BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan penelusuran studi pustaka dan percobaan. Penelusuran studi pustaka dimulai bulan April 2010 sampai dengan Juni 2011. Percobaan dilakukan melalui percobaan dalam rumah plastik pada bulan Maret sampai dengan Juni 2011 di Kebun Percobaan Leuwikopo, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan berupa bahan untuk penyusunan model yang terdiri atas : konsep dasar proses pertumbuhan tanaman, hubungan matematik antar peubah dalam proses pertumbuhan tanaman, konstanta dan peubah yang diperlukan dalam menyusun hubungan matematik antar peubah dalam proses pertumbuhan, data untuk input model dalam simulasi, dan data untuk verifikasi model. Konsep dasar pertumbuhan dan hubungan matematik dalam proses pertumbuhan diperoleh melalui penelusuran pustaka. Konstanta dan peubah yang diperlukan dalam menyusun hubungan matematik antar peubah dalam proses pertumbuhan diperoleh melalui percobaan dan hasil penelitian sebelumnya. Data untuk input model berupa data unsur cuaca dari stasiun klimatologi dan data peubah tanaman yang berasal dari penelitian sebelumnya. Data untuk verifikasi diperoleh dari percobaan. Bahan lain yang diperlukan untuk percobaan adalah benih kedelai varietas Ceneng dan Godek, bahan-bahan untuk budidaya tanaman kedelai dalam polibag, paranet, dan rumah plastik. Alat yang digunakan adalah alat-alat untuk percobaan, berupa alat-alat budidaya tanaman dalam polibag, dan alat dan alat pengukur suhu, alat pengukur intensitas radiasi matahari, dan oven sebagai alat pengukur bobot kering tanaman. Alat lain yang digunakan berupa perangkat lunak Stella versi 9.0.2.
28 Metode Pelaksanaan Metode penyusunan model pertumbuhan tanaman mengacu kepada metode penyusunan model oleh Gordon (1980) dan Singh (2008), yang mencakup beberapa langkah sebagai berikut : Pendefinisian Masalah Objek pemodelan difokuskan kepada berkurangnya radiasi matahari yang sampai ke pucuk tanaman karena adanya naungan yang disebut sebagai cekaman naungan. Pemodelan dilakukan terhadap sistem cekaman naungan tersebut dalam hubungannya terhadap proses fotosintesis dan aliran massa energi yang terdapat dalam sistem pertumbuhan secara keseluruhan, serta respon tanaman terhadap cekaman naungan. Identifikasi Komponen Sistem Sistem pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan diidentifikasi sebagai suatu sistem yang dibangun oleh empat subsistem yang dijadikan sebagai empat sub model, yaitu : sub model pertumbuhan tanaman, sub model perkembangan sub model naungan, dan sub model neraca air. Sub model pertumbuhan tanaman dibangun berdasarkan aliran massa energi yang terjadi sebagai akibat proses fotosintesis. Aliran massa energi hasil fotosintesis ke berbagai organ tanaman, dipengaruhi oleh fase perkembangan tanaman dan koefisen partisi, serta tingkat respirasi yang dipengaruhi oleh titik kompensasi cahaya dan suhu. Sub model perkembangan tanaman dibangun dengan berdasarkan kepada konsep thermal units. Sub model perkembangan tanaman, dibagi menjadi empat fase perkembangan, yaitu : fase pemunculan lapang, fase pertumbuhan vegetatif, fase pembungaan, dan fase pengisian polong, yang masing-masing fase akan tercapai jika sudah mencapai nilai thermal units tertentu (TU). Sub model naungan dibangun berdasarkan pengaruh naungan terhadap penurunan laju fotosintesis dan respon tanaman terhadap naungan berdasarkan peubah penurunan rasio klorofil a/b, dan penurunan titik kompensasi cahaya. Sub model neraca air dibangun berdasarkan aliran massa air mulai intersepsi hingga transpirasi. Ketersedian air terhadap tanaman, dirumuskan sebagai ratio antara transpirasi aktual terhadap transpirasi maksimum.
