9/6/2016 KULIAH 4: CUACA DAN IKLIM SERTA UNSUR-UNSURNYA. Output Input. Efisiensi = Impor Indonesia (BPS, 2005)

(1)

KULIAH 4:

CUACA DAN IKLIM SERTA

UNSUR-UNSURNYA

06/09/2016 Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian 1

TIK :

Setelah mengikuti kuliah ini,

mahasiswa dapat menjelaskan

Cuaca dan Iklim, serta

Unsur-Unsurnya

Kegiatan manusia dalam

memanen energi matahari

untuk menghasilkan makanan dan serat.

6CO

2 + 12H

2 O



C

6 H

12 O

6 + 6O

2 + 6H

2 O

Makanan

Serat

Tanaman

Perkebunan

Ternak

Ikan

Pakaian

Perumahan

No

Komoditas

ton

US $

US $/kg

Rp/kg

1 Gandum

3,576,665

500,312,470

0.14 1,189

2 Jagung

1,236,764

150,012,707

0.12 1,031

3 Beras

505,514

131,132,613

0.26 2,205

4 Kedelai

1,277,685

275,481,226

0.22 1,833

Import INDONESIA Tahun 2000

5 Bungkil Kedelai

1,262,040

268,746,270

0.21 1,810

6 Kacang Tanah

111,284

35,601,776

0.32 2,719

7 Gula

1,680,275

290,873,225

0.17 1,471

8 Bawang Putih

174,702

44,120,000

0.25 2,147

T O T A L

9,824,929

1,696,280,287

Rp. 14.5 trillion

Sumber : HKTI

Impor Indonesia (BPS, 2005)

Beras

3.7 juta ton/tahun

Gula

1.6 Kedelai

1.3 + 1 jt ton/th bungkil

Gandum

4.5 Jagung

1.3 Ternak Sapi

450 000 ekor/tahun + 42,000 ton daging

_{& jeroan}

T

T l

30 000 t

/th

Tepung Telur

30 000 ton/th

Susu Bubuk

170 000 ton/th

Makanan Olahan

1.5 milyar USD

Garam

1.6 juta ton/th

Singkong

0.85 juta ton/th

Kc Tanah

260 000 ton/th

Buah-buahan

247 000 ton/th

Sayuran

281 000 ton/th

Bagaimana Meningkatkan

Produktivitas Pertanian Indonesia?



Memaksimalkan energi radiasi surya

(i.e. efisiensi penggunaan radiasi)



Menganggap unsur-unsur cuaca/iklim

sebagai sumberdaya, bukan sebagai

g

y ,

g

faktor pembatas.



Menggunakan data (cuaca/iklim,

tanah, tanaman & sosial-ekonomi) dan

hasil penelitian untuk melakukan

prediksi guna menunjang agrobisnis/

agroindustri.

Memaksimalkan energi radiasi surya

(i.e. efisiensi penggunaan radiasi)

Efisiensi = Output

Input

CO

₂

CH

2 O

Makanan kemasan

Minuman Kemasan

dll.

2

2 Energi

radiasi

Hasil

pertanian

Produk

Olahan

Tenaga Kerja

Pupuk

Irigasi

Bibit

Teknik Budidaya

Biji

Buah

Daun

Batang

Umbi/Akar

Ekstrak

(2)

Biomass = 1.0 Qint

100

150

200 (g

.m

-2

)

CO

2 + H

2 O



CH

2 O + O

2 1. Memaksimalkan energi radiasi

surya (

i.e.

efisiensi penggunaan

radiasi)

Biomass = 0.50 Qint

0

50

0

50

100

150

200 Bi

om

as

s

Intercepted Radiation(Qint, MJ m-2)

1 gram = 17.5 kJ = 0.0175 MJ

Efisiensi = 1 g/MJ = 0.0175 MJ/MJ x 100 % = 1.75 %

CO

2



CH

2

O



Protein



Lemak/Minyak

energy

Singkong

Kedelai

Padi

_Gandum

Rice

Soybean

0 50 100 150 200 0 50 100 150 200

Intercepted Radiation

(MJ m-2)

