26 Lampiran 12 Tabel hasil pengukuran cuaca dan perhitungan ETc pada 2 periode penanaman
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Cuaca Lokasi Penelitian
Luas wilayah Kabupaten Indramayu
kurang lebih 204,01 Ha dengan 41,9% merupakan tanah sawah dan secara geografis terletak diantara 107052’-108036’ BT dan 60
15’-60 40’ LS. Keadaan topografi di wilayah
Kabupaten Indramayu pada umumnya landai dengan kemiringan tanah rata-rata 0-2%. Musim hujan di Kabupaten Indramayu berlangsung pada bulan Oktober – Maret dan kemarau pada bulan April-September dengan curah hujan rata-rata pertahun berkisar 1.418-1.587 mm dan jumlah hari hujan 75-91 hari.
Kabupaten Indramayu termasuk daerah dengan tipe iklim D (iklim sedang) dengan suhu udara harian sekitar 22,9-30oC, suhu maksimum mencapai 32 oC dan minimum 22
o
C. Kelembaban udara di Kabupaten
Indramayu sekitar 70-80%. Berdasarkan tinjauan sumberdaya lahan oleh Bakosurtanal
tahun 1990, sebagaian besar daerah
Indramayu bagian utara mempunyai
klasifikasi agroklimatik kering musiman 5-8 bulan pertahun dengan rata-rata curah hujan kurang dari 100 mm/bulan. (Anonim 2011
)
2.2. Tanaman padi2.2.1 Morfologi Tanaman Padi
Padi (Oryza sativa) merupakan tanaman yang menghasilkan pati berupa karbohidrat dan termasuk kelompok serealia yang dapat hidup dalam kisaran iklim yang lebih luas dari serealia lainnya (Robertson 1975 dalam Farhan 1999). Padi menyebar dari Asia Tenggara ke kawasan lainnya dan telah dibudidayakan diseluruh Asia, Afrika, Eropa,
dan Amerika Latin. Berdasarkan sifat
morfologi, padi digolongkan atas dua sub jenis, yaitu Indica dan Japonica. Japonica adalah jenis padi yang lengket dan berbulir kecil, sementara indica adalah padi yang tidak lengket dan berbulir panjang.
Oryza sativa merupakan spesies padi yang dibudidayakan di Asia. Padi dari spesies jenis
Japonica memiliki respon yang tinggi
terhadap suhu sehingga mengakibatkan
Tabel 1. Deskripsi tanaman padi varietas Inpari-10, Inpari-13 dan Ciherang (Suprihatno et al. 2009).
Parameter Varietas
Inpari-10 Inpari-13 Ciherang
Asal persilangan 2* S487b - 5/ IR19661// 2*IR64 OM606.IR18348 – 36 – 3 - 3 IR18349 – 53 – 1 - 3 – 1 - 3/3*IR19661 – 131 – 3 – 1 - 3//4*IR64 Tahun di lepas 2009 2009 2000
Umur tanaman 108-116 Hari 103 Hari 116-125 Hari
Anakan produktif 17-25 Batang 17 Batang 13-17 Batang
Tinggi tanaman 100-120 cm 101 cm 107-115 cm
Bobot 1000 butir 27,7±0,76 gram 25,2 gram 28 gram
Potensi hasil 7,0 Ton/hektar 8,0 Ton/hektar 8,5 Ton/hektar
umur lebih pendek dan produksi lebih rendah di kawasan tropis (Yoshida 1984 dalam Farhan 1999). Dalam perjalanan evolusi padi, Chang (1976) menyimpulkan bahwa O. sativa mengalami perubahan-perubahan morfologik dan fisiologik selama proses pembudidayaan, proses-proses tersebut meliputi ukuran daun yang menjadi lebih besar, lebih panjang, dan lebih tebal. Jumlah daun juga menjadi lebih banyak dan laju pertumbuhan tanaman lebih cepat. Jumlah cabang-cabang sekunder pada malai juga lebih banyak, bobot gabah lebih tinggi, laju pertumbuhan bibit lebih cepat,
anakan menjadi lebih banyak, dan
pembentukan malai lebih sinkron dengan perkembangan anakan. Selain itu pengisian gabah menjadi lebih lama, tetapi kemampuan
untuk membentuk rizoma berkurang,
dormansi lebih pendek, dan kurang peka terhadap panjang hari.
