THE ATMOSPHERE AS FILTER AND REFLECTOR

(1)

! "

# $

%

& $ '

Energy in the form of Electromagnetic Radiation (EMR) that produces a visual sensation Light is that part of the radiant energy which is visible to the eye.

The chief radiation or energy source for the earth is the sun

Light is one of the most important factors determining the growth of plants and the development of vegetation.

" () "

wavelength and energy is inversely related

(2)

Cahaya matahari yang pertama kali sampai pada lapisan luar atmosfir terdiri dari :

± 10 % sinar ultraviolet (UV); 50 % cahaya tampak (Visible light) 40 % sinar infra merah (IR)

Σ energi matahari yang sampai di permukaan bumi (Rs) secara umum ditentukan oleh transparansi atmosfer (q) dan besarnya tetapan surya (solar constant = Io),

* + !

Rs = jumlah energi matahari yang sampai di permukaan bumi q = trasnparansi atmosfer dan

Io = solar constant, yaitu Σ energi matahari yang sampai pada permukaan terluar atmosfer secara tegak lurus.

Apabila transparansi atmosfer semakin tinggi,

menunjukkan atmosfer bersih Σ energi yang

diterima oleh bumi semakin tinggi.

Apabila di atmosfer banyak terkandung" , - ) /

. " , ! / %0 %10 %10 23

4" , !/ " 3

nilai+ 4

Apabila atmosfer , yaitu bila4 "

-. " 4 4 , berarti nilai + ' ,

Σ radiasi matahari yang sampai permukaan bumi semakin tinggi

Di atmosfer, radiasi matahari mengalami

pengurangan melalui :

1. Absorbsi

2. Refleksi

3. Re6radiasi

Di permukaan bumi, radiasi matahari mengalami:

1. Refleksi,

2. Absorbsi

3. Re6radiasi

4. konveksi,

5. konduksi dan untuk evaporasi

Radiasi matahari di permukaan bumi

" 1) "

A.

Ultraviolet Light

B.

Photo synthetically Active Radiation

(PAR)

C.

Infrared Light

(3)

%

&

!

&

%

&

!

&

%

&

!

&

%

&

!

&

UV “light” has a high energy level and can

damage exposed cells and tissues.

Ozone in upper atmosphere absorbs strongly

in ultraviolet portion of electromagnetic

spectrum.

Chlorofluorocarbons (formerly used as

propellants and refrigerants) react with and

chemically destroy ozone:

ozone “holes” appeared in the atmosphere

concern over this phenomenon led to strict

controls on CFCs and other substances

depleting ozone

(4)

'

(

'

(

'

(

'

(

' ( !

( !

&

"

$

The photoreceptors in chlorophyll are

most absorptive of violet6blue and

orange6red light

Since chlorophyll cannot absorb green

light very well, most of it is reflected back,

making plants appear green

" 2) '

- $

6

) &

" $

) &

" $

) &

" $

) &

" $

Infrared light energy with a wavelength from

800 nm to 3000 nm,

IR has an important role in influencing the

hormones involved in germination, plant’s

responses to changes to day length and

other plant processes.

#

*

#

*

#

*

#

*

+

8"

'

(Intensity)

photosynthesis

8"

'

(Wavelength 6 Color)

photomorphogenesis

#"

photoperiodism

''''

!

"

#$

%

#&

' (

)

*

#$

(5)

Laju fotosintesis

Laju transpirasi

Pertumbuhan batang (memanjang

dan

menuju kearah datangnya

sinar)

Perkecambahan benih

Pembungaan

,

*

,

*

,

*

,

*

,

, *

1. Sciophytes/shade species/shade loving

tanaman yang tumbuh baik pada tempat

yang ternaung dengan intensitas radiasi

matahari rendah. (kopi (30650%,Coklat (25 %)

2. Heliophytes/sun species/sun loving

tanaman yang tumbuh baik pada intensitas

radiasi matahari penuh.(padi,jagung,tebu,ubi

kayu dsb.)

,

Proporsi panjang gelombang yang diterima

pada suatu tempat dan waktu tertentu

Menggambarkan spektrum cahaya yang

dipancarkan oleh matahari yang terdiri

dari berbagai gelombang

-.

'

-.

'

-.

'

-.

'

Light quality controls Photo6

morphogenesis (plant development

and form)

Mediated by phytochrome (protein

pigment)

red light absorbing form (Pr) FR light absorbing form (Pfr)

(6)

4

merupakan senyawa (pigmen) yang

menentukan respon sifat morfogenetik tanaman

(inisiasi bunga,perkecambahan

benih,perpanjangan ruas (internode) batang

dan pembentukan pigmen)

Fitokhrom berupa senyawa tetrapirol seperti :

klorofil terdiri dari khromofore dan protein.

Khromofore sangat peka thd kualias radiasi

dan bersifat

$

(dapat berubah ubah)

tergantung pada panjang gelombang radiasi

yang mengenai fitokfhrome tsb.

,

/

*

,

/

*

,

/

*

,

/

*

,

"

0

*

$

,

"

0

*

$

,

"

0

*

$

,

"

0

*

$

1.

