THE ATMOSPHERE AS FILTER AND REFLECTOR
29/09/2011
!
#
"
$
%
&
$
'
Energy in the form of Electromagnetic Radiation
(EMR) that produces a visual sensation
Light is that part of the radiant energy which is
visible to the eye.
The chief radiation or energy source for the earth is
the sun
Light is one of the most important factors
determining the growth of plants and the
development of vegetation.
"
()
"
wavelength and energy is inversely related
the higher the wavelength
the lower the energy
1
29/09/2011
Cahaya matahari yang pertama kali sampai pada lapisan
luar atmosfir terdiri dari :
Apabila transparansi atmosfer semakin tinggi,
menunjukkan atmosfer bersih
Σ energi yang
diterima oleh bumi semakin tinggi.
± 10 % sinar ultraviolet (UV);
50 % cahaya tampak (Visible light)
40 % sinar infra merah (IR)
Σ energi matahari yang sampai di permukaan bumi (Rs)
secara umum ditentukan oleh transparansi atmosfer (q)
dan besarnya tetapan surya (solar constant = Io),
*+!
Rs = jumlah energi matahari yang sampai di permukaan bumi
q = trasnparansi atmosfer dan
Io = solar constant, yaitu Σ energi matahari yang sampai
pada permukaan terluar atmosfer secara tegak lurus.
Apabila di atmosfer banyak terkandung "
.
"
, ! / %0 %10 %10
23
4" , !/
"
3
nilai +
Apabila atmosfer
.
"
4
, -
)/
4
, yaitu bila 4
"
4 , berarti nilai + '
,
Σ radiasi matahari yang sampai permukaan bumi semakin tinggi
Radiasi matahari di permukaan bumi
Di atmosfer, radiasi matahari mengalami
pengurangan melalui :
Absorbsi
Refleksi
3. Re6radiasi
1.
2.
Di permukaan bumi, radiasi matahari mengalami:
Refleksi,
Absorbsi
3. Re6radiasi
4. konveksi,
5. konduksi dan untuk evaporasi
1.
2.
"
1)
!
"
" #$
Ultraviolet Light
B. Photo synthetically Active Radiation
(PAR)
C. Infrared Light
A.
2
29/09/2011
%
&
!
&
UV “light” has a high energy level and can
damage exposed cells and tissues.
Ozone in upper atmosphere absorbs strongly
in ultraviolet portion of electromagnetic
spectrum.
Chlorofluorocarbons (formerly used as
propellants and refrigerants) react with and
chemically destroy ozone:
ozone “holes” appeared in the atmosphere
concern over this phenomenon led to strict
controls on CFCs and other substances
depleting ozone
5) 6
'
'
"
7)
$
,6
,6
3
3
"
3
29/09/2011
'
( ' ( !
&
"
$
The photoreceptors in chlorophyll are
most absorptive of violet6blue and
orange6red light
Since chlorophyll cannot absorb green
light very well, most of it is reflected back,
making plants appear green
"
2)
'
- $
6
)
&
" $
Infrared light energy with a wavelength from
800 nm to 3000 nm,
IR has an important role in influencing the
hormones involved in germination, plant’s
responses to changes to day length and
other plant processes.
#
*
'
+
8"
' (Intensity)
photosynthesis
8"
' (Wavelength 6 Color)
!
) *
"
#$
%
#&
' (
#$
photomorphogenesis
#"
photoperiodism
"+$
*
4
29/09/2011
Laju fotosintesis
Laju transpirasi
Pertumbuhan batang (memanjang
dan menuju kearah datangnya
sinar)
Perkecambahan benih
Pembungaan
,
, *
,
*
,
-.
'
,
1. Sciophytes/shade species/shade loving
tanaman yang tumbuh baik pada tempat
yang ternaung dengan intensitas radiasi
matahari rendah. (kopi (30650%,Coklat (25 %)
2. Heliophytes/sun species/sun loving
tanaman yang tumbuh baik pada intensitas
radiasi matahari penuh.(padi,jagung,tebu,ubi
kayu dsb.)
