Model pertumbuhan dan produksi kelapa sawit dengan berbagai taraf penunasan dibangun melalui dua kegiatan yaitu (1) percobaan lapangan, dan (2) penyusunan model. Percobaan lapangan diperlukan untuk menjelaskan pengaruh penunasan terhadap pertumbuhan dan produksi kelapa sawit. Penyusunan model ditujukan untuk memperoleh model simulasi untuk produksi kelapa sawit.
Data dari hasil percobaan lapangan, selanjutnya digunakan untuk (1) membuktikan dan menjelaskan pertumbuhan dan produksi kelapa sawit dengan berbagai metode penunasan, (2) menurunkan nilai peubah dan parameter input model, dan (3) validasi model.
Pengaruh Penunasan terhadap Pertumbuhan dan Produksi Kelapa Sawit Percobaan ini dilaksanakan untuk mengetahui pengaruh kombinasi jumlah dan periode waktu mempertahankan pelepah terhadap pertumbuhan dan produksi kelapa sawit pada berbagai taraf umur. Kelapa sawit yang menjadi peneltian yaitu tanaman dengan umur < 8 tahun, 8 13 tahun dan > 13 tahun. Parameter yang diukur yaitu produksi, jumlah tandan dan bobot tandan rata-rata kelapa sawit.
Tempat dan Waktu
Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian yang telah berjalan, dengan periode penelitian sekurang-kurangnya selama 3 tahun dan telah berjalan selama 1 tahun. Penelitian yang dilakukan penulis dilaksanakan mulai dari bulan Agustus 2011 hingga Februari 2012. Penelitian ini dilaksanakan di Perkebunan Astra Agro Lestari, Kotawaringin Barat.
Bahan dan Alat
Bahan tanaman yang digunakan adalah kelapa sawit menghasilkan di Perkebunan PT AMR (AALi grup) dengan umur < 8 tahun (Blok A35), 8 13 tahun (Blok B19) dan 13 17 tahun (Blok B28). Peralatan penelitian yang digunakan adalah alat budidaya tanaman; cangkul, parang, dodos, egrek, timbangan dan lain-lain. Selain itu digunakan alat untuk pengamatan pengukuran peubah-peubah tanaman dan lingkungan tumbuhnya seperti meteran, tangga, luxmeter, dan termohigrometer.
Rancangan Percobaan
Rancangan perlakuan adalah faktorial dua faktor, yakni jumlah pelepah yang ditinggalkan dan waktu periode bagi setiap taraf jumlah pelepah. Perlakuan jumlah pelepah terdiri atas 2 taraf penunasan pada tanaman tua (> 13 tahun) dan tanaman muda (< 8 dan 8 13 tahun), sedangkan periode waktu terdiri atas 3 periode dalam setahun. Tidak semua kombinasi taraf perlakuan dicobakan, tetapi dipilih 6 kombinasi yang secara praktek mudah dilakukan.Rancangan lingkungan yang akan digunakan adalah rancangan acak kelompok (RAK).
Taraf-taraf perlakuan untuk faktor jumlah pelepah yang ditinggalkan adalah : 1. P1 : 41 48 pelepah yang dipertahakan.
2. P2 : 49 56 pelepah yang dipertahankan. 3. P2 : 57 64 pelepah yang dipertahankan.
Periode waktu penunasan pelepah adalah :
1. Periode awal pada musim hujan sampai puncak hujan (periode 1, September Desember)
2. Periode sejak puncak hingga awal musim kemarau (periode 2, Januari April) 3. Periode selama musim kemarau (periode 3, Mei - Agustus).
