Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan tanaman menyerap hara

DAFTAR ISI
PRAKATA ................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................ ii
DAFTAR TABEL ....................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ................................................................... vi
BAB 1. IKLIM DAN CUACA
A. Definisi Cuaca dan Iklim ........................................... 1
B. Perkembangan Ilmu Iklim .......................................... 2
C. Unsur-unsur, Pengendali serta Mekanisme Iklim ...... 6
D. Iklim dan Manusia ..................................................... 8
E. Manfaat Mempelajari Ilmu Iklim ............................... 9
F. Ruang Lingkup Ilmu Iklim ........................................ 10
G. Kerjasama dan Standarisasi Data Cuaca/Iklim .......... 14
BAB 2. AGROKLIMATOLOGI DAN PERTANIAN
A. Pemahaman Agroklimatologi..................................... 15
B. Keterkaitan Iklim dengan Pertanian ........................... 15
C. Pentingnya Ilmu Iklim dalam Bidang Pertanian ........ 17
BAB 3. ATMOSFER DAN UNSUR-UNSUR IKLIM
A. Atmosfer ..................................................................... 19
1. Komposisi Atmosfer .............................................. 19
2. Struktur Vertikal Atmosfer .................................... 22
3. Peranan Atmosfer .................................................. 26
B. Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim ................................... 26
1. Radiasi Surya ......................................................... 27
2. Suhu Udara ............................................................. 30
3. Kelembaban Udara ................................................. 31
4. Curah Hujan ........................................................... 33
5. Tekanan Udara ....................................................... 39
6. Angin ...................................................................... 40
iii
BAB 4. PERUBAHAN IKLIM DAN ISU-ISU LINGKUNGAN
A. Perubahan Iklim ......................................................... 41
1. Dampak Perubahan Iklim Terhadap Pertanian ..... 43
2. Dampak Perubahan Iklim Terhadap Ekosistem ... 43
3. Dampak Perubahan iklim Sektor Lingkungan ...... 43
4. Adaptasi dalam Pertanian .................................... 44
B. Pemanasan Global (Global Warming) ....................... 47
1. Mekanisme Pemanasan Global ............................ 49
2. Gas Rumah Kaca dan Iklim Global ...................... 51
3. Sumber-Sumber Gas Rumah Kaca ....................... 52
C. El-Nino dan La-Nina ................................................. 54
1. Dampak Terhadap Total Produksi Pangan ........... 55
2. Dampak Terhadap Produksi Pangan Menurut
Jenis Komoditas ................................................... 57
D. Penipisan Lapisan Ozon (Ozone Depletion) .............. 58
1. Apa itu Ozon ? ..................................................... 60
2. Gangguan Terhadap Kesetimbangan Lapisan
Ozon..................................................................... 63
3. Reservoir Klor ..................................................... 65
4. Pembebasan Klor dari Reservoir ......................... 66
5. Bagaimana dengan Indonesia ? ........................... 67
BAB 5. PENGARUH IKLIM TERHADAP PERTANIAN
A. Iklim dan Tanaman .................................................... 69
B. Unsur-Unsur Iklim yang Kuat Pengaruh Terhadap
Tanaman .................................................................... 71
1. Curah Hujan ......................................................... 72
2. Radiasi Surya ........................................................ 73
3. Suhu Udara ........................................................... 77
4. Kelembaban Udara ............................................... 81
5. Angin .................................................................... 82
C. Fotosintesis dan Respirasi ......................................... 84
D. Iklim dan Pewilayahan Tanaman .............................. 86
E. Peran Iklim dalam Pertanian ...................................... 87
F. Kesesuaian Iklim dan Tanaman ................................. 89
iv
BAB 6 PENGARUH IKLIM TERHADAP HAMA DAN
PENYAKIT TANAMAN
A. Iklim dan Organisme Pengganggu Tanaman .............. 93
B. Pengaruh Iklim Terhadap Serangga Hama ................. 94
1. Suhu Udara ............................................................ 97
2. Kelembaban Udara ................................................ 100
3. Hujan ..................................................................... 102
4. Cahaya dan Radiasi ............................................... 103
5. Angin ..................................................................... 104
C. Pengaruh Iklim Terhadap Penyakit ............................. 105
1. Kelembaban Udara ................................................ 106
2. Air dan Embun ...................................................... 106
3. Angin ..................................................................... 107
4. Suhu Udara/Lingkungan ....................................... 108
5. Radiasi Surya ........................................................ 109
D. Metode Dasar untuk Analisis Hubungan Iklim
dengan Hama atau Penyakit dan Peramalan .............. 110
BAB 7. KLASIFIKASI IKLIM BERDASARKAN PERTUMBUHAN
VEGETASI
A. Sistem Klasifikasi Koppen .......................................... 112
B. Klasifikasi Schmidth–Ferguson .................................. 114
C. Sistem Klasifikasi Oldeman ........................................ 116
BAB 8. ANALISIS NERACA AIR DAN PENENTUAN
WAKTU TANAM
A. Neraca Air ................................................................... 119
B. Penentuan Waktu/Musim Tanam ................................ 122
DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 123
v
DAFTAR TABEL
1.1. Contoh Perbedaan Kajian antara Iklim dan Cuaca ................ 5
1.2. Batasan Pembedaan Iklim Berdasarkan Skala Ruang ............ 11
3.1. Komposisi Normal Udara Kering .......................................... 21
3.2. Hubungan Antara Tekanan Standar dan Ketinggian
Atmosfer ................................................................................ 40
4.1. Sektor-Sektor yang akan Terkena Dampak Perubahan Iklim
dan Upaya Adaptasi yang dapat Dilakukan ........................... 46
4.2. Dampak Anomali Iklim yang Terjadi Selama 1968-2000
Terhadap Produksi Pangan Menurut jenis Komoditas (%).... 57
4.3. Luas Tanaman Padi Terkena Bencana Banjir dan
Kekeringan dan Puso (Ha) Pada Tahun 1988-1997 ............... 58
4.4. Spektrum Gelombang Elektromagnetik ................................. 59
4.5. Atmosfer Bumi ....................................................................... 60
5.1. Rincian Spektrum Radiasi Surya dan Pengaruhnya Pada
Tumbuhan (Chang, 1976) ...................................................... 75
5.2. Intensitas Jenuh untuk Beberapa Kultivar Tanaman ............. 77
5.3. Pengaruh Ketinggian Tempat Terhadap Umur Awal
Berproduksi Latek pada Tanaman Karet (Hevea
Brasiliensis) ........................................................................... 82
5.4. Suhu Kardinal Tanaman........................................................ 84
7.1. Penjabaran Tiap-Tiap Tipe Agroklimat Menurut Oldeman ... 118
vi
DAFTAR GAMBAR
1.1. Diagram Mekanisme Pembentukan dan Distribusi Iklim ...... 7
1.2. Pembagian, Pendekatan Analisis dan Ruang Lingkup
Klimatologi ............................................................................ 13
3.1. Pembagian Lapisan Atmosfer Berdasarkan Suhu .................. 23
3.2. Tropopause dalam Bidang Meridian...................................... 24
3.3. Lapisan Atmosfer ................................................................... 25
3.4. Peta Isohyet Tahunan (mm) di Daerah Bandung ................... 35
3.5. Hujan Konvektif .................................................................... 36
3.6. Mekanisme Hujan Orografik ................................................. 36
3.7. Hujan Konvergensi dan Frontal ............................................. 37
3.8. Daerah dengan Pola Curah Hujan Jenis Monsun, Ekuator
dan Lokal. .............................................................................. 39
4.1. Sistem Iklim ........................................................................... 42
4.2. Rata-Rata Nilai SOI Bulanan Pada Peristiwa El Nino dan
La Nina yang Terjadi Selama Tahun 1875-2000 ................... 55
4.3. Dinamika Produksi Pangan Nasional dan Tahun Kejadian
El Nino, 1968-2000 ................................................................ 56
4.4. Konsentrasi Rata-Rata Ozon Terhadap Ketinggian dari
Permukaan.............................................................................. 62
4.5. Konsentasi Klor di Stratosfer 1985-2100 .............................. 66
5.1. Pohon Penahan Angin Menjamin Keselamatan Tanaman
Sejauh 15 – 20 Kali Tinggi Pohon ........................................ 83
5.2. Perlindungan Tergantung dari Padatnya Mahkota Pohon...... 83
5.3. Mekanisme Fotosintesis Tumbuhan....................................... 85
6.1. Pengaruh Suhu Pada Keperidian T. graminum ..................... 98
6.2. Pengaruh Rataan Suhu Tiap Jam Terhadap Laju
Perkembangan (1/T) C. junglandicola Selama Periode
Larva Hingga Dewasa ............................................................ 99
6.3. Hubungan antara Persentase Bentuk Seksual yang
Dilahirkan Oleh R. Padi dengan Panjang Hari pada Suhu
10°C dan 14°C ...................................................................... 99
vii
6.4. A. Waktu yang Dibutuhkan oleh L migratoria migratoriodes
Dewasa untuk Menjadi Matang Seksual pada Berbagai
Kelembaban Nisbi, B. Lama Hidup Serangga Dewasa
Tersebut di Udara pada Berbagai Kelembaban Nisbi ............ 102
6.5. Skor Infeksi Penyebaran Bakteri Daun Bergores pada Daun
Muda, dari Perlakuan Pemberian Air Hujan dan Angin Satu
Jam Setiap Harinya; Pengamatan Dua Minggu setelah
Perlakuan................................................................................ 108
6.6. Pengaruh Suhu Konstan pada Pembesafan Bercak dan
Potensial Sporulasi dari P. Otyzae ......................................... 109
7.1. Nilai Q (%) untuk Menentukan Batas-batas Tipe Iklim
Berdasarkan Klasifikasi Scmidth & Ferguson ....................... 115
7.2. Segi Tiga Oldeman untuk Menentukan Kelas Agroklimat .... 117
1
BAB 1
IKLIM DAN CUACA
A. Definisi Cuaca dan Iklim
Istilah cuaca dan iklim merupakan istilah untuk menyatakan suatu
kondisi fisika atmosfer. Terdapat perbedaan pengertian antara cuaca
dengan iklim. Terdapat beberapa pengertian tentang cuaca; World
Climate Conference tahun 1979 menyatakan bahwa cuaca adalah
keadaan atmosfer secara keseluruhan pada suatu saat termasuk
perubahan, perkembangan dan menghilangnya suatu fenomena,
sedangkan iklim adalah sintesis kejadian cuaca selama kurun waktu
yang panjang, yang secara statistik cukup dapat dipakai untuk
menunjukkan nilai statistik yang berbeda dengan keadaan pada setiap
saatnya. Pendapat lainnya adalah menurut Trewartha pada tahun
1980, cuaca merupakan keadaan variabel atmosfer secara keseluruhan
disuatu tempat dalam selang waktu yang pendek, sedangkan iklim
menyatakan iklim merupakan, konsep abstrak yang menyatakan
kebiasaan cuaca dan unsur-unsur atmosfer disuatu daerah selama
kurun waktu yang panjang. Menurut Gibbs tahun 1987, cuaca
merupakan keadaan atmosfer yang dinyatakan dengan nilai berbagai
parameter, antara lain suhu, tekanan, angin, kelembaban dan berbagai
fenomena hujan, disuatu tempat atau wilayah selama kurun waktu
yang pendek (menit, jam, hari, bulan, musim atau tahun). Sedangkan
iklim merupakan peluang statistik berbagai keadaan atmosfer, antara
lain suhu, tekanan, angin kelembaban, yang terjadi disuatu daerah
selama kurun waktu yang panjang.
Ilmu yang mempelajari tentang iklim adalah Klimatologi.
Klimatologi berasal dari bahasa Yunani, klima berarti
berlereng/kemiringan atau berkecenderungan dan logos berarti
pengkajian/ilmu, sedangkan ilmu yang mempelajari tentang cuaca
dikenal dengan Meteorologi. Meteorologi juga berasal dari bahasa
2
Yunani meteoros, yang artinya benda yang ada di dalam udara dan
logos yang berarti ilmu/kajian. Klimatologi dan Meteorologi pada
dasarnya mempelajari ilmu yang karakteristik fisika atmosfer dekat
dengan permukaan bumi.
B. Perkembangan Ilmu Iklim
Perhatian terhadap iklim telah dimulai sejak manusia mulai sadar akan
lingkungan tempat hidupnya. Hal ini tidak mengherankan karena
iklim mempengaruhi hidup serta berbagai kegiatan yang berhubungan.
Bahkan iklim ikut menentukan cara hidup manusia (cara berpakaian,
bentuk rumah dan adat istiadat, makanan dan minuman serta etos
kerja).
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi semakin mendorong
keinginan manusia untuk mengantisipasi masa depannya. Kemauan ini
bisa terwujud bila keadaan atmosfer yang akan datang diketahui sejak
dini. Dengan kata lain peramalan iklim/musim dapat diperhitungkan.
Keinginan manusia mempersiapkan masa depannya ditunjang
perkembangan ilmu dan peralatan sampai pertengaahan abad ini.
Kemudian bertambah besar dengan hadirnya teknologi canggih,
seperti radar dan satelit cuaca maupun satelit lingkungan. Kehadiran
komputer sangat membantu perkembangan ilmu iklim mengingat
kemampuannya mengerjakan dengan cepat data berjumlah sangat
besar.
Dalam masyarakat purba, pengertian tentang gejala/kejadian dalam
atmosfer bisa dikatakan tidak ada, sehingga gejala/ kejadian tersebut
dianggap kesewenangan dewa (Ra, Zeus, Yupiter, Thor) yang
menguasai guntur, kilat dan kadang-kadang cahaya (matahari) serta
hujan. Hal ini berlangsung hingga abad ke-5 SM. Sesudah itu orang
Yunani mulai mengadakan pengamatan cuaca dan dengan demikian
mengawali sikap ilmiah terhadap iklim dan cuaca serta gejala lainnya
di alam. Sejarah mencatat bahwa sekitar 400 SM Hippocrates menulis
3
tentang ”Udara, Air dan Tempat”, sedangkan 50 tahun kemudian
Aristoteles menulis bukunya ”Meteorologica”.
Walaupun demikian seperti juga ilmu-ilmu lainnya, perkembangan
klimatologi masih lamban. Perkembangan lebih pesat baru terjadi
sesudah revolusi keteknikan Zaman Renaissance. Penemuan
termometer oleh Galileo Galilea tahun 1593 dan barometer air raksa
oleh Torricelli tahun 1643 berikut alat-alat lainnya untuk pengamatan
cuaca, telah memungkinkan pengamatan cuaca secara baku dan
teratur.
