Efisiensi penggunaan radiasi surya pada tanaman kentang

1
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin meningkatnya jumlah penduduk,
maka semakin banyak jumlah makanan
(pangan) yang diperlukan untuk memenuhi
kebutuhan primer manusia ini. Kondisi ini
dapat mempengaruhi ketahanan pangan.
Salah satu cara yang saat ini sedang dilakukan
oleh pemerintah adalah dengan diversifikasi
pangan (perluasan pangan). Salah satu contoh
adalah menjadikan kentang sebagai sumber
karbohidrat, selain beras. Kentang merupakan
tanaman yang dapat menghasilkan kalori yang
lebih besar dibandingkan beras, jagung dan
Gandum dari satu liter air yang digunakan
dalam pertumbuhannya (FAO 2008).
Potensi kentang untuk dikembangkan
sebagai sumber karbohidrat cukup tinggi,
serta di Indonesia sendiri tanaman kentang
ditanam pada lahan yang cukup luas.
Menurut data Badan Penelitian dan
Pengembangan Pertanian (2010), Indonesia
merupakan penghasil kentang terbesar di Asia
Tenggara. Badan Pusat Statistik (BPS) tahun
2009 mencatat bahwa luas panen kentang di
Indonesia sekitar 71.238 ha dengan hasil
produksi kentang nasional sekitar 1.176.304
ton. Lahan kentang yang paling luas terdapat
di Jawa Tengah (18.655 ha) dan Jawa Barat
(15.344 ha), meskipun demikian hasil panen
Jawa Barat lebih banyak dibandingkan dengan
Jawa Tengah.
Produksi kentang untuk
wilayah Jawa Barat 320.542 ton, sedangkan
wilayah Jawa tengah memproduksi kentang
sebanyak 288.654 ton.
Tanaman kentang yang ditanam di daerah
subtropis produktivitasnnya bisa mencapai 50
ton per hektar. Di Indonesia sendiri, produksi
tanaman sayur ini hanya mencapai 16-20 ton
per hektar. Hal ini dikarenakan kondisi
lingkungan di daerah subtropis berada pada
kondisi optimum untuk produksi tanaman
kentang. Kondisi ini dapat menghasilkan
perbedaan hasil fotosintesis dikurangi
respirasinya yang besar. Selain itu, menurut
Nurtika (2007) rendahnya produktivitas ini
disebabkan oleh rendahnya kualitas benih
yang digunakan, pengendalian hama dan
penyakit belum optimal, serta penggunaan
pupuk yang belum sesuai.
Varietas kentang yang digunakan dalam
penelitian ini adalah varietas Granola.
Kentang varietas Granola merupakan kentang
yang banyak dibudidayakan di Indonesia serta
menjadi salah satu varietas yang unggul (SK
MENTAN No 81 tahun 2005). Varietas ini
biasanya berumur relatif lebih pendek, jumlah
umbi yang cukup banyak, dan tingkat ketahan
yang cukup baik terhadap serangan hama dan
penyakit (Samadi 2007).
Iklim merupakan salah satu faktor
lingkungan yang mempengaruhi dalam
berbagai usaha pertanian. Berbagai penelitian
tentang hubungan iklim dengan tanaman telah
banyak dilakukan. Iklim besar pengaruhnya
terhadap pertumbuhan dan perkembangan
tanaman
kentang,
sehingga
dapat
mempengaruhi produksinya. Salah satu unsur
iklim yang diamati dalam penelitian ini adalah
radiasi surya. Menurut Rozari (dalam Bey
1991), radiasi surya merupakan penggerak
mekanisme pembentukan iklim.
Radiasi surya di daerah tropis lebih
berpengaruh terhadap produksi kentang
dibandingkan dengan suhu udara (Handoko
1994). Hubungan dari radiasi dan tanaman
dapat dilihat dari berat kering atau biomassa
yang dihasilkan oleh tanaman tersebut.
Produksi berat kering tanaman merupakan
respon dari penyerapan radiasi surya oleh
tanaman.
Akumulasi radiasi surya yang
diintersepsi oleh tajuk tanaman berbanding
lurus dengan besar penambahan berat tanaman
tersebut.
Gradien dari hubungan antara
radiasi yang diintersepsi dengan penambahan
berat merupakan efisiensi penggunaan radiasi.