Proporsi panjang gelombang yang diterima
pada suatu tempat dan waktu tertentu
Menggambarkan spektrum cahaya yang
dipancarkan oleh matahari yang terdiri
dari berbagai gelombang
Light quality controls Photo6
morphogenesis (plant development
and form)
Mediated by phytochrome (protein
pigment)
red light absorbing form (Pr)
FR light absorbing form (Pfr)
Forms are photoinconvertible, depending
on the which type of light is absorbed
5
29/09/2011
4
merupakan senyawa (pigmen) yang
menentukan respon sifat morfogenetik tanaman
(inisiasi bunga,perkecambahan
benih,perpanjangan ruas (internode) batang
dan pembentukan pigmen)
Fitokhrom berupa senyawa tetrapirol seperti :
klorofil terdiri dari khromofore dan protein.
Khromofore sangat peka thd kualias radiasi
dan bersifat $
(dapat berubah ubah)
tergantung pada panjang gelombang radiasi
yang mengenai fitokfhrome tsb.
6
,
,
,
"
/
0
*
4"
'
4
"
*
*
4 "
$
-
6
9
6
,
Ultra violet
Sudut datang matahari atau jarak antara
matahari dan bumi
6 dataran rendah EE.. Sinar merah
6 dataran tinggiEEE... Ultra violet
2. Letak daun pada tajuk
1.
Visible light
(PAR)
3
< 280
Tanaman rusak
280 6320
Sel tanaman mengalami kerusakan
320 6405
Tanaman kerdil
2:; .;:;
#
505 –552
Untuk pertumbuhan daun (hijau)
552–585
Untuk pembentukan pigmen (kuning)
585–620
Untuk pembentukan fotoklorofil(jingga)
1.000
Photoreversibility dari fitokhrom
1 2
merah
41
1
infra merah
&
3 4 ( 51
3 51
&
No Pemberian radiasi
Benih lettuce
!
1
&
.(
3 6
1
51
Daya kecambah
(persen)
70
1
Merah
2
M6Infra Merah(IM)
6
3
M6IM6M
74
4
M6IM6M6IM
6
5
M6IM6M6IM6M
76
66666 bunga Xanthium
"
6
29/09/2011
3
" .
Berdasarkan respon tumbuhan pada variasi panjang hari,
maka dikenal :
& 5
)
&$
ialah : lamanya siang hari dihitung mulai matahari
terbit hingga terbenam
berpengaruh pada:
1. inisiasi bunga
2. produksi
3. pembentukan umbi
4. dormansi benih
5. pertumbuhan tanaman (pembentukan anakan
percabangan dan pertumbuhan memanjang)
()
"
"
6
,
):
1)
" "
6
4,
3/
kelompok tumbuhan yg akan memasuki fase generatif (membentuk
organ reproduktif) hanya jika tumbuhan tersebut menerima
penyinaran yang pendek (< 10 jam)
contoh : labu siam, kecipir dan bayam.
7)
" "
,
):
kelompok tumbuhan yg fase perkembangannya tidak dipengaruhi
oleh lama penyinaran. Kelompok tumbuhan ini tetap akan memasuki
fase generatif baik jika menerima yg panjang/ pendek
contoh : tomat, blewah, kacang6kacangan dll.
#
#
)
, -
.
Seasonality
Latitude
Altitude
Topography
Air Quality
Vegetation Canopy Structure
/
(
, '
9
kelompok tumbuhan yg akan memasuki fase generatifnya
(membentuk organ reproduktif) hanya jika tumbuhan tsb menerima
penyinaran yang panjang (> 14 jam),
contoh : spinasi, beberapa jenis radish dan sawi.
*
*
Germination
•
Growth and Development
6 Establishment
6 Plant Growth
6 Phototropism
6 Photoperiod
0
1
*
Production of the Harvestable Portion of the
Plant
7
29/09/2011
'
'
3 5
Phototropic responses involve bending of
growing stems toward light sources.
'
&
7
1. Longer internodes, increased stem elongation
Individual leaves may also display phototrophic
responses.
2. Leaves have larger surface area
○ auxin most likely involved
3. Thinner leaves and stems
4. Thinner cuticle
5. One layer of palisade cells
Ditinjau dari aspek energi, fotosintensis mrp proses yang tidak
effisien (162 % energi matahari yang jatuh diubah menjadi energi
kimia dalam bentuk karbohidrat (hasil panen).
#
Contoh : Rata rata intensitas radiasi di Malang 400
kal/cm2/hari. 1 gram karbohidrat mengandung 4000 Kal
maka hasil panen yang diperoleh seharusnya :
/
655 &5 8 234
6 &5 7
2345
4
?