Revolusi industri kemudian lebih memacu perkembangan ilmu ini,
terutama sejak 1832 dengan hadirnya telegraf yang memungkinkan
data terkumpul dalam waktu singkat dari suatu wilayah yang luas. Ini
memungkinkan orang segera dapat melihat gambaran pada hamparan
luas, dan menimbulkan pengertian sinoptik. Gatra pengkajian
berubah; dari sekedar sebaran menurut waktu menjadi sebaran
menurut waktu dan ruang (cara kartografi atau grafik). Klimatologi
deskriptif (tradisional) beralih menjadi klimatologi modern, karena
empat sebab berikut:
1. Mementingkan gejala yang terlihat atau tercatat tetapi tidak
menjelaskan sebab-sebab.
2. Memberi kesan atmosfer statis. Padahal atmosfer di suatu tempat
senantiasa berubah dengan skala waktu dari sepersekian detik
hingga beberapa abad. Kebiasaan mengambil normal baku 30
tahun walaupun diketahui periode ini hanya sebagian fase dari
siklus yang lebih besar, hanyalah untuk tujuan praktis.
3. Mengabaikan interaksi yang merupakan mekanisme umpan balik
pada atmosfer. Padahal umpan balik akan melembutkan gejolak
berlebihan dan mempercepat pencapaian kembali kesetimbangan
semula.
4. Melahirkan klasifikasi iklim aplikatif. Pemetaan yang bersumber
pada klasifikasi ini memberi kesan perubahan mendadak dari iklim
pada garis pembatas klas.
4
Munculnya klimatologi modern yang disusun berdasarkan analisis
data kuantitatif berdasarkan penerapan ilmu-ilmu penunjang seperti
matematika, statistika, fisika, geografi dan sebagainya memang perlu
dan dimungkinkan, karena beberapa alasan sebagai berikut:
1. Kebutuhan manusia modern, yang ingin mengatur dan
mengendalikan sendiri hidupnya. Untuk itu ia harus mengerti
bagaimana proses pembentukan iklim sehingga bisa
mengantisipasi apa yang akan terjadi dan mengambil langkah
penyesuaian seperlunya. Tantangan terutama datang dari sektor
pertanian yang melihat hasil panen melonjak dari tahun ke tahun.
Akhir-akhir ini detenorasi lingkungan dan perubahan iklim di
bumi menjadi tantangan yang mendesak.
2. Kemajuan teknologi membawa perubahan pada kecepatan
perkembangan ilmu. Hal ini meliputi ketelitian, serta cara dan
kemudahan dalam pengamatan, pengumpulan data maupun
analisisnya. Misalnya pengamatan suhu : termometer,
termokopel, telemetering, radarsonde, roket dan satelit.
3. Adanya kerjasama intemasional melalui World Meteorological
Organization (WMO) memperlancar pertukaran data dan
pengetahuan serta menstimulir penelitian, program interaksi
manusia dan lingkungan dan program kerjasama teknis
pendidikan, latihan dan pertukaran tenaga.
Menurut konsep lama, iklim merupakan rara-rata dari cuaca
(keadaaan atmosfer) di suatu tempat, sedangkan konsep baru
mengatakan bahwa iklim merupakan suatu kisaran keadaan atmosfer
yang berembut dari suatu nilai tinggi ke nilai rendah, atau
sintesis/kesimpulan dari perubahan unsur-unsur cuaca (hari demi hari
dan bulan demi bulan) dalam jangka waktu yang panjang di suatu
tempat pada suatu wilayah. Cuaca (weather) merupakan keadaan
sesaat dari atmosfer serta perubahan dalam jangka pendek (kurang
dari 1 jam hingga 24 jam) di suatu tempat tertentu di bumi. Cuaca
dicatat terus-menerus pada jam-jam tertentu secara rutin,
5
menghasilkan seri data (time series) cuaca, yang selanjutnya dapat
digunakan untuk menentukan iklim, atau dalam prakteknya
klimatologi menggunakan data cuaca (meteorologi) selama beberapa
tahun untuk memperoleh gambaran keadaan iklim sesuatu daerah,
sehingga ada juga yang mendefinisikan meteorologi sebagai ilmu
yang mempelajari proses dan gejala cuaca yang terjadi di dalam
atmosfer terutama pada lapisan bawah yaitu troposfer.
Tabel 1.1. Contoh Perbedaan Kajian antara Iklim dan Cuaca.
No Kajian Iklim Cuaca
1 Cakupan skala
ruang
Lebih luas (mikro –
global)
Sempit (terbatas)
2 Cakupan waktu Lebih panjang (harian –
tahunan
Sesaat (jam-harian)
3 Alat analisis Statistika; deskripsi Fisika dan
matematika
4 Ilmu yang
mempelajari
tentang
Klimatologi Meteorologi
5 Data disajikan
dalam bentuk
Rata-rata dan Nilai
Ekstrim
Data Sesaat
6 Tekanan kajian Peluang; intensitas
kejadian
Proses kejadian
7 Kegunaan kajian Untuk perencanaan Untuk operasional
8 Contoh secara
kuantitatif
Suhu Udara di Banda
Aceh Tgl 21 April 2009:
a. Suhu Udara
Maksimum : 30,4°C
b. Suhu Udara Minimum
: 21,8°C
c. Suhu Udara Rata-rata:
26,1°C
Suhu Udara pukul
07.00 di Pelataran
Balai Kota Banda
Aceh : 22,4°C
9 Contoh Secara
Kualitatif
Udara minggu-minggu ini
cukup panas; musim
hujan; musim kemarau
Pagi ini lebih
hangat dari pagi
kemarin; Cerah,
berawan, hujan
6
Sampai tahun lima puluhan abad ini gambaran iklim diperoleh dari
nilai rata-rata selama periode pengkajian. Kebiasaan ini memberi
kesan iklim bersifat statis. Demikian pandangan masyarakat pada
waktu itu, namun sekarang pandangan tersebut saat ini telah berubah.
Iklim dalam kenyataannya senantiasa berubah karena metode analisis
statistik sebagai faktor pembentuknya berubah. Kemajuan ilmu
pengetahuan dan teknologi semakin mendorong keinginan manusia
untuk mempersiapkan kehidupannya di masa depan yang akan datang
dengan lebih baik. Kehadiran komputer, radar dan satelit cuaca
maupun satelit lingkungan sangat membantu manusia dalam
menganalisis keadaan atmosfer sehingga dapat menghasilkan
peramalan yang akurat dalam menunjang segala aktifitas manusia.
C. Unsur-unsur, Pengendali Serta Mekanisme Iklim
Memahami cuaca dan iklim serta penyebarannya menurut ruang dan
waktu diperlukan dasar pengetahuan fisika atmosfer, pemahaman
geografi serta statistika dan matematika untuk menyederhanakan
kerumitan proses-proses tersebut. Cuaca dan iklim dinyatakan dengan
susunan unsur-unsur cuaca dan iklim (sebagai data cuaca atau iklim)
yang terdiri dari : radiasi surya, lama penyinaran surya, suhu udara,
kelembaban udara, tekanan udara, kecepatan dan arah angin,
penutupan awan, presipitasi (embun, hujan dan salju) dan
evaporasi/evapotranspirasi.
Nilai unsur-unsur iklim diatas permukaan bumi ini berbeda untuk
setiap wilayah atau kawasan, hal ini dikarena unusur-unsur iklim ini
sangat dipengaruhi oleh pengendali iklim. Adapun beberapa
pengendali iklim utama diantaranya adalah : ketinggian tempat
(altitude), arus laut, pusat tekanan udara tinggi atau rendah, gangguan
atmosfer, halangan pegunungan, sebaran daratan dan lautan serta
massa udara.
7
Interaksi antara pengendali dengan masukan bahang (panas) dan
lengas (kelembaban) yang kadarnya senantiasa berbeda, yang
menyebabkan keragaman suhu dan curahan. Pada gilirannya
keragaman suhu dan curahan menghasilkan pola cuaca yang berlainan
dan iklim yang berbeda.
Mekanisme pembentukan cuaca dan iklim diawali oleh penyerapan
energi surya oleh permukaan bumi mengaktifkan molekul gas
atmosfer sehingga terjadilah pembentukan cuaca. Perubahan sudut
datang sinar surya tiap saat dalam sehari dan tiap hari dalam setahun
pada tiap titik lokasi di bumi mengakibatkan perubahan jumlah energi
surya. Akibatnya terjadi perubahan cuaca diurnal (selama 24 jam) dan
perubahan tiap bulan dalam setahun. Perubahan tersebut antara lain
meliputi pemanasan dan pendinginan udara, peningkat dan penurunan
tekanan udara, gerakan vertikal dan horizontal udara (angin),
penguapan dan kondensasi uap air (pengembunan), pembentukan
awan dan presipitasi (hujan, salju) serta proses perubahan cuaca
lainnya.
Faktor pengendali Iklim Unsur-Unsur Iklim
Gambar 1.1. Diagram Mekanisme Pembentukan dan Distribusi Iklim
(Handoko, 1995).
Pada prinsipnya data iklim harus terbentuk dari data cuaca yang
dapat mewakili secara benar (representatif) keadaan atmosfer suatu
tempat dan dalam waktu sepanjang mungkin. Periode data iklim yang
1. Pancaran radiasi surya
2. Letak lintang
3. Ketinggian tempat
4. Posisi terhadap lautan
5. Pusat tekanan tinggi dan rendah
6. Aliran massa udara
7. Halangan oleh pegunungan
8. Arus laut
1.Penerimaan radiasi dan
lama penyinaran surya
2. Suhu udara
3. Kelembaban udara
4. Tekanan udara
5. Kecepatan dan arah angin
6. Evaporasi
7. Presipitasi
8. Suhu tanah
Stratifikasi dan
distribusi tipe
iklim/cuaca
8
ideal sekurang-kurangnya 30 tahun penuh. Data iklim dapat berupa
data yang diskontinyu dan data kontinyu. Data yang diskontinyu
antara lain radiasi dan lama penyinaran matahari, presipitasi (curah
hujan, embun dan salju) dan penguapan. Penyajian dan analisisnya
dalam bentuk nilai akumulasi sedangkan penyajian grafiknya dalam
bentuk kurva histogram. Data cuaca yang bersifat kontinyu antara
lain: suhu, kelembaban, tekanan udara serta kecepatan angin. Analisis
dan penyajiannya dalam bentuk angka rata-rata atau angka sesaat
(instantaneous) sedangkan grafiknya dalam bentuk garis/kurva.
D. Iklim dan Manusia
Iklim secara langsung dan tidak langsung mempengaruhi kehidupan
manusia melalui segala bentuk kegiatan yang dilakukan. Iklim juga
mempengaruhi segi kehidupan lain seperti budaya dan jalannya
sejarah. Kondisi iklim yang berbeda setiap wilayah menyebabkan
masing-masing mempunyai kemajuan sifat dan kemajuan budaya
yang berbeda, misalnya dalam bentuk karakter penduduk, kualitas,
letak dan umur bangunan. Relevansi pengetahuan tentang iklim kini
semakin penting bagi kehidupan masyarakat dan menonjol karena
banyaknya fenomena iklim yang semakin sering terjadi saat ini seperti
fenomena ekstrim iklim, perubahan iklim global (global climate
change), fenomena El Nino dan La Nina yang semuanya dapat
mempengaruhi kehidupan manusia. Dari fenomena perubahan iklim
global, bayangan yang timbul baik jika bumi menjadi lebih panas
ataupun lebih dingin sebesar beberapa derajat memang menghantui
kehidupan manusia. Oleh karena itu kita harus tahu bagaimana iklim
terbentuk dan perubahannya serta cara mengantisipasi perubahan yang
terjadi tersebut.
9
E. Manfaat Mempelajari Ilmu Iklim
Pemahaman ilmu Klimatologi akan sangat bermanfaat dalam
perencanaan, pelaksanaan dan pendugaan diberbagai bidang kegiatan
seperti pertanian, kehutanan, peternakan, perikanan, perhubungan,
teknik, perdagangan dan pariwisata. Adapun beberapa alasan kenapa
penting kita mempelajari Klimatologi adalah sebagai berikut:
1. Klimatologi merupakan salah satu ilmu pengetahuan.
2. Klimatologi berusaha menjelaskan gejala atmosfer yang terlihat
dan mengusahakan sistematika pengkajian dan penjelasan tentang
gejala/kejadian tersebut.
3. Klimatologi juga mempelajari sebagian dari lingkungan tempat
manusia hidup dan melakukan kegiatannya.
Hal senada juga disampaikan Handoko dalam bukunya yang
diterbitkan tahun 1995, yang menyatakan bahwa terdapat tiga manfaat
pokok mempelajari klimatologi dan meteorologi yaitu :
1. Meningkatkan kewaspadaan terhadap kemungkinan akibat negatif
yang ditimbulkan oleh kondisi cuaca/iklim yang ekstrim seperti
kekeringan, banjir, badai, badai salju, gelombang udara panas,
gelombang udara dingin, dan sebagainya.
2. Menyesuaikan diri atau berusaha menyelenggarakan kegiatan yang
serasi dengan karakter iklim sehingga terhindar dari hambatan atau
kerugian yang diakibatkannya.
3. Menyusun rekayasa bidang teknik, bidang sosial dan bidang
ekonomi dengan menerapkan teknologi pemanfaatan sumberdaya
cuaca/iklim seperti listrik tenaga angin, tenaga surya, hujan
buatan, pertanian hidroponik, rumah kaca, rumah plastik dan
sebagainya.
Kajian klimatologi yang benar akan mengubah pandangan
masyarakat terthadap gejala cuaca/iklim dan posisinya sebagai
penimbul bencana dan penghambat kehidupan menjadi faktor
penunjang kehidupan. Teknologi berdasarkan ilmu iklim akan sangat
10
bermanfaat untuk perencanaan, pelaksanaan dan pendugaan hasil
berbagai kegiatan. Beberapa contoh aplikasinya antara lain di bidang
pertanian, kehutanan, peternakan, perikanan, kelautan, teknik sipil,
kesehatan, perhubungan dan militer.
