Validasi Model simulasi Tanaman Padi

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Padi merupakan salah satu komoditi yang sangat penting di Asia, khususnya pada negara miskin Dawe 2001. Indonesia merupakan konsumen beras terbesar di Asia, dengan tingkat konsumsi beras per kapita penduduk Indonesia per tahun yang mencapai 132 kilogram Afrina 2011. Berdasarkan tingkat konsumsi per kapita Indonesia tersebut, sangat penting untuk memastikan ketahanan pangan dengan meningkatkan produktivitas padi. Banyak metode yang digunakan untuk meningkatkan produktivitas padi di Indonesia, seperti pemanfaatan model simulasi. Sampai saat ini, model pertumbuhan tanaman memiliki peran yang sangat penting dalam pengembangan ilmu pengetahuan Larijani et al. 2011. Salah satu hal yang harus diperhatikan dalam pemodelan adalah kemampuan model untuk menghasilkan output yang mendekati hasil aktual Wu dan Wilson 1997. Banyak model simulasi pertanian khususnya model simulasi tanaman padi, tetapi model yang divalidasi dan dievalusi sangat jarang Bouman dan Laar 2004 sehingga proses validasi perlu dilakukan untuk meningkatkan tingkat akurasi model simulasi.

1.2. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah melakukan validasi model Shierary-rice menggunakan data produktivitas padi BPS.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Validasi

Setiap model haruslah memiliki daya guna yang baik bagi pemakai dan dapat dimanfaatkan seoptimal mungkin. Dalam hal ini, yang mempengaruhi daya guna model adalah seberapa pasti hasil pendugaan atau output dari model yang dikeluarkan, dan dapat membantu dalam pengambilan keputusan. Model simulasi pertanian tanaman padi juga merupakan alat duga yang dapat sangat membantu penguna untuk mengetahui pendugaan, agar dapat mengambil keputusan dengan bijak. Seperti telah dijelaskan, harus ada peningkatan kualitas model pada setiap versi yang dibuat. Kualitas model yang baik ditentukan dari akurasi yang dihasilkannya, seberapa mirip suatu output model terhadap nilai aktual. Untuk mengetahui kemampuan model, perlu dilakukan tes tertentu untuk mengetahui performa model di berbagai wilayah, agar diketahui cakupan dan batas dari suatu model tertentu Basci dan Zemankovics 1994, Oleh karena itu penting untuk melakukan proses kalibrasi serta validasi model, dengan tujuan meningkatkan daya guna model. Output yang dihasilkan oleh suatu model memerlukan referensi sehingga kita dapat melakukan suatu perbandingan dan dapat mengetahui tingkat akurasi model tersebut Handoko 2005. Validasi Merupakan suatu pengujian keakuratan dan kepekaan suatu model simulasi tanaman terhadap data bebas yang digunakan dalam konstruksi dari suatu model yang sesuai. Validasi dapat dilakukan secara grafis dan uji berpasangan. Pengujian secara grafis dilakukan dengan dua cara, yaitu menurut trend waktu dari peubah yang diprediksi dengan observasi, dan membuat plot garis 1 : 1 antara data prediksi dengan observasi Rusmayadi 1996.

2.2. Tanaman Padi

Oryza sativa atau yang populer dikenal sebagai tanaman padi penghasil beras merupakan tanaman pangan yang utama bagi Indonesia. Padi adalah suatu tanaman yang benar-benar sesuai dengan keadaan di Negara kita, seperti dapat terlihat dari fakta-fakta tersebut di bawah ini Soemartono et al. 1980: 1. Untuk hidupnya padi menghendaki iklim tropik atau sub-tropik dan syarat ini terdapat di Indonesia. 2. Untuk pertumbuhan, padi membutuhkan air banyak, lebih-lebih yang ditanam secara basah. Dan syarat ini dapat pula dipenuhi oleh negeri kita, berkat adanya musim hujan yang memberi air sampai kadang-kadang melimpah. Selain itu, di Indonesia juga banyak terdapat sungai yang dapat dibendung dan airnya dapat dipergunakan untuk mengairi sawah sehingga tanaman padi dapat pula ditanam pada musim kemarau. 3. Berkat adanya gunung-gunung berapi, banyak tanah-tanah di Negeri kita yang sangat subur, jadi sangat baik bagi pertumbuhan padi. 4. Padi mudah ditanam, baik sebagai padi sawah maupun sebagai padi ladang. Untuk mengusahakannya tidak diperlukan modal yang banyak ataupun alat-alat yang modern. 5. Di negeri kita dengan iklim tropik yang lembab, bahan makanan sukar dapat disimpan lama. Berbeda dengan padi. Disimpan berupa bulir atau gabah, padi dapat tahan sampai bertahun-tahun asal baik penyimpanannya. Gambar 1 Struktur tanaman padi Sumber: en.wikipedia.org