Nilai efisiensi penggunaan radiasi surya ini
menunjukkan kemampuan tanaman untuk
mengkonversi energi yang diterima menjadi
berat kering (biomassa).
1.2 Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mendapatkan nilai efisiensi penggunaan
radiasi surya tanaman kentang (Solanum
tuberosum L.) berdasarkan pengukuran berat
kering tanaman dan intersepsi radiasi surya
oleh tajuk tanaman.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Asal Usul
Kentang
dan
Botani
Tanaman
FAO (2008) mencatat bahwa sejarah
tanaman kentang dimulai dari 8.000 tahun
yang lalu di wilayah dekat danau Titicaca
pada ketinggian 3.800 m dpl, Amerika
Selatan. Tanaman kentang berasal dari daerah
2
di Pegunungan Andes, Amerika Selatan, di
perbatasan antara Bolivia dan Peru. Di
daerah asalnya ini ditemukan lebih dari 5.000
spesies kentang, namun yang paling banyak
ditemukan
adalah
sepesies
Solanum
tuberosum L.
Tanaman kentang ini
dibudidayakan dengan membuat terasering
dan tanpa adanya irigasi. Tanaman kentang
ini biasanya ditanam pada akhir musim dingin
atau awal musim semi (Smith 1968). Seiring
dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan
teknologi,
tanaman
kentang
kini
dibudidayakan hampir di seluruh belahan
dunia. Berdasarkan ilmu tumbuhan, urutan
taksonomi kentang adalah sebagai berikut :
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Famili
: Solanaceae
Genus
: Solanum
Spesies
: Solanum tuberosum L.
Batang berbentuk segi empat atau segi
lima (tergantung varietas), tidak berkayu dan
bertekstur agak keras. Pada umumnya batang
kentang ini lemah, sehingga mudah roboh bila
terkena angin yang cukup kencang. Sistem
perakaran yang dimiiliki tanaman ini adalah
tunggang dan serabut. Akar tunggangnya
dapat menembus tanah sampai kedalaman 45
cm, sedangkan akar serabutnya menyebar ke
samping. Diantara akar-akar yang menyebar
ini, ada beberapa yang nantinya berubah
bentuk maupun fungsi menjadi bakal umbi
(stolon). Umbi kentang akan terbentuk pada
cabang diantara akar-akar. Ketika proses
pemanjangan stolon telah berhenti merupakan
tanda dimulainya proses pembentukan umbi.
Rhizoma atau stolon mengalami pembesaran
tiap harinya.
2.2
Syarat Tumbuh Tanaman Kentang
2.2.1 Letak Geografis
Tanaman kentang cocok ditanam di
daerah dataran tinggi atau daerah pegunungan
dengan ketinggian 1.000-3.000 m dpl.
Ketinggian yang ideal yaitu pada kisaran
1.000-1.200 m dpl (Samadi 2007).
Ketinggian tempat ini akan mempengaruhi
kondisi iklim setempat.
2.2.2 Sifat tanah
Gambar 1 Morfologi tanaman kentang.
(sumber : http//qwickstep.com)
Kentang termasuk tanaman semusim
yang berbentuk semak atau perdu. Tanaman
ini memiliki umur yang bervariasi antara 85180 hari, dengan tinggi sekitar 50-120 cm dan
diameter kanopi sekitar 50 cm. Tanaman
kentang pada umumnya berdaun rimbun.
Daunnya berwarna hijau muda, hijau tua
bahkan hingga kelabu, bentuknya lonjong
dengan ujung yang meruncing dan tulangtulang daun yang menyirip, serta tumbuh
berselang-seling pada batang tanaman. Selain
itu, permukaan daun biasanya berkerut-kerut
serta bagian bawahnya memiliki bulu.
Pada umumnya, tanaman kentang dapat
tumbuh di segala jenis tanah, akan tetapi hasil
yang diperoleh akan berbeda. Kondisi tanah
yang baik dan sesuai untuk tanaman kentang
antara lain : berstruktur remah, gembur,
banyak mengandung unsur hara, mudah
mengikat air, dan memiliki solum tanah
dalam. Berdasarkan tekstur, tanah yang cocok
adalah tanah lempung ringan yang terdapat
sedikit pasir, sehingga memiliki drainase serta
aerasi yang baik (Samadi 2007).
