Y sistem =Y pohon +Y tan.pangan =Y pohon +Y tan.pangan,0 +F-C

di mana, Y sistem = produksi total dari sistem pohon + tanaman semusim Y pohon = produksi dari hasil panen pohon pada sistem tumpangsari

Y tan.pangan = produksi dari hasil panen tanaman semusim pada sistem tumpangsari

Y tan.pangan,0 = produksi tanaman semusim pada sistem monokultur, pada jenis tanah yang sama

F = pengaruh positif dari pohon terhadap tanaman semusim melalui perbaikan kesuburan tanah

C = pengaruh negatif dari pohon terhadap tanaman semusim

melalui kompetisi akan cahaya, air dan hara.

4.2 Apakah sistem agrof orestri menguntungkan bila dibandingkan dengan tanaman semusim monokultur atau pohon monokultur? Hal ini dapat dilihat dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan tersebut di atas:

Terjadi interaksi positif, bila F > C Terjadi interaksi negatif, bila F < C

Perhitungan ini dapat dilakukan dengan tiga pendekatan: a) Model mulsa dan naungan; b) Model Penggunaan air, hara, dan cahaya (WaNuLCAS); dan kemudian c) Analisa dan sintesis interaksi pohon-tanah-tanaman.

M odel M ulsa dan naungan (M ulch + shade model)

Pohon yang cepat pertumbuhannya memberikan pengaruh positif dengan menghasilkan banyak seresah sebagai mulsa, namun pohon tersebut juga memberikan pengaruh negatif dengan mengakibatkan naungan yang besar. Model simulasi sederhana yang hanya menggunakan persamaan matematika biasa untuk menganalisa kedua pengaruh tersebut dalam sistem agroforestri telah dikembangkan oleh Van Noordwijk (1996a). Model tersebut dikembangkan hanya berdasarkan pada produksi mulsa dan dampaknya terhadap perbaikan kesuburan tanah, dan memperhitungkan adanya dampak negatif melalui naungan. Model tersebut juga memperhitungkan besarnya nisbah mulsa: naungan sebagai dasar perbandingan antar spesies pohon. Dengan model tersebut, dapat diperkirakan bahwa pengaruh positif mulsa untuk perbaikan kesuburan tanah terutama terjadi pada tanah-tanah miskin, sedangkan pengaruh negatif dari naungan lebih banyak terjadi pada tanah- tanah yang sudah subur.

Kelemahannya, model tersebut tidak mempertimbangkan adanya perubahan interaksi antara pohon dengan tanaman semusim yang berhubungan dengan penyediaan air tanah, dinamika N, pertumbuhan tanaman semusim dan pohon. Memasukkan parameter-parameter tersebut ke dalam model, akan merupakan satu langkah maju untuk mengembangkan model menjadi model simulasi yang dinamis; yang dapat mengestimasi sumber energi di luar maupun di dalam tubuh tanaman dan dapat juga dipakai untuk memperhitungkan keluaran energi per hari ( daily resource flows ) dan penggunaannya ( daily resource capture ).

M odel Penggunaan A ir Hara Cahaya (W aNulCas: W ater Nutrient Light Capture) Model simulasi WANULCAS telah dikembangkan baru-baru ini (Van Noordwijk dan Lusiana, 1999) yang mensintesis proses-proses penyerapan air, hara dan cahaya pada berbagai macam pola tanam dalam sistem agroforestri. Model WANULCAS ini memasukkan interaksi yang terjadi antara pohon dan tanaman semusim seperti yang telah digambarkan pada Gambar 10.

Model ini berpijak pada program STELLA II (r) dengan mempertimbangkan: Neraca air dan N pada empat ke dalaman dari profil tanah, serapan air dan

hara oleh tanaman semusim dan pohon yang ditentukan oleh total panjang akar dan kebutuhan tanaman.

Sistem pengelolaan tanaman seperti pemangkasan cabang pohon, jarak pohon, pemilihan spesies yang tepat dan berbagai dosis pemberian pupuk.

Karakteristik pohon, termasuk distribusi akar, bentuk kanopi, ‘kualitas’ seresah, tingkat pertumbuhan maksimum dan kecepatan untuk pulih kembali setelah pemangkasan.

