x dan y adalah bujur dan lintang, ket adalah jenis sawah, dt adalah skenario perubahan iklim dalam 0 C
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sawah irigasi dan Tadah Hujan
Ritung dan Hidayat (2007) menjelaskan bahwa sawah dibagi menjadi beberapa jenis yaitu sawah irigasi, sawah tadah hujan dan sawah pasang surut. Kemudian, sawah irigasi dibagi menjadi tiga jenis yaitu sawah irigasi teknis, sawah irigasi teknis sederhana, dan sawah irigasi sederhana.
Wihardjaka dan Abdurachman (2007) mendefinisikan sawah tadah hujan adalah lahan sawah yang memiliki sumber pengairan berasal dari curah hujan yang memiliki ketersedian tidak menentu. Sawah tadah hujan tersebut memiliki produktivitas yang lebih rendah dari sawah irigasi. Hal ini disebabkan ketersediaan air yang tak menentu dan tingkat ketersedian hara yang rendah. Sedangkan pada sawah irigasi yang memiliki irigasi tetap akan memiliki produktivitas tinggi karena pengaruh ketersediaan air yang selalu cukup.
Defisit air adalah perbandingan kehilangan air aktual dengan kehilangan air potensial. Defisit air ini dapat memengaruhi produktivitas tanaman. (Prasertsak dan Fukai, 1997). Defisit air setelah fase antesis dapat menurunkan jumlah dan berat biji terutama pada lahan kering yag mengandalkan air hujan sebagai pengairan (Wu et al., 2011).
2.2 Kenaikan Suhu dan Dampaknya di
Sektor Pertanian
Salinger et al. (2000) mendefinisikan perubahan iklim sebagai fenomena variabel iklim yang berubah dalam jangka waktu yang panjang. Perubahan iklim tersebut disebabkan oleh beberapa faktor seperti perubahan emisi baik alami atau karena manusia dan perubahan tutupan permukaan. Dijelaskan pula bahwa isu utama perubahan iklim adalah kenaikan suhu dan curah hujan ekstrim. Hal tersebut dibuktikan oleh Susandi (2004) yang menjelaskan bahwa pengamatan suhu secara global dari tahun 1906 sampai 2005 menunjukkan kenaikan rata-rata suhu permukaan sampai 0.740C. Suhu rata-rata tersebut secara global diproyeksikan akan terus meningkat sekitar 1.8-4.00C. (Susandi et al., 2008)
IPPC (2000) telah menyusun beberapa skenario terkait perubahan iklim yang disebut Special Report on Emission
Scenarios (SRES). Skenario tersebut adalah SRESA1, SRESA2, SRESB1, dan SRESB2. Perbedaan skenario-skenario tersebut pada asumsi kondisi ekonomi, penduduk, teknologi, dan penggunaan bahan bakar. Skenario-skenario tersebut digunakan oleh IPCC (2007) untuk memproyeksikan kondisi suhu pada masa mendatang. Hasil dari proyeksi tersebut suhu akan meningkat pada tahun 2100 sebesar 1.8-2.90C. Hulme dan Sheard (1999) menggunakan beberapa skenario SRES untuk memproyeksi perubahan iklim di Indonesia dengan hasil kenaikan suhu di Indonesia berkisar 0.6-1.4
0
C tahun 2020, 0.9-2.6 0C tahun 2050, dan 1.2-3.9 0C tahun 2080.
Perubahan iklim dapat memengaruhi sektor-sektor kehidupan di bumi, termasuk sektor pertanian. Perubahan iklim tersebut akan berdampak besar terhadap produksi tanaman (Bannayan et al., 2005). Perubahan iklim tersebut memengaruhi produksi global beberapa tanaman pangan utama tanaman tanaman padi (Oryza sativa L.). Pertumbuhan dan produktifitas tanaman tersebut terkena dampak dari kenaikan konsentrasi CO2 dan suhu (Kim dan You, 2010). Kenaikan suhu yang merupakan salah satu isu perubahan iklim dapat menyebabkan peningkatan laju transpirasi dan respirasi serta penuaan yang lebih cepat dengan hasil yang rendah. (Perdinan et al., 2008).
Dalam hasil studi Kim dan You (2010) menjelaskan bahwa terdapat korelasi yang tinggi antara kenaikan CO2 dan suhu terhadap produktifitas padi. Kenaikan konsentrasi CO2 akan meningkatkan biomassa total. Sedangkan suhu akan menurunkan biomassa total. Jika kedua faktor tersebut digabungkan, akan memberikan efek negatif terhadap produktifitas dan respon fisiologis dari padi karena walaupun CO2 meningkatkan biomassa namun CO2 menurunkan jumlah klorofil dan nitrogen. Hal tersebut akan menurunkan respon daun pada proses fotosintesis.
Kobayashi et al. (2011) mempelajari efek musim panas pada tahun 2007 terhadap tanaman padi di Jepang. Efek suhu yang
panas tersebut akan menggagalkan penyerbukan, meningkatkan jumlah biji kosong, dan berujung pada penurunan hasil panen.
Penelitian Matthews et al. (1997) menunjukkan bahwa kenaikan suhu 10C akan menurunkan produksi sebesar 5-7%. Hasil penelitian Peng et al. (2004) menunjukkan bahwa setiap kenaikan suhu 10C akan menurunkan produksi sekitar 10%.