F. Ruang Lingkup Ilmu Iklim
Iklim merupakan ilmu yang mempelajari pola tingkah laku cuaca
suatu tempat atau wilayah yang berulang selama suatu jangka waktu
tertentu. Sebagai suatu sistem iklim yang bisa berskala global sampai
lokal, tetap merupakan suatu kisaran keadaan atmosfer yang
bersinambung dan tidak terpisah. Selain itu kajiannya menyangkut
berbagai aspek proses pembentukan iklim.
Menurut Tjasjono (1999), mengatakan bahwa klimatologi dapat
dibagi menjadi 3 bagian, yaitu klimatologi fisis, klimatologi
kedaerahan (regional) dan klimatologi terapan. Klimatologi fisis
mempelajari sebab terjadinya ragam pertukaran panas, pertukaran air
dan gerakan udara terhadap waktu dan tempat, sehingga di muka bumi
ini terdapat iklim yang berbeda. Klimatologi kedaerahan bertujuan
memberikan gambaran (deskripsi) iklim dunia yang meliputi sifat dan
jenis iklim.
Klimatologi terapan merupkan cabang ilmu klimatologi yang
mencari hubungan klimatologi dengan ilmu lain, misalnya
Agroklimatologi. Agroklimatologi (Agricultural Climatology)
merupakan cabang ilmu iklim yang mengkaji berbagai aspek iklim
yang berhubungan dengan permasalahan pertanian, baik dalam
pengertian pertanian secara sempit (hanya tanaman) maupun
pengertian pertanian secara luas meliputi peternakan, kehutanan dan
perikanan.
Dalam Rozari (1992) membuat pembedaan sehingga ruang lingkup
klimatologi menjadi :
1. Pembedaan menurut gatra kajian
11
􀀹 Klimatologi Dinamik. Deskripsi yang menjelaskan iklim suatu
tempat yang diakibatkan oleh sirkulasi yang berlaku di tempat
itu dan gangguan atmosfer di situ atau sekitarnya.
􀀹 Klimatologi Fisik. Pengkajian tingkah laku suatu unsur atau
proses dalam atmosfer dari segi fisik prosesnya. Penekanan
disini bukan pada gerak (dinamik), tetapi pada rejim energi
neraca air.
􀀹 Klimatologi Sinoptik. Deskripsi dan analisis keseluruhan dari
iklim di suatu tempat atau di daerah dari segi sifat dan gerak
atmosfer di tempat/daerah itu dan sekitamya.
2. Pembedaan menurut skala ruang
Tabel 1.2. Batasan Pembedaan Iklim Berdasarkan Skala Ruang.
Horizontal (km) Vertikal
(k )
Waktu (jam)
Klimatologi global 5 x103 19 2 - 4 x 102
Klimatologi Sinoptik/ regional 2x102 – 2x103 10 102
Klimatologi meso/lokal 1-102 1-10 1-10
Klimatologi mikro <10-1 <10-2 10-2 – 10-1
3. Pembedaan menurut permukaan :
Dalam kajian lanjutan diketahui bahwa bentuk dan sifat permukaan
bumi memegang peranan penting dalam pembentukan iklim. Oleh
karena itu ada pembedaan topoklimatologi yaitu deskripsi keadaan
dan penjelasan pembentukan iklim oleh keragaman bentuk topografi
dengan pembagian sebagai berikut:
􀀹 Klimatologi perkotaan di daerah perkotaan
􀀹 Klimatologi pertanian di lahan pertanian
􀀹 Klimatologi maritim di laut/ lautan
4. Pembedaan menurut bidang terapan :
􀀹 Klimatologi pertanian mengkaji dan menjelaskan pengaruh
timbal balik antara iklim dan kegiatan / usaha pertanian
(Agroklimatologi).
12
􀀹 Klimatologi maritim mengkaji interaksi antara atmosfer dan
laut. Terutama untuk memperoleh masukan dalam sistem iklim;
berbeda dengan meteorologi maritim yang hanya mementingkan
kenyamanan pelayaran.
􀀹 Klimatologi polusi mengkaji keadaan atmosfer yang
memungkinkan penyebaran polutan dalam luasan ke arah
tertentu.
Handoko (1995) membagi Klimatologi dalam beberapa cabang
keilmuan iklim berdasarkan :
1. metode pendekatan keilmuan
2. ruang lingkupnya di atmosfer
3. pemanfaatannya
Berdasarkan pendekatan keilmuannya terdapat 4 cabang klimatologi
antara lain:
􀀹 Klimatografi, pembahasan secara deskriptif (apa adanya)
berdasarkan data, peta dan gambar. Pembahasan tak disertai
analisis fisika dan matematika yang mendalam. Umumnya
dikembangkan oleh pakar geografi.
􀀹 Klimatologi fisik, adalah klimatologi yang membahas perilaku
dan gejala-gejala cuaca yang terjadi di atmosfer dengan
menggunakan dasar-dasar ilmu fisika dan matematika.
Tinjauannya ditekankan pada neraca energi dan neraca air
antara bumi dan atmosfer.
􀀹 Klimatologi dinamik, adalah klimatologi yang membahas
pergerakan atmosfer dalam berbagai skala, terutama tentang
peredaran atmosfer umum di berbagai wilayah di seluruh dunia.
􀀹 Klimatologi terapan, adalah klimatologi yang membahas
penerapan ilmu iklim untuk memecahkan berbagai
permasalahan praktis yang dihadapi oleh masyarakat. Contoh
klimatologi terapan antara lain: klimatologi pertanian
(Agroklimatologi), klimatologi perkotaan, klimatologi kelautan,
klimatologi bangunan dan bioklimatologi.
13
Berdasarkan ruang lingkup atmosfer yang dibahas, terdapat 3
macam klimatologi dengan rincian sebagai berikut:
􀀹 Makroklimatologi, yaitu klimatologi yang menekankan
pembahasannya pada penelaahan iklim daerah luas dan skala
besar. Wilayah lingkupnya mulai batas ruang iklim mikro
hingga puncak atmosfer, serta meliputi seluruh dunia. Faktor
pengendali utama massa udara antara benua dan samudra.
􀀹 Mesoklimatologi, yaitu klimatologi yang membahas perilaku
atmosfer dalam daerah yang relatif sempit, tetapi pola iklimnya
sudah berbeda dari iklim di sekitarnya. Sebagai contoh adalah
iklim perkotaan dan iklim di daerah badai. Skala iklim meso
berkisar antara 0-100 km.
􀀹 Mikroklimatologi, yakni ilmu iklim yang membahas atmosfer
sebatas ruang antara perakaran hingga sekitar puncak tajuk
tanaman atau sifat atmosfer di sekitar permukaan tanah.
Gambar 1.2. Pembagian, Pendekatan Analisis dan Ruang Lingkup
Klimatologi (Handoko, 1995).
14
G. Kerjasama dan Standarisasi Data Cuaca/Iklim
Untuk skala nasional, khususnya di Indonesia instansi atau badan yang
ditunjuk oleh pemerintah untuk menangani bidang Meteorologi,
Klimatologi, Kualitas Udara, dan Geofisika adalah BMKG (Badan
Meteorologi Klimatologi dan Geofisika). Namun untuk skala regional
maupun global, karena proses cuaca dan sifat iklim di seluruh
permukaan bumi saling berhubungan membentuk satu kesatuan
dinamika atmosfer, maka disiplin ilmu meteorologi dan klimatologi
juga harus ditangani melalui kerjasama internasional. Misalnya untuk
menganalisis cuaca yang telah, sedang, maupun akan terjadi di
wilayah Indonesia diperlukan data informasi dari beberapa negara
yang berada pada lintasan massa udara yang sama. Untuk tujuan
semacam ini perlu keseragaman dan pembakuan dalam pengadaan
data cuaca dan iklim secara internasional.
Perserikatan Bangsa Bangsa membentuk badan meteorologi
sedunia yakni World Meteorological Organization (WMO) yang
hingga saat ini berpusat di Jenewa, Swiss. Pembakuan pengadaan data
cuaca dan iklim oleh organisasi tersebut diantaranya meliputi satuan
unsur, peralatan pengukuran, jaringan dan tata letak stasiun cuaca dan
stasiun iklim, prosedur pengamatan, pengelolaan serta pengkajian
data. Berdasarkan pembakuan secara internasional data menjadi absah
untuk dipertukarkan dan mudah digunakan. Data cuaca/iklim harus
dilengkapi dengan identitas stasiunnya, yakni derajat lintang, derajat
bujur, ketinggian dari permukaan laut, nama stasiun dan negara serta
identitas waktu atau periode.
15
BAB 2
AGROKLIMATOLOGI DAN PERTANIAN
A. Pemahaman Agroklimatologi
Agroklimatologi adalah ilmu yang mempelajari mengenai interaksi
antara iklim/cuaca dan faktor faktor hidrologi terhadap sektor
pertanian dalam artian yang luas, meliputi hortikultura, peternakan
dan kehutanan, yang pada akhirnya sebagai upaya dalam
meningkatkan kuantitas dan kualitas kegiatan pertanian. Fokus ilmu
Agroklimatologi atau klimatologi pertanian kajiannya meliputi dari
lapisan tanah dimana akar tanaman masih dapat menjangkaunya dan
lapisan udara/atmosfer dimana distribusi biji, spora, tepung sari dan
serangga masih efektif pengaruhnya terhadap tanaman.
Selain pada kondisi alamiah, perhatian ilmu Agroklimatologi juga
meliputi lingkungan-lingkungan yang telah berubah atau lingkungan
yang telah dimodifikasi oleh manusia. Misalnya penggunaan
penghalang-penghalang angin dan daerah pelindung/wind break,
irigasi, rumah kaca, teknik budidaya dan sebagianya. Selain itu
penanganan pasca panen meliputi iklim mikro gudang penyimpanan
baik di dalam ruangan maupun di luar ruangan terbuka, transportasi
hasil panen dan keadaan lingkungan hewan serta bangunan-bangunan
pertanian.
B. Keterkaitan Iklim dengan Pertanian
Hubungan antara cuaca dan pertanian dapat ditinjau dari beberapa
sudut pandang ;
1. Tanah ; pelapukan merupakan faktor penting dalam pembentukan
tanah. Iklim dan cuaca mempengaruhi sifat-sifat kimia, fisika dan
mekanis tanah serta organisme yang ada di dalamnya, dan
16
kepastiannya untuk menerima dan mengeluarkan panas dan air.
2. Tanaman; setiap fase pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh
keadaan lingkungan. Iklim/cuaca mempengaruhi tanaman sejak
sebelum tanam sampai sesudah panen. Kualitas biji yang ditanam
tergantung dari keadaan cuaca selama pembentukan biji bahkan
pada saat-saat sebelumnya. Kegiatan-kegiatan pasca panen seperti
pengeringan biji atau pengolahan lainnya dipengaruhi oleh cuaca,
seperti juga kualitas buah-buahan yang disimpan, sayuran dan
produksi lainnya. Faktor-faktor iklim juga memegang peranan
penting untuk mencegah terjadinya kebakaran hutan dan padang
rumput.
3. Peternakan ; Selain pengaruh langsung pada ternak sendiri, cuaca
juga mempengaruhi peternakan melalui tanaman-tanaman yang
dimakannya dan tanah dimana ternak itu dipelihara. Cuaca
mempengaruhi penyebaran geografis, nafsu makan, siklus
reproduksi, pertumbuhan, kesehatan dan hasil ternak serta
penyimpanan dan pengangkutan.
4. Organisme pengganggu tanaman (OPT); Cuaca mempengaruhi
kepekaan tanaman dan hewan terhadap OPT. Daun luka akibat
angin kencang akan lebih mudah terinfeksi spora seperti
Phytopthora sp. Tinggi rendahnya populasi hama atau penyakit
tergantung dari keadaan lingkungan misalnya suhu atau
kelembaban yang optimum. Saat-saat yang tepat untuk
pemberantasan dengan mempergunakan pestisida atau obatobatan
lain sangat ditentukan oleh keadaan cuaca sperti angin,
hujan dan sebagainya.
5. Bangunan-bangunan pertanian; Keadaan iklim diperhatikan dalam
merencanakan bangunan-bangunan pertanian dan terutama dalam
merencanakan kandang ternak dan ruang penyimpanan produksi
pertanian. Cuaca juga mempengaruhi pemilihan pemeliharaan dan
penggunaan mesin pertanian yang tepat.
6. Modifikasi iklim dan cuaca; manusia masih belum dapat
17
mengendalikan iklim dan cuaca secara keseluruhan, tetapi ada
beberapa usaha yang dapat dilakukan misalnya irigasi, penahan
angin, rumah kaca dan sebagainya yang dapat mengubah kondisi
iklim dalam skala mikro.
C. Pentingnya Ilmu Iklim dalam Bidang Pertanian
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman sangat tergantung dari
keadaan lingkungan tanah dan iklim. Pada umumnya petani lebih
paham tentang teknik pengolahan lahan dari pada teknik menyiasati
iklim. Walaupun manusia umumnya tidak dapat merubah cuaca/iklim,
tetapi manusia dapat menyesuaikan budidaya pertanian dengan
kondisi iklim/cuaca.
Produksi sektor pertanian yang berfluktuasi merupakan ancaman
bagi penyediaan pangan nasional. Fluktuasi produksi pertanian sangat
ditentukan oleh kondisi iklim, mulai dari curah hujan, suhu udara,
kecepatan angin dan berbagai kondisi cuaca di sekitar usaha budidaya
pertanian. Berikut beberapa manfaat Agroklimatologi atau ilmu iklim
dalam bidang pertanian;
1. Pemilihan wilayah untuk suatu tanaman tertentu atau tanaman
untuk suatu tempat tertentu (pewilayahan tanaman). Sebenarnya
sudah banyak daerah pertanian yang terpilih jauh sebelum ilmu
pertanian modern berkembang. Walaupun demikian dalam
perencanaan pembukaan lahan pertanian baru, misalnya untuk
perencanaan transmigrasi, maka penting sekali untuk dipelajari
terlebih dahulu mengenai kondisi iklim setempat agar tujuan
akhirnya tidak terkendala oleh iklim.
2. Pengukuran-pengukuran iklim/cuaca penting dalam
penelitian/percobaan Agronomi (tanah dan OPT). Percobaan
Agronomi harus dilengkapi dengan dokumentasi iklim yang
lengkap. Respon tanaman terhadap pupuk misalnya ditentukan
antara lain oleh radiasi surya dan air. Dengan demikian tanpa data
18
iklim, hasil penelitian dirumah kaca atau disuatu tempat akan sulit
sekali diterapkan di daerah lain. Sebagai contoh, jarak tanam yang
optimum untuk suatu tanaman tertentu akan sulit sekali
ditentukan apabila kelembaban tanah tidak diketahui.