Kondisi tanah yang cocok adalah tanah
yang memiliki nilai pH antara 5-7, tergantung
varietas yang digunakan. Derajat keasaman
ini mempengaruhi proses pertumbuhan
tanaman kentang serta organisme yang ada
dalam tanah tersebut. Nilai pH tanah yang
tidak sesuai akan menghambat proses
pertumbuhan, sehingga akan mengurangi
produksi. Oleh karena itu, jika kondisi tanah
tidak sesuai (terlalu asam ataupun terlalu
basa) perlu dilakukan proses pengapuran
(asam) dan pemberian belerang (basa) terlebih
dahulu sebelum tanah tersebut digunakan
untuk menanam kentang.
3
2.2.3 Kondisi iklim
Gambar 2 Fase pertumbuhan dan perkembangan tanaman kentang.
(sumber : http//www.potato2008.org)
Tanaman kentang berasal dari daerah
subtropis. Secara umum, daerah yang cocok
untuk pertumbuhan tanaman ini yaitu daerah
dengan suhu udara rata-rata harian yang
berkisar 15-20oC, radiasi surya 10-25 MJ m-2
perhari, dan kelembaban 80-90% (Sunarjono
2004), serta curah hujan 1200-1500 mm
pertahun (Cahyono 1996).
Pertumbuhan tanaman kentang dibagi
menjadi empat fase, yaitu pertumbuhan
vegetatif,
inisiasi,
pembesaran,
dan
pemasakan umbi. Masing-masing fase ini
membutuhkan kondisi suhu yang berbedabeda. Fase vegetatif biasanya memerlukan
waktu 2-5 minggu, tergantung varietas dan
suhu udara. Pertumbuhan vegetatif yang baik
terjadi pada suhu udara rata-rata harian 20 oC.
Fase inisiasi dan pembesaran umbi terjadi
selama 7-8 minggu, dengan suhu udara ratarata harian yang ideal untuk pembentukan
umbi 15-20 oC.
Fase pemasakan umbi
memerlukan waktu 2-3 minggu.
Di daerah subtropis (Southeastern Idaho),
tanaman kentang biasanya ditanam pada bulan
Mei-Agustus dengan suhu udara 48oF (Juni)
dan 85oF (Juli-Agustus). Suhu udara yang
rendah pada fase vegetatif sampai awal fase
inisiasi akan menyebabkan pertumbuhan
tanaman kentang menjadi lebih lambat.
Selain itu, kondisi tersebut akan menyebabkan
munculnya Black leg dan Rhizoctonia (Iritania
dalam Smith 1968). Akan tetapi, sebaliknya
pada fase inisiasi sampai perkembangan umbi
suhu udara yang rendah ini merupakan
kondisi yang ideal.
Fase pengisian dan
pematangan umbi memerlukan suhu udara
yang tinggi untuk dapat meningkatkan hasil
panen kentang. Menurut Bodlaender (dalam
Smith 1968), suhu udara yang tinggi tidak
akan mengurangi hasil panen selama tanaman
kentang mendapatkan air yang lebih dari
cukup.
Fase pembentukan umbi membutuhkan
panjang hari yang relatif pendek (kurang dari
12 jam). Panjang hari yang pendek dan suhu
udara yang rendah selama fase inisiasi akan
menurunkan nilai LAI (Leaf Area Index) dan
dapat menurunkan hasil panen, meskipun
pertumbuhan umbi lebih cepat.
Umbi dan jaringan tanaman kentang
memiliki tiga tipe respirasi.
Tipe yang
pertama
memiliki
karakteristik
laju
metabolisme
yang
rendah.
Proses
respirasinya berjalan dengan baik tiap
waktunya. Tipe respirasi ini biasa disebut
dengan respirasi basal atau ground
respiration.
Tipe respirasi yang kedua
didorong oleh respirasi basal, namun lebih
besar dibandingkan dengan respirasi basal.
Tipe yang ketiga merupakan penambahan atau
pengembangan
dari
dua
tipe
yang
sebelumnya. Maka besarnya respirasi pada
tipe ini akan lebih besar dari kedua tipe yang
lain dan respirasi ini terjadi sepanjang
aktivitas metabolisme (Smith 1968). Laju
respirasi tanaman kentang sebelum fase
pematangan lebih tinggi. Pada fase inisiasi
laju respirasi yang tinggi terjadi pada kondisi
suhu udara yang cukup hangat.
