SIMULASI PERTUMBUHAN UNTUK MENGANALISIS PENGARUH
JADWAL TANAM TERHADAP PRODUKTIVITAS BUDIDAYA
CABAI MERAH (
Capsicum annuum
L.) DI KABUPATEN NGANJUK
DIAN ANDRIANI AGUSTIN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Simulasi Pertumbuhan untuk Menganalisis Pengaruh Jadwal Tanam Terhadap Produktivitas Budidaya Cabai Merah (Capsicum annuum L.) di Kabupaten Nganjuk adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, November 2014 Dian Andriani Agustin
ABSTRAK
DIAN ANDRIANI AGUSTIN. Simulasi Pertumbuhan untuk Menganalisis Pengaruh Jadwal Tanam Terhadap Produktivitas Budidaya Cabai Merah (Capsicum annuum L.) di Kabupaten Nganjuk. Dibimbing oleh MOHAMAD SOLAHUDIN dan LIYANTONO
Tanaman cabai merah (Capsicum annuum L.) merupakan tanaman yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi, namun jumlah produksi cabai merah yang fluktuatif di tingkat pasar, dapat mengakibatkan jumlah ketersediaan cabai merah yang tidak mencukupi. Sebagai solusi dibutuhkannya pendugaan jumlah hasil panen cabai merah di sepanjang tahun. Penelitian ini dilakukan untuk membuat simulasi model tanaman cabai merah yang dapat mensimulasikan proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman cabai merah. Simulasi model tanaman cabai merah ini menggunakan parameter cuaca harian, yang meliputi: suhu maksimum, suhu minimum, suhu rata-rata, kelembaban, kecepatan angin, curah hujan, radiasi matahari, dan evaporasi potensial. Keluaran dari simulasi model ini adalah komponen biomassa harian berupa organ buah panen cabai merah (kg/ha). Ketelitian pada Kecamatan Gondang sebesar 65.3 %, Kecamatan Pace sebesar 83.1 %, dan ketelitian terhadap data rata-rata panen sebesar 93.2%.
Kata kunci: biomassa, cabai merah, cuaca harian, simulasi model
ABSTRACT
Dian Andriani Agustin. Growth Simulation to Analyze the Effect of Planting Schedule on the Productivity of Red Chilies Cultivation (Capsicum annuum L.) in Nganjuk District. Supervised by MOHAMAD SOLAHUDIN and LIYANTONO
Red chilies (Capsicum annuum L.) are plants with a high economic value, but the red chilies production in market is fluctuative, so it makes the availability of red chilies is inadequate. As a solution, an estimation of the number of red chiles production in a year is necessary. This research was conducted to make a red chilies model simulation that could simulate the growth and development processes of red chilies. This red chilies model simulation used daily weather parameters including: maximum temperature, minimum temperature, average temperature, humidity, wind speed, rainfall, sun radiation, and potential evaporation. The outputs of this model simulation were daily biomass components such as red chilies crops organ (kg/ha). Precision value in Gondang Sub-district was 65.3%, precision value in Pace Sub-district was 83.1%, and precision value of average red chilies production was 93.2%.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
SIMULASI PERTUMBUHAN UNTUK MENGANALISIS PENGARUH
JADWAL TANAM TERHADAP PRODUKTIVITAS BUDIDAYA
CABAI MERAH (
Capsicum annuum
L.) DI KABUPATEN NGANJUK
DIAN ANDRIANI AGUSTIN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Simulasi Pertumbuhan untuk Menganalisis Pengaruh Jadwal Tanam Terhadap Produktivitas Budidaya Cabai Merah (Capsicum annuum L.) di Kabupaten Nganjuk
Nama : Dian Andriani Agustin NIM : F14100080
Disetujui oleh
Dr Ir Mohamad Solahudin, MSi Pembimbing I
Dr Liyantono, STP, MAgr Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen
PRAKATA
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul
“Simulasi Pertumbuhan untuk Menganalisis Pengaruh Jadwal Tanam Terhadap Produktifitas Cabai Merah (Capsicum annuum L.) di Kabupaten Nganjuk”
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :
1. Dr Ir Mohamad Solahudin, MSi selaku dosen pembimbing akademik pertama yang senantiasa memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis.
2. Dr Liyantono, STP, MAgr selaku dosen pembimbing akademik kedua yang telah membantu penulis dalan proses pengambilan data di Kabupaten Nganjuk. 3. Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi selaku dosen penguji sidang yang telah
memberikan saran dalam perbaikan skripsi ini.
4. Ibu dan kakak yang telah membantu doa dan dukungan moril dan materi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini .
5. Erlin, Imam, Ayik, Fajardo, Endah, Amajida, Aditya, Andina dan teman-teman TMB angkatan 47 atas bantuan dan dukungan moril kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
6. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang telah memberikan beasiswa kepada penulis selama perkuliahan.
7. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik secara langsung maupun secara tidak langsung.