2.3 Pemodelan Iklim dan Pertanian Penelitian tentang model simulasi pertanian dimulai sekitar tahun 1970an. Model simulasi tersebut dibangun dari algoritma sederhana antara hubungan komponen tanaman dan lingkungan dengan proses-proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman sampai algoritma kompleks yang melibatkan teknologi 3D (tiga dimensi) (Hammer et al., 2002; Wei-long et al., 2011). Model simulasi pada tanaman padi sudah banyak dilakukan. Sebagian besar menyimulasikan pengaruh komponen tanah, iklim, dan tanaman untuk mengetahui proses fenologi dan produksi. Akan tetapi, seiring perkembangan pengetahuan, model simulasi tanaman padi dimodifikasi dengan menambahkan faktor lain seperti perubahan iklim, pemupukan, bahkan Anảstacio et al. (1999) membangun model simulasi yang mengintegrasikan simulasi tanaman padi dengan simulasi cryfish.
Penelitian mengenai dampak perubahan iklim pada produksi padi dimulai oleh International Rice Research Institute (IRRI) pada tahun 1980an. Model simulasi yang dipergunakan adalah MACROS crop simulation model yang dibangun oleh Penning de Vries et al. (1989). Model ini digunakan untuk menyimulasikan produksi rata-rata pada sawah irigasi dan tadah hujan menggunakan data iklim Belanda, Israel, Filipina, dan India. Model MACROS tersebut menyimulasikan produksi dari proses fotosintesis, respirasi, transpirasi dengan mempertimbangkan pengaruh suhu udara, radiasi, kecepatan angin, dan kelembaban udara. Model ini kemudian dikembangkan dengan mengutamakan
pengaruh perubahan konsentrasi CO2 dan kenaikan suhu. Hasil menunjukkan peningkatan konsentrasi CO2 akan meningatkan produksi, sedangkan kenaikan suhu akan menurunkan produksi (Matthews and Wassmann, 2003).
Gambar 1 Prediksi Model MACROS Tentang Respon Produktivitas Padi (sumbu z) Terhadap Konsentrasi CO2 (sumbu y) dan
Suhu (sumbu x) (Matthews dan Wasmann, 2003).
Model lain yang mempelajari hubungan iklim dengan produksi padi adalah CERES-Rice (Ritchie et al., 1998), SIMRIW (Simulation Model for Rice-Weather relation) (Horie, 1987), RICEMOD (McMennamy dan O’Toole, 1983), RICESYS (Graf et al., 1990), dan ORYZA1 yang merupakan pengembangan dari MACROS. CERES-Rice lebih memperhitungkan respon produksi terhadap kenaikan suhu karena perubahan konsentrasi CO2 sedangkan RICEMOD dan RICESYS tidak menunjukkan pengaruh perubahan konsentrasi CO2. (Matthews and Wassmann, 2003). Model SIMRIW adalah model simulasi yang sederhana namun masih sesuai dengan proses fisiologis yang terlibat dalam pertumbuhan padi (Horie, 1995).
Model ORYZA1 adalah model yang menyimulasikan pertumbuhan dan perkembangan padi, indeks luas daun, dan produksi potensial (Casanova et al., 2000). Selain itu, Tang et al. (2009) membangun
model bernama RiceGrow yang
memperhitungkan water stress factor, nitrogen stress factor, dan manajemen pertanian.
Model SIMRIW dan ORYZA1
digunakan oleh Matthews et al. (1997) untuk menyimulasikan pengaruh perubahan suhu dan konsentrasi CO2 di beberapa negara di Asia termasuk Indonesia. Simulasi tersebut menggunakan data masukan unsur iklim dari keluaran tiga jenis general Circulation Model (GCM) yaitu General Fluid Dynamics Laboratory Model (GFDL), The Goddard Institute of Space Studies Model (GISS), dan The United Kingdom Meteorological Office Model (UKMO). Hasil keluaran model SIMRIW dan ORYZA1 menunjukkan kenaikan temperatur akan menurunkan produksi padi sedangkan peningkatan konsentrasi CO2 akan meningkatkan produksi.
Mohandass et al. (1995) mengunakan model ORYZA1 untuk menyimulasikan dampak kenaikan suhu dan kenaikan konsentrasi CO2 terhadap produksi potensial padi di India. Hasil simulasi tersebut menunjukkan kenaikan suhu menyebabkan penurunan produksi per hektar dan kenaikan konsentrasi CO2 meningkatkan produksi per hektar.
Tabel 1 Hasil Perubahan Produksi Potensial Padi (%) Menggunakan Model ORYZA1 dan SIMRIW dengan Pengaruh Kenaikan Suhu dan Kenaikan konsentrasi CO2 (Matthews et al., 1997). Model dan kenaikan
konsentrasi CO2 Kenaikan Suhu +00C +10C +200C +40C ORYZA1 340 ppm 1.5 x [CO2] 2 x [CO2] SIMRIW 340 ppm 1.5 x [CO2] 2 x [CO2] 0.0 23.3 36.4 0.0 13.0 23.9 -7.3 14.3 26.4 -4.6 7.8 18.2 -14.2 5.6 16.8 -9.8 1.9 11.7 -31.0 -15.7 -7.0 -26.2 -16.6 -8.5
Tabel 2 Prediksi Perubahan Produksi Per Hektar (%) di India Menggunakan Model ORYZA1 (Mohandass et al., 1995).
[CO2] Musim Tanam Pertama Musim Tanam Kedua
+00C +10C +20C +40C +00C +10C +20C +40C 340 ppm 1.5 x [CO2] 2 x [CO2] 0.0 28.8 45.2 -4.6 22.7 38.3 -8.6 17.7 32.6 -12.7 11.9 25.9 0.0 28.5 44.6 -17.0 6.8 20.1 -33.8 -14.7 -4.0 -63.6 -53.2 -47.7 III. METODOLOGI