Tabel 8. Perlakuan penunasan tanaman kelapa sawit menghasilkan tua
No. Perlakuan jumlah pelepah
Jumlah pelepah per periode Musim hujan Caturwulan 1 Sept - Des Musim hujan Caturwulan 2 Jan - Apr Musim kemarau Caturwulan 3 Mei - Agust A* P1-1-1 41 48 41 48 41 48 B P1-1-2 41 48 41 48 49 56 C P1-2-2 41 48 49 56 49 56 D P2-2-2 49 56 49 56 49 56 E P2-2-1 49 56 49 56 41 48 F P2-1-1 49 56 41 48 41 48
Note : *) perlakuan kontrol
Pada tanaman tua (8-13 dan 13 17 tahun) taraf penunasan yang digunakan adalah 41 48 pelepah dan 49 56 pelepah, dengan 3 periode setiap tahunnya. Kombinasi antara taraf penunasan dengan periode penunasan pada tanaman
menghasilkan tua dapat dilihat pada Tabel 8. Sehingga selama satu tahun akan terdapat tiga kombinasi jumlah pelepah pada lokasi perlakuan.
Pada tanaman muda ( <8 tahun) taraf penunasan yang digunakan adalah 49 56 pelepah dan 57 64 pelepah, dengan 3 periode setiap tahunnya. Kombinasi antara taraf penunasan dengan periode penunasan pada tanaman menghasilkan muda dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Perlakuan penunasan tanaman kelapa sawit menghasilkan muda
No. Perlakuan jumlah pelepah
Jumlah pelepah per periode Musim hujan Caturwulan 1 Sept - Des Musim hujan Caturwulan 2 Jan - Apr Musim kemarau Caturwulan 3 Mei - Agust A* P2-2-2 49 56 49 56 49 56 B P2-2-3 49 56 49 56 57 64 C P2-3-3 49 56 57 64 57 64 D P3-3-3 57 64 57 64 57 64 E P3-3-2 57 64 57 64 49 56 F P3-2-2 57 64 49 56 49 56
Note : *) perlakuan kontrol
Perlakuan A pada setiap kelompok umur dijadikan sebagai tanaman kontrol, karena dianggap mewakili kondisi kebun. Umunya pada perkebunan jumlah pelepah yang dipertahankan sama sepanjang tahun, sehingga perlakuan A dijadikan sebagai tanaman kontrol. Dengan demikian terdapat 6 x 3 = 18 perlakuan pada setiap kelompok umur tanaman, sehingga diperoleh total 18 x 3 ulangan = 54 unit percobaan pada setiap lokasi penelitian. Satu unit percobaan terdiri atas 4 baris pokok atau seluas satu hektar, dan pengamatan tanaman dilakukan terhadap pokok contoh (sampel) ditetapkan secara acak dari dua baris di bagian tengah plot, kecuali tanaman pinggir baris atau yang tumbuhnya kurang mewakili atau tanaman sulam, atau di dekat hiat. Denah penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.
Pengamatan dan Pengukuran Peubah
Peubah dan parameter yang diukur untuk menjelaskan pengaruh penunasan pelepah terhadap pertumbuhan dan komponen produksi terdiri atas kondisi lingkungan tumbuh, pertumbuhan dan hasil.
Keadaan lingkungan tumbuh. Pengamatan lingkungan tumbuh, dilakukan dengan mengukur iklim mikro di bawah tajuk, berupa intensitas cahaya, suhu dan kelembaban udara. Selain itu dilakukan pula pengamatan intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan daun terbawah dan daun ke 17. Pengamatan suhu dan kelembaban dilakukan pada dua titik pada pokok sampel, yaitu pada piringan dan di luar piringan dengan tinggi 1 meter dari permukaan tanah. Sementara untuk cahaya dilakukan pada empat titik pada pokok sampel, yaitu di bawah daun ke-17, di bawah pelepah terbawah, pada piringan dan di luar piringan. Data lain adalah data iklim, terutama curah hujan dan lama penyinaran di daerah percobaan.
Peubah pertumbuhan dan hasil. Pengamatan peubah pertumbuhan tanaman meliputi jumlah, panjang dan lebar pelepah, daun terbawah dan ke 17, pengamatan peubah pertumbuhan ini hanya dilakukan pada tanaman sampel. Selain itu untuk tanaman menghasilkan sebulan sekali diamati pula jumlah bunga jantan dan betina. Jumlah tandan dan bobot tandan rata-rata dan letak tandan buah matang diamati pada setiap panen. Penghitungan jumlah tandan, BTR dan berat berondolan dilakukan pada semua tanaman setiap kali panen dilakukan. Sementara jumlah bunga jantan dan betina hanya dilakukan pada tanaman sampel.