Semoga skripsi ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 1
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 2
METODE 6
Waktu danTempat 6
Alat dan Bahan 6
Prosedur Penelitian 7
HASIL DAN PEMBAHASAN 10
Kondisi Lokasi Pertanaman 10
Simulasi Model 13
Validasi 20
SIMPULAN DAN SARAN 20
Simpulan 21
DAFTAR PUSTAKA 21
LAMPIRAN 21
DAFTAR TABEL
1 Pola rotasi tanaman di Kecamatan Gondang dan Kecamatan Pace 10 2 Produktivitas panen cabai merah di Kecamatan Gondang dan
Kecamatan Pace tahun 2013 11
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram forester submodel pertumbuhan tanaman (Handoko 1994) 5 2 Diagram forester submodel neraca air (Handoko 1994) 6
3 Tahapan penelitian 7
4 Persentase sebaran panen cabai merah pada penanaman bulan Juni
tahun 2013 11
5 Grafik curah hujan rata-rata bulanan di Kabupaten Nganjuk tahun 2006
sampai dengan 2012 12
6 Suhu maksimum dan minimum rata-rata bulanan di Kabupaten
Nganjuk tahun 2006 sampai dengan 2012 13
7 Tampilan awal program simulasi model cabai merah 14 8 Tampilan program input simulasi model hari tanam ke 152 14 9 Klasifikasi tanah berdasarkan USDA tahun 2006 15 10 Grafik biomassa cabai merah pada simulasi model hari tanam ke 152 16 11 Grafik LAI cabai merah pada simulasi model hari tanam ke 152 17 12 Hasil biomassa simulasi model hari tanam ke 152 17 13 Tampilan keluaran program berupa tabel biomassa cabai merah hasil
simulasi model hari tanam ke 152 18
14 Estimasi produktivitas hasil simulasi model selama setahun 19 15 Grafik KAT tanah hasil simulasi model pada jadwal tanam hari ke 152 20
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data sebaran panen cabai merah di Kabupaten Nganjuk dengan luas
lahan budidaya sebesar 2500 m2 23
2 Peta Kabupaten Nganjuk 24
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Cabai merah (Capsicum annuum L.) merupakan salah satu sayuran yang populer dan bernilai tinggi karena warna, rasa, serta memiliki banyak kandungan gizi antara lain protein, lemak, vitamin, karbohidrat, dan kalsium. Cabai merah menjadi salah satu komoditas yang tidak dapat ditinggalkan masyarakat karena banyak dibutuhkan sebagai penyedap masakan.
Menurut Badan Pusat Statistik Republik Indonesia (BPS 2013) produktivitas cabai di Indonesia tahun 2012 sebesar 5.60 ton/ha dengan luas panen cabai 237,105 ha dan produksi sebesar 1,327,778 ton/tahun. Jumlah konsumsi cabai merah rumah tangga dalam setahun sebanyak 4.6 kg/jiwa. Jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2012 adalah sekitar 253,609,643 jiwa, maka konsumsi cabai merah rata-rata penduduk Indonesia sekitar 1,166,605 ton/tahun. Berdasarkan data tersebut masih ada surplus jumlah produksi cabai merah sebesar 161,173 ton/tahun, namun dalam kenyataanya permintaan cabai tidak dapat dipenuhi oleh pasar pada waktu-waktu tertentu, karena tidak meratanya distribusi produksi cabai merah yang merata sepanjang tahun.
Pemanfaatan model simulasi komputer sebagai alat untuk analisis dan penyelesaian berbagai masalah dalam bidang pertanian telah berkembang pesat. Salah satu metode kuantitatif yang dapat digunakan untuk menjelaskan hubungan antara faktor lingkungan dengan pertumbuhan dan perkembangan tanaman adalah simulasi tanaman. Teknologi hasil tanaman dalam hubungannnya dengan iklim dan tanah banyak dimanfaatkan. Kegunaan dari hubungan cuaca dan tanaman akan lebih berarti dalam perencanaan dan opersional pertanian (Baharsjah 1991).
Proses pertumbuhan tanaman merupakan hubungan antara cuaca dengan tanaman dengan sesuatu yang teratur, sedangkan produksi tanaman relatif tetap dari musim ke musim, dengan asumsi faktor teknologi budidaya tetap, maka variasi hasil dari musim ke musim disebabkan oleh fluktuasi unsur-unsur cuaca musiman maupun harian. Penggunaan model simulasi tanaman telah teruji keabsahannya, dengan pengaruh cuaca terhadap pertumbuhan tanaman dapat disimulasikan dalam waktu yang singkat. Hal ini menunjukkan salah satu keunggulan penggunaan model simulasi tanaman yaitu dalam penghematan waktu dan biaya, dibandingkan penelitian agronomis di lapangan (Handoko 1994).
