matahari

Efisiensi penggunaan radiasi matahari dipergunakan secara luas dalam analisis pertumbuhan tanaman dan produksi biomassa dalam beberapa model simulasi tanaman dengan lingkungan berbeda. Pada simulasi, radiasi yang diintersepsi selama periode tertentu dikalikan dengan efisiensi penggunaan radiasi matahari untuk memprediksi produksi bahan kering . Sinclair dan Horie 1989, menyatakan bahwa efisiensi penggunaan radiasi matahari berbeda menurut jenis dan bervariasi antar jenis tergantung tingkat kejenuhan cahaya pada laju fotosintesis dan kandungan nitrogen daun. Selain itu, variabilitas iklim dan defisit air yang terjadi pada kondisi lapang juga akan langsung menurunkan nilai efisiensi penggunaan radiasi matahari akibat penurunan aktifitas fotosintesis. Muchow and Davis 1988 menyatakan bahwa pengukuran efisiensi penggunaan radiasi matahari sangat membantu memahami konsekuensi kekeringan bagi tanaman dan variasinya menurut umur Rusmayadi et al. 2008. Tabel 1 memperlihatkan beberapa model efisiensi radiasi matahari dari berbagai penelitian. Biomassa tanaman diukur bersamaan dengan radiasi yang diintersepsinya Lindquist et al. 2005 dalam Rusmayadi et al . 2008. Efisiensi penggunaan radiasi matahari dihitung dari dua faktor yakni faktor yang mengurangi konversi efisiensi saat suhu dingin membatasi fungsi tanaman dan faktor kedua yang mengurangi konversi efisiensi maksimum ketika tekanan uap defisit VPD cukup tinggi untuk menghambat fotosintesis. Hal ini diasumsikan bahwa defisit air tanah terkait dengan VPD dan bahwa VPD akan dihitung untuk stres kekeringan Heinsch et al. 2006 dalam Yuan et al. 2007. Efisiensi penggunaan radiasi matahari dipengaruhi oleh kondisi suhu , kelembaban permukaan tanah, dan fenologi daun. Efisiensi penggunaan radiasi matahari juga penting untuk studi penginderaan jauh, karena sebagian besar satelit berbasis perkiraan produktivitas yang bergantung antara hubungan APAR dan NPP Kumar dan Monteith 1981 dalam Ito dan Oikawa 2004. Sebagai model mandiri atau model integrasi dari ekosistem terpadu, pendekatan efisiensi penggunaan radiasi matahari telah digunakan untuk memperkirakan Gross Primary Production GPP dan Net Primary Production NPP di berbagai skala spasial dan temporal. Tabel 1 Struktur dan input model efisiensi radiasi matahari Yuan et al. 2007 Model ε g atau ε n g C m -2 MJ -1 APAR ε g C m -2 MJ -1 APAR Reference Net Primary Production CASA εn = ε0 x Ts x SM 0.389 Potter et all. 1993 Gross Primary Production GLO-PEM ε g = ε x T s x SM x VPD 55.2α a Prince and Goward 1995 ε g = ε x T s x SM x VPD 2.76 b Prince and Goward 1996 MODIS-PSN ε g = ε x T s x VPD 0.604 - 1.259 c Running et al. 2000 3-PG ε g = ε 1.8 d Landsberg and waring 1997 VPM ε g = ε x T s x W 2.208 e Xiao et al. 2005a ε g = ε x T s x W 2.484 f Xiao et al. 2005b C-Fix model ε g = ε 1.1 veroustrate et all. 2002 EC-LUE ε g = ε x T s x SM 2.14 Yuan et al. 2007 NPP = e n x fAPAR x PAR atau GPP = e g x fAPAR x PAR, dimana e n adalah efisiensi penggunaan radiasi matahari yang digunakan untuk menghitung NPP dan e g untuk GPP. T adalah temperatur, SM = indeks kelembaban tanah, VPD = defisit tekanan uap, W = kandungan air kanopi, dan e adalah efisiensi pengggunaan radiasi matahari potensial di beberapa model. a digunakan untuk perhitungan tanaman C3 dan α adalah quantum yield nilai kuantum hasil b digunakan untuk perhitungan tanaman C4 c digunakan untuk perhitungan di 11 kelas bioma global d digunakan untk perhitungan di ekosistem hutan e digunakan untuk perhitungan evergreen needleleaf forests hutan berdaun jarum f digunakan untuk menghitung moist tropical evergreen forests hutan tropis basah Tabel 2 Nilai efisiensi penggunaan radiasi matahari dari berbagai penelitian Nilai e Sumber Keterangan 1.5 g MJ -1 Hirakoba et al. 1977 dalam Lestariningsih 2006 Hirano et al. 1998; Ochi dan Murai 2000 dalam supeni 2006 Kusumaningrum 2003 dalam Lestariningsih 2006 e konstan untuk estimasi produktivitas pertanian Nilai e global rata-rata e ekosistem hutan di Sumatera Barat, Riau, Jambi 1.8 g MJ -1 Coops et al. 1998 ; June 2004 dalam Supeni 2006 Nilai e konstan yang digunakan dalam pemodelan Net Pro 0.5 g MJ -1 ORNL DAAC dalam Supeni 2006 Lokasi semak di Oregon 0.9 g MJ -1 ORNL DAAC dalam Supeni 2006 Lokasi hutan di Oregon 0.8 g MJ -1 ORNL DAAC dalam Supeni 2006 Nilai e di atas tanah di Oregon bagian barat, USA didominasi oleh hutan berdaun jarum 1.3 g MJ-1 ORNL DAAC dalam Supeni 2006 Nilai e total di Oregon bagian barat yang didominasi oleh hutan berdaun jarum 0.99 g MJ -1 0.77 g MJ -1 1.10 g MJ -1 Ibrom et al. 2008 e rata – rata 16 bulan pengamatan; e minimum saat musim kering; e maksimum saat musim hujan; di hutan hujan Tropis Indonesia Tabel 2 memperlihatkan nilai efisiensi penggunaan radiasi matahari dari berbagai penelitian. Nilai efisensi penggunaan radiasi matahari dalam tabel 2 didapatkan berdasarkan metode akumulasi biomassa yang merupakan nisbah antara akumulasi bahan kering di atas tanah W, g m -2 dan intersepsi radiasi Q int , MJ m -2 dari proporsi radiasi yang ditransmisikan ke permukaan tanah Monteith 1977 dalam Rusmayadi et al. 2008. NPP dari penutupan vegetasi pada dasarnya sebanding dengan radiasi PAR yang diserap oleh kanopi fAPAR, Monteith, 1972;1977 dalam Ibrom et al. 2007 . Faktor pembandingnya disebut dengan efisiensi penggunaan PAR untuk NPP e NPP . e NPP merupakan turunan yang dibentuk dari model fotosintesis dari skala daun C3. Untuk menduga e NPP digunakan parameter fotosintesis umum dengan nilai LAI untuk masing – masing wilayah kajian. LAI diturunkan dari indeks vegetasi NDVI hasil penginderaan jauh menggunakan persamaan linear yang dibuat oleh Ibrahim 2001 dalam Ibrom et al. 2007 : LAI = 12.74 x NDVI + 1.34

2.8 Radiasi Photosynthetically Active