ENERGI DAN PRUDUKSI PERTANIAN - Rizal Mahdi Blog's · PDF file12/27/2010 2 LINGKUP BAHASAN DAN...

Click here to load reader

  • date post

    30-Jan-2018
  • Category

    Documents

  • view

    216
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of ENERGI DAN PRUDUKSI PERTANIAN - Rizal Mahdi Blog's · PDF file12/27/2010 2 LINGKUP BAHASAN DAN...

  • 12/27/2010 1

    ENERGI DAN

    PRODUKSI PERTANIAN

    BAHAN KULIAH

    DASAR AGRONOMI

    FAKULTAS PERTANIAN IPB

  • 12/27/2010

    2

    LINGKUP BAHASAN DAN TUJUAN

    Lingkup bahasan Dipelajari konsep energi dalam pertanian,

    ekologi produksi, biomassa, keefisienan fotosintesis, dan usaha meningkatkan produktivitas

    TIK Mahasiswa dapat menjelaskan konsep

    energi pertanian,ekologi produksi, dan rantai makanan

    Mahasiswa dapat menjelaskan usaha meningkatkan efisiensi penggunaan energi dalam pertanian

  • 12/27/2010

    3

    KONSEP DASAR

    Energi = kemampuan untuk bekerja

    Hukum termodinamika Energi dapat berubah bentuk, tetapi tidak pernah

    hilang

    Pada transformasi energi, ada kehilangan dalam bentuk lain entropi

    Sumber energi lingkungan matahari

    Tumbuhan mampu mengubah energi fisik menjadi energi kimia produsen primer

    Produksi dalam pertanian :laju energi surya yang ditangkap dan diubah pada peristiwa fotosintesis dan aktivitas kemosintetik yang dilakukan oleh produsen primer (tumbuhan)

  • 12/27/2010

    4

    KEGIATAN TANAMAN

    Kegiatan atau proses kehidupan diawali dengan pengubahan energi fisik menjadi energi kimia oleh tanaman

    Pemanafaatan radiasi surya oleh tanaman hanya berkisar antara 1 - 2 % dari total radiasi (lihat neraca energi) Sebagian besar radiasi digunakan untuk

    evaporasi dan transpirasi

    Proses perubahan energi dalam sel tanaman dikenal dengan istilah fotosintesis

    Ekologi produksi adalah ilmu yang membahas mulai dari proses perubahan energi fisik menjadi kimia dan alirannya lewat tanaman dan hewan

  • 12/27/2010

    5

    Neraca Energi

    100% 100%Evaporasi, panas, refleksi dan radiasi gelombang

    panjang (93%)

    7%

    2%

    3%

    2%

    1% 1%

    7%

    2%

    1%

    1%

    4%

    1%

  • 12/27/2010

    6

    Energi cahaya energi kimia(263.000 langley) 1 langley = 1 g kalori/cm

    140.000 langley sampai ke bumi

    tersedia untuk tanaman dan hewan

    Penyebaran di permukaan bumi dipengaruhi oleh keadaan awan altitude (tinggi tempat) latitude (letak lintang) topografi musim waktu dalam hari (Gambar 2)

  • 12/27/2010

    7

    Radiasi dari matahari

    (pemanasan)

    Radiasi dari bumi

    (pendinginan)

    Radiasi dari bumi

    Permukaan tanah

    dan tanaman

    Matahari

    terbit

    Tengah

    malam

    Tengah hari Matahari

    terbenamTengah

    malam

    0

    100

    50

    Pan

    as (

    kal

    ori

    /j/c

    m2)

    SEBARAN RADIASI SURYA HARIAN

  • 12/27/2010

    8

    FOTOSINTESIS DAN RESPIRASI

    Proses fotosintesis terjadi pada cahaya tampak (PAR) (400-700 nm atau 0,4-0,7)

    Proses fisiologi fs diterangkan melalui Reaksi Calvin

    Hasil fotosintesis : karbohidrat (glukosa)