?
"
Kenyataan di lapang hasil terbaik tidak lebih dari 50 ton
karbohidrat ( bahan kering total tanaman = biji +batang
+ daun + akar ) per hektar per tahun
Effisiensi :
50/3650 x 100 % = 1,5 %
Artinya : dari 100 % energi matahari
yang jatuh hanya 1,5 % yang dapat
diuubah tanaman menjadi energi kimia
Tabel. Perbandingan hasil dan efisiensi konversi energi
matahari pada beberapa tanaman dengan umur yang
berbeda
Jenis tanaman
Hasil (t/Ha)
Effisiensi
konversi (%)
0,50
Umur (bulan)
Kentang
9,60
Bit gula
16,00
0,90
6
Wortel
6,86
0,39
6
Jagung
15,52
1,05
4
Tebu
129,48
1,43
12
5
8
29/09/2011
Energi matahari yang telah tertangkap tidak
seluruhnya dapat diserap (diabsorpsi) oleh
tanaman.
. .3
3 &.4 3
"
5$& 6 .
&
5
1 .6. . .4
3 4
5
4 4
))
4 !
5
.5
.
'
5
5
3
3 &.4
. 4 5
. 5
'
5
1.
65 % diserap (diabsorbsi),
20 % dipantulkan (refleksi)
15 % diteruskan (ditransmisi)
Refleksi dipengaruhi oleh :
kekasaran tajuk,
sudut daun,
ILD (Indeks Luas Daun)
warna daun
sudut datang radiasi matahari.
4
#$%# &
"
#$$ &
1.
2.
'
3.
4.
$%
&
$ $%( $ &
5.
'
5
3
.&3
4
3
' 1 1
'
Umur tanaman
Populasi tanaman
Bentuk tajuk tanaman
Laju pertumbuhan tanaman
Sistem/Pola bertanam
) &
.
*
8
+
4
)
"
*
#$ ,
" '
9
29/09/2011
*
##
- .
" -/.
7
!
5
5
( '
5
Crop Selection
Cropping Diversity and Canopy Structure
Temporal Management
Carbon Partitioning and Sustainability
10
!
#
"
$
%
&
$
'
Energy in the form of Electromagnetic Radiation
(EMR) that produces a visual sensation
Light is that part of the radiant energy which is
visible to the eye.
The chief radiation or energy source for the earth is
the sun
Light is one of the most important factors
determining the growth of plants and the
development of vegetation.
"
()
"
wavelength and energy is inversely related
the higher the wavelength
the lower the energy
1
29/09/2011
Cahaya matahari yang pertama kali sampai pada lapisan
luar atmosfir terdiri dari :
Apabila transparansi atmosfer semakin tinggi,
menunjukkan atmosfer bersih
Σ energi yang
diterima oleh bumi semakin tinggi.
± 10 % sinar ultraviolet (UV);
50 % cahaya tampak (Visible light)
40 % sinar infra merah (IR)
Σ energi matahari yang sampai di permukaan bumi (Rs)
secara umum ditentukan oleh transparansi atmosfer (q)
dan besarnya tetapan surya (solar constant = Io),
*+!
Rs = jumlah energi matahari yang sampai di permukaan bumi
q = trasnparansi atmosfer dan
Io = solar constant, yaitu Σ energi matahari yang sampai
pada permukaan terluar atmosfer secara tegak lurus.
Apabila di atmosfer banyak terkandung "
.
"
, ! / %0 %10 %10
23
4" , !/
"
3
nilai +
Apabila atmosfer
.
"
4
, -
)/
4
, yaitu bila 4
"
4 , berarti nilai + '
,
Σ radiasi matahari yang sampai permukaan bumi semakin tinggi
Radiasi matahari di permukaan bumi
Di atmosfer, radiasi matahari mengalami
pengurangan melalui :
Absorbsi
Refleksi
3. Re6radiasi
1.
2.
Di permukaan bumi, radiasi matahari mengalami:
Refleksi,
Absorbsi
3. Re6radiasi
4. konveksi,
5. konduksi dan untuk evaporasi
1.
2.
"
1)
!
"
" #$
Ultraviolet Light
B. Photo synthetically Active Radiation
(PAR)
C. Infrared Light
A.