3. Penelitian Klimatologi mengenai budidaya tanaman.
Permasalahan seperti irigasi, jarak tanam, waktu pemupukan,
seleksi varietas dan pemindahan hanya akan dapat diatasi dengan
baik apabila segi iklim lingkungan diperhatikan. Suatu bidang
penelitian lain yang dapat diadakan adalah modifikasi iklim mikro
dengan membuat daerah perlindungan, peneduh, penutup tanah
dengan rumput-rumputan kering (mulsa), pemanasan, menahan
penguapan dan sebagainya. Hubungan antara meteorologi dan
pertanian sebagai ilmu atau teknik dasar didalam kehidupan
sehari-hari sangat erat sekali. Iklim berpengaruh sangat kuat pada
setiap fase kegiatan pertanian. Dari seleksi lapangan sampai pada
percobaan-percobaan agronomi, dari perencanaan jangka panjang
sampai pekerjaan sehari-hari. Sebagai suatu bidang pendukung
bidang pertanian, Agroklimatologi mempunyai cakupan yang
sangat luas dan kompleks. Para peneliti dilapangan harus
mempunyai pemahaman yang baik terhadap semua masalah yang
berhubungan dengan biadang pertanian dan meteorologi.
4. Perencanaan atau pengembangan pertanian (intensifikasi dan atau
ekstensifikasi) di suatu wilayah iklim.
5. Sebagai dasar strategi penyusunan rencana dan kebijakan
pengelolaan usahatani.
19
BAB 3
ATMOSFER DAN UNSUR-UNSUR IKLIM
A. Atmosfer
1. Komposisi Atmosfer
Atmosfer terdiri dari partikel-partikel halus dan ringan dari tiga
kelompok bahan yakni: gas (udara kering dan uap air), cairan (butirbutir
air atau awan) dan aerosol (bahan padatan misalnya debu).
Bahan tersebut memiliki ukuran massa yang berbeda dan tersebar
pada berbagai ketinggian yang membentuk susunan yang mirip
pengendapan di atmosfer. Partikel yang ringan berada di atas yang
berat sehingga semakin mendekati permukaan bumi kerapatan partikel
di atmosfer meningkat.
Atmosfer penting bagi kehidupan di bumi karena tanpa atmosfer,
maka manusia, hewan, dan tumbuhan tidak dapat hidup. Atmosfer
juga bertindak sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi
matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke
ruang angkasa pada malam hari. Sangat beruntung bahwa atmosfer
menyebabkan hambatan bagi benda yang bergerak melaluinya
sehingga sebagian meteor yang melalui atmosfer akan menjadi panas
dan hancur sebelum mencapai permukaan bumi. Atmosfer bersifat
dapat dimampatkan (kompresibel) sehingga lapisan atmosfer bawah
lebih padat daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara
berkurang sesuai dengan ketinggian. Massa total atmosfer sekitar 56 x
10 ton, setengah dari massanya kira-kira terletak dibawah 6000 m dan
lebih dari 99% terletak di dalam lapisan 35000 m dari permukaan
bumi.
Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak
dan tidak berwarna. Empat gas, yaitu nitrogen, oksigen, argon, dan
karbon dioksida meliputi hampir seratus persen dari volume udara
20
kering. Gas lain yang stabil adalah neon, helium, metana, kripton,
hidrogen, xenon dan yang kurang stabil termasuk ozon dan radon juga
terdapat di atmosfer dalam jumlah yang sangat kecil.
Selain udara kering, lapisan atmosfer mengandung air dalam ketiga
fasenya, dan aerosol atmosfer. Oleh karena itu, udara kering yang
murni di alam tidak pernah dijumpai karena ada dua alasan, yaitu
adanya uap air di udara yang jumlahnya berubah-ubah dan selalu ada
injeksi zat ke dalam udara, misalnya asap dan partikel debu. Udara
semacam ini disebut udara alam.
Oksigen (O2) sangat penting bagi kehidupan, yaitu untuk
mengubah zat makanan menjadi energi hidup. Oksigen dapat
bergabung dengan unsur kimia lain yang dibutuhkan untuk
pembakaran.
Karbon dioksida (CO2) dihasilkan dari pembakaran bahan bakar,
pernafasan manusia dan hewan, kemudian dibutuhkan oleh tanaman.
Karbon dioksida merupakan salah satu senyawa kimia udara yang
terdiri atas satu bagian karbon dan dua bagian oksigen. Karbon
dioksida menyebabkan efek rumah kaca (green house effect)
transparan terhadap radiasi gelombang pendek dan menyerap radiasi
gelombang panjang. Dengan demikian kenaikan konsentrasi CO2 di
dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan suhu permukaan bumi.
Nitrogen (N2) terdapat di udara dalam jumlah paling banyak, yaitu
meliputi 78 bagian. Nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur
lain, tetapi pada hakekatnya unsur ini adalah penting karena nitrogen
merupakan bagian dari senyawa organik. Neon (Ne), argon (Ar),
xenon (Xe), dan krypton (Kr) disebut gas mulia, karena tidak mudah
bergabung dengan unsur lain. Meskipun gas ini kurang penting di
atmosfer, namun neon biasanya dipakai dalam iklan dan argon dipakai
untuk bola lampu cahaya listrik. Helium (He) dan hidrogen (H2)
sangat jarang di udara kecuali pada paras yang tinggi. Gas ini adalah
yang paling ringan dan sering dipakai untuk mengisi balon
meteorologi.
21
Tabel 3.1. Komposisi Normal Udara Kering.
Kelompok Nama Gas Lambang Kimia Konsentrasi Berat
Molekul
A. Gas Utama
Nitrogen N2 78.08 % 28.02
Oksigen O2 20.94 % 32.00
Argon Ar 0.93 % 39.88
Karbon Dioksida CO2 0,03% (bervariasi) 44.00
B. Gas Penyerta
1. Gas Permanen
Neon Ne 18. 00 ppm 20.18
Helium He 5.20 ppm 4.06
Krypton Kr l.l0 ppm -
Xenon Xe 0.086 ppm -
Hidrogen H2 0.52 ppm 2.02
Nitrous Oksida N2O 0.25 ppm _
2. Gas Tidak Permanen (Reaktif)
Karbon Monoksida CO 0. 1 ppm
Methane CH4 1 .4 ppm
Hydro Carbon HC 0.02 ppm
Nitric Oksida NO (0.2-2.0) x10-3 ppm
Nitrogen Dioksida NO2 (0.5-4.0) x 10-3
ppm
Amoniak NH3 (6.0-20) x l0-3 ppm
Sulfur Dioksida SO2 (0.03-1.2) x 10-3
ppm
Ozone O3 (0.0-05) ppm 48.00
Ozon (O3) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk
lain dari oksigen. Gas ini terdapat terutama pada ketinggian antara 20
dan 30 km. Ozon dapat menyerap radiasi ultra violet yang mempunyai
energi besar dan berbahaya bagi tubuh manusia.
22
Uap air (H2O) sangat penting dalam proses cuaca atau iklim,
karena dapat berubah fase (wujud) menjadi fase cair atau fase padat
melalui kondensasi dan deposisi. Perubahan fase air yang mungkin,
dapat dilukiskan pada Gambar 3.1. Uap air merupakan senyawa kimia
udara dalam jumlah besar yang tersusun dari dua bagian hidrogen dan
satu bagian oksigen. Uap air terdapat di atmosfer sebagai hasil
penguapan dari laut, danau, kolam, sungai, dan transpirasi tanaman.
Atmosfer selalu dikotori oleh debu. Debu ialah istilah yang dipakai
untuk benda yang sangat kecil sehingga sebagian tidak tampak kecuali
dengan mikroskop. Jumlah debu berubah-ubah bergantung pada
tempat. Di pegunungan, jumlah debu hanya beberapa ratus partikel
tiap cm, tetapi di kota besar, daerah industri, dan daerah kering,
jumlah debu dapat mencapai 5 juta tiap cm. Konsentrasi debu pada
umumnya berkurang dengan bertambahnya ketinggian, meskipun
debu rneteorik dapat dijumpai pada lapisan atmosfer atas. Sumber
debu beraneka ragam, yaitu asap, abu vulkanik, pembakaran bahan
bakar, kebakaran hutan, bakteri, spora, tepung dan serbuk dari tanah
yang terhembus ke atas, partikel garam yang masuk ke dalam
atmosfer dari percikan air laut, dan sebagainya. Partikel debu yang
bersifat higroskopis akan bertindak sebagai inti kondensasi. Debu
higroskopis yang penting ialah partikel garam, asap batu bara atau
arang. Kabas (smog) singkatan dari kabut dan asap (smoke and fog)
adalah kabut tebal yang sering dijumpai di daerah industri yang
lembab. Debu dapat menyerap, memantulkan, dan menghamburkan
radiasi yang datang. Debu atmosferik dapat tersapu turun ke
permukaan bumi oleh curah hujan, tetapi kemudian atmosfer dapat
terisi partikel debu kembali.
2. Struktur Vertikal Atmosfer
Jika suhu dipakai sebagai dasar pembagian atmosfer,maka diperoleh
lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer (lihat Gambar
3.2). Lapisan troposfer dan stratosfer dipisahkan oleh lapisan
23
tropopause. Lapisan stratosfer dan mesosfer dibatasi oleh lapisan
stratopause, dan batas antara lapisan mesosfer dengan termosfer
disebut lapisan mesopause.
Gejala cuaca (awan dan hujan) terjadi di lapisan troposfer. Pada
troposfer terdapat penurunan suhu yang disebabkan oleh sangat
sedikitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari
matahari, sebaliknya permukaan tanah memberikan panas pada
lapisan troposfer yang terletak di atasnya melalui konduksi, konveksi,
dan panas laten kondensasi atau sublimasi yang dilepaskan oleh uap
air atmosfer. Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer bawah,
karena itu suhu turun dengan bertambahnya ketinggian mulai dari
permukaan tanah. Penurunan suhu bergantung pada situasi
meteorologi dan nilainya antara 0,5 dan 1°C tiap 100 m dengan nilai
rata-rata 0,65°C tiap 100 m. Udara troposfer atas sangat dingin
dengan demikian lebih berat dibandingkan dengan udara di atas
tropopause sehingga udara troposfer tidak dapat menembus
tropopause.
Gambar 3.1. Pembagian Lapisan Atmosfer Berdasarkan Suhu.
Ketinggian tropopause lebih besar di daerah ekuator daripada di
daerah kutub. Di ekuator, tropopause terletak pada ketinggian 18 km
dengan suhu -80°C, sedangkan di kutub tropopause hanya mencapai
24
ketinggian 6 km dengan suhu berorde -40°C. Karena tropopause lebih
tinggi di ekuator daripada di kutub maka stratosfer lebih tipis di
ekuator daripada di kutub (Gambar 3.3). Kedudukan tropopause
kadang-kadang sulit ditentukan. Ada beberapa definisi untuk
menentukan tinggi tropopause, yaitu :
a. Jika lapisan stratosfer diawali dengan perubahan mendadak dari
penurunan suhu menjadi kenaikan suhu (inversi) maka tinggi
tropopause (ZT) adalah tinggi dari dasar inversi.
b. Jika ada perubahan mendadak ke penurunan suhu yang kurang
dari 2 K/km maka tinggi tropopause (ZT) adalah tinggi dari
perubahan mendadak tersebut. Kadang-kadang mengharuskan
adanya lebih dari satu tropopause dan biasanya disebut tropopause
ganda. Tropopause yang tinggi ditandai dengan suhu yang lebih
dingin.
Lapisan atmosfer di atas tropopause disebut stratosfer. Kenaikan
suhu pada lapisan stratosfer disebabkan oleh lapisan ozonosfer yang
menyerap radiasi ultra violet dari matahari. Stratosfer merupakan
lapisan inversi sehingga pertukaran antara stratosfer dan troposfer
melalui tropopause sangat kecil. Bagian atas stratosfer dibatasi oleh
permukaan diskontinuitas suhu yang disebut stratopause. Stratopause
terletak pada ketinggian sekitar 60 km dengan orde suhu 0°C.
Gambar 3.2. Tropopause dalam Bidang Meridian.
25
Lapisan di atas stratopause disebut mesosfer yang terletak antara
ketinggian 60 dan 85 km. Lapisan mesosfer ditandai dengan
penurunan orde suhu 0,4°C setiap 100 m, karena lapisan mesosfer
mempunyai keseimbangan radiasi yang negatif. Bagian atas mesosfer
dibatasi oleh mesopause, yaitu lapisan di dalam atmosfer yang
mempunyai suhu paling rendah, kira-kira -100°C. Mesopause terletak
pada ketinggian sekitar 85 km.
Di atas mesopause terdapat lapisan termosfer terletak antara
ketinggian 85 dan 300 km yang ditandai dengan kenaikan suhu dari -
100°C sampai ratusan bahkan ribuan derajat. Bagian atas lapisan
atmosfer dibatasi oleh termopause yang meluas dari ketinggian 300
km sampai pada ketinggian rumbai-rumbai bumi, yaitu 1.000 km.
Suhu termopause adalah konstan terhadap ketinggian tetapi
berubah dengan waktu, yaitu dengan insolasi (incoming solar
radiation). Suhu pada malam hari berkisar antara 300 dan 1.200°C
dan pada siang hari berosilasi antara 700 dan 1.700°C. Densitas
termopause sangat kecil kira-kira 10 kali densitas atmosfer permukaan
tanah.
Gambar 3.3. Lapisan Atmosfer.
26
3. Peranan Atmosfer
Secara keseluruhan atmosfer memegang peranan penting dalam sistem
bumi-atmosfer. Empat peranan utama dari atmosfer pada proses fisika
maupun pada kehidupan makhluk di dalamnya dapat dikemukakan
sebagai berikut:
a. Atmosfer merupakan sumber gas dan air presipitasi.
b. Atmosfer adalah penyaring (filter) radiasi surya sehingga spektrum
yang sampai ke permukaan bumi tidak bersifat merusak organ
tubuh makhluk hidup.
c. Pada sistem neraca energi radiasi, atmosfer merupakan penyangga
(buffer) sehingga permukaan bumi terhindar dari pemanasan dan
pendinginan yang berlebihan.
d. Pada proses fisika di permukaan bumi, atmosfer pengatur
kelestarian mekanisme cuaca dan iklim.