    Efisiensi pengubahan energi pada tanaman hidup berkisar 20% serealia 20% BK

    Respirasi adalah suatu kegiatan tanaman untuk mendapatkan energi (ATP). Pada tanaman dikenal Resiprasi normal

    Fotorespirasi : respirasi yang terjadi pada intensitas cahaya tertentu tanaman golongan C3

  • 12/27/2010

    9

    Hasil proses fotosintesis total setelah dikurangi dengan respirasi disebut fotosintesis netto yang diekspresikan dalam bentuk bahan kering atau disebut biomassa Fs netto = Fs total Rs , Jika : Fs netto > 0 biomassa

    Titik kompensasi cahaya Fs tot Rs = 0

    Jika Fs tot Rs < 0 keadaan negatif

    Keadaan negatif dalam praktik budidaya harus dihindari, karena akan merugikan tanaman.

    Cara yang dilakukan dapat berupa : Pengaturan jarak tanam (populasi atau kerapatan) Pemangkasan (membuang cabang negatif) Pemupukan Pengaturan morfologi tanaman (sudut daun; ukuran luas

    daun; ketebalan daun) Kandungan klorofil daun

  • 12/27/2010

    10

    Pengaruh Intensitas Cahaya terhadap Fotosintesis

    Intensitas cahaya

    Ab

    so

    rp

    si C

    O2

    Pen

    gelu

    aran

    CO

    2

    Tinggi

    Tinggi

    Tinggi

    Titik jenuh cahaya

    Fotosintesis > Respirasi

    Fotosintesis < Respirasi

    Titik kompensasi cahaya

    [CO2]-1

    [CO2]-2

  • 12/27/2010

    11

    intensitas cahaya tertentu meningkatkan atau menurunkan laju fotosintesis

    Efisiensi tertinggi tercapai pada intensitas cahaya yang rendah, sebab sebagian besar cahaya diserap

    Hutan 15-20 lapis daun (95%)

    pada daun bawah Fs = Rs

    tumbuhan pendek efisiensinya > pohon (sistem pembuluh luas)

    tanaman C4 lebih efisien daripada C3 peningkatan kemampuan penangkapan cahaya menjadi

    2-4% peluang masa depan vs Teori Malthus (peningkatan produksi pangan sejalan dengan peningkatan penduduk)

    Efisiensi Fotosintesis

  • 12/27/2010

    12

    EFISIENSI PENGGUNAAN ENERGI

    Efisiensi penggunaan energi dapat dilakukan dengan cara mengefisienkan pemanfaatan bahan (bagian tanaman) yang ada. Misalnya dengan memanfaatkan limbah sehingga energi yang terkandung tidak hilang

    Usaha memperpendek rantai pangan juga dapat meningkatkan efisiensi, misalnya mengkonsumsi langsung produsen primer (Clorela)

    Pemanfaatan produk pertanian yang tidak dapat digunakan sebagai bahan pangan menjadi hidrokarbon cair atau gas

    Usaha memberbesar penangkapan energi surya oleh tanaman (dengan cara budidaya atau rekayasa tanaman)

    Dalam pertanian energi yang dihitung bukan hanya energi surya tetapi seluruh unsur budidaya (Energi Budidaya)

  • 12/27/2010

    13

    Rantai Makanan

  • 12/27/2010

    14

    Bahan Kering (Total Biomassa) yang Dapat Dipanen (t/ha/tahun)

    Tanaman Umum Tinggi

    Tebu 35 90

    Jagung 10 40

    Gandum 5 20

    Padi 4 16

    Bit gula 8 15

    Rumput daerah sedang 7 25

    Rumput tropik 15 50

    Ubi kayu 8 35

  • 12/27/2010

    15

    Energi Budidaya pada Produksi Kentang (per ha)