2
29/09/2011
%
&
!
&
UV “light” has a high energy level and can
damage exposed cells and tissues.
Ozone in upper atmosphere absorbs strongly
in ultraviolet portion of electromagnetic
spectrum.
Chlorofluorocarbons (formerly used as
propellants and refrigerants) react with and
chemically destroy ozone:
ozone “holes” appeared in the atmosphere
concern over this phenomenon led to strict
controls on CFCs and other substances
depleting ozone
5) 6
'
'
"
7)
$
,6
,6
3
3
"
3
29/09/2011
'
( ' ( !
&
"
$
The photoreceptors in chlorophyll are
most absorptive of violet6blue and
orange6red light
Since chlorophyll cannot absorb green
light very well, most of it is reflected back,
making plants appear green
"
2)
'
- $
6
)
&
" $
Infrared light energy with a wavelength from
800 nm to 3000 nm,
IR has an important role in influencing the
hormones involved in germination, plant’s
responses to changes to day length and
other plant processes.
#
*
'
+
8"
' (Intensity)
photosynthesis
8"
' (Wavelength 6 Color)
!
) *
"
#$
%
#&
' (
#$
photomorphogenesis
#"
photoperiodism
"+$
*
4
29/09/2011
Laju fotosintesis
Laju transpirasi
Pertumbuhan batang (memanjang
dan menuju kearah datangnya
sinar)
Perkecambahan benih
Pembungaan
,
, *
,
*
,
-.
'
,
1. Sciophytes/shade species/shade loving
tanaman yang tumbuh baik pada tempat
yang ternaung dengan intensitas radiasi
matahari rendah. (kopi (30650%,Coklat (25 %)
2. Heliophytes/sun species/sun loving
tanaman yang tumbuh baik pada intensitas
radiasi matahari penuh.(padi,jagung,tebu,ubi
kayu dsb.)
Proporsi panjang gelombang yang diterima
pada suatu tempat dan waktu tertentu
Menggambarkan spektrum cahaya yang
dipancarkan oleh matahari yang terdiri
dari berbagai gelombang
Light quality controls Photo6
morphogenesis (plant development
and form)
Mediated by phytochrome (protein
pigment)
red light absorbing form (Pr)
FR light absorbing form (Pfr)
Forms are photoinconvertible, depending
on the which type of light is absorbed
5
29/09/2011
4
merupakan senyawa (pigmen) yang
menentukan respon sifat morfogenetik tanaman
(inisiasi bunga,perkecambahan
benih,perpanjangan ruas (internode) batang
dan pembentukan pigmen)
Fitokhrom berupa senyawa tetrapirol seperti :
klorofil terdiri dari khromofore dan protein.
Khromofore sangat peka thd kualias radiasi
dan bersifat $
(dapat berubah ubah)
tergantung pada panjang gelombang radiasi
yang mengenai fitokfhrome tsb.
6
,
,
,
"
/
0
*
4"
'
4
"
*
*
4 "
$
-
6
9
6
,
Ultra violet
Sudut datang matahari atau jarak antara
matahari dan bumi
6 dataran rendah EE.. Sinar merah
6 dataran tinggiEEE... Ultra violet
2. Letak daun pada tajuk
1.
Visible light
(PAR)
3
< 280
Tanaman rusak
280 6320
Sel tanaman mengalami kerusakan
320 6405
Tanaman kerdil
2:; .;:;
#
505 –552
Untuk pertumbuhan daun (hijau)
552–585
Untuk pembentukan pigmen (kuning)
585–620
Untuk pembentukan fotoklorofil(jingga)
1.000
Photoreversibility dari fitokhrom
1 2
merah
41
1
infra merah
&
3 4 ( 51
3 51
&
No Pemberian radiasi
Benih lettuce
!
1
&
.(
3 6
1
51
Daya kecambah
(persen)
70
1
Merah
2
M6Infra Merah(IM)
6
3
M6IM6M
74
4
M6IM6M6IM
6
5
M6IM6M6IM6M
76
66666 bunga Xanthium
"
6
29/09/2011
3
" .