2.2.1. Sejarah Singkat Tanaman Padi

Padi merupakan tanaman pangan berupa rumput berumpun. Tanaman pertanian kuno berasal dari dua benua yaitu Asia dan Afrika Barat tropis dan subtropis. Bukti sejarah memperlihatkan bahwa penanaman padi di Zhejiang Cina sudah dimulai pada 3.000 tahun SM. Fosil butir padi dan gabah ditemukan di Hastinapur Uttar Pradesh India sekitar 100-800 SM. Selain Cina dan India, beberapa wilayah asal padi adalah, Bangladesh Utara, Burma, Thailand, Laos, Vietnam Prihatman 2000. 2.2.2. Klasifikasi Botani Tanaman Padi Tabel 1 Klasifikasi botani tanaman padi Klasifikasi Botani Divisi Spermatophyta Sub divisi Angiospermae Kelas Monotyledonae Keluarga Gramineae Poaceae Genus Oryza Spesies Oryza spp. Terdapat 25 spesies Oryza yang dikenal adalah O. sativa dengan dua subspecies yaitu Indica padi bulu yang ditanam di Indonesia dan Sinica padi cere. Padi dibedakan dalam dua tipe yaitu padi kering gogo yang ditanam di dataran tinggi dan padi sawah di dataran rendah yang memerlukan penggenangan.

2.2.3. Syarat Iklim Tanaman Padi

Setiap tanaman memiliki standar kondisi iklim tertentu untuk dapat tumbuh optimal, dan tak terkecuali tanaman padi. Lahan dan cuaca atau iklim merupakan faktor lingkungan fisik tanaman padi, dalam skala terbatas secara relatif masih dapat diperbaiki apabila ternyata kurang sesuai dengan pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Akan tetapi iklim merupakan salah satu faktor lingkungan fisik tanaman yang belum dapat dikendalikan dan sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman Rusmayadi 1996. Tanaman padi memiliki kriteria kondisi iklim umum untuk menunjang pertumbuhan dan perkembangannya. Kondisi dan kriteria iklim yang dibutuhkan oleh tanaman Padi secara umum adalah Prihatman 2000 : 1. Tumbuh di daerah tropissubtropis pada 45° LU sampai 45° LS dengan cuaca panas dan kelembaban tinggi dengan musim hujan empat bulan. 2. Rata-rata curah hujan yang baik adalah 200 mmbulan atau 1500-2000 mmtahun. Padi dapat ditanam di musim kemarau atau hujan. Pada musim kemarau produktivitas meningkat asalkan air irigasi selalu tersedia. Di musim hujan, walaupun air melimpah prduksi dapat menurun karena penyerbukan kurang intensif. 3. Di dataran rendah padi memerlukan ketinggian 0-650 mdpl dengan temperatur 22-27 °C sedangkan di dataran tinggi 650-1.500 mdpl dengan temperatur 19-23 °C. 4. Tanaman padi memerlukan penyinaran matahari penuh tanpa naungan. 5. Angin berpengaruh pada penyerbukan dan pembuahan tetapi jika terlalu kencang akan merobohkan tanaman. Dibandingkan dengan suhu udara, radiasi surya di daerah tropis lebih berpengaruh terhadap produktivitas padi. Dalam pertumbuhan tanaman, radiasi sangat diperlukan untuk berlangsungnya proses fotosintesis yang menghasilkan berat kering tanaman. Berat kering tanaman tersebut berkorelasi dengan jumlah radiasi yang diintersepsi selama pertumbuhan. Tingginya efisiensi pengunaan radiasi surya merupakan syarat penting dalam merubah sebanyak mungkin radiasi yang diintersepsi menjadi biomassa dan produktivitas Rusmayadi 1996. Padi dapat tumbuh baik di daerah-daerah yang berhawa panas dan udaranya mengandung uap air. Di Negeri kita, padi ditanam dari dataran rendah sampai 1300 meter diatas permukaan laut. Lebih tinggi lagi, padi tidak diusahakan orang, karena pertumbuhan terlalu lambat dan menghasilkan produktivitas yang rendah, sehingga pengunaan tanah menjadi kurang ekonomis. Tanaman padi banyak membutuhkan air, maka padi terutama ditanam di musim hujan, baik sebagai padi sawah maupun sebagai padi ladang atau padi gogo. Di musim kemarau bisa juga padi di tanam di sawah, akan tetapi hanya pada sawah yang dapat dialiri secara teratur Soemartono et al. 1980. 2.3. Pertumbuhan Tanaman Padi Pertumbuhan merupakan suatu proses alami setiap mahluk hidup dan tumbuhan yang ada di muka bumi ini, setiap tanaman pun memiliki stadia dan fase-fase spesifik pertumbuhan, begitu pula tanaman padi. Fase- fase pertumbuhan tanaman padi menurut Soemartono et al. 1980 adalah sebagai berikut:

2.3.1. Periode Vegetatif

Lamanya 60-70 Hari a. Fase bibit berkecambah: mulai nampak pertumbuhan akar dan daun berturut- turut, dan bibit menyerap sebagian besar dari endosterm ±21 Hari; b. Fase Pertunasan: dimulai dari terbentuknya tunas pertama dari buku terbawah, dan akan bertambah sampai tercapai jumlah maksimum, lalu berhenti membentuk tunas setelah tunas-tunas tersier terbentuk.