Model simulasi tanaman merupakan bagian dari analisis sistem suatu metode pendekatan masalah secara integral (problem solving methodology) atau metode ilmiah yang merupakan dasar dalam pemecahan masalah dalam pengolahan sistem. Model simulasi pengembangan cabai merah merupakan alat analisis sekaligus sintesis hasil-hasil penelitian lapang yang mempunyai kemampuan prediksi, sehingga dapat dipergunakan dalam perencanaan di wilayah pengembangan maupun sebagai dasar acuan pengolahan tanaman cabai di wilayah sentra produksi.
Perumusan Masalah
2
terkadang tidak bisa diprediksikan, stok ditingkat pengecer sering terganggu serta terjadi fluktuasi harga. Dibutuhkan metode prediksi produksi panen cabai merah dalam bentuk simulasi model pertumbuhan dan perkembangan tanaman cabai merah, yang dapat menghasilkan perkiraan panen cabai merah berdasarkan jadwal tanam tertentu.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah menyusun simulasi model pertumbuhan cabai merah untuk mendapatkan prediksi produksi tanaman cabai merah yang ditanam pada jadwal tertentu, sebagai alat bantu untuk pengambilan keputusan dalam pengelolaan budidaya cabai merah di Kabupaten Nganjuk.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian adalah tersedianya simulasi model hubungan antara jadwal tanam dan produksi tanaman cabai merah, sehingga memudahkan petani dalam menentukan kalender tanam cabai merah yang optimum di Kabupaten Nganjuk.
Ruang Lingkup Penelitian
Simulasi model ini terbatas untuk komoditas cabai merah dengan memanfaatkan karakteristik tanaman cabai merah dan data cuaca harian Kabupaten Nganjuk.
TINJAUAN PUSTAKA
Kabupaten Nganjuk
Kabupaten Nganjuk merupakan kabupaten yang terletak di provinsi Jawa Timur, Indonesia. Kabupaten ini berada di 111.05 BB dan 112.03
0”LU sampai dengan 111 5 8” LS. Lu s t h s w h sebesar 43,052 ha, tanah kering 32,373 ha, dan tanah hutan 47,007 ha. Wilayah Kabupaten Nganjuk terletak di dataran rendah pegunungan. Kabupaten Nganjuk memilki kondisi dan struktur tanah yang cukup produktif untuk berbagai jenis tanaman, baik tanaman pangan maupun tanaman perkebunan, sehingga sangat menunjang pertumbuhan ekonomi dibidang pertanian. Kondisi dan struktur tanah yang produktif ini sekaligus ditunjang Sungai Widas, Sungai Kuncir, Sungai Rejoso yang dapat mengairi daerah Nganjuk bagian barat, sedangkan Sungai Brantas mengairi daerah Kabupaten Nganjuk bagian timur (BPS Nganjuk 2013).
Cabai Merah (Capsicum annuum L.)
3 tanaman dewasa antara 65-120 cm dan lebar tajuk tanaman 50-90 cm. Cabai merah tergolong dalam tumbuhan yang menghasilkan biji (Spermatophyta). Bijinya tertutup oleh bakal buah sehingga termasuk dalam golongan tumbuhan berbiji tertutup (Prajnanta 2007). Tanaman cabai merah diklasifikasikan dalam dunia tumbuh-tumbuhan sebagai berikut:
Ordo : Tubiflorae (Solanales)
Famili : Solanales
Genus : Capsicum
Spesies : Capsicum annuum L.
Tanaman cabai merah memiliki bentuk daun bulat telur, lonjong, dan oval dengan ujung meruncing. Tanaman cabai merah memiliki bentuk bunga seperti terompet. Bunga tanaman cabai merupakan bunga lengkap dan bunga berkelamin ganda. Ukuran buah tanaman cabai sangat bervariasi bentuk dan ukurannya tergantung dari spesiesnya. Perakaran cabai merah merupakan akar tunggang yang terdiri dari akar utama (primer) dan akar lateral (sekunder). Panjang akar primer berkisar antara 35-50 cm dan akar sekunder berkisar antara 35-45 cm (Prajnanta 2007).
Suhu optimum harian untuk pertumbuhan cabai merah antara 24 oC sampai dengan 32 oC (Berke et al. 2007). Jenis tanah terbaik untuk pertumbuhan cabai merah adalah pada jenis tanah lempung atau lempung berdebu dengan kapasistas memegang air yang baik. Pada kenyataannya cabai merah dapat tumbuh selama tanah tersebut memiliki drainase yang baik. pH tanah yang cocok untuk cabai merah antara 5.5-6.8 (Berke et al. 2007).
Simulasi Model Tanaman
Simulasi model tanaman adalah bagian dari analisis sistem sebagai metode suatu pendekatan masalah secara terintegrasi yang digunakan sebagai pemecahan masalah secara metode ilmiah. Model merupakan konsep hubungan mengenai pernyataan-pernyataan matematik secara statistika atau sebagai representasi sederhana dari suatu sistem nyata hingga interaksi unsur-unsur yang kompleks, dalam suatu sistem dapat diabstraksi sesuai dengan tujuan (Handoko 1994).
