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