Bagaimana cara menghitung efisiensi penangkapan atau intersepsi (Ei)?

Efisiensi intersepsi menunjukkan berapa persen radiasi matahari yang jatuh dapat ditangkapoleh tajuk tanaman.
Bagaimana cara menghitung efisiensi penangkapan atau intersepsi?

###Radiasi Surya

Penerimaan radiasi di permukaan bumi bervariasi menurut lintang dan waktu. Perubahan menurut lintang disebabkan oleh inklinasi bumi (66.5o) yang menyebabkan perbedaan sudut datang. Perbedaan menurut waktu terjadi secara diurnal maupun musiman (Handoko 1994).

Secara makro, faktor-faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi surya meliputi :

  1. Jarak antara matahari dan bumi. Perubahan jarak antara matahari dan bumi menyebabkan variasi penerimaan energi radiasi di bumi,
  2. Intensitas radiasi matahari yang besarnya dipengaruhi oleh sudut datang matahari di permukaan bumi,
  3. Panjang hari yaitu waktu dari matahari terbit hingga terbenam,
  4. Pengaruh atmosfer yang meliputi gas-gas aerosol dan awan (Handoko 1994).

Handoko (1994) menyatakan bahwa faktor dominan yang mempengaruhi penerimaan radiasi di permukaan bumi adalah keadaan awan. Penerimaan radiasi di daerah basah dengan banyak awan sekitar 40% sedangkan di gurun mencapai 80% (Larcher 1980). Secara mikro, keadaan topografi juga mempengaruhi radiasi yang sampai ke permukaan. Wilayah dataran tinggi mendapat intensitas radiasi yang lebih tinggi karena kondisi atmosfer yang bersih dari polusi.

###Radiasi Transmisi dan Intersepsi

Energi radiasi surya yang mengenai tajuk tanaman tidak sepenuhnya diteruskan ke permukaan tanah. Suryani (1993) menyatakan bahwa, energi radiasi yang mengenai tajuk tanaman akan mengalami pengurangan dalam perjalanannya menuju ke permukaan tanah, sehingga radiasi surya yang berada di bawah tajuk tanaman jumlahnya tidak merata. Hal ini disebabkan adanya perubahan berkas sinar dari radiasi surya yang diintersepsi oleh tanaman akibat gerakan tanaman yang dipengaruhi angin dan perubahan posisi matahari.

Intersepsi radisasi pada tanaman dipengaruhi oleh sudut elevasi dan sudut zenith matahari, sifat spektral elemen kanopi, indeks luas daun, sudut distribusi daun, ukuran daun, bentuk daun, pergerakan daun terhadap angin, titik layu, dan fototropisme. Namun demikian, variabel yang sering digunakan untuk memprediksi intersepsi adalah indeks luas daun, karena ILD memilki peranan utama dalam intersepsi radiasi matahari yang datang (Gallo et al 1983).

Transmisi radiasi merupakan radiasi yang diteruskan melewati kanopi tanaman. Dengan kata lain merupakan energi radiasi yang lolos pada permukaan tanah dibawah tajuk. Transmisi radiasi pada kanopi tanaman dipengaruhi oleh banyak faktor, meliputi sumber distribusi radiasi (radiasi langsung dan radiasi baur serta sifat spektral), struktur kanopi dan jenis tanaman, ukuran luas daun sebagai kanopi dan sudut datang matahari. Proporsi radiasi langsung dan baur dan sifat spektralnya sangat tergantung pada kondisi atmosfer. Radiasi transmisi berbeda pada sudut datang dan radiasi baur yang berbeda (Wenge et al. 1997).

Cahaya yang menimpa daun akan dipantulkan dan ditransmisikan tergantung pada sifat daun yang dinyatakan dengan koefisien transmisi (τ). Nilai transmisi merupakan proporsi antara radiasi yang ditransmisikan dengan radiasi yang masuk. Radiasi yang ditransmisikan sangat dipengaruhi karakter kanopi diantaranya luas daun, sudut daun, pola distribusi daun, dan ukuran daun (Rosenberg 1974). Geiger (1959) juga menyatakan bahwa panjang gelombang, umur tanaman, dan sudut inklinasi daun berpengaruh pada besar transmisi radiasi.