Simulasi model tanaman merupakan hubungan matematika terhadap berbagai proses dari pertumbuhan tanaman, perkembangan tanaman, dan respon tanaman terhadap faktor lingkungan (Gholipouri et al. 2010).
Submodel Pertumbuhan
4
perkembangan. Submodel ini memanipulasi perkembangan nilai leaf area index (LAI).
Produksi biomassa potensial dihitung secara harian berdasarkan jumlah radiasi yang diintersepsi tanaman cabai merah serta efisiensi penggunaan radiasi oleh tajuk. Radiasi yang diintersepsi oleh tajuk tanaman diduga menggunakan fungsi dari radiasi surya yang datang dan LAI.
Produksi biomassa aktual dialokasikan ke akar, batang, daun, dan buah yang perbandingannya tergantung pada fase perkembangan tanaman yang dijelaskan pada Gambar 1. Sebagian dari biomassa yang terkumpul pada masing-masing organ tanaman tersebut akan hilang dalam proses respirasi pertumbuhan dan pemiliharaan. Respirasi pemeliharaan dihitung dari fungsi berat dan suhu udara (Handoko 1994).
Leaf Area Index (LAI)
Perubahan LAI dihitung dari perkalian antara parameter luas daun spesifik (sla) dengan laju pertumbuhan daun harian (dWD) yang dapat dilihat pada persamaan 1:
... (1) Keterangan:
dLAI : Perubahan leaf area index sla : Luas daun spesifik (ha kg-1)
5
Gambar 1 Diagram forester submodel pertumbuhan tanaman (Handoko 1994) Submodel Neraca Air
Hujan dan irigasi merupakan sumber air (source) dari submodel neraca air yang terlihat pada Gambar 2, kecuali pada lahan tadah hujan yang menggantungkan air hanya dari hujan. Konsep pada submodel ini adalah air hujan jatuh pada permukaan tajuk tanaman. Air yang tertahan pada tajuk disebut intersepsi yang kemudian akan menguap ke atmosfer. Sisanya yang sampai ke permukaan tanah, akan diserap tanah berupa infiltrasi (Handoko 1994).
6
Gambar 2 Diagram forester submodel neraca air (Handoko 1994)
METODE
Waktu dan Tempat
Pengambilan data lapangan dilaksanakan di Kabupaten Nganjuk, Jawa Timur (April 2014), pengambilan data berupa data sekunder meliputi data cuaca harian di Kabupaten Nganjuk, jadwal penanaman dan jadwal pemanenan cabai merah di Kabupaten Nganjuk, serta hasil sebaran panen cabai merah di Kabupaten Nganjuk yang digunakan sebagai dasar penyusunan parameter model dan validasi. Pemodelan dilaksanakan di Laboratorium Teknik BioInformatika Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Dramaga (Febuari–September 2014) untuk menyusun submodel yaitu submodel pertumbuhan tanaman, submodel perkembangan tanaman cabai merah, dan submodel neraca air.
Alat dan Bahan
7 cabai merah. Data cuaca harian didapatkan di Balai Pengelolaan Sumber Daya Air Wilayah Sungai Puncu – Seldono, stasiun iklim Begadung.
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian simulasi model jadwal tanam cabai merah dapat dilihat pada Gambar 3.
Tidak
Ya
Gambar 3 Tahapan penelitian Mulai
Pengembangan Model Simulasi Pertumbuhan Tanaman Cabai Merah
Pengumpulan Data Sekunder: Iklim, Jenis Tanah, Jumlah Produksi, Tanggal Tanam, Sebaran Panen Uji Coba Model
Simulasi
Validasi Model
Valid
Prediksi produksi pada tanggal tanam tertentu
Selesai Produktivitas Hasil Simulasi
8
Perhitungan Simulasi Model
9
Transpirasi dan evaporasi tanah maksimum
Evapotranspirasi potensial dihitung dengan metode Penman (1956) yang merupakan jumlah dari evaporasi dan transpirasi maksimum atau evapotranspirasi maksimum dengan persamaan 12. Berikut adalah perhitungan evaporasi maksimum menggunakan persamaan 13 dan transpirasi maksimum menggunakan persamaan 14 :
ETm : Evapotranspirasi maksimum (mm)
Em : Evaporasi maksimum (mm)
Tm : Transpirasi maksimum (mm)
: Gradient tekanan uap air jenuh terhadap suhu udara (Pa K-1)
Qn : Radiasi netto ( MJ m-2)
: Konstanta psikometer (66.1 Pa K-1)
f (u) : Fungsi kecepatan angin (MJ m-2K-1)
es –ea : Defisit tekanan uap air (Pa)
: Panas spesifik untuk penguapan (2.454 MJ kg-1) k : Koefisien pemadaman (kemampuan tajuk mereduksi cahaya)
LAI : Leaf area index Analisis Statistika
Pengujian model dilakukan dengan membandingkan hasil keluaran simulasi model dengan data pengamatan lapangan. Uji ketelitian model menggunakan persamaan 15:
| | ...(15) Keterangan:
Xobs : Data observasi
10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Lokasi Pertanaman
Keadaan Pertanian Kabupaten Nganjuk
Kabupaten Nganjuk memiliki 20 kecamatan administratif, menurut pembagian sentra pertanian produksi pertanian yang dilakukan oleh Badan Pusat Statistik Kabupaten Nganjuk hanya tujuh kecamatan yang memiliki sentra produksi cabai merah, pengamatan lapangan dilakukan pada dua kecamatan, yaitu Kecamatan Gondang dan Kecamatan Pace. Pola bercocok tanam di dua kecamatan ini selama setahun mengalami beberapa jenis tanaman secara pergiliran pola tanam yang dapat dilihat di Tabel 1, hal ini dilakukan untuk meningkatkan produksi usaha tani.