Gambar 1 Profil Tanaman Padi (Sumber: sanabeltrading.biz 2011).
Berbagai varietas unggul yang
dikembangkan sekarang merupakan hasil persilangan antara spesies Indica dan Japonica (Manurung dan Ismunadji 1988). Varietas Ciherang, Inpari-10, dan Inpari-13 merupakan tiga varietas padi dari hasil persilangan tersebut. Varietas Ciherang, Inpari-10 dan Inpari-13 merupakan varietas padi sawah dan
deskripsi padi masing-masing varietas yang digunakan dijelaskan pada Tabel 1.
2.2.2. Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Padi
Pertumbuhan tanaman padi dibagi
kedalam tiga fase (Suhartatik et al. 2009) yaitu, fase vegetatif (awal pertumbuhan sampai pembentukan bakal malai/primordial),
fase reproduktif (primordia sampai
pembungaan) dan fase pematangan
(pembungaan sampai gabah matang). Fase vegetatif merupakan fase pertumbuhan organ-organ vegetatif, seperti pertambahan jumlah anakan, tinggi tanaman, jumlah bobot, dan luas daun. Lama fase ini beragam, yang
menyebabkan adanya perbedaan umur
tanaman.
Gambar 2 Fase utama pertumbuhan tanaman padi dan lama hari tiap fase (sumber : IRRI, 2011).
Fase reproduktif ditandai dengan
memanjangnya beberapa ruas teratas batang
tanaman, berkurangnya jumlah anakan
(matinya anakan tidak reproduktif),
munculnya daun bendera, bunting dan
pembungaan. Inisiasi primordia malai
biasanya dimulai 30 hari sebelum heading (keluarnya bunga atau malai) dan waktunya hampir bersamaan dengan pemanjangan ruas-ruas batang yang berlanjut terus sampai berbunga. Oleh sebab itu stadia reproduktif disebut juga stadia pemanjangan ruas.
Didaerah tropis kebanyakan varietas padi umumnya memiliki lama fase reproduktif selama 35 hari dan fase pematangan sekitar 30 hari. Perbedaan masa pertumbuhan (umur) biasanya ditentukan oleh lamanya fase vegetatif (Gambar 2).
2.2.3. Syarat Tumbuh
Padi (Oryza Sativa) dapat tumbuh baik pada lingkungan yang berhawa panas dan banyak mengandung uap air, yaitu didaerah tropis dan subtropis. Padi dapat tumbuh pada ketinggian 0-1500 meter di atas permukaan laut dengan kisaran suhu selama pertumbuhan 19–29 oC, dan memerlukan penyinaran matahari penuh tanpa naungan. Suhu udara mempengaruhi fotosintesis dan respirasi tanaman. Nishiyama dan Tanaka (1976 dalam Suhartatik et al. 2008) menyimpulkan bahwa suhu optimal untuk berlangsungnya proses fotosintesis adalah 25-33 oC. Curah hujan yang baik untuk pertumbuhan padi adalah 200 mm perbulan dengan distribusi selama empat bulan. Penanaman padi baik dilakukan pada tanah sawah dengan kandungan fraksi pasir, debu, dan lempung dengan perbandingan tertentu dan dengan jumlah hari yang cukup (Suhartatik et al. 2009; Suhartatik et al. 2008).
2.4. Hubungan Cuaca Terhadap Pertumbuhan Tanaman
2.4.1 Curah hujan
Curah hujan merupakan sumber air utama bagi tanaman, baik langsung (pada lahan kering) ataupun tidak (lahan beririgasi). Besarnya curah hujan di suatu wilayah berbeda-beda. Di Indonesia satuan curah hujan yang digunakan adalah mm. Tanaman padi sepenuhnya tergantung pada curah hujan, sehingga baik jumlah maupun distribusinya sangat penting. Curah hujan yang rendah selama masa pertumbuhan akan menurunkan hasil. Riset IRRI dan percobaan lain menunjukkan bahwa distribusi curah hujan
juga merupakan faktor penting yang
mempengaruhi hasil, bahkan pada daerah dengan curah hujan tahunan 2000 mm (De Datta dan Vergara 1975).