B

io

m

ass (

g.

m

-2

)

Periode Tanam

100 hari

Kebutuhan Energi

MJ/m2/hari

20 2,000

MJ/m2/100 hari

20,000,000

MJ/ha/100 hari

Energi Listrik

20 000 000

MJ/ha/100 hari

Hitungan: Unsur iklim sebagai

sumberdaya

Energi Listrik

20,000,000

MJ/ha/100 hari

Biaya per kWh (Rp)

200 Biaya per 3.6 MJ (Rp)

200 Biaya Energi Listrik/ha/musim

Rp

1,111,111,111

Hasil Padi

5 ton/ha/musim

5,000

kg/ha/musim

Harga Gabah (di lapang)

1,200

Rp/kg

Pendapatan Kotor

6,000,000

Rp/ha

3. Menggunakan data iklim untuk

menunjang agrobisnis/agroindustri

Menggunakan pendekatan kuantitatif untuk melakukan

prediksi guna menunjang analisis ekonomi secara

akurat.

Model Pertumbuhan Jati

Model Pertumbuhan Gandum

Menunjang pengambilan keputusan :

1 Waktu Tanam

Model Pertumbuhan Gandum

Model Pertumbuhan Kelapa Sawit

Model Pertumbuhan Jarak

Model Penyakit Kentang*

Model Pertumbuhan Padi

1. Waktu Tanam

2. Aplikasi Irigasi

3. Aplikasi Pemupukan Nitrogen

4. Aplikasi Fungisida*

5. Pendugaan Hasil

6. Lokasi Potensial (Zoning)

7. Monitoring Pertumbuhan

Tanaman

Unsur-unsur Iklim



Tekanan Udara



Radiasi Surya



Lama Penyinaran

S h

d

-

Suhu Udara



Kelembaban Udara



Curah Hujan



Angin



Evapotranspirasi Potensial

Cuaca dan Iklim

Cuaca adalah keadaan udara pada saat tertentu dan di

wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka

waktu yang singkat. Cuaca itu terbentuk dari gabungan

unsur cuaca dan jangka waktu cuaca bisa hanya

beberapa jam saja. Misalnya: pagi hari, siang hari atau

sore hari, dan keadaannya bisa berbedabeda untuk

setiap tempat serta setiap jamnya. Di Indonesia

keadaan cuaca selalu diumumkan untuk jangka waktu

sekitar 24 jam melalui prakiraan cuaca hasil analisis

j

p

Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG), Departemen

Perhubungan. Untuk negara negara yang sudah maju

perubahan cuaca sudah diumumkan setiap jam dan

sangat akurat (tepat).

Iklim adalah keadaan cuaca rata-rata dalam waktu satu

tahun yang penyelidikannya dilakukan dalam waktu

yang lama (minimal 30 tahun) dan meliputi wilayah

yang luas.

(3)

Tekanan Udara

P =



g h

Puncak Atmosfer

( 100 km )

Tekanan Udara :

h1



: kerapatan udara

g : gravitasi

h : tinggi kolom udara

Atmosfer

Terdiri dari udara/gas-gas (H

2

O, N

2

, O

2

, CO

2

, ..), awan

dan debu/partikel yang menunjang kehidupan serta

melindungi dari radiasi matahari dan meteor.

Makin ke atas kerapatan dan tekanan udara makin kecil.

Satuan Tekanan Udara : Pa dan mb (1 mb=100 Pa).

ho

Gaya berat

udara

P

o

P

1 P

1 < P

o

Radiasi Surya



Gelombang

elektromagnetik



Suhu permukaan

matahari 6000

o

_K



Disebut Radiasi

Gelombang Pendek



Jarak matahari-bumi

rata-rata = 150 juta km.



Radiasi yg sampai di

bumi ( diukur ) :

satuan W.m

-2

_(sesaat),

MJ.m

-2

_(kumulatif)

Solarimeter



Setiap saat, separuh belahan

bumi menerima radiasi surya

(rata-rata 1360 W.m

-2

_{di puncak}

atmosfer) pada siang hari.