Tabel 1 Pola rotasi tanaman di Kecamatan Gondang dan Kecamatan Pace
Bulan Padi Cabai Jagung Semangka / Melon
Perbedaan budidaya petani cabai merah di dua kecamatan tersebut adalah pada kecamatan Gondang penyemaian benih awal menggunakan polybag dan keseragaman penanaman rendah, sedangkan pada Kecamatan Pace penyemaian benih awal langsung disebar ke dalam bedengan dan keseragaman penanaman tinggi.
Petani Kabupaten Nganjuk memulai budidaya tanaman cabai merah pada minggu pertama bulan Juni, hal ini dilakukan petani tersebut dengan alasan curah hujan pada bulan Juni tidak terlalu tinggi, ketika memasuki bulan basah tanaman cabai akan lebih mudah terserang hama dan penyakit, bunga dari tanaman cabai merah pada saat pertumbuhaan akan cepat mudah rontok.
Hasil pemanenan cabai merah dimulai pada hari ke 90 setelah tanam, pemanen cabai merah dilakukan dengan interval pemanenan 2-3 hari, pengulangan panen hingga 14-15 kali, panen puncak pada tanaman cabai merah terjadi pada ulangan ke 6 sampai 9 dan akan mengalami penurunan jumlah panen pada ulangan ke 10 hingga akhir pengulangan panen.
11 Tabel 2 Produktivitas cabai merah di Kecamatan Gondang dan Kecamatan Pace
tahun 2013
Berdasarkan pengamatan lapangan nilai produktivitas cabai merah rata-rata di dua kecamatan tersebut sebesar 7507 kg/ha pada penanaman bulan Juni minggu pertama tahun 2013. Hasil sebaran rata-rata panen dalam cabai merah (persentase) mulai dari tahap panen pertama hingga tahap panen terakhir pada setiap kecamatan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Persentase sebaran panen cabai merah pada penanaman bulan Juni tahun 2013
12
2013), sehingga produktivitas cabai merah di Kecamatan Pace sebesar 7257 kg/ha.
Cuaca Harian
Unsur cuaca harian menjadi input simulasi model berada pada kondisi yang baik dan sesuai dengan kondisi lingkungan yang didapatkan. Data cuaca yang dipergunakan untuk simulasi model ini adalah data cuaca rata-rata tahun 2006 sampai dengan tahun 2012. Gambar 5 menyajikan sebaran curah hujan bulan rata-rata selama simulasi model. Curah hujan rata-rata-rata-rata di Kabupaten Nganjuk sebesar 2597 mm/tahun. Hal ini sudah mecukupi kebutuhan air bagi tanaman cabai, menurut Prajnanta (2007) budidaya cabai memerlukan curah hujan sebesar 1500-2500 mm/tahun.
Gambar 5 Grafik curah hujan rata-rata bulanan di Kabupaten Nganjuk tahun 2006 sampai dengan 2012
Masa hujan di Kabupaten Nganjuk dimulai pada awal bulan November dan berakhir di bulan Mei, sedangkan air untuk pengairan tersedia sejak awal bulan November sampai akhir bulan Mei (selama 7 bulan) yang dapat dilihat pada Gambar 5. Curah hujan tertinggi sepanjang tahun di Kabupaten Nganjuk terdapat di bulan Januari dengan nilai 530 mm/bulan dan curah hujan terendah terdapat di bulan Agustus dengan nilai 20 mm/bulan.
13
Gambar 6 Suhu maksimum dan minimum rata-rata bulanan di Kabupaten Nganjuk tahun 2006 sampai dengan 2012
Simulasi Model
Pengembangan Simulasi Model
Simulasi model perkembangan dan pertumbuhan cabai merah ini dibangun dengan dasar penelitian sebelumnya yang dilakukan Handoko (1994) yaitu pengembangan dari sistem hasil simulasi perkembangan dan pertumbuhan untuk tanaman padi, dengan mengubah nilai koefisien pertumbuhan dan pemeliharaan dengan laju pertumbuhan yang disesuaikan untuk tanaman cabai merah.