Secara fisiologis air merupakan kebutuhan fital bagi tanaman, adapun peran air antara lain (Bey 1991) :
1. Bagian terbesar dari protoplasma dan lebih dari 90% berat tanaman segar adalah air, 2. Sebagai pelarut berbagai senyawa / bahan
kimia yang ikut dalam proses fisiologis, 3. Merupakan bagian langsung atau substrat
dalam reaksi kimia atau proses fisiologis tanaman,
4. Berfungsi sebagai mobilator beberapa bahan / senyawa kimia,
5. Merupakan regulator / pengendali suhu jaringan melalui mekanisme penyerapan –
pengaliran – transpirasi dalam sistem tanah – jaringan tanaman – atmosfer. Air mempunyai panas jenis / kapasitas panas yang tinggi sehingga dapat menyerap dan menahan panas lebih efektif dibandingkan senyawa lainnya dalam jaringan tanaman
2.4.2. Radiasi Surya
Radiasi surya merupakan sumber energi utama untuk pertumbuhan tanaman dan sangat mempengaruhi suhu dan evapotranspirasi
(Gupta dan O’toole 1986). Yoshida (1981
dalam Suhartatik et al. 2008) menyebutkan bahwa bila terjadi kekurangan radiasi surya pada tanaman padi pada fase reproduktif dapat mengurangi jumlah gabah. Pada stadia
pemasakan gabah dapat mengurangi
persentase gabah isi sehingga secara
keseluruhannya dapat mengurangi hasil
tanaman. Pada tanaman, energi surya
mempunyai tiga efek penting dalam proses fisiologis, yaitu (Bey 1991) :
1. Efek panas yang mempengaruhi
pertukaran panas (suhu) jaringan dan lingkungan, proses transpirasi, respirasi, reaksi biokimia dalam fotosintesa dan metabolisme lainnya,
2. Efek fotokimia, yaitu pada proses
fotosintesa,
3. Efek morfogenetik yang berperan sebagai regulator dan stimulan dalam berbagai proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman (pertunasan, pembungaan, dan pematangan)
Menurut Best (1962 dalam Bey 1991) pengaruh radiasi surya pada tanaman dapat dikelompokkan menjadi proses foto-energi yaitu fotosintesis, dan proses fotostimulus
yaitu proses penggerakan dan proses
pembentukan (Pemanjangan batang, perluasan daun, pembentukan pigmen, dan sebagainya). Setiap jenis tanaman membutuhkan energi surya dalam kisaran tertentu. Tanaman menggunakan radiasi surya pada spektrum 100 – 700 nm yang dikenal dengan PAR (Photosynthetically Active Radiation) untuk
melangsungkan fotosintesis. Efisiensi
penggunaan radiasi surya oleh tanaman kurang dari 5 % dari energi yang diserap tanaman. Pada umumnya laju pertumbuhan tanaman akan meningkat dengan makin tinggi intensitas radiasi surya dalam kisaran tersebut.
Di
Indonesia intensitas radiasi diterima relatif rendah, antara 340-450 kal/cm2/harinamun radiasi surya yang rendah tidak membatasi hasil padi, dan radiasi yang tinggi didaerah savana justru menurunkan hasil karena adanya stress air. Radiasi surya yang tinggi tidak diinginkan untuk produksi padi didaerah-daerah bercurah hujan rendah. Venkateswarlu dan Visperas (1987 dalam
Humaerah 2002) menyatakan bahwa
intensitas radiasi yang rendah dapat
mempengaruhi jumlah spiklet melalui
pengaruhnya terhadap pertumbuhan pada fase vegetatif dan pengaruh langsung terhadap pembentukan spiklet.