29 Penyusunan Model Penyusunan model diawali dengan penyusunan diagram alir, yang dilanjutkan dengan penentuan hubungan matematik yang logik antar peubah sistem, sehingga proses-proses dan peubah-peubah sistem terangkai secara komprehensif dalam suatu model. Proses perangkaian peubah-peubah dalam sistem dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Stella versi 9.02 membentuk Model Construction Layer-Stella (MCL-S). Hubungan persamaan matematik dalam MCL-S disusun dalam Equation Layer Stella (EL-S) Simulasi dan Validasi Simulasi dilakukan dengan menggunakan MCS-L model pertumbuhan kedelai di bawah cekaman naungan, dengan mensimulasi tingkat naungan N dan memasukkan data input model berupa : data unsur cuaca, DRab (Rab0-Rab50), DLCP (LCP0-LCP50), titik kapasitas lapang, dan titik layu permanen. Hasil simulasi dinilai tingkat kesahihannya (logik) untuk menentukan bahwa model yang dibuat valid. Verifikasi Model Verifikasi model dilakukan untuk menilai kesesuaian antara bobot kering hasil simulasi dengan bobot kering hasil percobaan. Percobaan Percobaan bertujuan untuk : (1) memperoleh nilai kontansta atau peubah model untuk penyusunan model, (2) memperoleh data aktual tentang bobot kering tanaman kedelai pada berbagai waktu untuk verifikasi model. Percobaandirancang dengan rancangan sebagai berikut : (1) Rancangan Perlakuan Percobaan dirancang dengan menggunakan dua faktor, yaitu faktor varietas (V) dan faktor naungan (N). Faktor varietas terdiri atas dua taraf perlakuan, yaitu varietas Godek sebagai varietas peka cekaman naungan (V 1 ), dan varietas Ceneng sebagai varietas toleran terhadap cekaman naungan (V 2 ). Faktor naungan terdiri atas dua taraf perlakuan, yaitu : penanaman pada areal dengan radiasi tanpa naungan (N 0 ) dan areal dengan radiasi yang harus melewati paranet 50% sebagai perlakuan cekaman (N1). Percobaan terdiri atas delapan kombinasi perlakuan yang masing-masing diulang sebanyak tiga kali, sehingga terdapat 24 satuan percobaan. Masing-
30 masing satuan percobaan ditempatkan pada satu unit percobaan yang berupa 10 polibag berukuran (35x35) cm 2 dengan tiga tanaman masing-masing polibag. (2) Rancangan Pengukuran Pengukuran dilakukan terhadap peubah-peubah yang diperlukan untuk menghitung konstanta atau parameter model berupa : a. Efisiensi penggunaan cahaya (LUE) : Efisiensi penggunaan cahaya dihitung berdasarkan rasio bobot tanaman yang dihasilkan selama periode waktu tertentu ( W) (kg) terhadap jumlah energi yang diintersepsi radiasi tajuk pada periode waktu yang sama (Ʃ Qint) (MJ) : LUE = W/ Ʃ Qint Peubah yang diukur adalah bobot kering tanaman dan jumlah radiasi di atas permukaan tajuk (Qs) dan radiasi di bawah tajuk (Ql). Bobot kering diukur pada berbagai fase perkembangan, sedangkan radiasi diukur setiap hari. Radiasi intersepsi tajuk (Qint) adalah selisih jumlah radiasi di atas tajuk terhadap radiasi di bawah tajuk. b. Koefisien pemadaman (k) : Koefisien pemadaman cahaya diperoleh berdasarkan persamaan Monsi Saeki (Hirose, 2005) bahwa nilai k berbanding lurus dengan rasio radiasi di bawah tajuk (Ql) terhadap radiasi di atas tajuk (Qs) dan berbanding lurus dengan luas daun (L), dengan persamaan berikut : k= ln(ql/qs)/-l Koefisien pemadaman cahaya dihitung berdasarkan hasil pengukuran radiasi di atas tajuk, di bawah tajuk, dan luas daun pada beberapa fase tanaman kedelai Luas daun dihitung dengan metode gravimetri. c. Luas daun spesifik (SLA) Luas daun spesifik dihitung berdasarkan ratsio antara luas daun terhadap bobot kering daun pada beberapa fase tanaman kedelai. d. Thermal units Thermal units (TU) dihitung berdasarkan akumulasi dari selisih suhu ratarata suhu harian (T) terhadap suhu dasar atau suhu kritis tanaman kedelai (To).