Untuk memenuhi keperluan metabolisme makhluk hidup, atmosfer
merupakan sumber gas CO2 dan O2 yang berlimpah. Proses
fotosintesis pada tumbuhan di seluruh permukaan bumi akan
mengurangi CO2 dan menambah kandungan O2. Sedangkan respirasi
akan mengakibatkan hal yang sebaliknya.
B. Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim
Unsur-unsur cuaca dan iklim yang utama diantaranya adalah suhu
udara, kelembaban udara, curah hujan, evaporasi, tekanan udara, angin
dan radiasi matahari. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi
unsur iklim sehingga dapat membedakan iklim di suatu tempat dengan
iklim di tempat lain disebut kendali iklim. Matahari adalah pengendali
iklim yang sangat penting dan sumber energi di bumi yang
menimbulkan gerak udara dan arus laut. Kendali iklim yang lain,
misalnya distribusi darat dan air, sel semi permanen tekanan tinggi
dan rendah, massa udara, pegunungan, arus laut, dan badai.
27
1. Radiasi Surya
Radiasi surya merupakan sumber energi utama kehidupan di muka
bumi ini. Setiap waktu hampir terjadi perubahan penerimaan energi
radiasi surya yang dapat mengaktifkan melekul gas atmosfer sehingga
terjadilah pembentukan cuaca. Unsur cuaca/iklim bervariasi menurut
waktu dan tempat, yang disebabkanadanya pengcndali iklim/cuaca
(climatic controls). Radiasi surya merupakan unsur iklim/cuaca utama
yang akan mempengaruhi keadaan unsur iklim/cuaca lainnya.
Perbedaan penerimaan radiasi surya antar tempatdi permukaan bumi
akan menciptakan pola angin yang selanjutnya akan berpengaruh
terhadap kondisi curah hujan, suhu udara, kelembaban nisbi udara,
dan lain-lain.
Pengendali iklim suatu wilayah berbeda dari pengendali iklim di
bumi secara menyeluruh. Pengendali iklim bumi yang dikenal sebagai
komponen iklim terdiri dari lingkungan atmosfer, hidrosfer, lithosfer,
kriosfer, dan biosfer. Dalam hal ini akan terjadi hubungan interaksi
dua arah di antara ke lima jenis lingkungan tersebut dengan unsur
iklim/cuaca. Kondisi iklim/cuaca akan mempengaruhi proses-proses
fisika, kimia, biologi, ekofisiologi, dan kesesuaian ekologi dari
komponen lingkungan yang ada.
Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses
thermonuklir yang terjadi di matahari. Energi radiasi matahari
berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi
matahari sendiri terdiri dari dua yaitu,sinar bergelombang pendek dan
sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek
adalah sinar x, sinar gamma, sinar ultra violet, sedangkan sinar
gelombang panjang adalah sinar infra merah. Jumlah total radiasi yang
diterima dipermukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor, yaitu :
a. Jarak matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan matahari
menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari. Bumi
mengelilingi matahari (revolusi)dengan lintasan yang elips,
perubahan jarak menimbulkan variasi penerimaan radiasi surya.
28
Perihelion : Radiasi maksimum 2.01 ly. Min -1 (3 Januari jarak
terdekat Aphelion: Radiasi minimum 1.88 ly. Min -1 (jarak
terjauh 4 Juli).
b. Intensitas radiasi matahari yaitu besar kecilnya sudut datang sinar
matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang diterima berbanding
lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut
datang yang miring kurang memberikan energi pada permukaan
bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang
luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan
atmosfer yanglebih jauh ketimbang jika sinar dengan sudut datang
yang tegak lurus.
c. Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya antara
matahari terbit dan matahari terbenam.
d. Pengaruh atmosfer. Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan
diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali,
dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi. Atmosfer
sebagai pelindung dari radiasi suryayang sifatnya merusak, energi
surya akan mengalami pengurangan energi oleh molekul–molekul
atmosfer. Bahan atmosfer yang berperan dalam penyerapan radiasi
surya.
• Atom oksigen di lapangan udara atas menyerap ultra violet
yang ekstrim ( 0.12 – 0.18 μm)
• Ozon, menyerap ultra violet 0.22-0.33 μm, dan sebagian
dengan panjanggelombang 0.44 – 0.76 μm.
• Uap air menyerap infra merah panjang gelombang 0.93, 1.13,
1.42 dan 1.47 μm.
• Karbon dioksida menyerap spektrum 2.7 μm (dekat infra
merah).
Radiasi baur : campuran antara cahaya hamburan (radiasi surya) dan
cahaya pantulan Radiasi global : R hamburan + radiasi pantulan.
29
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 6000oK, dengan jarak dari bumi
150 juta Km
• Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2, yang
sampai kepermukaan bumi setengah dari yang diterima di
puncak atmosfer.
• Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan bumi
dipantulkan kembalike angkasa luar.
Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi
Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273oC) memancarkan
radiasi berbanding lurus dengan pangkat empat suhu permukaannya
(Hukum Stefan –Boltzman)
F =εσT4
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 (5.67x10-8 Wm-2)
T = Suhu permukaan (K)
Radiasi Gelombang pendek dan Gelombang Panjang
Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang
memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi Matahari (suhu 6000oK)
mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0μm.
• Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi dengan panjang
gelombang 4 – 120μm.
• Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek
dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi
gelombang pendek.
30
• Radiasi bumi/benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi
gelombang panjang.
Penerimaan Radiasi Surya di Permukaan Bumi
• Bervariasi menurut tempat dan Waktu
• Skala makro menurut tempat ditentukan oleh letak lintang dan
keadaanatmosfer terutama awan
• Skala mikro arah lereng menentukan jumlah radiasi surya yang
diterima
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.
2. Suhu Udara
Suhu udara yang diukur dengan termometer merupakan unsur
cuaca dan iklim yang sangat penting. Suhu adalah unsur iklim yang
sulit didefinisikan. Bahkan ahli meteorologipun mempertanyakan apa
yang dimaksud dengan suhu udara, karena unsur cuaca ini berubah
sesuai dengan tempat. Tempat yang terbuka, suhunya berbeda dengan
tempat yang bergedung, demikian pula suhu di ladang berumput
berbeda dengan ladang yang dibajak, atau jalan beraspal dan
sebagainya. Pengukuran suhu udara hanya memperoleh satu nllai yang
menyatakan nilai rata-rata suhu atmosfer. Secara fisis suhu dapat
didefinisikan sebagai tingkat gerakan molekul benda, makin cepat
gerakan molekul, makin tinggi suhunya. Suhu dapat juga didefinisikan
sebagai tingkat panas suatu benda. Panas bergerak dari sebuah benda
yang mempunyai suhu tinggi ke benda dengan suhu rendah.
31
Suhu udara berubah sesuai dengan tempat dan waktu. Pada
umumnya suhu maksimum terjadi sesudah tengah hari, biasanya
antara jam 12.00 dan jam 14.00, dan suhu minimum terjadi pada jam
06.00 atau sekitar matahari terbit. Suhu udara harian rata-rata
didefinisikan sebagai rata-rata pengamatan selama 24 jam (satu hari)
yang dilakukan tiap jam. Di Indonesia suhu harian rata-rata dapat
dihitung dengan persamaan:
Trat = (2T7.30 + T13.30 + T 17.30)/ 4
Trat : suhu harian rata-rata,
T7.30, T13.30, T17.30 : pengamatan suhu udara pada jam 7.30, jam 13.30,
dan jam 17.30 WIB.
Secara kasar, suhu udara harian rata-rata dapat dihitung dengan
menjumlah suhu maksimum (Tmaks) dan suhu minimum (Tmin) lalu
dibagi dua:
Trat = (Tmaks + Tmin)/2
Suhu bulanan rata-rata ialah jumlah darl suhu harian rata-rata
dalam 1 bulan dibagi dengan jumlah hari dalam bulan tersebut. Suhu
tahunan rata-rata dihitung dari jumlah suhu bulanan rata-rata dibagi
dengan 12. Sebenarnya suhu tahunan rata-rata dihitung dari jumlah
suhu harian rata-rata dalam 1 tahun dibagi dengan jumlah hari dalam
1 tahun (365 hari), tetapi kedua perhitungan tersebut secara praktis
memberikan hasil yang sama.
Distribusi suhu udara dapat dinyatakan dengan isoterm, yaitu garis
yang menghubungkan tempat yang mempunyai suhu sama. Dalam
peta isotermal, efek ketinggian pada umumnya telah dihilangkan
dengan menurunkan semua suhu ke suhu paras laut (sea level).
3. Kelembaban Udara
Kelembaban udara adalah camapuran dari udara kering dan uap air.
Uap air sangat penting dalam meteorologi karena berbagai alasan
berikut. Pertama, uap air adalah sumber dari semua bentuk kondensasi
32
dan curahan. Kedua, uap air dapat menyerap baik radiasi matahari
maupun radiasi bumi. Oleh karena itu sangat berpengaruh terhadap
suhu udara. Ketiga, uap air mengandung bahang laten dan eneri ini
dilepaskan kalau air mengondensasi.
Bahang laten yang dikandung oleh uap air merupakan sumber
energi yang penting untuk sirkulasi atmosfer dan perkembangan
berbagai gangguan atmosfer. Keempat, banyaknya uap air diatmosfer
merupakan faktor penting yang mempengaruhi besarnya laju
penguapan dan evapotranspirasi. Kelima, uap air dapat berubah
bentuk menjadi cair atau padat pada kisaran suhu atmosfer normal.
Hal ini berbeda dengan gas atmosfer yang lain. Keenam, banyaknya
dan distribusi vertikal uap air di dalam atmosfer mempengaruhi
kestabilan atmosfer. Hal ini disebabkan oleh karena uap air yang
mempengaruhi pendinginan dan pemanasan adiabatik.
Banyak uap air diudara dapat dinyatakan dengan beberapa cara;
a. Kelembaban mutlak adalah ukuran banyaknya uap air, dalam
gram, di dalam 1 m3 udara lembab; dinyatakan dalam g/ m3.
b. Kelembaban campuran adalah perbandingan antaranya
banyaknya uap air (dalam gram) dan banyaknya udara kering
(dalam kg) yang terdapat dalam udara lembab; dinyatakan
dalam g/kg.
c. Kelemababan spesifik (q) adalah banyaknya uap air dalam
gram, yang terdapat dalam 1 kg udara lembab; dinyatakan
dalam g/kg.
d. Kelembaban nisbi (r) adalah perbandingan dalam persen antara
tekanan uapa air dengan tekanan uap air jenuh pada suhu yang
sama.
R= ea/es x 100 %
Dengan ea = tekanan uap air aktual dan es =tekanan uap air
jenuh pada suhu yang sama.
e. Suhu titik embun adalah suhu udara akan menjadi jenuh bila
udara tersebut didinginkan, pada tekanan konstan, tanpa ada
33
penambahan atau pengurangan uap air.
f. Tekanan uap air aktual (ea) adalah tekanan yang disebabkan
oleh uap air yang terdapat dalam atmosfer. Dinyatakan dalam
milibar (mb).
Kelembaban nisbi merupakan ukuran kelmbaban yang paling
populer, karena mudah dimengerti dan diukur dengan menggunakan
temometer bola kering dan bola basah. Disamping itu kelembaban
nisbi menunjukkan derajat kejenuhan udara. Akan tetapi kelembababn
udara sangat dipengaruhi oleh suhu udara, karena es tergantung pada
suhu atau sautu fungsi dari suhu. Akibatnya nilai kelembaban nisbi (r)
akan berbeda kalau suhu tidak sama meskipun banyaknya uap air
tetap.
4. Curah hujan
Presipitasi didefinisikan sebagai proses mengendapnya (endapan)
air baik dalam bentuk cair dan padat (es) maupun gas ke permukaan
bumi. Meskipun kabut, embun, dan embun beku (frost) dapat berperan
dalam alih kebasahan (moristure) dari atmosfer ke permukaan bumi,
unsur tersebut tidak ditinjau sebagai endapan. Bentuk endapan adalah
hujan, gerimis, salju, dan batu es hujan (hail). Hujan adalah bentuk
endapan yang sering dijumpai, dan di Indonesia yang dimaksud
dengan endapan adalah curah hujan.
Curah hujan dan suhu merupakan unsur iklim yang sangat penting
bagi kehidupan di bumi. Jumlah curah hujan dicatat dalam inci atau
milimeter (1 inci = 25,4 mm). Jumlah curah hujan 1 mm,
menunjukkan tinggi air hujan yang menutupi permukaan 1 mm, jika
air tersebut tidak meresap ke dalam tanah atau menguap ke atmosfer.
Berikut unsur-unsur hidrometeorologi:
􀀹 Gerimis: Tetes dengan diameter kurang dari 0,5 mm,
instensilasnya kurang dari 1 mm/jam. Gerimis merupakan tetesan
yang sangat kecil dalam jumlah besar yang tampaknya
mengapung mengikuti arus udara.
34
􀀹 Hujan: Tetes dengan diameter lebih dari 0,5 mm, intensitasnya
lebih dari 1,25 mm/jam. Tetes hujan lebih besar tetapi jumlahnya
lebih sedikit dibandingkan gerimis sehingga lebih sedikit
mengurangi jarak pandangan (visibilitas) kecuali untuk hujan
lebat.
􀀹 Salju: Kristal es pulih seringkali bergumpal ke dabm bentuk
serpihan. Ukuran serpihan bergantung pada kadar air dan
kelembaban di sekitar kristal.
􀀹 Batu es hujan: Bola es dangan diameter lebih dari 5 mm, jika
diameternya kurang dari 5 mm disebut butir es, yaitu bentuk awal
dari batu es hujan.
􀀹 Vinga: Partikel air atau es yang jatuh dari awan tetapi menguap
sebelum mencapai permukaan bumi.
􀀹 Kabut: Kabut seperti awan terdiri atas tetesan air kecil yang
mengapung di udara. Secara fisik ada sedikit perbedaan antara
kabut dan awan. Kabut terbentuk di dalam udara dekat permukaan
bumi. Kabut menyatakan suatu kondisi saat jarak pandang
berkurang akibat tetesan air mikroskopik di dalam udara.
􀀹 Embun: Air mengembun pada objek (benda) di dekat tanah yang
suhunya di atas titik beku tetapi di bawah suhu titik embunnya.