2.4.3. Suhu
Suhu merupakan indikasi jumlah energi panas yang terdapat dalam suatu sistem atau massa. Suhu mempengaruhi tanaman melalui
pengaruhnya pada laju proses-proses
metabolisme, selain itu pengaruh suhu juga terlihat pada perkembangan, pembentukan daun, inisiasi organ produktif, pematangan buah dan umur tanaman. Peningkatan suhu
akan mempercepat proses biokimia
fotosintesa dan perkembangan tanaman dan mempercepat proses respirasi. Respirasi dibatasi sebagai oksidasi karbohidrat menjadi CO2 dan H2O. (Bey 1991 dan Handoko 1988) Reddy et al. (1999 dalam Esparza et al. 2007) mengatakan bahwa suhu merupakan faktor pembatas dalam pertumbuhan tanaman serta menentukan panjang fase pertumbuhan. Pengaruh suhu pada pertumbuhan tanaman bervariasi tergantung pada tahap pertumbuhan tanaman. Fase yang paling peka pada suhu rendah pada tanaman padi yaitu pada saat 14-17 hari sebelum bunting dan juga peka pada saat pembungaan (Bey 1991). Bey (1991) juga menyatakan bahwa jika suhu tinggi melebihi suhu maksimum yang dapat ditolerir tanaman akan mengakibatkan kerusakan pada tanaman.
Pada tanaman padi jika suhu melebihi 35 oC dapat mengakibatkan kehampaan gabah. Suhu udara yang optimum untuk pertumbuhan dan produksi padi berbeda-beda pada setiap fase
pertumbuhannya. Suhu pada fase
perkecambahan adalah 22-31oC,
perkembangan akar 25-28 oC, pembentukan anakan 25-31oC, inisiasi bunga 24-29oC, antesis 30-33oC, pemasakan biji 20-25oC, fase reproduktif 22-31oC, dan jumlah malai menurun dengan meningkatnya suhu. Suhu yang rendah pada saat tanaman berbunga menyebabkan akar tanaman akan terganggu, sehingga dapat mengganggu serapan hara dari dalam tanah (Gupta dan O’toole 1986 dan
Venkataraman 1987 dalam Humaerah 2002).
Suhu yang tinggi akan mempercepat
kematangan jaringan. Suhu optimum untuk pertumbuhan padi adalah 21oC selama peridoe 25 hari setelah masa berbunga merata. Suhu optimum berbeda pada saat siang dan malam hari, suhu optimum selama 15 hari sesudah berbunga merata adalah 29 oC pada siang dan 19 oC pada malam hari (Murakami 1973 dalam Humaerah 2002).
2.4.4. Kelembaban Relatif
Kelembaban dan angin lebih banyak pengaruhnya secara tidak langsung terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Selain
menstimulasi perkembangan hama atau
penyakit, kelembaban mempengaruhi tanaman melalui proses fisik, antara lain laju transpirasi yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, kesetimbangan energi dan suhu. Secara langsung kelembaban berperan dalam proses pembungaan, khususnya proses persarian. Kelembaban udara dapat mempengaruhi proses fotosintesis dan respirasi tanaman padi,
proses tersebut dapat berlangsung
secara optimal pada kelembaban relatif antara 50-90% (Las 1982). Kelembaban yang terlalu rendah dapat menyebabkan kekeringan pada tanaman akibat transpirasi yang tinggi, sedangkan apabila terlalu tinggi dapat mengganggu persarian akibat menggumpalnya tepung sari (Tanaka 1976 dalam Suhartatik et al. 2008)).
2.4. Konsumsi Air Tanaman Padi
Tanaman padi membutuhkan air yang
volumenya berbeda untuk setiap fase
pertumbuhan. Variasi kebutuhan air
tergantung juga pada varietas padi dan sistem pengelolaan lahan sawah. Varietas padi akan tumbuh baik pada lingkungan dengan curah hujan terbatas dan merupakan tanaman ideal, apabila : 1) pertumbuhan tanaman sesuai dengan ketersediaan air yang memungkinkan tanaman terhindar dari kekeringan pada akhir pertumbuhan, 2) potensi hasil tinggi pada lingkungan yang cocok serta tanaman tidak terlalu tinggi dan indeks panen tinggi, 3) toleran terhadap kekeringan dan mampu mempertahankan kehijauan tanaman selama kekeringan (Fukai 1998).