    InputWaktu atau

    jumlah

    Equivalen

    Energi (103 kkal)% total

    Tenaga kerja 108 hari 19 0,3

    Alsintan 225 3,9

    Bahan bakar 105 liter 862 15,0

    Irigasi 3 ha-cm 415 7,0

    Pestisida 15,5 kg 380 6,8

    Pupuk (10:10:10) 1335 kg 3832 66,8

    Total 5733 100,0

    Hasil : 27.800 kg/ha

    Output : 27.800 kg x 767 kkal/kg = 21.322.600 kkal

    Output/input : 21.322.600/5.733.000 = 3,72

  • 12/27/2010

    16

    Jumlah Energi Budidaya yang Digunakan untuk

    Menghasilkan Suatu Produk (Biji, Hijaun, atau Buah)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    0 4 8 12 16 20 24 28

    Sorgum

    TebuJagung pipilan

    Kentang

    KapriTomat

    Energi Budidaya (103 Mkal/acre/tahun)

    En

    erg

    i p

    er u

    nit

    En

    erg

    i B

    ud

    idaya

    Kedelai

    Keterangan : 1 acre = 0,4 ha)

  • 12/27/2010

    17

    KONSEP ALIRAN ENERGI DALAM PERTANIAN

    Pertanian merupakan teknologi yang mengarahkan aliran dan konsentrasi energi

    Tanaman pertanian harus dipandang sebagai perangkap untuk menangkap, mengubah, dan menyimpan energi (bioindustri) harus diusahakan untuk memperbaiki dan meningkatkan efisiensi penggunaan energi

    1-3 x 1023

    1 x 1021

    5 x 1020

    1 x 1020

    3 x 1019

    1019 1020 1021 1022 1023

    Keefisienan Penggunaan Energi

    matahari

    tanaman

    herbivor

    karnivor

    Karnivorsekunder

  • 12/27/2010

    18

    Pengukuran Produktivitas

    Tujuan utama adalah meningkatkan efisiensi pengubahan energi surya ke produk yang berfaedah dengan meningkatkan produktivitas

    Untuk mengukur produktivitas dapat dilakukan dengan Pendugaan melalui oksigen yang dikeluarkan atau

    CO2 yang digunakan

    pengukuran klorofil pada vegetasi tertentu pada luasan tanah tertentu

    Satuan enegri yaitu kalori yang dihasilkan cara ini memberikan satuan tunggal

  • 12/27/2010

    19

    MENAIKKAN PRODUKSI PERTANIAN

    Memanfaatkan konsep dasar untuk peningkatan produksi

    faktor-faktor lingkungan

    faktor pembatas dan identifikasinya

    teknik budidaya

    peranan pemuliaan tanaman dan bioteknologi

    Penggunaan limbah pertanian

    Sisa tanaman sebagai pupuk

    Sisa tanaman sebagai bahan baku industri

  • 12/27/2010

    20

    Menaikkan Produksi Pertanian

    Penangkapan energi Pengaturan arah barisan tanaman

    morfologi tanaman tipe tanaman (roset; meninggi)

    bentuk daun, ukuran daun, sudut daun, ketebalan daun

    sudut percabangan

    Aparatus fotosintesis : kloroplast

    Programing produksi pertanian Usaha untuk menggunakan semua faktor secara efisien

    Pengambilan keputusan yang tepat dapat dilakukan dengan Linear Programing

  • 12/27/2010

    21

    Contoh Perhitungan

    Jika 1 ha sawah ditanam 2 kali setahun Produktivitas per musim = 4 ton gkg Rendemen beras 60 % Tiap 100 gram beras mengandung 300 kkal

    Maka jumlah kalori yang dihasilkan = 2 x 4.000.000 x 0,6 x 300/100 kkal p1 kkal

    Jika kecukupan kalori/orang/hari = 2200 kkal,

    Jika 1 ha lahan tersebut ditanami jagung 2 x setahun Produktivitas per musim = 4 ton pipilan Bahan dapat dimakan 80 % Tiap 100 gram jagung mengandung 350 kkal

    Maka jumlah kalori yang dihasilkan = 2 x 4.000.000 x 0,8 x 350/100 kkal p2 kkal

    p1 kkal/ha

    HEE = = q1 hari/ha2200 kkal/orang/hari

    p2 kkal/ha

    HEE = = q2 hari/ha2200 kkal/orang/hari