Peubah-peubah pertumbuhan lainnya dan hasil ini diperoleh dari semua pokok dari dua baris di tengah plot. Peubah-peubah yang diamati dapat dilihat pada Tabel 10.
Analisis Data dan Pelaporan.
Data yang diperoleh dianalisis ragamnya untuk mengetahui pengaruh perlakuan pada pertumbuhan dan produktivitas kelapa sawit. Pada perlakuan yang menunjukkan pengaruh berbeda nyata dilanjutkan dengan uji nilai tengah untuk mengetahui perlakuan terbaik. Pelaporan dilakukan dua kali per tahun. Laporan kemajuan penelitian akan disampaikan pada semester pertama. Laporan
akhir disampaikan pada akhir semester kedua untuk tiap-tiap tahun pelaksanaan penelitian.
Tabel 10. Peubah-peubah yang diamati, peralatan, periode pengamatan serta jumlah sampel per tahun
Nomor Peubah Alat
pengamatan
Periode pengamatan
Jumlah sampel per tahun percobaan 1 Morfologi pelepah Meteran dan hand-counter Awal dan 4 bulan sekali
Daun terbawah dan ke 17, masing- masing dari 5 pokok sampel per perlakuan (total 90 pokok sampel) 2 Bunga dan buah Hand-counter, timbangan Awal dan 4 bulan sekali (bunga), setiap panen (buah) 5 pokok sampel per perlakuan (total 90 pokok sampel), dan 2 baris tanaman
tengah per perlakuan. 3 Iklim mikro di dalam dan di bawah tajuk Termometer, psychrometer, luxmeter Awal dan 4 bulan sekali Pada 5 pokok sampel per perlakuan (90 pokok sampel) Penyusunan Model Pertumbuhan dan Produksi Kelapa Sawit
Model dibuat melalui beberapa langkah, yaitu penentuan tujuan pembuatan model, penyusunan model, simulasi model, verifikasi dan aplikasi. Tahapan- tahapan yang dilakukan pada penelitian ini adalah :
Penentuan tujuan model. Model dibuat berdasarkan keinginan pembuat serta kebutuhan. Pada penelitian ini tujuan pembuatan model yaitu untuk mensimulasi pertumbuhan tanaman kelapa sawit dan memprediksi hasil tanaman. Dengan demikian data-data yang ada digunakan untuk mencapai tujuan tersebut.
Penyusunan model. Penyusunan model diawali pemahaman terhadap proses-proses yang terlibat dalam sistem pertumbuhan dan produksi tanaman yang akan dimodelkan. Setelah itu dilakukan pembuatan diagram alir dari model yang menunjukkan hubungan fungsional antar peubah pertumbuhan dan produksi tanaman dalam suatu bentuk diagram Forester. Kemudian dilanjutkan dengan penentuan hubungan matematik yang logik antar peubah, sehingga proses-proses
dan peubah-peubah sistem dapat terangkai secara komprehensif dalam suatu model.
Proses-proses pertumbuhan yang terjadi pada tanaman kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 6. Model disusun berdasarkan proses-proses yang terjadi tersebut, sehingga setiap proses memiliki alur yang jelas.
Keterangan :
= aliran massa = aliran informasi = batas kelompok model Gambar 6. Proses-proses utama pertumbuhan tanaman kelapa sawit
Dengan unsur iklim sebagai input luar yang mempengaruhi ketersediaan air dan pertumbuhan tanaman kelapa sawit, selanjutnya disusun keterkaitan sub model neraca air dan pertumbuhan seperti pada Gambar 7.