Jika air mengembun pada suhu di bawah titik beku disebut embun
beku.
Di daerah tropis hujannya lebih lebat daripada di daerah
lintang tinggi. Garis pada peta yang menghubungkan titik-titik dengan
curah hujan sama selama periode tertentu disebut Isohyet.
35
Gambar 3.4. Peta Isohyet Tahunan (mm) di Daerah Bandung.
Tipe Hujan :
a. Hujan konvektif
Akibat pemanasan radiasi matahari udara permukaan akan memuai
dan naik ke atas, kemudian udara yang naik ini akan mengembun.
Gerakan vertikal udara lembap yang mengalami pendinginan dengan
cepat akan menghasilkan hujan deras. Awan cumulonimbus (Cb) yang
terjadi, pada umumnya mencakup daerah yang nisbi kecil sehingga
hujan deras berlangsung dalam waktu tidak lama. Hujan konvektlf
biasanya tidak efektif untuk pertumbuhan tanaman karena air hujan
sebagian besar akan hilang dalam bentuk arus permukaan.
b. Hujan orografik
Jika gerakan udara melalui pegunungan atau bukit yang tinggi,
maka udara akan dipaksa naik. Setelah terjadi kondensasi, tumbuh
awan pada lereng di atas angin (windward side) dan hujannya disebut
hujan orografik, sedangkan pada lereng di bawah angin (leeward
side), udara yang turun akan mengalami pemanasan dengan sifat
kering, dan daerah ini disebut daerah bayangan hujan.
36
Gambar 3.5. Hujan Konvektif.
Gambar 3.6. Mekanisme Hujan Orografik.
37
c. Hujan konvergensi dan frontal
Jika ada konvergensi pada arus udara horisontal dari massa udara
yang besar dan tebal, maka akan terjadi gerakan ke atas. Kenaikan
udara di daerah konvergensi dapat menyebabkan pertumbuhan awan
dan hujan.
Jika dua massa udara yang konvergen horisontal mempunyai suhu dan
massa jenis berbeda, maka massa udara yang lebih panas akan dipaksa
naik di atas massa udara dingin. Bidang batas antara kedua massa
udara yang berbeda sifat fisisnya disebut front.
Gambar 3.7. Hujan Konvergensi dan Frontal.
Distribusi curah hujan kedaerahan biasanya dinyatakan dengan
garis kesamaan curah hujan (Isohyet). Jumlah curah hujan paling
berlimpah terdapat di daerah ekuator dan berkurang menuju daerah
kutub. Di daerah Konvergensi Intertropik (DKI) terjadi jumlah curah
hujan yang berlimpah. Distribusi curah hujan menunjukkan bahwa di
daerah udara naik, yaitu di daerah tekanan rendah jumlah curah hujan
besar. Sebaliknya, di daerah udara turun seperti di daerah tekanan
tinggi subtropis, jumlah curah hujan jauh lebih kecil. Di daerah lintang
tinggi udara yang dingin mempunyai kapasitas air terbatas dan daerah
38
ini kurang sekali mendapat aliran udara tropis lembab sehingga
jumlah curah hujan sangat sedikit. Lagi pula konveksi termal sangat
sedikit di daerah kutub dibandingkan di daerah tropis.
Daerah hujan berkaitan dengan sabuk (belts) konvergensi
cenderung bergerak ke utara jika belahan bumi utara musim panas dan
bergerak ke selatan jika belahan bumi selatan musim panas. Di daerah
ekuator yang secara tetap di bawah pengaruh konvergensi ekuator,
jumlah curah hujan berlimpah sepanjang tahun, tetapi pada daerah
beberapa derajat di utara atau di selatan ekuator, secara bergantian
dikuasai oleh konvergensi ekuator, yaitu basah pada musim panas dan
kering pada musin dingin.
Sirkulasi monsun mempengaruhi jumlah curah hujan musiman
secara tegas yang menghasilkan periode hujan jika angin berhembus
menuju ke pantai pada waktu musim panas dan periode kering jika
angin berhembus menuju ke lepas pantai pada waktu musim dingin.
Ragam curah hujan musiman akibat monsun sangat jelas di daerah
Asia Tenggara seperti di Indonesia.
Ada tiga pola curah hujan di indonesia yaitu pola curah hujan jenis
monsun, pola cuarah hujan jenis ekuator dan pola curah hujan jenis
lokal. Pola curah hujan di Indonesia dikelompokkan menjadi tiga pola:
a. Pola curah hujan jenis monsun
Karakleristik dari jenis ini adalah distrtbusi curah hujan bulanan
berbentuk "V" dengan jumlah curah hujan musiman pada bulan Juni,
Juli, atau Agustus. Saat monsun barat jumlah curah huja berlimpah,
sebaliknya saat monsun timur jumlah curah hujan sangat sedikit.
Daerah yang mempunyai curah hujan jenis monsun sangat luas
terdapat di Indonesia.
b. Pola curah hujan Jenls ekuator
Distribusi curah hujan bulanan mempunyai dua maksimum. Jumlah
curah hujan maksimum terjadi setelah ekinoks. Tempat di daerah
ekuator seperti Pontianak dan Padang mempunyai pola curah hujan
jenis ekuator. Pengaruh monsun di daerah ekuator kurang tegas
d
c
P
D
A
G
G
c
g
m
B
m
t
t
m
p
t
dibandingka
c. Pola curah
Distribus
Pola curah h
Daerah yang
Ambon.
Gambar 3.8
Gambar 3.8
curah hujan
gambar ini
masing-mas
5. Teka
Berat sebua
menunjukka
tekanan atm
tekanan ho
menghubung
pada keting
tempat dan w
an pengaruh
h hujan Jeni
si curah huj
hujan jenis l
g mempuny
. Daerah den
dan Lokal.
menunjukk
n jenis mon
ditunjukkan
ing jenis.
anan Udara
ah kolom u
an tekanan a
mosfer adala
orisontal di
gkan tempa
ggian tertent
waktu.
insolasi pad
s lokal
an bulanann
okal lebih b
yai jenis lok
ngan Pola Cu
kan daerah d
nsun, jenis
n Juga dist
a
udara per s
atmosfer pad
ah 101,32
inyatakan
at yang me
tu. Tekanan
da waktu ekin
nya kebalik
anyak dipen
al sangat se
urah Hujan
di Indonesia
ekuator, da
tribusi cura
satuan luas
da titik terseb
kPa atau 1
oleh isobar
mpunyai te
atmosfer b
noks.
an dari jeni
ngaruhi oleh
edikit, misaln
Jenis Monsu
yang memp
an jenis lok
ah hujan bu
di atas se
but. Di perm
.013,2 mb.
r, yaitu g
ekanan atmo
berubah sesu
39
is monsun.
sifat lokal.
nya daerah
un, Ekuator
punyai pola
kal. Dalam
ulanan dari
ebuah titik
mukaan laut
Distribusi
garis yang
osfer sama
uai dengan
40
Karena atmosfer mengikuti hukum gas dan atmosfer bersifat
mampat (compressible), maka massa jenis atmosfer paling besar pada
lapisan bawah karena lapisan atmosfer ini tertekan oleh massa
atmosfer di atasnya. Tekanan atmosfer selalu berkurang dengan
bertambahnya ketinggian. Tabel 2.4 menunjukkan tekanan rata-rata
pada ketinggian tertentu dalam kondisi atmosfer standar.
Tabel 3.2. Hubungan antara Tekanan Standar dan Ketinggian
Atmosfer.
Ketinggian (kaki) hPa InciHg
Permukaan laut 1.013,25 29,921
5.000 843,11 24,897
10.000 696,94 20,581
15.000 572,06 16,89
20.000 466,00 13,76
25.000 376,50 11,11
50.000 116,64 3,44
100,000 11,05 0,326
250.000 0,02 0,0006
6. Angin
Angin ialah gerak udara yang sejajar dengan permukaan bumi.
Udara bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan
rendah. Angin diberi nama sesuai dengan dari arah mana angin
datang, misalnya angin timur adalah angtn yang datang dari arah
timur, angin laut adalah angin yang bertiup dari laut ke darat, dan
angin lembah adalah angin yang datang dari lembah menaiki
pegunungan.
41
BAB 4
PERUBAHAN IKLIM DAN ISU-ISU LINGKUNGAN
A. Perubahan Iklim
Perubahan iklim sebagai suatu keadaaan berubahnya kondisi fisik
atmosfer bumi antara lain suhu dan distribusi curah hujan yang
membawa dampak luas terhadap berbagai sektor kehidupan manusia.
Sedangkan istilah perubahan iklim skala global adalah perubahan
iklim dengan acuan wilayah bumi secara keseluruhan. Perubahan
iklim ini merujuk pada variasi rata-rata kondisi iklim suatu tempat
atau pada variabilitasnya yang nyata secara statistik untuk jangka
waktu yang panjang (biasanya dekade atau lebih). Perubahan iklim
mungkin karena proses alam internal maupun ada kekuatan eksternal,
atau ulah manusia yang terus menerus merubah komposisi atmosfer
dan tata guna lahan.
Istilah perubahan iklim sering digunakan secara tertukar dengan
istilah ’pemanasan global’, padahal fenomena pemanasan global
hanya merupakan bagian dari perubahan iklim, karena parameter iklim
tidak hanya temperatur saja, melainkan ada parameter lain yang terkait
seperti presipitasi, kondisi awan, angin, maupun radiasi matahari.
Pemanasan global merupakan peningkatan rata-rata temperatur
atmosfer yang dekat dengan permukaan bumi dan di troposfer, yang
dapat berkontribusi pada perubahan pola iklim global. Pemanasan
global terjadi sebagai akibat meningkatnya jumlah emisi Gas Rumah
Kaca (GRK) di atmosfer. Naiknya intensitas efek rumah kaca yang
terjadi karena adanya gas dalam atmosfer yang menyerap sinar panas
yaitu sinar infra merah yang dipancarkan oleh bumi menjadikan
perubahan iklim global.
Meskipun pemanasan global hanya merupakan 1 bagian dalam
fenomena perubahan iklim, namun pemanasan global menjadi hal
yang penting untuk dikaji. Hal tersebut karena perubahan temperatur
42
akan memperikan dampak yang signifikan terhadap aktivitas manusia.
Perubahan temperatur bumi dapat mengubah kondisi lingkungan yang
pada tahap selanjutkan akan berdampak pada tempat dimana kita
dapat hidup, apa tumbuhan yang kita makan dapat tumbuh, bagaimana
dan dimana kita dapat menanam bahan makanan, dan organisme apa
yang dapat mengancam. Ini artinya bahwa pemanasan global akan
mengancam kehidupan manusia secara menyeluruh.
Studi perubahan iklim melibatkan analisis iklim masa lalu, kondisi
iklim saat ini, dan estimasi kemungkinan iklim di masa yang akan
datang (beberapa dekade atau abad ke depan). Hal ini tidak terlepas
juga dari interaksi dinamis antara sejumlah komponen sistem iklim
seperti atmosfer, hidrofer (terutama lautan dan sungai), kriosfer,
terestrial dan biosfer, dan pedosfer. Dengan demikian, dalam studistudi
mengenai perubahan iklim dibutuhkan penilaian yang
terintegrasi terhadap sistem iklim atau sistem bumi.
Sumber: http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/ctl/about1a.html
Gambar 4.1. Sistem Iklim.
43
1. Dampak Perubahan Iklim Terhadap Pertanian
Diperkirakan produktifitas pertanian di daerah tropis akan mengalami
penurunan bila terjadi kenaikan suhu rata-rata global antara 1-2oC
sehingga meningkatkan risiko bencana kelaparan. Meningkatnya
frekuensi kekeringan dan banjir diperkirakan akan memberikan
dampak negatif pada produksi lokal, terutama pada sektor penyediaan
pangan di daerah subtropis dan tropis. Terjadinya perubahan musim di
mana musim kemarau menjadi lebih panjang sehingga menyebabkan
gagal panen, krisis air bersih dan kebakaran hutan. Terjadinya
pergeseran musim dan perubahan pola hujan, akibatnya Indonesia
harus mengimpor beras. Pada tahun 1991, Indonesia mengimpor
sebesar 600 ribu ton beras dan tahun 1994 jumlah beras yang diimpor
lebih dari satu juta ton. Adaptasi bisa dilakukan dengan menciptakan
bibit unggul atau mengubah waktu tanam. Peningkatan suhu regional
juga akan memberikan dampak negatif kepada penyebaran dan
reproduksi ikan.
2. Dampak Perubahan Iklim Terhadap Ekosistem
Kemungkinan punahnya 20-30% spesies tanaman dan hewan bila
terjadi kenaikan suhu rata-rata global sebesar 1,5-2,5oC.
Meningkatnya tingkat keasaman laut karena bertambahnya
Karbondioksida di atmosfer diperkirakan akan membawa dampak
negatif pada organisme-organisme laut seperti terumbu karang serta
spesies-spesies yang hidupnya bergantung pada organisme tersebut.
Dampak lainnya yaitu hilangnya berbagai jenis flaura dan fauna
khususnya di Indonesia yang memiliki aneka ragam jenis seperti
pemutihan karang seluas 30% atau sebanyak 90-95% karang mati di
Kepulauan Seribu akibat naiknya suhu air laut.
3. Dampak Perubahan Iklim Sektor Lingkungan
Dampak perubahan iklim akan diperparah oleh masalah lingkungan,
kependudukan, dan kemiskinan. Karena lingkungan rusak, alam akan
44
lebih rapuh terhadap perubahan iklim. Dampak terhadap penataan
ruang dapat terjadi antara lain apabila penyimpangan iklim berupa
curah hujan yang cukup tinggi, memicu terjadinya gerakan tanah
(longsor) yang berpotensi menimbulkan bencana alam, berupa : banjir
dan tanah longsor. Dengan kata lain daerah rawan bencana menjadi
perhatian perencanaan dalam mengalokasikan pemanfaatan ruang.