Sudut datang matahari atau jarak antara

matahari dan bumi

6 dataran rendah EE.. Sinar merah

6 dataran tinggiEEE... Ultra violet

2. Letak daun pada tajuk

6

4"

'

4

"

4 " - 6 9 , 3

6

Ultra violet < 280 Tanaman rusak

280 6320 Sel tanaman mengalami kerusakan

320 6405 Tanaman kerdil Visible light

(PAR)

2:; .;:; # 4 " 4 , "3

505 –552 Untuk pertumbuhan daun (hijau)

552–585 Untuk pembentukan pigmen (kuning)

585–620 Untuk pembentukan fotoklorofil(jingga)

<1:=><: 4 " "4

Near Infra Red (NIR) 760 –1.000 diterima tanaman untuk aktifitas foto6Morfo Genetik perkecambahan dan pertumbuhan memanjang

Far Infra Red (FIR) > 1.000 Diterima tan & dikonversikan dlm bentuk thermal, dan utk energi evapotranspirasi

Benih lettuce 66666 bunga Xanthium Photoreversibility dari fitokhrom

merah infra merah

1 2 3 4 ( 51 1 .( 1

4 1 & 3 51 & & 3 6 51 1

No Pemberian radiasi

Daya kecambah

(persen)

1

Merah

70

2

M6Infra Merah(IM)

6

3

M6IM6M

74

4

M6IM6M6IM

6

(7)

3 & 5

" .

))))

&$

ialah : lamanya siang hari dihitung mulai matahari terbit hingga terbenam

berpengaruh pada: 1. inisiasi bunga 2. produksi

3. pembentukan umbi 4. dormansi benih

5. pertumbuhan tanaman (pembentukan anakan percabangan dan pertumbuhan memanjang)

Berdasarkan respon tumbuhan pada variasi panjang hari, maka dikenal :

() " " 6 9 , ) :

kelompok tumbuhan yg akan memasuki fase generatifnya (membentuk organ reproduktif) hanya jika tumbuhan tsb menerima penyinaran yang panjang (> 14 jam),

contoh : spinasi, beberapa jenis radish dan sawi.

1) " " 6 4 , 3 /

kelompok tumbuhan yg akan memasuki fase generatif (membentuk organ reproduktif) hanya jika tumbuhan tersebut menerima penyinaran yang pendek (< 10 jam)

contoh : labu siam, kecipir dan bayam.

7) " " , ) :

kelompok tumbuhan yg fase perkembangannya tidak dipengaruhi oleh lama penyinaran. Kelompok tumbuhan ini tetap akan memasuki fase generatif baik jika menerima yg panjang/ pendek

contoh : tomat, blewah, kacang6kacangan dll.

)

,

-

.

/

(

*

,

'

*

#

Seasonality

Latitude

Altitude

Topography

Air Quality

Vegetation Canopy Structure

Germination

Growth and Development

6 Establishment

6 Plant Growth

6 Phototropism

6 Photoperiod

•

0

1

(8)

3 5

Phototropic responses involve bending of

growing stems toward light sources.

Individual leaves may also display phototrophic responses.

○auxin most likely involved

'

&

7

'

1

. Longer internodes, increased stem elongation

2. Leaves have larger surface area 3. Thinner leaves and stems 4. Thinner cuticle

5. One layer of palisade cells

#

/

2345

&5

6

234

&5

655

7 8 4 ? ? "

Ditinjau dari aspek energi, fotosintensis mrp proses yang tidak effisien (162 % energi matahari yang jatuh diubah menjadi energi kimia dalam bentuk karbohidrat (hasil panen).

Contoh : Rata rata intensitas radiasi di Malang 400

kal/cm2/hari. 1 gram karbohidrat mengandung 4000 Kal maka hasil panen yang diperoleh seharusnya :

Kenyataan di lapang hasil terbaik tidak lebih dari 50 ton karbohidrat ( bahan kering total tanaman = biji +batang + daun + akar ) per hektar per tahun

Effisiensi :

50/3650 x 100 % = 1,5 %

Artinya : dari 100 % energi matahari

yang jatuh hanya 1,5 % yang dapat

diuubah tanaman menjadi energi kimia

Tabel. Perbandingan hasil dan efisiensi konversi energi matahari pada beberapa tanaman dengan umur yang berbeda

(9)

. .

. . 3

3

3 &.4

3 &.4 3

3

""""

5

5 $$$$ &

&

6 .

&

3 4

5

1 .6.

. .4

5

4 4

5

4 4

5

4 4

))

4

!

5

.

. 5

5

.

''''

5

3

3 &.4

.

. 5

.

5

. 4 5

.

4 5

''''

5

1.

Energi matahari yang telah tertangkap tidak seluruhnya dapat diserap (diabsorpsi) oleh tanaman.

65 % diserap (diabsorbsi), 20 % dipantulkan (refleksi)

15 % diteruskan (ditransmisi)

Refleksi dipengaruhi oleh : kekasaran tajuk, sudut daun,

ILD (Indeks Luas Daun) warna daun

sudut datang radiasi matahari.

. 8

4

)

#$%# &

' "

#$$ &

$ $%( $ &

) & $% &

4

4 ''''

3 .

3 . & 3

3 .

& 3

4

3

' 1 1

''''

5

1.

Umur tanaman

2.

Populasi tanaman

3.

Bentuk tajuk tanaman

4.

Laju pertumbuhan tanaman

(10)

* ##

- . " -/.

7

5

7

5

7

5

7

5

!

5

!

5

!

5

(

'

5

Crop Selection

Cropping Diversity and Canopy Structure

Temporal Management