4
Pada awal fase pematangan umbi, laju
respirasi cukup tinggi. Laju respirasi terus
menurun sampai akhirnya tanaman kentang
tersebut dipanen.
peningkatan
intensitas
radiasi
tidak
meningkatkan laju fotosintesis
secara
proporsional
pada
tanaman
kentang.
Distribusi cahaya dalam tajuk tanaman
dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain
banyaknya daun, yang dinyatakan secara
kuantitatif oleh Indeks Luas Daun (ILD) atau
Leaf Area Index (LAI).
Intensitas radiasi surya yang diintersepsi
akan semakin besar apabila nilai ILD semakin
besar. Menurut Baharsjah (dalam Bey 1991),
LAI tanaman akan terus meningkat hingga
mencapai nilai maksimum, yaitu pada akhir
pertumbuhan vegetatif yang kemudian akan
menurun hingga mencapai panen. Produksi
bahan kering terbesar pada suatu tanaman
akan dicapai pada saat nilai LAI optimum,
yaitu pada saat LAI mencapai 4,0. Nilai LAI
suatu tanaman erat hubungannya dengan berat
kering tanaman.
Gambar 3 Laju respirasi tanaman kentang
pada fase pematangan.
( Sumber : Smith 1968)
2.3 Hubungan Radiasi Surya terhadap
Tanaman kentang
Radiasi surya merupakan sumber tenaga
atau penggerak dari segala kehidupan di bumi,
seperti pembentukan cuaca dan iklim.
Intensitas radiasi yang diterima pada puncak
atmosfer bumi (solar constant) besarnya
sekitar 1.360 W/m2 atau sekitar 2 kal/m2 per
menit. Akan tetapi tidak semua sampai ke
permukaan bumi, sebagian dipantulkan
kembali akibat pembelokkan lapisan udara
dan sebagian diserap oleh partikel yang
berada di udara (Monteith 1975).
Radiasi surya yang berhubungan dengan
tanaman digolongkan menjadi tiga, yaitu
intensitas, kualitas dan fotoperiodisme (Sugito
dalam Musawir 2005). Intensitas radiasi
merupakan faktor yang paling besar
pengaruhnya terhadap tanaman, dalam
konversi energi matahari. Intensitas radiasi
surya adalah banyaknya energi yang diterima
oleh suatu tanaman per satuan luas persatuan
waktu. Di wilayah Indonesia yang beriklim
tropis, intensitas radiasi dipengaruhi oleh
musim, letak geografis dan ketinggian tempat.
Radiasi surya yang diserap oleh tanaman
digunakan untuk proses fotosintesis, namun
peningkatan
intensitas
radiasi
tidak
berbanding lurus dengan laju fotosintesis.
Hasil penelitian yang telah dilakukan Matheny
(dalam Musawir 2005) menunjukkan bahwa
Berat kering tanaman akan meningkat
seiring dengan peningkatan nilai LAI, namun
bila nilai LAI ini terus meningkat maka akan
terjadi penurunan berat kering tanaman. Hal
ini disebabkan penururnan laju fotosintesis
akibat daun yang saling menaungi (Tanaka
dalam Musawir 2005).
Berat kering
berkorelasi dengan jumlah radiasi yang
diintersepsi oleh tajuk tanaman.
Harjadi
(1984) menyebutkan bahwa energi yang
diserap
tanaman
ditunjukkan
dengan
biomassa, yang dinyatakan dalam berat kering
tanaman yang telah dioven. Oleh karena itu,
besarnya radiasi yang diintersepsi tajuk
tanaman (Qint) berbanding lurus dengan
penambahan berat kering (dW).
dW = ε Qint.................................(1)
ε : efisiensi penggunaan radiasi surya.
Persamaan (1) menunjukkan bahwa
penambahan berat kering tanaman merupakan
respon dari penyerapan energi radiasi surya
(Kumar et al. 2008). Penerimaan radiasi pada
masing-masing daun dalam satu tajuk
berbeda-beda sesuai dengan penutupan daun
dalam tajuk pada ketinggian yang berbeda.
Hal ini menyebabkan daun yang berada di
bagian bawah tajuk akan menggunakan energi
radiasi lebih efisien. Efisiensi penggunaan
radiasi menjadi faktor konversi jumlah radiasi
menjadi biomassa. Dalam persamaan (1)
efisiensi merupakan gradien hubungan
penambahan berat kering dengan jumlah
radiasi yang diintersepsi.
Nilai efisiensi
radiasi dari beberapa tanaman dapat dilihat
pada Tabel 1.