4. Adaptasi dalam Pertanian
Di antara yang paling rentan terhadap dampak perubahan iklim adalah
para petani Indonesia. Sejauh ini, para petani diJawa berhasil
menanam padi dua kali dalam setahun, tetapi dengan perubahan iklim,
panen kali kedua tampaknya akan menjadi lebih rentan. Oleh karena
itu, para petani yang sudah banyak berpengalaman mengatasi dampak
buruk kejadian iklim yang ekstrem akan harus lebih banyak
beradaptasi lagi di masa mendatang. Mereka, misalnya akan perlu
mempertimbangkan berbagai varietas tanaman pangan. Beberapa jenis
tanaman pangan memiliki kapasitas adaptasi secara alamiah, seperti
jenis padi hasil persilangan yang berbunga pada waktu dini hari
sehingga dimungkin terhindar dari suhu lebih tinggi di siang hari. Para
petani juga mungkin dapat menggunakan varietas yang lebih mampu
bertahan terhadap kondisi yang ekstrem – kemarau panjang, genangan
air, intrusi air laut atau berbagai varietas padi yang lekas matang yang
cocok untuk musim hujan yang lebih pendek. Para petani juga perlu
mengupayakan cara-cara untuk meningkatkan kesuburan tanah dengan
bahan-bahan organik bagi tanah supaya lebih mampu menahan air
yaitu dengan menggunakan lebih banyak pupuk alamiah
Prioritas lainnya adalah pengelolaan air yang lebih baik. Caranya
mungkin adalah dengan lebih banyak berinvestasi untuk irigasi dan
juga dalam menampung dan menyimpan air untuk menyeimbangkan
peningkatan curah hujan di bulan April, Mei dan Juni, dengan
penurunan curah hujan di bulan Juli, Agustus, dan September. Para
petani mungkin akan lebih tangguh menghadapi perubahan iklim bila
45
mereka memiliki perkiraan cuaca yang akurat dan tahu bagaimana
harus merespon perubahan itu. Jika, misalnya, mereka dapat
menyesuaikan waktu tanam dengan turun hujan pertama, mereka akan
dapat memanen hasil yang lebih baik karena tanaman pangan mereka
memperoleh lebih banyak unsur penyubur. Atau jika mereka tahu
tahun itu akan menjadi tahun kemarau, maka mereka dapat mengganti
tanaman pangan mungkin dengan menanam kacang hijau, dan bukan
padi. Mereka juga dapat beralih ke tanaman pangan yang lebih tinggi
nilai jualnya meski hal ini bergantung pada kualitas benih dan
masukan serta berbagai bantuan tambahan. Sementara itu mereka juga
dapat melakukan penyesuaian antara menanam tanaman pangan dan
memelihara ternak. Akhirnya, para petani yang tengah menghadapi
atau sudah mengalami tahun gagal panen, dapat beradaptasi dengan
bekerja di bidang non tani,mungkin dengan bermigrasi sementara ke
daerah lain atau ke kota lain.
Saat ini meski para petani ini sudah mendapatkan informasi dari
Badan Meteorologi dan Geofisika, mereka mungkin tidak tahu
bagaimana menginterpretasikan informasi itu. Suatu prakarasa untuk
menjembatani hal ini adalah Sekolah Lapang Iklim seperti yang
diadakan di Indramayu yang bertujuan menerjemahkan perkiraan
ilmiah iklim ke dalam bahasa petani yang lebih sederhana dan melatih
para petani untuk merespon.
Jika para petani memiliki akses ke informasi dan sarana yang tepat
mereka akan dapat melakukan sendiri adaptasi yang dibutuhkan.
Namun, sebagian dari mereka akan lebih sulit melakukan adaptasi,
entah itu karena tanah garapan mereka tidak subur,misalnya, atau
karena pasokan air tidak memadai, atau karena mereka tidak memiliki
modal. Selain itu, mereka juga mungkin menghadapi berbagai kendala
kelembagaan atau kultural.Dalam berbagai kasus seperti ini,
pemerintah bisa membantu melalui intervensi yang langsung dan
terencana, dengan menyediakan pengetahuan baru atau peralatan baru
atau mencarikan teknologi-teknologi baru.
46
Tabel 4.1. Sektor-sektor yang akan Terkena Dampak Perubahan Iklim
dan Upaya Adaptasi yang dapat Dilakukan.
Sektor Dampak Adaptasi
Pengairan Kendala suplai irigasi dan air minum,
dan peningkatan salinitas
Perencanaan, pembagian
air, komersialisasi
Intrusi air asin ke daratan dan aquifer
pantai
Suplai air alternatif,
mundur
Ekosistem
Darat
Peningkatan salinitas di lahan
pertanian dan aliran air
Perubahan praktek
penggunaan lahan
Kepunahan Keanekaragaman Hayati Pengelolaan Pertamanan
Peningkatan resiko kebakaran Pengelolaan lahan,
Perlindungan thd.
Kebakaran
Invasi Gulma Pengelolaan Pertamanan
Ekosistem
Air
Salinisasi lahan sawah di wil. Pantai Intervensi fisik
Perubahan ekosistem sungai dan
sawah
Perubahan alokasi air
Eutropikasi Perubahan alokasi air,
mengurangi aliran masuk
hara
Ekosistem
Pantai
Perusakan terumbukarang Penyemaian terumbu
Limbah beracun karang
Pertanian
dan
kehutanan
Penurunan produktivitas, resiko
banjir dan kekeringan, resiko
kebakaran hutan
Perubahan pengelolaan dan
kebijakan, perlindungan
terhadap kebakaran dan
peramalan musim
Perubahan pada pasar global Pemasaran, perencanaan ,
dan perdaganngan Karbon.
Peningkatan serangan hama dan
penyakit
Pengendalian terpadu,
penyemprotan
Peningkatan produksi oleh
peningkatan CO2 diikuti dengan
penurunan produksi oleh perubahan
iklim
Merubah teknik usaha tani
dan industri
Hortikultur Dampak campuran + dan –
tergantung spesies dan lokasi
Relokasi
Perikanan Perubahan tangkapan Monitoring, pengelolaan
Perumahan,
industri
Peningkatan dampak banjir, badai
dan kenaikan muka air laut
Pewilayahan, perencanaan
bencana
Kesehatan Ekspansi dan perluasan vektor
penyakit
Karantina, eradikasi atau
pengendalian
Peningkatan polusi fotokimia udara Pengendalian emisi
47
Dalam UU no 6 tahun 1994 jika negara bukan anggota Annex I
ikut dalam upaya menekan emisi GRK ataupun melakukan upayaupaya
adaptasi terhadap dampak perubahan iklim, maka dalam
melakukan upaya tersebut berhak menggunakan dana Climate Change
Fund yang disediakan oleh UNFCC. Agar dapat memanfaatkan dana
ini Indonesia harus melakukan beberapa tahapan antara lain :
• Penyusunan data base dan sistim informasi
• Kajian ilmiah dan kemampuan prediksi serta analisis dampak
perubahan iklim
• Menyusun Building Capacity dalam rangka adaptasi terhadap
dampak perubahan iklim
• Menyiapkan kelembagaan di tingkat pusat dan daerah
• Menyiapkan perangkat hukum dan perundangan
• Meningkatkan kesadaran dan partisipasi masyarakat.
B. Pemanasan Global (Global Warming)
Isu pemanasan global begitu berkembang akhir-akhir ini. Pemeran
utamanya tentu saja manusia dengan berbagai aktivitasnya.
Pemanasan global telah menyebabkan perubahan iklim yang
signifikan, seperti yang terjadi di negara kita, efek dari pemanasan ini
telah menyebabkan perubahan iklim yang ekstrim. Di beberapa daerah
sering terjadi hujan lebat yang mengakibatkan banjir bandang dan
longsor, munculnya angin puting beliung, bahkan kekeringan yang
mengancam jiwa manusia. Dalam bahasan lebih lanjut akan dibahas
gambaran umum tentang pemanasan global, peran manusia dalam
pemanasan global dan dampak, beserta usaha mengendalikan
pemanasan global yang diperoleh dari berbagai sumber dari hasil
kajian global yang terkait yang umumnya berasal dari luar Indonesia.
Secara umum pemanasan global didefinisikan dengan
meningkatkan suhu permukaan bumi oleh gas rumah kaca akibat
aktivitas manusia. Meski suhu lokal berubah-ubah secara alami, dalam
48
kurun waktu 50 tahun terakhir suhu global cenderung meningkat lebih
cepat dibandingkan data yang terekam sebelumnya. Dan situasi dan
perkembangan yang terjadi dalam beberapa tahun terakhir khususnya
dalam dekade di akhir abad 20 dan awal abad 21.
Seperti yang telah kita ketahui segala sumber energi yang terdapat
di Bumi berasal dari Matahari. Sebagian besar energi tersebut dalam
bentuk radiasi gelombang pendek, termasuk cahaya tampak. Ketika
energi ini mengenai permukaan Bumi, ia berubah dari cahaya menjadi
panas yang menghangatkan Bumi. Permukaan Bumi, akan menyerap
sebagian panas dan memantulkan kembali sisanya sebagai radiasi
infra merah gelombang panjang ke angkasa luar. Namun, sebagian
panas tetap terperangkap di atmosfer bumi akibat menumpuknya
jumlah gas rumah kaca yang menjadi perangkap gelombang radiasi
ini. Gas-gas ini menyerap dan memantulkan kembali radiasi
gelombang yang dipancarkan Bumi dan akibatnya panas tersebut akan
tersimpan di permukaan Bumi. Hal tersebut terjadi berulang-ulang dan
mengakibatkan suhu rata-rata bumi terus meningkat.
Menurut Framework Convention on Climate Change (UNFCCC),
yang termasuk dalam gas rumah kaca diantaranya CO2, NO2, CH4,
SF6, PFCs, dan HFCs. CO2, NO2, dan CH4 sebagian besar dihasilkan
dari pembakaran bahan bakar fosil baik dari sektor industri maupun
dari transportasi. Sementara SF6, PFCs, dan HFCs sebagian besar
merupakan hasil pemakaian aerosol. Gas-gas ini menyumbang kurang
dari 1%, tetapi tingkat pemanasannya jauh lebih tinggi dibandingkan
CO2, NO2, maupun CH4. Tingkat pemanasan ini ditunjukkan oleh
indeks potensi pemanasan global. Dalam indeks ini CO2 digunakan
sebagai parameter .
1. Mekanisme Pemanasan Global
Terdapat beberapa gas di atmosfer yang berfungsi sebagai ’perangkap’
energi panas matahari. Tanpa gas-gas ini, panas akan hilang ke
angkasa dan temperatur rata-rata bumi dapat menjadi lebih dingin,
49
karena fungsinya sebagai penjaga hangatnya bumi. Gas-gas ini disebut
sebagai Gas Rumah Kaca (GRK), diantaranya; karbon dioksida (CO2),
metana (CH4), nitrogen oksida (NOx) yang terdiri dari gas nitrogen
monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2), chloroflourocarbon
(CFC) yang terbagi meliputi haloflourocarbon (HFC) dan
perfluorocarbon (PFC).
CO2 merupakan GRK yang paling dominan dalam menahan radiasi
bumi sehingga temperatur udara meningkat. Emisi gas CO2 terutama
berasal dari pembakaran bahan bakar fosil (minyak bumi, gas alam
dan batu bara). Sedangkan sumber emisi NOX dan CH4 terutama
bersal dari bahan bakar fosil dan pembakaran bahan organik.
Sementara itu CFC merupakan zat kimia ciptaan manusia yang
banyak digunakan sebagai zat pendingin dalam kulkas dan AC,
industri plastik busa, gas pendorong pada kemasan aerosol (pewangi,
hairspray, pembersih kaca dan lainnya) yang berperan terhadap
penipisan lapisan Ozon pada atmosfer bumi.
Konsentrasi GRK di atmosfer mampu menyerap sinar inframerah
yang dipantulkan bumi sehingga meningkatkan efek rumah kaca yang
menyebabkan pemanasan global. Permasalahan ini berkaitan dengan
waktu tinggal gas rumah kaca di atmosfer, dimana makin panjang
waktu tinggal gas rumah kaca dalam atmosfer maka akan semakin
efektif pula pengaruhnya terhadap peningkatan temperatur bumi.
Waktu terpanjang emisi gas rumah kaca di atmosfer adalah CO2
sekitar 50-200 tahun, sementara waktu terpendek adalah CH4 yaitu
sekitar 10 tahun.
Efek Rumah Kaca sebenarnya berperan penting dalam mendukung
kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya di bumi,
karena tanpa adanya efek rumah kaca maka bumi akan terlalu dingin
untuk ditempati, dengan rata-rata temperatur sekitar -18°C, tetapi
dengan adanya efek ini temperatur rata-rata bumi menjadi 33°C yang
sesuai bagi kehidupan makhluk hidup. Namun akan timbul
permasalahan apabila efek tersebut terlalu besar, karena bumi akan
50
menjadi lebih hangat dari semestinya dan dapat berdampak negatif
bagi kehidupan makhluk hidup di muka bumi.
Proses terjadinya pemanasan global berawal dari matahari sebagai
sumber energi di muka bumi. Sebagian besar energi tersebut dalam
bentuk radiasi gelombang elektromagnetik yang pendek, termasuk
cahaya tampak. Ketika energi ini mengenai permukaan bumi, akan
berubah dari cahaya menjadi panas yang menghangatkan bumi dan
permukaan bumi akan menyerap sebagian panas serta memantulkan
kembali sisanya. Sebagian dari panas ini sebagai radiasi infra merah
gelombang panjang dan ultraviolet ke angkasa luar. Namun sebagian
panas tetap terperangkap di permukaan bumi karena dipantulkan oleh
sejumlah gas rumah kaca yang terbentuk di atmosfer, menyebabkan
panas tersebut tersimpan di permukaan bumi. Mekanisme ini terjadi
secara terus menerus, mengakibatkan temperatur rata-rata tahunan
bumi mengalami peningkatan.
Ahli klimatologi memprediksikan laju kenaikan emisi GRK akan
terus mengalami peningkatan di atmosfer pada masa mendatang yang
memacu peningkatan temperatur bumi. Dimana menurut laporan
pemantauan Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC),
telah terjadi kenaikan temperatur bumi sebesar 0,5oC selama abad 20
dan diperkirakan akan meningkat sekitar 1,5oC- 5,8 oC pada tahun
2100, bahkan akan mengalami peningkatan lebih besar lagi apabila
kadar CO2 meningkat lebih cepat di atmosfer.
Dampak pemanasan global karena peningkatan temperatur bumi
adalah berubahnya iklim global berupa perubahan curah hujan dan
naiknya intensitas frekwensi badai, naiknya paras laut akibat
memuainya air laut pada temperatur yang lebih tinggi dan akibat
mencairnya es abadi di kawasan kutub bumi, salinitas menurun dan
sedimentasi meningkat di kawasan pesisir dan lautan, sehingga
semakin mengancam keberlanjutan sumberdaya alam pesisir dan laut
sebagai penyangga kehidupan manusia.