Gambar 10. Komponen- komponen penyusun dalam model W aNuLCAS

Kelebihan lain dari model ini adalah dapat dipakai pada sistem tumpangsari ( simulataneous ) maupun rotasi, sehingga akan membantu peneliti untuk memperdalam pengertian akan kelanjutan dari sistem ‘bera’ menuju sistem yang menetap ‘tumpangsari’.

Persamaan interaksi pohon-tanah-tanaman semusim dapat dianalisa sebagai berikut:

Selisih antara pengaruh pohon untuk jangka pendek (F1) dan panjang (F ω ) terhadap kesuburan tanah.

Memisahkan kompetisi antara bagian atas tanah (Cl) dan bagian bawah tanah (Cn+w).

Neraca untuk input hara dan air dalam sistem agroforestri dapat dihitung dengan persamaan 2 sebagai berikut:

∆ Tersimpan = Masukan + Recycle – Upt ta n semusim – Upt p ohon, komp – Upt p ohon, non komp – Kehilangan

di mana, ∆ Tersimpan

= jumlah hara yang dapat tersimpan dalam tanah Recycle

= jumlah hara yang dapat diambil dari lapisan bawah Upt tan semusim

= jumlah serapan hara pada tanaman semusim Upt pohon, komp = jumlah serapan hara pada pohon dalam sistem

agroforestri

Upt pohon,non komp = jumlah serapan hara pada pohon dalam sistem

monokultur

Kehilangan = jumlah hara yang hilang dari dalam tanah

Parameter Upt pohon, non kompetitif mewakili fungsi akar pohon sebagai “ jaring penyelamat hara” untuk hara yang tercuci ke lapisan bawah yang terjadi selama musim pertumbuhan (Van Noordwijk et al. , 1996), maupun sebagai “ pemompa hara” pada lapisan bawah (Young, 1997). Penjabaran lebih rinci tentang parameter-parameter yang tertulis dalam persamaan tersebut di atas disajikan dalam Tabel 7.

Tabel 7. Penjabaran parameter pada persamaan 2 untuk penyerapan sumber energi oleh pohon dan tanaman semusim dalam sistem agroforestri.

Ca ha y a Inp ut (ma suka n)

Pa ra meter Air

Nitrog en

Cura h huja n, irig a si,

Pemup uka n & ma suka n Jumla h ra d ia si

ha ria n Recy cle (d a ur ula ng ) Hy d ra ulic p a d a a ka r

run on - run of f

org a nik

Seresa h, p a ng ka sa n,

ta na ma n

sisa p a nen

Up ta ke Crop (sera p a n)

Σ a ir_d isera p -crop

N_f iksa si (Crop ) +

Σ ca ha y a d isera p -

Σ N_d isera p -ta na ma n

crop

semusim

Σ ca ha y a d isera p (sera p a n)

Up ta ke Pohon , komp etisi Σ top a ir-d isera p -p ohon Σ top N_d isera p -p ohon

p ohon 1 ,2 Up ta ke p ohon,Noncomp

Ca ha y a d isera p (sera p a n)

Σ sub a ir_d isera p -p ohon N_f iksa si(p ohon) +

p ohon 3 Kehila ng a n

Σ sub N_d isera p -p ohon

Σ Perkola si d a ri Zona

Σ Pencucia n d a ri 1 -

Σ ca ha y a y g d isera p

terend a h

zona terend a h

∆ tersimp a n ∆ Ka nd ung a n a ir

∆ (Nminera l & BO T)

Keterangan: Akar tanaman semusim diasumsikan mendominasi ‘lapisan atas’ sedang akar pohon mendominasi ‘lapisan bawah’; huruf subscript 1, 2 dan 3 mewakili zonasi (jarak) terhadap pohon. (Crop= tan.pangan; run on= aliran permukaan masuk ke dalam plot; run of f = aliran permukaan ke luar plot; N-mineral = NO 3- + NH 4+ , BO T = Bahan O rganik Tanah)

Pertanyaan • = Ba g a ima na ca ra ny a memisa hka n a nta ra intera ksi p ositif d a n neg a tif y a ng a d a

p a d a sistem a g rof orestri? • = Bua tla h renca na p enelitia n seca ra g a ris b esa r, p erla kua n a p a y a ng a ka n a nd a

teta p ka n untuk meng ukur F d a n C seca ra terp isa h ?