FOTOSINTESIS RH AIR TANAH Transpirasi Evaporasi RESPIRASI JUMLAH PELEPAH Radiasi Daun Fotosintat Partisi Fotositat
Batang, Daun dan Akar TBS Curah Hujan
Suhu Angin
= aliran massa = aliran informasi
Gambar 7. Keterkaitan neraca air dan pertumbuhan tanaman kelapa sawit (Qadir 2012)
Berdasarkan proses-proses utama dan keterkaitan antara neraca air dan pertumbuhan kelapa sawit, selanjutnya disusun diagram Forester seperti pada Gambar 8. Dengan diagram alir (flow chart) dapat diketahui berbagai jenis peubah baik peubah luar (exegenous variable), peubah keadaan (state variable), dan peubah pembantu (auxiliary variable) dan parameter-paremeter yang diperlukan, serta hubungan fungsional di antaranya sehingga model dapat berjalan dan menggambarkan sistem yang dimodelkan.
Berdasarkan diagram Forester pada Gambar 8, diperlukan data unsur iklim sebagai peubah luar berupa radiasi matahari, suhu, kelembaban, curah hujan. Data iklim diperoleh dari stasiun iklim terdekat, yaitu temperatur/suhu bulanan, curah hujan, penyinaran matahari, tekanan udara, kelembaban dan angin.
Sub Model Pertumbuhan Sub Model Neraca
Air
(Penunasan)
Sub Model Pertumbuhan Sub Model Neraca
Air [Hujan] [T, Angin, RH] (LAI) [Cahaya] (LAI) (Ketersediaan air) [Agroklimat]
Gambar 8. Diagram Forester sub model pertumbuhan kelapa sawit pada berbagai taraf penunasan
Peubah-pebuah dalam model yang diperoleh dari pengukuran percobaan di lapangan dan perhitungan adalah sebagai berikut:
1. Indeks Luas Daun (LAI =Leaf Area Index)
LAI dihitung dengan terlebih dahulu menghitung LA (leaf area), yaitu dengan menggunakan rumus : LA = p x l x 0.55; p = panjang dan l = lebar dengan satuan m (meter), diperoleh dari pengukuran 6 anak daun pada tengah-tengah pelepah ke-17, yaitu 3 kiri dan 3 di kanan. Sementara angka 0.55 merupakan nilai koreksi untuk pengukuran LA (leaf area) (Hardon dalam Noor 2004). Selanjutnya dari LA ini dapat dihitung LAI pada kelapa sawit. Dengan menggunakan rumus : LAI = LA x N x D; N (pelepah pokok-1) merupakan
Fotosintesis [Qs] (k) (LUE ) LAI Respirasi TBS Vegetatif Respirasi [T] Leaf area Jumlah Pelepah
jumlah pelepah pada pohon kelapa sawit (jumlah pelepah pokok-1) dan D merupakan populasi tanaman pada satu hektar (pokok m-2).
2. Q intersepsi
Q intersepsi (MJ m-2 hari-1) merupakan cahaya yang diserap oleh tanaman, untuk melakukan proses fotosintesis. Rumus yang digunakan untuk menghitung intersepsi yaitu : Qint = Qo (1-e-k.LAI). Dengan Qo (MJ m-2 hari-1) merupakan cahaya datang di atas permukaan daun, k merupakan tingkat pemadaman cahaya, dan LAI merupakan indeks luas daun tanaman kelapa sawit. Nilai k yang digunakan adalah sebesar 0.36 untuk umur 6 sampai 8 tahun, 0.45 untuk umur 8 sampai 11 tahun, dan 0.37 untuk umur 13 sampai 14 tahun berdasarkan Gerritsma dalam Noor dan Harun (2004).
3. Fotosintesis
Fotosintesis atau Fs (bobot kering kg m-2) merupakan hasil konversi penggunaan cahaya menjadi fotosintat, yang digunakan untuk pertumbuhan tanaman. rumus yang digunakan untuk menghitung fotosintesis adalah : Fs = LUE * Qint; LUE (kg MJ-1) merupakan efisiensi penggunaan cahaya pada tanaman kelapa sawit, dan Qint merupakan cahaya yang diintersepsi oleh tanaman kelapa sawit. LUE yang digunakan sama pada setiap kelompok umur tanaman yaitu sebesar 0.0006 kg MJ-1 menurut Square dalam Noor (2004). RmV dan RmT yang digunakan adalah sebesar 0.01 (Henson 2004).