###Efisiensi Pemanfaatan Radiasi Surya (EPR)

Radiasi surya diperlukan tanaman sebagai sumber energi terutama dalam proses fotosintesis. Lebih jauh lagi, radiasi surya memberikan energi yang dibutuh-kan untuk perkecambahan biji, perluasan daun, pertumbuhan batang dan tunas, pembungaan serta pembuahan. Sehingga radiasi surya berperan penting dalam pengendalian proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman.

Efisiensi pemanfaatan radiasi surya adalah nisbah antara energi yang digunakan untuk membentuk bahan kering dengan total energi surya yang diterima selama masa pertumbuhan (Sitianapessy 1985). Dengan kata lain, efisiensi radiasi surya pada tanaman dapat merupakan perbandingan antara energi yang diperlukan untuk menghasilkan bahan atau materi organik pada tanaman dengan total energi yang diterima oleh tanaman.

Radiasi yang terdapat di atas kanopi, dalam kanopi, dan dibawah kanopi memiliki peran penting dalam dimensi hubungan atmosfer dan tanaman. Pertama, cahaya yang diintersepsi dan diserap tanaman berkaitan erat dengan photosintesis yang secara langsung menpengaruhi perubahan karbon antara kanopi dan atmosfer.

Absorpsi radiasi oleh tanaman berperan dalam menurunkan panas udara sekitarnya, dan radiasi transmisi yang sampai di lantai tanah berpengaruh pada kelembaban tanah dan vegetasi dibawahnya (Wenge et al 1997). Arsitektur kanopi merupakan faktor utama yang menentukan untuk mengabsorpri radiasi atau meneruskannya. Arsitektur kanopi meliputi posisi, ukuran, dan arah tiap elemen penyusun kanopi.

###Akumulasi Panas

Suhu tanaman akan selalu berubah mengikuti suhu lingkungannya. Hal ini disebabkan karena proses pemanasan tanaman relatif lebih kecil dibanding masa dan luas permukaaannya. Suhu yang optimum bagi aktifitas pertumbuhan tanaman bervariasi menurut jenis, populasi, individu, organ tanaman dan perkembangannya (Treshow 1970).

Suhu maksimum harian lebih berkorelasi dengan pertumbuhan dibanding suhu minimumnya. Karena suhu maksimum mampu meningkatkan pertumbuhan batang dan tebal daun, akan tetapi dapat mengurangi luas daun tanaman. Kemudian, hasil penelitian Sitaniapessy (1985) menunjukkan suhu rendah terutama di malam hari akan mengurangi luas daun dan pembesaran buah serta meningkatkan pembungaan.

Pertumbuhan dan perkembangan tanaman jagung manis dipengaruhi oleh kondisi suhu lingkungan. Menurut Koesmaryono (1996), interaksi antara suhu udara dan radiasi surya berpengaruh terhadap suhu daun yang kemudian mempengaruhi proses fotosintesis alami tanaman. Selain itu, peningkatan suhu mengakibatkan jumlah hari untuk terjadinya perkecambahan berkurang (Yan et al 1995). Sehingga penentuan akumulasi panas merupakan metode penghitungan yang mampu mengidentifikasi umur tanaman dan fase perkembangannya.

###Perhitungan Intersepsi Radiasi Surya

Berikut adalah rumus-rumus yang diperlukan dalam perhitungan Intersepsi Radiasi Surya,

####Biomassa Tanaman

Persamaan yang digunakan adalah:

####dW = Wn – W(n-1)

dimana,
dW : Bertambahan berat kering tanaman per minggu (g m-2);
Wn : Berat kering minggu ke n;
W(n-1) : Berat kering minggu ke n-1.