Vergara (1976) menyatakan bahwa
peranan air sangat penting pada saat
pembentukan anakan dan awal fase
pemasakan, sebaliknya bila terjadi pada akhir fase vegetatif dan akhir fase pemasakan
(Gambar 3). Kebutuhan air tanaman
dipengaruhi oleh iklim dan tanah. Faktor cuaca seperti radiasi surya, suhu, jelajah angin dan kelembaban udara menentukan evaporasi. Kebutuhan air tanaman umunya meningkat dengan semakin tua tanaman tersebut sampai mencapai pertumbuhan vegetatif maksimum dan kemudian menurun kembali sampai panen. Kebutuhan air tanaman berkisar antara 60 mm pada awal pertumbuhan sampai 120 mm pada pertumbuhan paling aktif (Oldeman dalam Bey 1991).
2.5. Neraca Air
Nasir (1993) mendefinisikan neraca air sebagai selisih antara jumlah air yang diterima oleh tanaman dan kehilangan air dari tanaman beserta tanah melalui evapotranspirasi. Sedangkan Ayoade (1983) menyimpulkan bahwa neraca air adalah suatu ungkapan kuantitatif dari siklus hidrologi dan berbagai komponennya di atas suatu daerah yang spesifik pada periode tertentu. Persamaan neraca air secara umum adalah :
CH + I = ETP + r + p + dKAT
Keterangan :
CH = Curah Hujan (mm)
I = Irigasi (mm)
ETP = Evapotranspirasi Potensial (mm)
r = runoff
dKAT = Perubahan kadar air tanah (mm) Dari definisi di atas dapat disimpulkan bahwa neraca air merupakan perimbangan antara masukan dan keluaran air disuatu tempat pada periode waktu tertentu. Neraca air dapat dibuat pada selang waktu harian,
mingguan, bulanan maupun musiman
tergantung kebutuhan. Komponen neraca air meliputi curah hujan, irigasi, intersepsi tajuk, infiltrasi, kadar air tanah dan limpasan permukaan serta komponen lainnya (Handoko 1994).
2.5.1. Evapotranspirasi
Tiga istilah evaporasi yang sering digunakan di dalam studi agroklimatologi adalah (1) evaporasi, yang menggambarkan jumlah air menguap dari permukaan air langsung ke atmosfir (misalnya dari danau dan sungai), (2) evapotranspirasi aktual (ETa), yang menggambarkan jumlah air pada permukaan tanah bervegetasi yang berubah menjadi uap air pada kondisi normal, dan (3) evapotranspirasi potensial (ETp) adalah kehilangan air yang terjadi untuk memenuhi kebutuhan vegetasi yang terjadi pada saat kondisi air tanah jenuh (Xu and Chen 2005).
Evapotranspirasi merupakan banyaknya air yang hilang pada permukaan lahan dan ditambah air yang hilang melalui tanaman (Arsyad 1983). Ada beberapa hal yang
mempengaruhi evaporasi, antara lain
(Wisnubroto et al. 1986):
a. Kecepatan angin : semakin cepat
kecepatan angin, maka semakin besar penguapan.
b. Suhu : semakin tinggi suhu, semakin besar penguapan.
c. Kelembaban relatif : udara yang semakin besar kelembaban relatif, penguapan yang terjadi semakin besar.
Kadar air tanah yang berkurang hingga
mencapai titik layu permanen akan
mempengaruhi laju transpirasi, sedangkan laju evapotranspirasi menurun saat kadar air tanah lebih rendah dari titik layu permanen. Saat kadar air tanah mendekati kapasitas lapang laju transpirasi tidak terpengaruh secara nyata, tetapi pada saat tanah jenuh oleh air hingga melewati kapasitas lapang pertumbuhan dapat terganggu (Haridjaja et al. 1990).
Gambar 4 Skema neraca air pada lahan sawah beririgasi (sumber : Yoshida, 1981 dengan modivikasi dalam Suhartatik et al. 2008))
2.5.2. Pendugaan Evapotranspirasi
Beberapa metode pendugaan ETp yang sering digunakan adalah metode Thornthwaite (1948, 1951), Priestly-Taylor (1972), Blaney Criddle, Penman, evaporasi panci (Doorenbos and Pruitt, 1977), Brutsaert dan Stricker (1979), Morton (1983), dan Penman-Monteith (Allen et al. 1998). Metode tersebut dirumuskan berdasarkan parameter iklim daerah sub tropis yang sangat berbeda dengan kondisi di Indonesia. Jensen et al. (1990) telah
menguji-cobakan dua puluh persamaan
pendugaan ETp berdasarkan peubah iklim dan menyatakan bahwa metode Penman-Monteith merupakan yang terbaik sedangkan Lee et al. (2004) menyebutkan, bahwa metode terbaik yang digunakan untuk menghitung estimasi evapotranpirasi adalah Penman-Monteith, Blaney-Criddle dan Pan.