Simulasi model tanaman padi menggunakan parameter-parameter yang diturunkan berdasarkan percobaan lapangan dan studi pustaka. Tanaman ini merupakan tanaman netral sehingga perkembangan tanaman didekati dengan respon thermal menggunakan konsep heat unit (Handoko 1994)
Penggunaan model simulasi dibutuhkan data tertentu yang digunakan sebagai data masukan (input) untuk selanjutnya diproses oleh model simulasi sehingga mendapatkan data keluran (output) berupa informasi jumlah produktivitas panen cabai merah, umur panen cabai merah, dan kebutuhan air untuk tanaman cabai merah.
14
Input Simulasi Model
Gambar 7 Tampilan awal program simulasi model cabai merah Pada tampilan awal program simulasi pertumbuhan dan perkembangan tanaman cabai merah di Kabupaten Nganjuk memiliki perintah mulai yang terlihat pada Gambar 7, perintah selanjutnya diproses menjadi input simulasi model yang dapat dilihat pada Gambar 8.
15 berurutan dengan pilihan dari bagian atas hingga proses penyimpanan bagian bawah agar simulasi model ini dapat berjalan. Masukan input simulasi model meliputi:
1. Data Lokasi
Data lokasi mengenai lokasi budidaya tanaman cabai merah yang meliputi data cuaca harian dan karakteristik tanah yang disediakan dalam input simulasi ini adalah sandy loam, sandy clay loam, dan sandy clay. Pada pemilihan data lokasi stasiun akan memanggil data cuaca harian yang telah disimpan dalam databse dalam format *csv. Klasifikasi karakteristik tanah berdasarkan USDA (United State Departement of Agricultural 2006) mendefinisikan bahwa tekstur tanah adalah keadaan tingkat kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi, pasir, debu, dan liat yang terkandung pada tanah. Perbandingan tekstur penyusun tanah dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9 Klasifikasi tanah berdasarkan USDA tahun 2006 2. Data untuk Simulasi Biomassa Tanaman Cabai Merah
Data untuk simulasi biomassa tanaman cabai merah meliputi data tanggal tanam dan nilai LAI. Pada data tanggal tanam menggunakan sistem kalender julian date dengan perhitungan satu tahun terdiri dari 365 hari, misalnya tanggal tanam 1 Juni maka tanggal tanam yang diisi dalam proses data input adalah 152. Daun merupakan organ tumbuhan yang penting pada proses fotosintesis, karena berpengaruh kepada jumlah cahaya matahari yang dapat diterima oleh tanaman cabai merah. LAI merupakan ukuran yang mewakili jumlah luasan daun, sehingga menentukan jumlah radiasi matahari yang dapat diserap oleh tanaman cabai merah.
3. Data Neraca Air Tanah
16
Data input yang telah diisi semua, kemudian file hasil simulasi harus disimpan, setelah lokasi penyimpanan hasil simulasi dipilih, maka simulasi model dapat dijalankan.
Hasil Simulasi Biomassa
Keluaran simulasi model ini adalah data hasil simulasi dalam bentuk tabel dan grafik yang meliputi data biomassa cabai merah, hasil simulasi model pertumbuhan, dan kadar air tanah selama pertumbuhan.
Pada grafik biomassa Gambar 10 terdapat dua garis dalam grafik tersebut yang terdiri garis biomassa total (bewarna hijau) dan garis biomassa buah (berwarna merah). Garis biomassa total menggambarkan penjumlahan dari biomassa akar, biomassa batang, biomassa daun, dan biomassa buah selama pertumbuhan.
Gambar 10 Grafik biomassa cabai merah pada simulasi model hari tanam ke 152 Berdasarkan data jadwal tanam diawal bulan Juni atau hari ke 152 pada kalender julian date. Pada fase tersebut organ tanaman yang berkembang adalah daun, batang, dan akar. Memasuki hari ke 94 sudah memasuki fase generatif ditandai dengan perkembangan daun, batang, dan akar sudah menurun, serta organ generatif tanaman sudah mulai muncul.
Perkembangan vegetatif pada tanaman cabai merah akan terhambat pada saat perkembangan fase generatif. Hal ini salah satunya disebabkan oleh pengunaan hasil fotosisntesis yang tadinya hanya untuk keperluan organ vegetatif harus digunakan untuk perkembangan bagian organ generatif, oleh sebab itu pemberian asupan hara saat tanaman cabai merah memasuki fase generatif akan lebih besar.
17 Fase vegetatif ditandai dengan nilai LAI yang terus meningkat, sedangkan fase generatif dimulai setelah nilai LAI mengalami puncak.
Gambar 11 Grafik LAI cabai merah pada simulasi model hari tanam ke 152 Tampilan hasil simulasi model pertumbuhan juga menjelaskan mengenai lamanya waktu pemanenan cabai merah (hari setelah tanam), biomassa total dari tanaman cabai merah (kg/ha), dan biomassa buah cabai merah (kg/ha) yang dapat dilihat Gambar 12.
