RADIASI SURYA

1. RADIASI SURYA

2. Pancaran Radiasi Surya • Radiasi surya (surya = matahari) sumber energi utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi. • Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan jarak dari bumi 150 juta Km • Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2, yang sampai ke permukaan bumi setengah dari yang diterima di puncak atmosfer. • Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

3. Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi • Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273 o C) memancarkan radiasi berbanding lurus dengan pangkat empat suhu permukaannya (Hukum Stefan – Boltzman) F = εσ T4 F = Pancaran RAdiasi (Wm2) ε = emisivitas permukaan, bernilai satu untuk benda hitam (black body radiation), sedangkan untuk benda-benda alam berkisar 0.9-1.0) σ = tetapan Stefan – Boltzman (5.67 10-8 Wm2) T = Suhu permukaan (K)

4. Sistem Kesetimbangan Panas di Bumi

5. Kenaikan suhu rata-rata bumi selama 157 tahun terakhir

6. Radiasi Gelombang pendek dan panjang • Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi • Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm • Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 – 120 μm, • Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi gelombang pendek. • Radiasi bumu/benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi gelombang panjang.

8. Penerimaan Radiasi Surya di Permukaan Bumi • Bervariasi menurut tenpat dan Waktu • Skala makro menurut tempat ditentukan oleh letak lintang dan keadaan atmosfer terutama awan • Skala mikro arah lereng menentukan jumlah radiasi surya yang diteima

9. Faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi surya secara makro • Jarak antara matahari dan Bumi • Panjang hari dan sudut datang • Pengaruh atmosfer bumi

10. Neraca Energi pada Permukaan Bumi • Neraca energi pada permukaan bumi Qn = Qs + Ql – Qs – Ql Qn = Radiasi Netto (Wm2) Qs dan Qs = radiasi surya yang datang dan keluar (Wm2) Ql dan Ql = radiasi gelombang panjang yang datang dan keluar (Wm2) • Radiasi surya (Qs) bernilai 0 pada malam hari, radiasi netto (Qn) bernilai negatif. • Siang hari Qs jauh lebih besar sehingga Qn positif. • Qn yang positif akan digunakan untuk memanaskan udara (H), penguapan (λE), pemanasan tanah/lautan (G) dan kurang dari 5 % untuk fotosintesis (berlakiu bila tidak ada adveksi panas/pemindahan panas secara horisontal)

11. Konsentrasi beberapa gas rumah kaca selama 2000 tahun terakhir

12. Komponen radiative forcing dari manusia dan alam (radiasi matahari).

13. Perbandingan antara radiasi gelombang pendek (surya) yang dipantulkan dengan yang datang disebut albedo permukaan • Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap radiasi gelombang panjang utama. Energi radiasi yang diserap oleh kedua gas tersebut dipancarkan kembali ke permukaan bumi diiringi dengan peningkatan suhu udara (efek rumah kaca = green house effect). • Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus atap kaca karena energinya besar, sedangkan radiasi gelombang panjang dari dalam rumah kaca tidak mampu menembus atap kaca sehingga terjadi penimbunan energi yang berlebihan dalam rumah kaca tersebut yang meningkatkan suhu udara. • Gas Rumah Kaca (GRK) = uap air, CO2 dan methane) dapat menyebabkan pemanasan global

14. Model iklim dengan dan tanpa memasukkan faktor manusia

15. Pengukur Radiasi Matahari • Sunshine Pyranometer - SPN1 • Global (Total) and Diffuse irradiance in W.m-2 • WMO sunshine threshold: 120 W.m-2 direct beam • No moving parts, shade rings or motorised tracking • The new Sunshine Pyranometer is a patented, meteorological class instrument for measuring global and diffuse radiation and sunshine duration

17. Cahaya • Faktor esensial pertumbuhan dan perkembangan tanaman • Cahaya memegang peranan penting dalam proses fisiologis tanaman, terutama fotosintesis, respirasi, dan transpirasi • Fotosintesis : sebagai sumber energi bagi reaksi cahaya, fotolisis air menghasilkan daya asimilasi (ATP dan NADPH2)

18. Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton • Tidak semua radiasi matahari mampu diserap tanaman, cahaya tampak, dg panjang gelombang 400 s/d 700 nm • Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang sampai ke bumi: sudut datang, panjang hari, komposis atmosfer • Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan daun dan transpirasi

19. Peranan cahaya dalam respirasi, fotorespirasi, menaikkan suhu • Peranan cahaya dalam transpirasi, transpirasi stomater, mekanisme bukaan stomata • Kebutuhan intensitas cahaya berbeda untuk setiap jenis tanaman, dikenal tiga tipe tanaman C3, C4, CAM • C3 memiliki titik kompensasi cahaya rendah, dibatasi oleh tingginya fotorespirasi

20. C4 memiliki titik kompensasi cahaya tinggi, sampai cahaya terik, tidak dibatasi oleh fotorespirasi • Besaran yang menggambarkan banyak sedikitnya radiasi matahari yang mampu diserap tanaman:ild • ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik menyebabkan pertumbuhan tanaman 90% maksimum. ILD optimum menyebabkan pertumbuhan tanaman (CGR) maksimum

21. ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda tergantung morfologi daun • Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ild optimum, misalnya jarak tanam (kerapatan tanaman) maupun sistem tanam • Faktor eksternal mempengaruhi radiasi yang diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek penaungan (mutual shading) • Penaungan: distribusi cahaya dalam tajuk tidak merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR rendah, CGR rendah, telah tercapai titik kompensasi cahaya, ILD telah melampaui nilai optimumnya

22. Kaitannya dengan ILD optimum setiap jenis tanaman perlu dilakukan kajian mengenai jarak tanam yang menyebabkan tercapainya ILD optimum tersebut. Pengaturan jarah tanam ditentukan oleh tingkat kesuburan lahan maupun habitus tanaman (morfologi tanaman) • Penentuan kerapatan tanaman dipengaruhi juga oleh hasil ekonomis yang akan diambil dari pertanaman.

23. Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk reproduktif yang lain). Kalo dibuat grafik hub antara kerapatan dengan hasil, kurve berbentuk parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan kerapatan tanaman setelah LAI optimum, menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis digunakan lebih banyak untuk keperluan vegetatif • Hasil ekonomis tanaman berupa bagian vegetatif tanaman, grafik hub antara kerapatan dengan hasil berbentuk asimtotik. Jarak tanam dibuat serapat mungkin supaya penyerapan radiasi maksimum cepat tercapai, dapat dikatakan tidak ada LAI optimum

24. Faktor yang Menentukan Besarnya Radiasi Matahari ke Bumi • Sudut datang matahari (dari suatu titik tertentu di bumi) • Panjang hari • Keadaan atmosfer (kandungan debu dan uap air)

25. Panjang hari sering menjadi faktor pembatas pertumbuhan di daerah sub-tropik • Keberadaan radiasi, sering terbatas di sub-tropik pada musim tertentu, sehingga kekurangan radiasi matahari merupakan kendala utama pertanian di sub-tropik • Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu menimbulkan masalah (bukan faktor pembatas), relatif konstan, 12 jam/hari • Yang sering menjadi faktor pembatas adalah masalah kelebihan radiasi (intensitas matahari)

26. Naungan • Merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi intensitas cahaya yang terlalu tinggi. • Pemberian naungan dilakukan pada budidaya tanaman yang umumnya termasuk kelompok C3 maupun dalam fase pembibitan • Pada fase bibit, semua jenis tanaman tidak tahan IC penuh, butuh 30-40%, diatasi dengan naungan

27. Pada tanaman kelompok C3, naungan tidak hanya diperlukan pada fase bibit saja, tetapi sepanjang siklus hidup tanaman • Meskipun dengan semakin dewasa umur tanaman, intensitas naungan semakin dikurangi • Naungan selain diperlukan untuk mengurangi intensitas cahaya yang sampai ke tanaman pokok, juga dimanfaatkan sebagai salah satu metode pengendalian gulma