4.3 Bagaimana cara menganalisis dan mensintesis interaksi Pohon-Tanah- Tanaman semusim pada sistem Agrof orestri? Untuk menjawab pertanyaan tersebut di atas, tiga langkah pendekatan melalui penetapan jenis perlakuan dalam percobaan sampai kepada penggunaan model WaNuLCAS disajikan pada Tabel 8 (Van Noordwijk et al., 1998). Dalam Tabel tersebut disajikan jenis-jenis percobaan yang dilakukan untuk mengukur komponen dalam persamaan, pengukuran proses yang terjadi secara kuantitatif, sintesa model untuk melakukan perbaikan pengelolaan agroforestri.

Tabel 8. Proses analisa dan sintesa interaksi pohon-tanah-tanaman dalam agroforestri.

C w+ n + M Prod uksi

Komp etisi Peng a ruh tota l

Prod uksi

Peng a ruh

Komp etisi

a ka n a ir d a n iklim ta na ma n

ta na ma n la ng sung

ja ng ka

a ka n

Mikro p a d a sistem

pada

terha d a p

Kesub ura n

terha d a p

tump a ng - monokul-

kesub ura n

sa ri tur

ta na h

Pema sa ng a n p ercob a a n

1 . Metod olog i

Tra nsf er

Ef ek resid u

p ohon

b a ha n

(p ohon

d iteb a ng

seka t a ka r

org a nik

d iteb a ng

d ib a nd ing

(root barriers)

sb g mulsa

d isb a nd ing - ka n d ng ka n d ng

kontrol

kontrol)

C w+ n + M 2 . Peng ertia n a ka n

Pola p roses y a ng

Kua lita s

Fra ksiona si

Bentuk

seb a ra n b erla ng sung

seresa h,

BO T &

ka nop i &

kecep a ta n

f ung siny a

seb a ra n

a ka r

d ekomp osisi

ca ha y a

+ minera li- sa si

3 . Sintesis mod el

Perlu dicatat bahwa model matematika di sini hanyalah alat bantu yang bisa dipakai untuk meramalkan terjadinya interaksi antara tanaman semusim dan pohon, dan interaksi tersebut sangat dipengaruhi oleh tanah, iklim, keadaan fisik dan morfologi pohon ( tree architecture ). Dengan demikian model simulasi tersebut perlu divalidasi pada berbagai kondisi yang sebenarnya di lapangan.

4.4 Mengukur ef isiensi sistem Agrof orestri

Bagaimana merancang percobaan di lapangan untuk memisahkan pengaruh positif dan negatif pohon

Sebagai contoh, lihat contoh kasus yang disampaikan dalam Kolom 5.

Kolom 5. Interaksi pohon dan tanaman pangan pada sistem budidaya pagar

(hedgerow intercropping system )

Berikut a d a la h contoh b a g a ima na meng eva lua si intera ksi p ohon d a n ta na ma n p a ng a n seca ra kua ntita tif (sep erti terca ntum p a d a Ta b el 8 ) p a d a sistem b ud i d a y a p a g a r

b erumur 7 ta hun d i La mp ung . Ta na ma n ja g ung d ip a ka i seb a g a i ta na ma n ind ika tor, y a ng d ita na m p a d a lorong -lorong d i a nta ra ta na ma n p a g a r.

Tujuan percobaan: • = Menentuka n seca ra kua ntita tif b esa rny a sera p a n ca ha y a oleh ta na ma n p a g a r.