Rotasi bumi ( 1.600 km/jam )

menyebabkan perbedaan waktu

di bumi (siang-malam). Satu

rotasi = 360

o

_{Bujur = 24 jam.}

Matahari Matahari Matahari



Bumi mengelilingi matahari (revolusi)

selama 1 tahun tiap putaran dgn

kecepatan 100.000 km/jam.



Deklinasi bumi (23.5

o

_Lintang)

menyebabkan perbedaan panjang hari,

musim (summer & winter) dan

penerimaan energi radiasi surya di

permukaan bumi.

Matahari

Catatan

!

W kt t t (WS) dihit b d k i i B j b i bumi

₀₆

₁₂

₁₈

1 000

500

0

W. m

-2

12

06

18 1 000

500

0 -2

Waktu Setempat (jam)

akibat penutupan awan

Diukur dengan solarimeter

Bogor

06/09/2016 Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian 16 Waktu setempat (WS) dihitung berdasarkan posisi Bujur bumi. Pukul 12.00 WS jika sudut datang cahaya matahari (zenith angle) sama dengan nol.

Matahari 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Tanggal (Februari 2000) R a d iasi S u rya ( M J/ m 2 /h ar i)

Bogor

Lama Penyinaran

Lama matahari bersinar cerah ( jam )

dalam sehari.

Lama penyinaran sangat dipengaruhi

oleh penutupan awan.

Lama penyinaran DIUKUR dengan

alat ukur (Campbell Stokes).

Catatan

!

Lama penyinaran BUKAN panjang hari.

Panjang hari adalah periode ( jam )

antara matahari terbit sampai terbenam.

Panjang hari DIHITUNG dari letak

lintang dan tanggal (julian date).

Campbell Stokes

Suhu Udara

6 000

8,000

10,000

12,000

d

e (

m

)

9

o

_C

-25

o

_C

-40

o

_C

6 000

8,000

10,000

12,000

d

e (

m

)

9

o

_C

-25

o

_C

-40

o

_C

satuan :

K,

o

_C,

o

_F,

o

_R

0 2,000

4,000

6,000

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40 Suhu Udara (oC)

A

ltitu

d

30

o

_C

17

o

_C

5

o

_C

-9

o

_C

0 2,000

4,000

6,000

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40 Suhu Udara (oC)

A

ltitu

d

30

o

_C

17

o

_C

5

o

_C

-9

o

_C

(4)

Matahari

Kelembaban Udara :

Agak keringKering Lembab Kering Agak kering (RH<50%) (RH>70%) (RH<50%)

Suhu dan Kelembaban Udara

Catatan

!

RH :

Relative Humidity

(Kelembaban Nisbi), satuan :

%

23.5

o _LS

23.5

o _LU

Psychrometer

Equator

30

o

30

o

Hadley Cell

Gurun Pasir

I

nter

T

ropical

C

onvergence

Z

one

Gurun Pasir

Kutub

Utara

Kutub

Selatan

Hadley Cell

Daerah Hutan Hujan Tropis

( ) ( ) ( ) 70 75 80 85 90 95 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 22 23 24 Jam ( WIB ) RH ( % ) 20 22 24 26 28 30 32 34 S u hu ( oC ) RH ( % ) Suhu (oC)

Bogor

06/09/2016 Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian0 20 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 A lti tu d e ( m ) 30 oC 17 oC 5 oC -9 oC -25 oC -40 oC 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 A lti tu d e ( m ) 30 oC 17 oC 5 oC -9 oC -25 oC -40 oC RH

RH

makin

tinggi

Suhu

makin

rendah

Jam ( WIB )

Curah Hujan

Matahari

Hadley Cell

_Kutub

Utara

Kutub

Selatan

Hadley Cell

ITCZ

Ombrometer

Equator

30

o

30

o

Gurun Pasir

Daerah Hutan Hujan Tropika

Gurun Pasir

Daerah Subtropika

ITCZ

Curah Hujan

Satuan :

mm

Jenis data hutan :

