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