Submodel Pertumbuhan Tahapan Penyusunan Model Simulasi Tanaman Kentang

sedangkan alokasi ke batang bertambah dengan fase perkembangan tanaman. Setelah fase pematangan umbi, seluruh produksi biomassa dialokasikan ke umbi Gardner et al. 1991. Gambar 21a dan 21b menunjukkan proporsi pembagian produksi biomassa ke masing-masing organ tanaman menurut tingkat perkembangan tanaman kentang varietas Granola dan Atlantis. a b Gambar 21. Proporsi biomassa yang dialokasikan pada masing-masing organ akar, batang, daun, dan umbi pada Varietas Granola a dan Atlantis b

4.4.2.3. Submodel Neraca Air

Komponen neraca air meliputi curah hujan, intersepsi tajuk, infiltrasi, perkolasi, kadar air tanah, serta evaporasi dan transpirasi aktual. Model ini memerlukan masukan unsur-unsur cuaca harian, yaitu suhu dan kelembaban udara, radiasi surya, kecepatan angin dan curah hujan. Peubah tanaman LAI juga diperlukan, yang disimulasi pada submodel pertumbuhan. Parameter yang digunakan meliputi : kapasitas lapang, titik layu permanen dan parameter penguapan Ritchie 1972. Gambar 22 menunjukkan Diagram Forrester submodel neraca air. Hujan jatuh pada permukaan tajuk tanaman, sebagian air tertahan tajuk tanaman tersebut intersepsi kemudian sisanya jatuh ke permukaan tanah. Air yang diintersepsi tajuk kemudian akan menguap ke atmosfer. Sisanya mengalir sebagai stemflow dan jatuh sebagai troughfall sampai ke permukaan tanah, yang kemudian akan diserap tanah berupa infiltrasi. Jika kandungan air pada lapisan tersebut melebihi kapasitas lapang maka air menuju ke lapisan yang lebih bawah akibat gaya gravitasi sehingga terjadi perkolasi. Proses tersebut akan terjadi sampai lapisan tanah terbawah dan perhitungannya menggunakan metode Umbi Daun Batang Akar Umbi Daun Batang Akar jungkitan tipping bucket method. Air yang keluar dari lapisan terbawah tidak dapat dimanfaatkan tanaman dan hilang berupa drainase. Kehilangan air selain melalui intersepsi tajuk dan drainase, juga terjadi melalui evaporasi tanah aktual Ea dan transpirasi aktual Ta. LAI dan kondisi atmosfer yang diwakili evapotranspirasi potensial ETp menentukan penguapan tanah maksimum Em dan transpirasi maksimum Tm. Evaporasi tanah aktual dihitung dengan metode dua tahap menurut Ritchie 1972. Apabila air tanah cukup tinggi tahap-1 laju evaporasi tanah akan maksimum Em yang kemudian laju penguapan turun menurut waktu setelah mencapai nilai parameter tertentu tahap-2. Transpirasi aktual dihitung dari nilai Tm dan faktor ketersediaan air pada tiap lapisan tanah. Jumlah Em dan Tm diasumsikan sama dengan evapotranspirasi potensial ETp yang dihitung menggunakan rumus Penman 1948. Gambar 22. Diagram Forrester submodel neraca air tanaman kentang Keterangan : LAI = indeks luas daun, ETp = evapotranspirasi potensial, Em = evaporasi maksimum, Tm = transpirasi maksimum, Rad = radiasi surya, RH = kelembaban udara, Angin = kecepatan angin, T = suhu udara, Pg = curah hujan bruto, Pn = curah hujan netto, Icn = intersepsi curah hujan, KAT = kadar air tanah, Ea = evaporasi aktual, Pc = perkolasi TLP = titik layu permanen, Ta = transpirasi aktual, KL = kapasitas lapang. Sifat Fisik Tanah Titik layu permanen adalah batas di bawah kadar air tanah tersebut tanaman tidak mampu lagi menyerap air tanah untuk melakukan transpirasi. Potensial air tanah pada titik layu permanen sebesar Ψ = - 15 atm. Sedangkan, kapasitas lapang ditentukan sebesar Ψ = -13 atm dan apabila kandungan air tanah lebih besar dari kapasitas lapang, air akan menuju lapisan tanah di bawahnya karena gaya gravitasi yang disebut perkolasi. Perkolasi akan berhenti bila tegangan air tanah mencapai kapasitas lapang atau kurang. Sifat fisik tanah lainnya yang diperlukan model berhubungan dengan penguapan, yaitu parameter U dan α menurut Ritchie 1972 yang dapat diperoleh dari nilai pustaka. Intersepsi Tajuk Tanaman Jumlah air hujan yang diintersepsi tajuk tanaman I c ditentukan oleh curah hujan P dan indeks luas daun LAI sebagai berikut Zinke 1967: , min P LAI I c = , 0 LAI ≤ 3 11.1 , 27 . 1 min P I c = , LAI 3 11.2 Infiltrasi dan Perkolasi Infiltrasi I s dihitung dari selisih curah hujan P dan infiltrasi tajuk tanaman: c s I P I − = Perkolasi dari tiap lapisan tanah P 12 c terjadi apabila kandungan air tanah melebihi kapasitas lapang θ fc yang dihitung dengan metode jungkitan sebagai berikut: fc c P θ θ − = , θ θ fc 13 = c P , θ ≤ θ fc Evapotranspirasi 14 Evapotranspirasi potensial ETp yang dihitung dengan rumus Penman 1948 dianggap sebagai evapotranspirasi maksimum ETm. Evaporasi maksimum dan transpirasi maksimum dihitung masing-masing sebanding dengan 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