5
Tabel 1 Nilai efisiensi radiasi beberapa
tanaman (Monteith dalam Bey 1991)
Tanaman
Efisiensi
-1
(g MJ )
Barley
1,1-1,3
Winter dan Spring wheat
0,9-1,2
Kentang
1,2-1,5
Gula beet
1,2-1,5
Oil seed rape
1,0-1,2
Perbedaan nilai efisiensi ini disebabkan
oleh faktor lingkungan dan faktor dari
tanaman itu sendiri. Menurut Asyardi (dalam
Syarief 2003), yang menyebabkan nilai
efisiensi untuk tanaman berbeda-beda antara
lain posisi daun, susunan daun, indeks luas
daun, struktur atau jenis pigmen serta
ketersediaan air dan hara.
Irigasi dapat
mempengaruhi nilai efisiensi penggunaan
radiasi. Hasil penelitian Li et al. (2009)
menunjukan irigasi secara berkala dapat
meningkatkan nilai RUE (Radiation Use
Efficiency), namun pengaruh irigasi tidak
sebesar pengaruh jarak tanam (Li et al. 2007).
Nilai efisiensi penggunaan radiasi surya yang
diturunkan dari berat kering dan radiasi yang
diintersepsi tajuk tanaman, sehingga faktorfaktor yang mempengaruhi penyerapan
radiasi, pertumbuhan dan perkembangan
tanaman akan mempengaruhi nilai efisiensi.
Nilai efisiensi penggunaan radiasi surya
(RUE) merupakan parameter yang cukup
berpengaruh dalam analisis pengaruh radiasi
terhadap produksi tanaman. Akan tetapi,
dalam
pelaksanaan
penelitian-penelitian
tentang topik ini seringkali dihasilkan nilai
yang berbeda-beda. Menurut Kiniry et al.
(1989), kenaikan nilai RUE dikarenakan
penambahan berat kering tanaman yang besar
dan kenaikan suhu. Selain itu, disebutkan
pula beberapa asumsi yang menyebabkan nilai
RUE berbeda yaitu nilai k dalam persamaan
hukum Beer memiliki kesalahan yang tinggi,
pengukuran berat kering tanpa memasukkan
berat kering akar dalam AGB (Above Ground
Biomass), dan laju fotosintesis pada semua
daun dianggap sama.
BAB III. METODOLOGI
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di kebun
penelitian yang berlokasi di Desa Galudra,
Cibungbulang, Cianjur, Jawa Barat. Lokasi
penelitian ini berada pada koordinat
06o46’50” LS dan 107o02’01” BT, dengan
elevasi sekitar 1250 m dpl.
Penanaman bibit tanaman kentang
dilakukan pada tanggal 22 dan 24 Februari
2010. Pengambilan contoh tanaman kentang
dilakukan mulai tanggal 1 April 2010 sampai
1 Juni 2010.
Pengukuran berat kering
tanaman
kentang
ini
dilakukan
di
Laboratorium Pangan SEAMEO BIOTROP.
3.2 Rancangan Percobaan
Percobaan yang dilakukan pada penelitian
ini menggunakan rancangan split block
design, dengan menggunakan dua faktor yaitu
jarak tanam dan ukuran benih.
Ukuran benih terdiri dari :
A = benih ukuran besar
B = benih ukuran sedang
C = benih ukuran kecil
Jarak tanam terdiri dari :
J1 = jarak tanam 20 x 30 cm
J2 = jarak tanam 20 x 20 cm.
3.3 Bahan dan Alat
Pengolahan
data
hasil
penelitian
memerlukan alat dan bahan sebagai berikut :
data iklim stasiun Pacet periode April-Juni
2010, contoh tanaman kentang dari masingmasing perlakuan, oven, milimeter block,
timbangan, dan komputer dengan Microsoft
Excel. Tanaman kentang yang digunakan
varietas Granola. Bibit tanaman kentang
diperoleh dari Balai Penelitian Tanaman
Sayuran, Lembang.
3.4
Pengukuran
3.4.1 Pengambilan Contoh tanaman
Kentang
Pengambilan contoh tanaman kentang
dilakukan sekali dalam seminggu. Contoh
tanaman yang diambil yaitu dua tanaman
untuk tiap perlakuan, kemudian dilakukan
pemisahan antara bagian akar, batang, daun,
dan umbi.