Pendugaan evapotranspirasi potensial
dengan metode Penman - Monteith
menggunakan beberapa parameter cuaca. Parameter cuaca yang digunakan adalah radiasi surya, kecepatan angin pada ketinggian 2 meter, suhu udara, dan kelembaban relatif. Setelah evapotranspirasi potensial tanaman diketahui, dapat diduga besar kebutuhan air
tanaman dengan menghitung nilai
evapotranspirasi tanaman (ETc) dengan
menggunakan nilai koefisien tanaman
berdasarkan umur tanaman. Koefisien
tanaman dapat dibedakan dalam empat tingkatan (Susilawati 2004):
I. Tingkatan awal (initial stage) dari awal tanam sampai permukaan tanah ditutupi tanaman (Sc) sekitar 10 %.
II. Tingkatan pertumbuhan tanaman (crop development stage) yaitu dari Sc = 10 % sampai Sc = 70 – 80 %.
III.Tingkatan pertengahan (mid-season stage) yaitu dari Sc = 70 – 80 % sampai tanaman dewasa.
IV.Tingkatan akhir (late season stage) yaitu dari tanaman dewasa sampai berbuah atau panen.
Koefisien tanaman untuk padi menurut
FAO (1979 dalam Susilawati 2004)
ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Nilai koefisien tanaman (Kc) berdasarkan umur menurut FAO (1979 dalam Susilawati, 2004) Umur (Bulan) Kc 0,5 1,1 1 1,1 1,5 1,1 2 1,1 2,5 1,05 3 1,05 3,5 0,95 4 0 2.6 Heat Unit
Heat Unit adalah ukuran jumlah energi panas tanaman yang terakumulasi selama
musim tanam dan digunakan untuk
menggambarkan perkembangan tanaman
(Peng et al. 1989 dalam Esparza et al. 2007). Newman and Blair (dalam Ismail et al. 1981)
menyatakan bahwa Heat Unit merupakan
hubungan antara laju pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan akumulasi suhu rata-rata harian di atas suhu dasar. Tabel 3. Heat Unit dua varietas padi berbagai
fase pertumbuhan pada ketinggian 30 mdpl (Handoko et al. 1994 dalam Algas Project 1997)
Fase
Pertumbuhan IR-64 Ciliwung
S – T 230 230
T – Pr 310 310
Pr – Pn 440 540
Jumlah 980 1080
Ket : S = Semai; T = Tanam; Pr = Primordia; Pn = Panen
Nilai Heat Unit atau disebut juga Degree Day pada hari tertentu dihitung dari suhu maksimum dan suhu minimum harian. Peng et
al. (1989 dalam Ezparza et al. 2007)
mengatakan bahwa, konsep Heat Unit
dihasilkan dari pengamatan bahwa tanaman tidak dapat tumbuh dibawah suhu dasar tanaman. Suhu dasar adalah suhu minimum dimana tanaman tidak dapat berkembang.
Handoko et al. (1994 dalam Algas Project 1997) menyebutkan bahwa suhu dasar tanaman padi untuk daerah tropis adalah sebesar 17 0C.
Konsep Heat Unit menurut Bey (1991) didasarkan pada kebutuhan total energi panas oleh tanaman untuk tumbuh dan menghasilkan
dan juga diasumsikan bahwa terdapat
hubungan linear antara pertumbuhan tanaman dan suhu. Menurut Baharsyah dalam Bey
(1991), konsep Heat Unit memiliki
kelemahan, yaitu adanya perbedaan suhu dasar tanaman pada setiap tahap pertumbuhan, dan tidak mempertimbangkan variasi kisaran suhu diurnal yang sering menentukan dalam pertumbuhan tanaman daripada suhu rataan.
III. METODOLOGI