####Indeks Luas Daun
Indeks Luas Daun (ILD) ditentukan menggunakan persamaan berikut:

####ILD (m2 m-2) = (Ld / Lh) x Jp

dimana,
Ld : Luas daun (m2)
Lh : Luas lahan (m2)
Jp : Jumlah populasi

####Luas Daun Spesifik (LDS)
Luas daun spesifik ditentukan menggunakan persamaan (Koesmaryono 1996):

####LDS (cm2 g-1) = Ld / Wd

dimana,
Wd : Berat kering daun (gram)

####Koefisien Pemadaman
Koefisien pemadaman (k) dihitung menggunakan persamaan:

####k = ln (Q0/Qt) / ILD

dimana,
Qt : Radiasi di bawah tajuk (MJ m-2);
Q0 : Radiasi di atas tajuk (MJ m-2);
ILD : Indeks Luas Daun.

Nilai k menunjukkan besarnya kemampuan tanaman dalam pemadaman cahaya oleh kanopi tanaman. Nilai ini sangat beragam tergantung pada sifat optik tanaman, yaitu geometri tanaman, derajat variasi daun berbagai spesies dan umur tanaman.

Nilai k yang mendekati angka 1 menunjukkan penutupan kanopi semakin rapat. Sifat optik tanaman jagung manis dengan nilai yang relatif meningkat mengalami perubahan dari awal hingga akhir pengamatan. Besarnya relatif meningkat setiap MST. Akan tetapi pada 9 MST terdapat beberapa daun yang mulai mengering dan menyebabkan ILD menjadi berkurang sehingga mempengaruhi nilai k.

####Intersepsi Radiasi Surya
Intersepsi radiasi surya adalah besar radiasi surya yang tertahan oleh tajuk atau kanopi tanaman yang tidak sampai ke permukaan tanah di bawah tajuk atau kanopi tanaman tersebut (Sitaniapessy 1985). Pengertian lain yang disampaikan oleh Handoko (1994) menyebutkan bahwa intersepsi radiasi surya adalah selisih antara radiasi yang diterima di atas tajuk dan di bawah tajuk tanaman.

Dari pengertian tersebut maka persamaan untuk menghitung intersepsi radiasi surya adalah sebagai berikut:

####Qint = 1 – Qtrans
####Qtrans = (Q/Q0) x 100%

dimana,
Qint : Radiasi yang diintersepsi tajuk tanaman (MJ m-2 minggu-1).
Qtrans : Transmisi radiasi surya (%);
Q : Radiasi di bawah tajuk (MJ m-2);
Q0 : Radiasi di atas tajuk (MJ m-2).

Persamaan lain yang dapat digunakan untuk menduga intersepsi radiasi adalah persamaan dari Hukum Beer:

####Qint = Q0 x (1 – exp(-k x ILD))

dimana,
k : Koefisien pemadaman;
ILD : Indeks Luas Daun.

Radiasi yang dihitung merupakan radiasi global hasil observasi pada lahan percobaan, kemudian radiasi di bawah tajuk yang digunakan adalah data dari hasil pengukuran sensor tube solarimeter yang ditempatkan secara diagonal dalam baris. Karena metode penempatan alat ini menunjukkan nilai transmitan dengan keragaman terendah di semua perlakuan. Sensor ini juga dapat ditempatkan pada arah baris Utara Selatan maupun Timur Barat dengan berbagai kondisi tutupan tajuk

####Efisiensi Pemanfaatan Radiasi Surya
Nilai Efisiensi Pemanfaatan Radiasi (EPR) atau ε ditentukan berdasarkan kemiringan garis hasil plotting akumulasi intersepsi radiasi (MJ m-2) dan penambahan berat kering (biomassa) tanaman (g m-2). Handoko (1994) menyatakan bahwa efisiensi radiasi surya pada tanaman dapat dihitung dari persamaan sebagai berikut:

### = dW / Qint

dimana,
ε : Efisiensi pemanfaatan radiasi surya (g MJ-1); dW : Penambahan biomassa tanaman (g m-2).

####Akumulasi Panas
Persamaan untuk menentukan akumulasi panas adalah sebagai berikut:

####AP = s ∑ (Trataan - Tdasar)

dimana,
AP : Akumulasi panas (Co hari);
s : Fase perkembangan tanaman;
T rataan : Suhu rata – rata harian;
Tdasar : Suhu dasar tanaman jagung manis (9 oC).