2.3.2. Periode Reproduktif

Lamanya 30 Hari a. Fase Primordia: dimulai dari pembentukan primordia, 60-70 hari setelah tabur benih; b. Fase Pemanjangan ruas dan “Booting”: dikatakan padi sedang bunting ± 75 hari setelah tabur; c. Fase Heading: diikuti dengan malai yang keluar dari pelepah daun bendera. d. Fase Berbunga: dimulai dari saat benang sari keluar dan terjadinya pembuahan. Kira-kira 25 hari setelah fase bunting atau 100 hari sesudah tabur.

2.3.3. Periode Pemasakan

Lamanya 25 sampai 35 hari Setelah pembuahan telur dan endosperm terjadi maka perkembangan gabah merupakan proses berurutan yang meliputi: a. Fase masak susu: isi gabah caryopsis mula-mula seperti air sampai berubah seperti susu; b. Fase masak tepung: caryopsis menjadi bubur lunak dan makin keras; c. Fase masak gabah: caryopsis menjadi keras dan terang, gabah berkembang penuh dan tidak lagi terdapat warna kehijauan; d. Fase lewat masak: setelah gabah masak, daun berangsur-angsur mengering dari bawah, bersamaan dengan jerami yang akan kering dan mati. Bila fase masak terlampaui, gabah mulai rontok.

2.4. Model simulasi Tanaman Padi

Seiring dengan jumlah populasi yang meningkat setiap harinya, tuntutan akan produktivitas pertanian yang mencukupi sangat tinggi. Dengan ketersediaan sumber daya yang terbatas, perlu dilakukan pengelolaan efisiensi sumber daya dan keadaan cuaca sangat penting untuk meningkatkan produktivitas pertanian Singh 2004. Sebuah model merupakan suatu rangkaian persamaan matematis yang dapat menjelaskan mengenai sistem fisika Kumar et al. 2011. Sebuah model merupakan representasi sederhana dari suatu sistem di alam nyata yang bermanfaat untuk kepentingan tertentu Domiri 2011 . Komponen utama dalam pemodelan pertumbuhan dan perkembangan tanaman pangan adalah variabel tanaman pangan, seperti indeks luas daun LAI, variabel tanah kadar air tanah dan kandungan nitrogen variabel meteorologi radiasi matahari, suhu, kelembaban relatif, curah hujan, dan kecepatan angin Ginardi et al. 2002. Gambar 2 Organisasi Model selama Simulasi Handoko dalam Rusmayadi 1996

III. METODOLOGI

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April–Desember 2011 di Laboratorium Agrometeorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, FMIPA IPB.

3.2. Data dan Peralatan

Dalam penelitian ini, dibutuhkan alat-alat dan beberapa data. Berikut alat-alat dan data- data yang dibutuhkan.

3.2.1. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini

adalah Personal Computer dengan perangkat lunak: MULAI INISIALISASI dan PARAMETER - Microsoft Visual Basic 6.0, FOR day=1 to n - Microsoft Word 2007, - Microsoft Excel 2007 dan - Model Simulasi Shierary-rice 3.0 untuk memprediksi hasil padi. Evaporasi

3.2.2. Data Data yang digunakan dalam penelitian ini

berupa: FOR I=1 to m 1. Data iklim harian curah hujan CH, suhu udara T, kelembaban relatif RH, radiasi matahari, dan kecepatan angin : - Banda Aceh Tahun 1991 Semai ? - Bau Bau Sulawesi Tenggara 1991 - Japura Riau Tahun 1991 - Jatiroto Jawa Timur Tahun 1991 - Tabing Sumatera Barat Tahun 1991 - Pacet Jawa Barat Tahun 1990, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995 Pertumbuhan Akar - Darmaga Jawa Barat 2003 - Baranangsiang Jawa Barat 2007 Neraca Air Tanah - Karawang Jawa Barat 1992 - Sukabumi Jawa Barat 2004 2. Data produktivitas padi BPS daerah : - Kabupaten Aceh Besar 1991 Untuk data iklim Banda Aceh Semai ? - Kabupaten Buton 1991 Untuk data iklim Bau-Bau - Kabupaten Indragiri Hulu 1991 Untuk data iklim Japura Perkembangan Pertumbuhan - Kabupaten Lumajang 1991 Untuk data iklim Jatiroto - Padang Pariaman 1991 Untuk data iklim Tabing Next day - Cianjur 1990, 1991, 1992, 1993, 1994 dan 1995 Untuk data iklim Pacet - Bogor 2003 dan 2007 Untuk data iklim Baranangsiang dan Darmaga - Karawang 1992 Untuk data iklim Karawang - Sukabumi 2004 Untuk data iklim Sukabumi Data produktivitas padi yang digunakan bersumber dari BPS Badan Pusat Statistik. Data produktivitas tersebut merupakan nilai rata-rata yang dihasilkan dari pembagian produktivitas total beras ton dengan luas