1. Intensitas hujan: mm/ jam

2. Curah Hujan

a. Harian

: mm / hari

b. Bulanan : mm / bulan

c. Tahunan : mm / tahun

Hujan rata-rata (mm)

600 Jakarta (8m dpl.) Curug (50m dpl.) Bogor (240m dpl.)

06/09/2016 Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian 22 0 100 200 300 400 500 600

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec ogo ( 0 dp )

Pengukur

Pengukur CH

CH Otomatis

Otomatis

Angin

1. Arah angin : arah ASAL angin bertiup { satuan derajat (

o

_{) atau arah}

mata angin seperti N, E, S, W, SE, SW, NE, NW }

2. Kecepatan angin ( m s

-1

_{atau km jam}

-1

₎

N

NW

NE

E

S

W

SE

SW

NW

Anemometer

(5)

EVAPOTRANSPIRASI

Evapotranspirasi=

Evaporasi

+

Transpirasi

Evaporasi

Evaporasi::



Meliputi perubahan keadaan air dari bentuk cair ke bentuk gas



perpindahan dari cairan ke atmosfer. Evaporasi terjadi ketika

sejumlah besar dari molekul yang bergerak hancur dari

permukaan air dan lepas ke udara dalam bentuk uap.

T

i

T

i

Transpirasi

Transpirasi::



Proses perpindahan air dalam bentuk uap dari tanaman terutama

daunnya ke atmosfir.

Evapotranspirasi

Evapotranspirasi::



Kebutuhan air tanaman, ETc adalah kedalaman air (mm) yang

dibutuhkan untuk menggantikan kehilangan air melalui

evapotranspirasi tanaman yang terbebas dari penyakit, tumbuh

pada kondisi lahan yang tidak terganggu dan berproduksi penuh

pada kondisi lingkungan tersebut. (Doorenbos dan Pruit, 1977).

EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN,

EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN, ET

ET

cc

ET

c

=

ET

0 .

kc

Dimana



ET

0 = Evapotranspirasi acuan, laju evapotranspirasi

dari areal rumput hijau yang luas dengan ketinggian

seragam 8 15 cm sedang aktif berkembang dan

seragam 8 – 15 cm, sedang aktif berkembang dan

menutupi tanah secara penuh serta tidak kekurangan

air (dapat dihitung dari data iklim)



dihitung dengan

rumus, fungsi dari data unsur-unsur cuaca, atau

diduga menggunakan Panci Klas A, atau lisimeter.



kc

= adalah koefisien tanaman yang besarnya

tergantung pada fase pertumbuhan dan jenis tanaman

Evapotranspirasi



Satuan mm (seperti satuan curah hujan).



ETp dihitung dengan rumus, fungsi dari data unsur-unsur cuaca,

atau diduga menggunakan Panci Klas A, atau lisimeter.



Menghitung kebutuhan

air tanaman



Perencanaan irigasi

Penggunaan Evapotranspirasi



Daerah kering

mempunyai ETp tinggi,



Daerah lembab

mempunyai ETp lebih

rendah.

Observasi Cuaca



Jaringan Stasiun

Klimatologi



Pengukuran

manual

Model Hujan Sistem peringatan dini

manual



Pengukuran

secara

otomatis



Satelit

Meteorologi



Radar Cuaca

Pemanfaatan Data Cuaca



Transportasi



penerbangan, pelayaran



Pertanian/Peternakan



pewilayahan agroklimat (kesesuaian lahan/iklim )



sistem peringatan dini ( kekeringan, banjir)



serangan hama penyakit tanaman/ternak



serangan hama penyakit tanaman/ternak



pendugaan hasil (model simulasi)



perencanaan irigasi



Kehutanan



pengelolaan Daerah Aliran Sungai



Kelautan



oseanografi



Lingkungan

(6)

Selamat Belajar

Selamat Belajar….

Sampai Bertemu Kembali pada Kuliah

Minggu ke 5