28. Di bawah penaung, bersih dari gulma terutama rumputan • Semakin jauh dari penaung, gulma mulai tumbuh semakin cepat • Titik kompensasi gulma rumputan dapat ditentukan sama dengan IC pada batas mulai ada pertumbuhan gulma • Tumbuhan tumbuh ditempat dg IC lebih tinggi dari titik kompensasi (sebelum tercapai titik jenuh), hasil fotosintesis cukup untuk respirasi dan sisanya untuk pertumbuhan

29. Dampak pemberian naungan terhadap iklim mikro • Mengurangi IC di sekitar sebesar 30-40% • Mengurangi aliran udara disekitar tajuk • Kelembaban udara disekitar tajuk lebih stabil (60-70%) • Mengurangi laju evapotranspirasi • Terjadi keseimbangan antara ketersediaan air dengan tingkat transpirasi tanaman

30. Hasil penelitian pada tembakau Dampak pemberian naungan pada pertanaman tembakau : • Laju transpirasi tanaman tembakau menurun sebesar 45,6% • Evapotranspirasi tanah menurun sebesar 60% • Kadar air daun meningkat • Total luas daun tembakau meningkat 40%

31. Tanaman muda • Memerlukan intensitas cahaya relatif rendah • IC terlalu rendah aktifitas fotosintesis menurun, suplai KH dan auxin untuk pertumbuhan akar menurun, bibit yang kekurangan IC memiliki perakaran yang tidak berkembang • IC terlalu tinggi : fotooksidasi meningkat, suhu tinggi, kelembaban rendah, kematian daun (daun terbakar)

32. Penelitian pada penyetekan kakao: stek kakao mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan intensitas cahaya 20% lebih rendah dari IC penuh (stek kakao diberi naungan dengan intensitas sedang) • Penelitian pada pembibitan karet: bibit karet mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC 50% • Penelitian pada penyetekan vanili: bibit vanili mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC 30%-50%

33. Naungan dapat menghindari fluktuasi temperatur yang tinggi dan kadar air tanah • Naungan dapat digunakan sebagai saranan konservasi tanah, karena meningkatkan jumlah pori penyedia air tanah (melalui pengaturan temperatur dan evaporasi) • Besar kecilnya fotosintesis tergantung pada temperatur, suplai air, unsur-unsur hara, sifat morfologis tanaman. Puncak fotosintesis terkait dengan besarnya sinar dan temperatur

34. Kekurangan Air Diatasi dg naungan • Naungan mengurangi volume kecepatan aliran permukaan dan meningkatkan air tersedia bagi tanaman

35. Pengaruh lingkungan (Tekanan) • Pengaruh merusak yang dipaksakan, dikendalikan oleh lingkungan • Respon adaptasi, dikendalikan oleh tanaman

36. Kerusakan: kematian sebagian organ maupun keseluruhan tanaman, penurunan pertumbuhan karena kelainan fisiologis • Kerusakan: resistensi tanaman terhadap tekanan lingkungan berkurang • Respon beradaptasi, merupakan pengendali yang halus terhadap resistensi • Resistensi bisa elastis (terbalikkan) maupun plastis (tidak terbalikkan)

37. Resistensi elastis, efek mekanisme fisiologis (lebih besifat fisiologis) • Resistensi plastis, efek adaptasi morfologis • Tekanan cahaya bisa menimbulkan respon fisiologis (dalam aktivitas fotosintesis) maupun respon morfologis (berubahnya ukuran daun dll) • Kedua respon tsb memerlukan fleksibilitas fenotipe

38. Respon Morfologi • Makromorfologi: tinggi tanaman, diameter tanaman, sudut percabangan, jumlah daun, luas daun dll • Mikromorfologi: kandungan klorofil daun, ketebalan daun dll • Tinggi tanaman lebih cepat naik di tempat teduh, diameter tanaman lebih cepat naik di tempat tanpa naungan, sudut percabangan lebih besar ditempat ternaungi, luas daun lebih besar di tempat ternaungi, begitu juga dengan jumlah daun • Kandungan klorofil lebih tinggi di tempat terang, ketebalan daun lebih tinggi di tempat terang