• = Menentuka n seca ra kua ntita tif b esa rny a komp etisi a ka r d a la m meny era p a ir d a n ha ra . • = Menentuka n seca ra kua ntita tif p eng a ruh resid u d a ri p ohon (ta na ma n p a g a r) setela h p ohon d iteb a ng

Penyusunan percobaan budidaya pag ar: Pa d a p eta k uta ma d ita na m ena m sp esies ta na ma n p a g a r y a ng d ita na m p a d a tahun

1 9 8 6 , y a itu: (a ) Peltophorum dasyrrachys, (b ) Gliricidia sepium, (c) Ca mp ura n sela ng - seling a nta r b a ris Peltophorum d a n Gliricidia, (d ) Calliandra calothyrsus, (e) Leucaena leucocephala , d a n (f ) Fleming ia cong esta. Seb a g a i kontrol, la ha n tid a k d ita na mi ta na ma n p a g a r, kemud ia n p eta k d ib a g i menja d i 4 untuk meng uji resp on ta na ma n terha d a p 4 d osis p emup uka n N:

Bag aimana menyusun perlakuan untuk meng evaluasi interaksi antara tanaman pag ar dan tanaman pang an?

Da ri p eta k uta ma d a n a na k p eta k terseb ut d i a ta s, ma ka d a p a t d ip isa hka n p eng a ruh p ositif d a n neg a tif p ohon terha d a p ta na ma n p a ng a n mela lui a na lisis ha sil seb a g a i

b erikut:

Kolom 5. (Lanjutan)

Pa ra meter Perla kua n Na ung a n

• = Deng a n Pema ng ka sa n Ta juk • = Ta np a Pema ng ka sa n Ta juk

Komp etisi Air d a n Ha ra

• = Deng a n Peny eka t Aka r • = Ta np a Peny eka t Aka r

Mulsa • = Deng a n Pena mb a ha n Bioma sa seb a g a i mulsa • = Ta np a Pena mb a ha n Bioma sa

Peng a ruh Resid u Ta na ma n • = Deng a n Peneb a ng a n Pohon/ ta na ma n Pa g a r (p eng a ruh ja ng ka p a nja ng )

• = Ta np a Peneb a ng a n Pohon/ Ta na ma n Pa g a r Tota l Plot

Ad a 8 sub p lot p er sp esies p ohon

Hasil Ha sil d a ri p ercob a a n ini menunjukka n b a hwa Peltophorum seca ra konsisten memb erikan

p eng a ruh y a ng meng untung ka n terha d a p p rod uksi ta na ma n semusim (ja g ung ) sela ma 2 musim ta na m. Setela h p eneb a ng a n ta na ma n p a g a r (umur 8 ta hun) d a n d ia ng kut kelua r p lot, terny a ta ta na ma n ja g ung y a ng d ita na m p a d a la ha n terseb ut menunjukka n resp on y a ng sa ng a t ny a ta terha d a p 'p eng a ruh resid u' y a ng d iting g a lka n oleh p ohon. Peng a ruh y a ng d iting g a lka n oleh p ohon b isa b erup a kesub ura n ta na h y a ng 'b a ik', y a ng d a p a t d ieva lua si d eng a n memb a nd ing ka n p rod uksi ja g ung y a ng d ip eroleh pada p eta k terseb ut d eng a n p rod uksi ja g ung p a d a p eta k kontrol (G a mb a r 1 1 A). Berd a sa rka n d a ta p rod uksi ra ta -ra ta sela ma d ua musim ta na m, d a p a t d iliha t b a hwa p rod uksi y a ng d ip eroleh p a d a p eta k Calliandra d a n Leucaena leb ih ting g i b ila

d ib a nd ing ka n d eng a n p rod uksi y a ng d ip eroleh d a ri p ena mb a ha n p up uk N seb a ny a k 1 3 5 kg ha -1 . Ha l ini menunjukka n b esa rny a p era na n b a ha n org a nik (teruta ma y a ng

b era sa l d a ri a ka r) d a ri ked ua ta na ma n terseb ut terha d a p p erb a ika n kesub ura n ta na h (F).