Gambar 12 Hasil biomassa simulasi model hari tanam ke 152
Pada grafik biomassa cabai merah terdapat pemilihan tabel yang dapat dilihat pada Gambar 13. Tabel tersebut terdapat nilai-nilai antara lain:
1. Fase perkembangan (s)
Laju perkembangan dan masing-masing fenologi tanaman cabai merah didekati oleh konsep heat unit. Kejadian fenologi dihitung mulai semai sampai panen dan diberi skala 0-1 (Handoko1994).
2. LAI
18
5. Wbatang
Bobot batang tanaman cabai merah. 6. Wbuah
Bobot buah tanaman cabai merah. 7. Wtotal
Penjumlahan bobot daun, akar, batang, dan buah tanaman cabai merah.
Gambar 13 Tampilan keluaran program berupa tabel biomassa cabai merah hasil simulasi model hari tanam ke 152
19 pemanenan buah cabai merah akan lebih mudah terserang hama dan penyakit, sehingga pada kenyataannya di lapangan akan terjadi penurunan jumlah panen. Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan dalam setahun, produktivitas optimum cabai merah adalah dengan jadwal penanaman pada bulan Juli, dengan mempertimbangkan curah hujan yang tidak terlalu tinggi saat penanaman dan pemanenan, serta dengan asumsi kebutuhan air untuk tanaman cabai merah dapat dipenuhi setiap tahunnya.
Gambar 14 Estimasi produktivitas hasil simulasi model selama setahun Kadar Air Tanah
Air tanah merupakan salah satu bagian penyusun tanah. Air hujan dapat mengalir ke dalam tanah yang disebut infiltrasi, sedangkan sisanya mengalir di permukaan tanah sebagai aliran permukaan tanah (run off). Air inflitrasi bila dalam jumlah banyak dan terus mengalir ke dalam tanah secara vertikal dan meninggalkan daerah perakarannya disebut dengan perkolasi, yang akhirnya sampai pada lapisan yang kedap air yang kemudian berkumpul menjadi air tanah atau sering disebut ground water (Poerwowidodo 1991). Mengetahui banyaknya air di dalam tanah yang tersedia bagi tanaman adalah penting terutama dalam hal penentuan pemberian air pada tanaman atau pengairan tanaman agar tidak terjadi kelebihan ataupun kekurangan air. Kadar air tanah (KAT) dinyatakan dalam persen volume yaitu persentase volume air terhadap volume tanah atau water potential (Handoko1994).
Menurut Hanifah (2007) bahwa KAT menunjukkan potensi ketersediaan air tanah untuk menyuplai kebutuhan tanaman. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai KAT:
1. Jenuh atau resentasi maksimum
Kondisi dimana seluruh ruang pori tanah terisi oleh air. 2. Kapasitas Lapang
20
Air yang tersedia bagi tanaman merupakan KAT, dengan nilai KAT antara kapasitas lapang dan titik layu permanen. Air yang berada di atas kapasitas lapang akan hilang melalui perkolasi ke lapisan tanah yang lebih bawah, sedangkan di bawah titik layu permanen tidak dapat digunakan tanaman, karena energi potensial yang diperlukan untuk mengisap air tanah terlalu besar (Handoko 1994).
3. Titik layu permanen
Kondisi air tanah yang ketersediannya sudah lebih rendah dibandingkan kebutuhan tanaman untuk melakukan aktivitas. Tanaman dapat menggunakan air tanah sampai batas tertentu yang disebut titik layu permanen. Bila energi potensial antara tanah dan atmosfer sama dengan nol maka aliran air melalui tanaman (transpirasi) akan terhenti dan tanaman akan layu (Handoko 1994).
KAT dalam simulasi model pertumbuhan dan perkembangan cabai merah berguna menggambarkan perubahan KAT secara dinamis selama budidaya, namun grafik pada simulasi ini tidak menampilkan perubahaan nilai KAT jika pada lahan budidaya tanaman cabai merah tersebut diberikan irigasi pada lahan.
Gambar 15 Grafik KAT hasil simulasi model pada jadwal tanam hari ke 152 Jenis tanah dengan tekstur sandy loam memiliki titik layu permanen pada saat nilai KAT sebesar 9%, tanah sandy clay titik layu permanen pada saat nilai KAT sebesar 18%, dan tanah sandy clay loam titik layu permanen pada saat nilai KAT sebesar 20% (Ratliff et al. 1983). KAT pada penanaman hari ke 152 atau awal bulan Juni secara lengkap disajikan pada Gambar 15, dengan menggunakan jenis tanah dengan tekstur sandy loam. Pada tampilan grafik hari setelah tanam ke 13 hingga ke 56 nilai KAT dibawah 9%, maka diperlukan sistem irigasi pada lahan untuk berlangsungnya budidaya cabai merah. Penambahan irigasi tidak harus diberikan hingga hari ke 56 setelah penanaman, karena penambahan air irigasi di hari sebelumnya sudah mengubah nilai KAT di hari mendatang yang tidak ditampilkan pada grafik.