4. Partisi
Partisi (bobot kering kg m-2) adalah pembagian hasil fotosintesis kepada setiap bagian tanaman, dan porsi/jumlahnya akan berebeda pada tiap tanaman tergantung pada fase dari pertumbuhan tanaman itu sendiri. Rumus yang digunakan untuk partisi yaitu berdasarkan Breure (2010), adalah : Partisi bobot kering buah = (175.920-307.641*exp(-0.515*LAI))/((175.920- 307.641*exp(-0.515*LAI))+(11.96*LAI+8.327)). Partisi bobot kering vegetatif = (11.96*LAI+8.327) / ((175.920-307.641*exp (-0.515*LAI)) + (11.96*LAI+8.327))
Modeling untuk produksi tandan (tandan pokok-1) didapat persamaan regresi antara curah hujan serta produksi tandan, sehinga akan didapat persamaan pengaruh curah hujan terhadap produksi tandan.
6. Konversi bobot basah menjadi bobot kering atau bobot kering menjadi bobot basah
Dasar konversi yang digunakan yaitu dari Corley (1976), dimana untuk mendapatkan bobot kering tandan dikalikan 53%. Dengan demikian untuk mendapat bobot kering digunakan rumus, bobot kering tandan = bobot basah*(53/100). Sementara untuk mendapatkan bobot kering menjadi basah, digunakan rumus bobot basah = bobot kering*(100/53).
Penyusunan model untuk produksi tandan didapat dengan mengkorelasikan antara curah hujan serta produksi tandan, sehinga akan didapat persamaan pengaruh curah hujan terhadap produksi tandan.
Proses perangkaian model dilakukan dengan menggunakan perangkat Stella membentuk Model Construction Layer-Stella (MCL-S). Hubungan persamaan metamatik dalam MCL-S disusun dalam Equation Layer-Stella
(EL-S).
Simulasi dan kalibrasi. Simulasi dilakukan dengan menggunakan MCL-S model pertumbuhan tanaman kelapa sawit, dengan mensimulasikan taraf penunasan dan memasukan input model berupa : data iklim, suhu di bawah pelepah, tingkat cahaya di bawah dan di atas pelepah ke-17, hasil TBS, dan nilai konstanta yang diperlukan. Sementara kalibrasi dilakukan dengan menggunakan data tahun pertama.
Model yang telah dirancang selanjutnya dimasukan ke dalam program Stella untuk dibuat modelnya. Model dibuat mengikuti alurflow chartyang dibuat dengan menambahkan persamaan matematik pada setiap parameternya, sehingga model dapat dijalankan. Selanjutnya kita dapat masukan nilai tiap parameter yang telah kita tentukan. Model yang akan digunakan pada model stella dapat dilihat pada Gambar 9.
Model yang disusun merupakan model pertumbuhan dan produksi tanaman kelapa sawit, dengan yang menjadi input yaitu luas daun serta kondisi agroklimat terutama cahaya. Berikutnya ditambahkan dengan koefisien-koefisien
yang diperlukan, seperti efisiensi penggunaan stomata serta tingkat pemadaman cahaya. Lalu dengan menggunakan rumus yang sudah ada, disusun persamaan sehingga diperoleh hasil yang diinginkan.
Gambar 9. Model Stella pertumbuhan dan produksi tanaman
Berdasarkan dari model tersebut, maka dapat disusun persamaan- persamaan matematik. Yaitu persamaan matematik untuk hubungan setiap peubah, yang menyusun model yang terdapat pada model Stella tersebut. Angka- angka yang digunakan adalah angka-angka simulasi sementara, hanya digunakan untuk menguji model apakah dapat berjalan atau tidak. Misalnya untuk panjang dan lebar daun, yaitu sebesar 0.5 m x 0.03 m, untuk jumlah pelepah 56 dan jumlah tanaman per ha sebanyak 136 pokok ha-1. Sementara data klimatologi adalah data yang diperoleh dari Stasiun Klimatologi Pangkalanbun.