Berdasarkan respon tumbuhan pada variasi panjang hari,
maka dikenal :
& 5
)
&$
ialah : lamanya siang hari dihitung mulai matahari
terbit hingga terbenam
berpengaruh pada:
1. inisiasi bunga
2. produksi
3. pembentukan umbi
4. dormansi benih
5. pertumbuhan tanaman (pembentukan anakan
percabangan dan pertumbuhan memanjang)
()
"
"
6
,
):
1)
" "
6
4,
3/
kelompok tumbuhan yg akan memasuki fase generatif (membentuk
organ reproduktif) hanya jika tumbuhan tersebut menerima
penyinaran yang pendek (< 10 jam)
contoh : labu siam, kecipir dan bayam.
7)
" "
,
):
kelompok tumbuhan yg fase perkembangannya tidak dipengaruhi
oleh lama penyinaran. Kelompok tumbuhan ini tetap akan memasuki
fase generatif baik jika menerima yg panjang/ pendek
contoh : tomat, blewah, kacang6kacangan dll.
#
#
)
, -
.
Seasonality
Latitude
Altitude
Topography
Air Quality
Vegetation Canopy Structure
/
(
, '
9
kelompok tumbuhan yg akan memasuki fase generatifnya
(membentuk organ reproduktif) hanya jika tumbuhan tsb menerima
penyinaran yang panjang (> 14 jam),
contoh : spinasi, beberapa jenis radish dan sawi.
*
*
Germination
•
Growth and Development
6 Establishment
6 Plant Growth
6 Phototropism
6 Photoperiod
0
1
*
Production of the Harvestable Portion of the
Plant
7
29/09/2011
'
'
3 5
Phototropic responses involve bending of
growing stems toward light sources.
'
&
7
1. Longer internodes, increased stem elongation
Individual leaves may also display phototrophic
responses.
2. Leaves have larger surface area
○ auxin most likely involved
3. Thinner leaves and stems
4. Thinner cuticle
5. One layer of palisade cells
Ditinjau dari aspek energi, fotosintensis mrp proses yang tidak
effisien (162 % energi matahari yang jatuh diubah menjadi energi
kimia dalam bentuk karbohidrat (hasil panen).
#
Contoh : Rata rata intensitas radiasi di Malang 400
kal/cm2/hari. 1 gram karbohidrat mengandung 4000 Kal
maka hasil panen yang diperoleh seharusnya :
/
655 &5 8 234
6 &5 7
2345
4
?
?
"
Kenyataan di lapang hasil terbaik tidak lebih dari 50 ton
karbohidrat ( bahan kering total tanaman = biji +batang
+ daun + akar ) per hektar per tahun
Effisiensi :
50/3650 x 100 % = 1,5 %
Artinya : dari 100 % energi matahari
yang jatuh hanya 1,5 % yang dapat
diuubah tanaman menjadi energi kimia
Tabel. Perbandingan hasil dan efisiensi konversi energi
matahari pada beberapa tanaman dengan umur yang
berbeda
Jenis tanaman
Hasil (t/Ha)
Effisiensi
konversi (%)
0,50
Umur (bulan)
Kentang
9,60
Bit gula
16,00
0,90
6
Wortel
6,86
0,39
6
Jagung
15,52
1,05
4
Tebu
129,48
1,43
12
5
8
29/09/2011
Energi matahari yang telah tertangkap tidak
seluruhnya dapat diserap (diabsorpsi) oleh
tanaman.
. .3
3 &.4 3
"
5$& 6 .
&
5
1 .6. . .4
3 4
5
4 4
))
4 !
5
.5
.
'
5
5
3
3 &.4
. 4 5
. 5
'
5
1.
65 % diserap (diabsorbsi),
20 % dipantulkan (refleksi)
15 % diteruskan (ditransmisi)
Refleksi dipengaruhi oleh :
kekasaran tajuk,
sudut daun,
ILD (Indeks Luas Daun)
warna daun
sudut datang radiasi matahari.
4
#$%# &
"
#$$ &
1.
2.
'
3.
4.
$%
&
$ $%( $ &
5.
'
5
3
.&3
4
3
' 1 1
'
Umur tanaman
Populasi tanaman
Bentuk tajuk tanaman
Laju pertumbuhan tanaman
Sistem/Pola bertanam
) &
.
*
8
+
4
)
"
*
#$ ,
" '
9
29/09/2011
*
##
- .
" -/.
7
!
5
5
( '
5
Crop Selection
Cropping Diversity and Canopy Structure
Temporal Management
Carbon Partitioning and Sustainability
10