Na mun d emikia n untuk kond isi 'norma l' (ma suka n d a ri ta na ma n b a g ia n a ta s d a n

b a g ia n b a wa h ta na ma n), ha ny a Peltophorum y a ng ma mp u memb erika n p rod uksi ja g ung leb ih ting g i d a rip a d a kontrol. Perb ed a a n terb esa r d ika rena ka n kecilny a p eng a ruh na ung a n, p eng a ruh p emb eria n mulsa d a n intera ksi b a wa h ta na h (G a mb a r

1 1 B). Pa d a musim ta na m ked ua (b ula n Feb rua ri-Mei), p rod uksi ta na ma n rend a h p a d a semua

p erla kua n, ka rena kond isi y a ng leb ih kering d a rip a d a ta hun-ta hun seb elumny a . Pa d a kond isi ini, ja g ung menunjukka n resp on y a ng neg a tif terha d a p p emup uka n N (p rod uksi

terend a h d ip eroleh p a d a ting ka t p emup uka n N terting g i), teta p i resid u p ohon ma sih menunjukka n p eng a ruh p ositif . Tid a k a d a p erb ed a a n p eng a ruh a nta ra p emb eria n mulsa seb a ny a k 9 Mg ha -1 (norma l) d eng a n p emb eria n 1 8 Mg ha -1 . Inf orma si ini sa ng a t meng untung ka n untuk tujua n p ra ktis d i la p a ng a n. Fa ktor p emb a ta s uta ma p ertumb uha n ta na ma n p a d a kond isi ini na mp a kny a a d a la h ketersed ia a n a ir, ka rena ketersed ia a n P tela h d ikoreksi d eng a n mena mb a hka n p up uk P ke semua p lot.

Ta b el 9 memb erika n ring ka sa n a na lisis intera ksi p ohon d a n ta na ma n ja g ung b erd a sa rka n p a d a ting ka t p erb a ika n kesub ura n ta na h (F) d a n komp etisiny a (C), y a ng d itunjukka n d eng a n p rod uksi ja g ung y a ng d ip eroleh. Pa d a ta b el terseb ut d a p a t dilihat b a hwa Peltophorum memb erika n nera ca y a ng p ositif , p eng a ruh p ositif ny a leb ih b esa r d a rip a d a p eng a ruh neg a tif ny a . Sp esies ini memiliki d a y a komp etisi leb ih rend a h d a rip a d a sp esies la inny a d ika rena ka n: sistem perakarannya yang dalam d a n memiliki

sebaran kanopi yang lebih terpusat di dekat batang p okokny a , sehing g a memb erika n nisb a h mulsa : na ung a n y a ng leb ih ting g i.

Kolom 5. (Lanjutan)

Ta b el 9 . Ana lisis intera ksi p ohon d a n ta na ma n p a ng a n b erd a sa rka n p eng a ruhny a terha d a p kesub ura n ta na h (F) d a n komp etisi © terha d a p p rod uksi ja g ung

Sp esies Peng a ruh Peng a ruh Intera ksi (% )

kesub ura n (% )

komp etisi (% )

1 2 0 -1 1 5 + 5 Peltophorum

5 8 -2 6 +32 Fleming ia

3 7 -8 9 -5 2 Gliricidia

1 9 -6 0 -4 1

Gambar 11. Pengaruh jangka panjang (residu tanaman) terhadap produksi biji jagung berdasarkan data rata-rata dua musim tanam (A) dan interaksi positif dan negatif dari tanaman pagar pada sistem budidaya pagar (B). Perlakuan kontrol adalah mencerminkan respon tanaman jagung monokultur terhadap pemupukan N (s.e.d = standard error of deviations ).

4.5 Hasil dan keterbatasan model

Dari segi biofisik, sistem agroforestri memberikan keuntungan bila sebaran tajuknya tidak membatasi penyerapan cahaya bagi tanaman semusim. Pendekatan empiris secara langsung untuk mengkuantifikasi pengaruh menguntungkan dari bagian atas tanah relatif lebih mudah daripada bagian bawah tanah. Sumber energi ( resources ) yang tersimpan untuk jangka panjang

(misalnya ketersediaan bahan organik tanah) menimbulkan kesukaran untuk memutuskan apakah sumber tersebut dapat atau tidak dipakai di luar konteks agroforestri. Guna menghasilkan estimasi keuntungan per musim, model simulasi untuk Interaksi Pohon-Tanah dan Tanaman Semusim dalam sistem agroforestri harus lebih mempertimbangkan pengaruh masing-masing komponen dalam menyerap air dan hara setiap hari.

Y sistem =Y pohon +Y tan.pangan =Y pohon +Y tan.pangan,0 +F-C