Nilai input dan persamaan-persamaan dalam sub model pertumbuhan dan produksi kelapa sawit adalah sebagai berikut:
LAI (leaf area index) = berupa grafik bulanan LAI (data Tabel 13, 14 dan 15)
LUE = 0.0006
Qs = Data Harian Klimatologi K = 0.35 BK Veg FS LUE RS Veg ~ Qs k ~ LAI RmV TbVeg BK TBS RS TBS RmT TbTBS Partisi Veg Partisi Gen
FS = LUE*(1-EXP(-k*LAI))*Qs*10^4
Partisi Vegetatif = (11.96*LAI+8.327)/((175.920-307.641*exp (- 0.515*LAI)) +(11.96*LAI+8.327))
Partisi Generatif = (175.920-307.641*exp(-0.515*LAI))/((175.920- 307.641*exp(-0.515*LAI))+(11.96*LAI+8.327)) Tb Vegetatif = FS*Partisi_Veg Tb TBS = FS*Partisi_TBS RS Veg = BK_Veg*RmV RS TBS = BK_TBS*RmT RmV = 0.01 RmT = 0.01
Simulasi model dilakukan dengan 2 tahap, tahap pertama simulasi dilakukan untuk memperkirakan produksi BTR. Tahap berikutnya dilakukan simulasi untuk memperkirakan produksi, dengan menggunakan input dari hasil simulasi BTR. Hasil dari simulasi tahap pertama akan menghasilkan bobot tandan total dalam satu hektar, sehingga perlu dikalibrasi dengan dibagi 136. Nilai 136 diperoleh dari satuan tanaman per ha yang digunakan, sehingga akan didapat bobot tandan rata-rata. Hasil bobot tandan rata-rata selanjutnya dijadikan bobot basah karena hasil modeling masih berupa bobot kering. Hasil BTR bobot basah inilah yang kemudian dibandingkan dengan BTR aktual. Untuk input model tahap dua, BTR yang digunakan adalah BTR dalam bobot kering. Dengan demikian hasil produksi dalam bobot kering perlu dikonversi menjadi bobot basah.
Gambar 10. Model Stella produksi kelapa sawit
~ BTR Produk s i t andan ~ C H Pers t andan SPH
Nilai input dan persamaan-persamaan model produksi kelapa sawit adalah sebagai berikut :
BTR = data hasil model pertumbuhan dan produksi yang telah dikonversi SPH = 129
CH = data stasiun klimatologi Pers tandan = 0.108*CH+19.46 Tandan = (Pers_tandan*2)/100 Produksi = SPH*tandan*BTR
Kalibrasi model. Kalibrasi model dilakukan dengan menggunakan data tanaman perlakuan A, kalibrasi dilakukan agar model yang disusun lebih tepat dalam menjelaskan sistem yang dimodelkan. Dengan demikian model yang disusun, relevan dalam menjelaskan sistem yang dibuat. Hal ini terutama dalam melihat perubahan yang terjadi akibat perbedaan taraf penunasan yang dilakukan pada tiap periode.
Validasi model. Validasi model dilakukan dengan menggunakan data yang tanaman perlakuan B, C, D, E dan F. Validasi merupakan langkah yang penting, karena hal ini akan menguji tingkat ketepatan model dalam menjelaskan sistem pertumbuhan dan produksi tanaman kelapa sawit. Validasi dapat dilakukan dengan menggunakan grafik pertumbuhan ataupun uji korelasi. Uji validitas ini dilakukan dengan membandingkan antara data hasil simulasi dengan data lapangan. Data hasil simulasi akan dibandingkan dengan data setelah terjadi perubahan jumlah pelepah yang dilakukan di lapangan, yaitu mulai bulan Januari 2011 April 2012. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kapan terjadinya perubahan produksi dan pertumbuhan akibat perubahan jumlah pelepah. Data hasil simulasi dilihat tingkat akurasi datanya, yaitu dengan membandingkan antara data simulasi yang masuk pada rentang kesalahan 5% dan yang diluar rentang 5% dari data aktual. Dengan demikian akan didapat persentase ketepatan model yang dibuat.