Validasi
21 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Simulasi model pertumbuhan dan perkembangan tanaman cabai merah telah dibangun untuk jadwal tanam cabai merah sepanjang tahun, sebagai alat bantu pengambilan keputusan dalam pengelolaan budidaya cabai merah di Kabupaten Nganjuk. Berdasarkan simulasi model didapatkan produktivitas optimum selama setahun terjadi pada saat jadwal penanaman bulan Juli dengan nilai produktivitas 9037.77 kg/ha. Hal ini dilakukan dengan mempertimbangkan curah hujan yang tidak terlalu tinggi pada saat penanaman dan pemanenan, serta dengan asumsi bahwa kebutuhan air untuk tanaman cabai merah dapat dipenuhi setiap tahunnya. Nilai ketelitian pada Kecamatan Gondang sebesar 65.3%, ketelitian Kecamatan Pace sebesar 83.1%, dan ketelitian terhadap data rata-rata panen sebesar 93.2%. Pemilihan penanaman cabai merah yang dilakukan petani Kabupaten Nganjuk pada bulan Juni kurang tepat, dilihat dari simulasi nilai produktivitas optimum pada saat jadwal penanaman bulan Juli.
Saran
Penanaman cabai merah yang sesuai dengan simulasi model diharapkan dapat menurunkan resiko gagal panen akibat curah hujan yang tinggi, serta serangan hama dan penyakit. Pergeseran jadwal tanam cabai merah di Kabupaten Nganjuk perlu dilakukan dari bulan Juni ke bulan Juli untuk mendapatkan produktivitas yang optimum, dengan asumsi bahwa kebutuhan air untuk tanaman cabai merah dapat dipenuhi setiap tahunnya. Perhitungan prediksi pada simulasi model perlu dilakukan, ketika tanaman cabai merah mengalami serangan hama dan penyakit pada periode jadwal tanam dan panen tertentu. Perhitungan kadar air tanah ketika sistem irigasi diterapkan pada lahan budidaya tanaman cabai merah perlu dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
Baharsjah J. 1991. Hubungan Cuaca Tanaman. Jakarta (ID): Direktorat Jenderal Penelitian Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.
[BPS] Badan Pusat Statistik. 2013. Produksi Tanaman Sayuran di Indonesia. Jakarta (ID): Badan Pusat Statistik.
[BPS] Badan Pusat Statistik Daerah Kabupaten Nganjuk. 2013. Nganjuk dalam Angka. Nganjuk (ID): Badan Pusat Statistik.
Berke T, Black LL, Talekar N. 2007. Suggested cultural practices for chili pepper. Journal of China Capsicum. 26(2): 45-49.
Gholipouri, Sedghi R, Seyed S, Heydari A. 2010. Simulating photosynthesis, respiration, and dry matter production in annual crops. Journal of Phytology. 2(1):1-6
Handoko. 1994. Dasar Penyusunan dan Aplikasi Model Simulasi Komputer untuk Pertanian. Bogor (ID): FMIPA IPB.
22
Penman HL. 1956. Estimating Evaporation. London (GB): Trans Amer.
Poerwowidodo. 1991. Genesis Tanah Proses Pembentukan Tanah dan Morfologi Tanah. Jakarta (ID): Jaya Lestari.
Prajnanta F. 2007. Agribisnis Cabai Hibrida. Jakarta (ID): Penebar Swadaya Ratliff, Ritchie JT, Cassel DK. 1983. Available soil moisture by soil texture.
Journal Soil Science Society of America. 47(5): 770
Tjasyono B. 2004. Klimatologi. Bandung (ID): Institut Teknologi Bandung. [USDA] United State Departement of Agriculture. 2006. Soil Taxonomy.
Washington (US): Soil Conservation Service.
23 Lampiran 1 Data sebaran panen cabai merah di Kabupaten Nganjuk dengan luas
24
25 Lampiran 3 Perhitungan validasi model
Tabel Validasi model untuk panen di Kecamatan Pace
Panen tahap ke - Data Observasi (kg) Data Simulasi (kg) Ketelitian (%)
1 272 213.5 78.5 Tabel Validasi model untuk panen di Kecamatan Gondang
Panen tahap ke - Data Observasi (kg) Data Simulasi (kg) Ketelitian (%)
26
Tabel Validasi model untuk rata-rata panen di Kabupaten Nganjuk
Panen tahap ke - Data Observasi (kg) Data Simulasi (kg) Ketelitian (%)
1 191.0 213.5 88.2
2 276.0 361.6 69.0
3 399.0 426.1 93.2
4 566.0 509.6 90.0
5 648.0 609.3 94.0
6 732.0 719.4 98.3
7 762.0 727.9 95.5
8 807.0 806.7 100.0
9 807.0 806.7 100.0
10 807.0 806.7 100.0
11 642.0 656.7 97.7
12 426.0 379.6 89.1
13 264.0 261.1 98.9
14 180.0 197.4 90.3
27
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 03 Agustus 1992 dari ayah alm. Gunarso dan ibu Khusnul Khotimah. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus SMA Negeri 50 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian.