31 Suhu rata-rata harian (T) diukur tiap hari dan nilai selisih (T-To) diakumulasi hingga tercapai fase tertentu pada tanaman kedelai. e. Koefisien partisi karbohidrat (pi) Koefisien partisi karbohidrat, dihitung berdasarkan rasio bobot kering organ tanaman (akar, batang, daun, polong) pada fase perkembangan tanaman tertentu (dwi) terhadap bobot kering total pada fase perkembangan yang sama (dw total ). Fase perkembangan tanaman yang digunakan untuk pengukuran adalah fase pemunculan lapang, fase berbuku tiga, fase mulai berbunga, fase mulai berpolong, dan fase berpolong penuh. Pengukuran peubah untuk kegiatan verifikasi model berupa peubahpeubah bobot kering akar, batang, daun, dan bobot kering polong pada berbagai fase perkembangan tanaman. Fase perkembangan tanaman yang digunakan untuk pengukuran adalah fase pemunculan lapang, fase berbuku tiga (V3), fase mulai berbunga, fase mulai berpolong, dan fase berpolong penuh. Hasil pengukuran dikonversi dalam satuan luasan hektar. Kontastanta yang digunakan untuk menyusun model dan menggunakan studi pustaka adalah : a. Nilai rasio klorofil a/b (Rab) diperoleh dari penelitian : Khumaida (2002), Handayani (2003), La Muhuria et al.(2006), Nyngtyas (2006), dan La Muhuria (2007), serta Anggraeni (2010) b. Titik kompensasi cahaya (LCP) diperoleh dari hasil penelitian La Muhuria (2007). c. Koefisien respirasi pemeliharaan (km) dari penelitian Kropff dan van Laar (1993). p i = dw i / dw total ; untuk i = 1(akar), 2(batang), 3(daun), 4(polong) d. Suhu dasar kedelai (To) diperoleh dari penelitian Pedersen, et al. (2004). Data untuk input model dalam simulasi berupa : a. Data unsur cuaca berupa radiasi, suhu, hujan, kelembaban udara, dan angin yang diperoleh dari Stasiun Klimatologi Dramaga b. Data DRab dan DLCP dari penelitian La Muhuria (2007)
32 c. Data titik kapasitas lapang dan titik layu permanen dari percobaan Ningrum (2011) (3) Rancangan Lingkungan Dua varietas ditempatkan secara acak di bawah areal dengan radiasi tanpa naungan dan juga ditempatkan secara acak di bawah paranet, sehingga rancangan lingkungan terhadap kedua faktor percobaan tersebut adalah split plot, dengan naungan sebagai petak utama dan varietas sebagai anak petak. Ulangan dilakukan di bawah areal dengan radiasi tanpa naungan, dan juga dilakukan di bawah paranet, sehingga ulangan tersarang dalam faktor naungan. Diagram Alir Kegiatan Penelitian Rangkaian kegiatan penelitian dapat digambarkan dalam diagram alir sebagaimana tertera pada Gambar 3.
33 Pendefinisian Masalah Identifikasi Komponen Sistem Percobaan Penyusunan Model Simulasi Penggunaan Software Stella 9.0.2 Penyempurnaan Model Validasi Model Diterima/ ya Verifikasi Diterima/ ya STOP Gambar 3. Diagram alir kegiatan penelitian