51
2. Gas Rumah Kaca dan Iklim Global
Pemanasan global berhubungan dengan akumulasi berbagai gas yang
ada di atmosfer. Gas-gas tersebut adalah karbon dioksida, methane,
nitrogen oksida dan uap air, radiasi infra merah pada kondisi normal
akan terhalang masuk ke bumi. Fenomena ini analog dengan rumah
kaca buatan, karena kaca akan menghalangi masuknya sinar, tetapi
penutupan permukaan tersebut dapat menimbulkan panas. Walaupun
demikian, analog rumah kaca tersebut tidak dapat melukiskan apa
yang sesungguhnya terjadi diatmosfer, seperti penyerpan panas
diatmosfer. Gas rumah kaca yang ada saat ini di atmosfer bumi dan
tidak adanya gas rumah kaca di bulan menyebabkan perbedaan
temperatur antara di bumi dengan di bulan, walaupun jarak ratarata ka
matahari diantara keduanya adalah sama.
Konsentrasi gas rumah kaca yang sangat tinggi di Venus dan tidak
adanya gas rumah kaca di Mars juga menyebabkan perbedaan
temperatur di Venus, Mars dan bumi. Temperatur di bumi
(dipermukaan dan diatmosfer) selalu bergerak ke arah equilibrium.
Jika equilibrium tidak tercapai antara jumlah panas yang masuk ke
atmosfer dan yang meninggalkan atmosfer maka bumi akan selalu
panas atau selalu dingin. Masuknya gas rumah kaca yang masuk ke
atmosfer bumi berpengaruh terhadap keseimbangan (eqilibrium),
karena molekulmolekul gas menyerap panas. Temperatur di
permukaan bumi dan diatmosfer terus bertambah sampai mencapai
keseimbangan baru. Jumlah panas yang masuk dan meninggalkan
atmosfer tidak berubah, tetapi jumlah panas yang tersimpan di bumi
dan diatmosfer terus meningkat. Kapasitas penyerapan panas
diketahui dengan kekuatan radiasi dari gas tersebut. Jika gas rumah
kaca berkurang maka kekuatan radiasi juga berkurang dan
keseimbangan baru juga terbentuk pada suhu yang lebih rendah.
Perdebatan tentang pemanasan global seputar sumber emisi
antropogenik dari gas-gas rumah kaca yang secara signifikan
meningkatkan temperatur global, berbeda dengan suhu dari sumber52
sumber alamiah. Uap air penting sebagai gas rumah kaca di atmosfer
bumi, kandungannya kira-kira 1% dari total gas. Karbon dioksida
memiliki konsentrasi rata-rata 0,04%. Gas rumah kaca yang lain
adalah methan, nitrogen oksida dan chloroflourcarbons (CFC-11 dan
CFC-12). Gas-gas tersebut merupakan emisi antropogenik kecuali uap
air.
3. Sumber-Sumber Gas Rumah Kaca
Gas rumah kaca dari emisi antropogenik berasal dari beberapa
sumber. Untuk memahami emisi karbon dioksida yang penting bagi
gas rumah kaca perlu memahami siklus karbon. Siklus karbon
menggambarkan pergerakan karbon dari atmosfer ke permukaan
bumi. Di permukaan bumi, karbon disimpan dalam biomass pada
setiap organisme. Karbon diokesida juga larut dalam air permukaan,
hal ini juga terjadi pada laut. Karbon dioksida terkumpul sebagai
karbon ketika tanaman tumbuh, dan karbon dioksida terkumpul
sebagai karbon dalam jaringan tubuh tanaman. Contoh: sebuah
tanaman kira-kira kira-kira mengandung karbon sebanyak 50% dari
berat. Ketika hewan memakan tanaman, karbon tertransfer dari
biomass tanaman menjadi biomass pada hewan. Ketika tanaman atau
hewan mati, mereka akan terurai dimana kombinasi antara karbon
dengan denganoksigen akan membentuk karbon dioksida, dimana CO2
akan kembali ke atmosfer, CO2 diserap pada tumbuhan baru
berkembang.
Aktivitas antropogenik, seperti pembakaran bahan bakar atau hutan
mempengaruhi keseimbangan siklus karbon, dan menyebabkan
bertambahnya CO2 di atmosfer. Bahan bakar fosil, seperti minyak
bumi, batu bara dan gas alam berasal dari sisa fosil tanaman pada
zaman pra sejarah. Bahan bakar tersebut menggambarkan kandungan
karbon, dan pembakarannya mningkatkan kandungan CO2 diatmosfer.
Begitupula ketika hutan di tebangi, tak terkecuali kandungan karbon
yang terdapat pada produk kayu (furniture, kertas dll) akhirnya
53
terbagi-bagi dan karbon dilepaskan ke atmosfer sebagai CO2. Kurang
lebih 50% dari biomass pada tanaman menjadi kandungan dalam kayu
atau produknya, perusakan hutan berupa penebangan dan pembakaran,
maka semua karbon berubah menjadi CO2 dan efek rumah kaca
semakin nyata. Ketika hutan ditanami kembali, CO2
diambil/dimanfaatkan kembali dari atmosfer. Implikasi ini merupakan
tantangan yang signifikan bagi lingkungan dalam penggunaan bahan
bakar biomass. Contohnya: jika membakar ethanol (yang dihasilkan
oleh kayu atau sawah) daripada bensin, ini akan mereduksi secara
signifikan emisi CO2.
Walaupun pembakaran bahan bakar melepaskan CO2, pembakaran
bensin menggambarkan pelepasan kandungan karbon. Saat
pembakaran ethanol dari tanaman mempresentasikan siklus karbon.
Walaupun hutan alam yang dewasa terdiri dari biomass yang lebih
banyak per acre dibandingkan dengan hutan yang baru ditanami.
Konversi dari hutan alam dewasa menjadi “energy plantation”
disimpulkan dapat meningkatkan CO2 di atmosfer. Penanaman hutan
baru dapat mereduksi CO2 di atmosfer. Proses ini disebut dengan
proses berkelanjutan dari karbon. Methane (CH4) dihasilkan dari
berbagai sumber alamiah dan antropogenik. Sumber alamiah termasuk
wetlands, dan areal lainnya, dimana pembusukan bahan organik
terjadi secara anaerob. Sumber antropogenik termasuk dari hewan
yang memamah biak, emisi dari batubara dan minyak serta sumur gas
alam. Peningkatan konsentrasi gas methan di atmosfer memungkinkan
terjadinya perubahan kimia atmosfer. Nitrogen oksigen (N2O) berasal
dari pembakaran bahan bakar fosil dan biomass, selain itu dihasilkan
pula dari penyubur tanah. Sumber chloroflourcarbons (CFCs) dan
ozon depletion dibahas sebelumnya. Berkaitan dengan CFCs dan
ozon, yang termasuk sumber penghasilnya adalah refigerator, AC dan
pembuatan foam dan solvent.
54
C. El Nino dan La Nina
El Nino dan La Nina merupakan anomali iklim global yang semakin
sering diperdebatkan akhir-akhir ini mengingat pengeruhnya semakin
signifikan terhadap produksi pangan dan komoditas pertanian lainnya.
Gejala munculnya El Nino biasanya dicirikan dengan meningkatnya
suhu muka laut di kawasan Pasifik secara berkala dengan selang
waktu tertentu dan meningkatnya perbedaan tekanan udara antara
Darwin dan Tahiti. Secara meteorologis kejadian El Nino tersebut dan
juga La Nina ditunjukkan oleh leh Southern Osccilation Index (SOI)
dan perubahan suhu permukaan laut di Samudara Pasifik. Nilai SOI
sangat bervariasi menurut bulan atau dalam periode waktu yang
lebihsingkat lagi akibat perubahanperbedaan tekanan udara antara
Darwin dan Tahiti. Pada Peristiwa El Nino, nilai SOI turun dibawah
kisaran normal dan sebaliknya pada kejadian La Nina.
Nilai SOI di kawasan Asia Tenggara dan Australia berkorelasi kuat
dengan curah hujan, karena itu perubahan nilai SOI merupakan
indikator yang baik bagi perubahan curah hujan di kawasan tersebut.
Jika terjadi El Nino atau terjadi SOI negatif, maka curah hujan
dikawasan terebut dapat turun dibawah curah hujan normal,
sebaliknya jika terjadi La Nina yang ditunjukkan oleh sifat SOI
positif, dapat menimbulkan peningkatan curah hujan. Akan tetapi nilai
SOI yang negatif tidak selalu diikuti dengan penurunan curah
hujansecara drastis jika nilai SOI tersebut tidak begitu ekstrim. Pada
umumnya jika nilai negatif SOI ada suatu suatu peristiwa El Nino
mencapai -10 atau kurang maka dapat dipastikan akan terjadi
penurunan curah hujan di bawah normal, sebaliknya jika persitiwa La
Nina nilai SOI mencapai 10 atau lebih maka akan terjadi peningkatan
curah hujan diatas normal.
55
(Sumber : Australian Bureau of Meteorology).
Gambar 4.2. Rata-rata Nilai SOI Bulanan pada Peristiwa El Nino dan
La Nina yang terjadi Selama tahun 1875-2000.
1. Dampak Terhadap Total Produksi Pangan
Dalam kegiatan produksi pertanian, situasi iklim merupakan faktor
eksogen yang tidak dapat dikontrol. Pada penggunaan input teknologi,
dan kesuburan lahan yang sama, produksi pertanian yang dicapai
dapat bervariasi akibat pengaruh iklim. Berdasarkan hal tersebut
makaestimasi kehilangan produksi pertanian akibat naomali iklim
pada dasarnya dapat ditempuh dengan membandingkan kuatitas
produksi aktual dengan produksi ekspektasi yang dapat dicapai pada
kondisi normal. Deviasi antara kedua kuantitas produksi tersebut yang
bertanda positif atau negatif mencerminkan besarnya pengaruh
anomali iklim. Deviasi produksi akan semakin besar jika terkadi
anomali yang semakin ekstrim dan belangsung dalam durasi yang
lebih panjang.
56
Dengan memanfaatkan data per provinsi, Irawan (2003)
mengevaluasi dinamika produksi aktual dan produksi ekspektasi
koditas pangan (padi sawah, padi ladang, juagung, ubi kayu, kacang
tanah, ubi jalar dan kedelai) selam tahun 1968-2000 serta besarnya
dampak El Nino dan La Nina yang terjadi selama periode tersebut
terhadap produksi pangan. Produksi ekspektasi dalam analisis tersebut
didekati dari produksi rata-rata bergerak selama 3 tahun. Deviasi
antara produksi aktual dan produksi ekspektasi pada setiap tahun
pengamatan mencerminkan besarnya pengaruh iklim terhadap
produksi pangan. Dinamika produksi ekspektasi dan produksi aktual
untuk seluruh jenis komoditas nasional pangan tersebut pada agregat
nasional diperlihatkan dalam Gambar 4.3 berikut;
Gambar 4.3. Dinamika Produksi Pangan Nasional dan Tahun Kejadian
El Nino, 1968-2000 (Sumber : Irawan, 2003).
57
2. Dampak Terhadap Produksi Pangan Menurut Jenis
Komoditas
Dampak El Nino terhadap penurunan produksi pangan pada umumnya
terjadi melalui pengaruhnya terhadap penurunan curah hujan yang
selanjutnya menimbulkan kegagalan panen. Sebaliknya La nina dapat
meningkatkan keberhasilan panen akibat meningkatnya curah hujan.
Berdasarkan hal tersebut maka potensi dampak El Nino dan La nina
terhadap penurunan produksi pangan dapat berbeda menurut jenis
komoditas pangan dan tergantung pada beberapa faktor (Irawan,
2003) yaitu : 1) tingkat kebutuhan air agar tanaman dapat tumbuh
secara optimal, 2) resistensi tanaman terhadap keterbatasn suplai air,
3) tipe lahan (tegalan/sawah irigasi/sawah tadah hujan) yang
dimanfaatkan untuk mengusahakan tanaman pangan dan 5) pola
kejadian El Nino dan La Nina menurut bulan atau musim tanam.
Tabel 4.2. Dampak Anomali Iklim yang Terjadi Selama 1968-2000
terhadap Produksi Pangan Menurutjenis Komoditas (%).
58
Tabel 4.3. Luas Tanaman Padi Terkena Bencana Banjir dan
Kekeringan dan Puso (Ha) pada Tahun 1988-1997
(Irawan, 2000).
Tahun Keterangan Kebanjiran(ha) Kekeringan(ha) Puso(ha)
1987 El-Nino *** 430.170 ***
1988 La-Nina 130.375 87.373 44.049
1989 Normal 96.540 36.143 15.290
1990 Normal 66.901 54.125 19.163
1991 El-Nino 38.006 867.997 198.054
1992 Normal 50.360 42.409 16.882
1993 Normal 78.480 66.992 47.259
1994 El-Nino 132.975 544.422 194.025
1995 La-Nina 218.144 28.580 51.571
1996 Normal 107.385 59.560 50.649
1997 El-Nino 58.974 504.021 102.254
D. Penipisan Lapisan Ozon (Ozone Depletion)
Sebelum membahas tentang penipisan lapisan ozon perlu dulu apa itu
sinar ultraviolet (UV). Sinar UV termasuk keluarga gelombang
elektromagnetik, seperti juga cahaya tampak, dengan panjang
gelombang 4 nm - 400 nm (1 nm adalah sepersejuta kali 1 milimeter).
Posisinya dalam spektrum gelombang elektromagnetik dapat kita lihat
pada Tabel 4.4. di bawah ini.
59
Tabel 4.4. Spektrum Gelombang Elektromagnetik.
Sebetulnya UV sendiri dibagi menjadi tiga yaitu : UV-dekat (400 -
300 nm), UV jauh (300-200 nm) dan UV-ekstrim (di bawah 200 nm),
ketiganya biasa dikenal juga sebagai UV-A, UV-B dan UV-C. Sumber
alamiah terpenting untuk radiasi UV adalah matahari kita yang
memancarkan gelombang elektromagnetik dari semua panjang
gelombang. Radiasi UV dari matahari terutama ada di UV-dekat dan
sedikit di UV-jauh. UV-jauh inilah yang berbahaya dan mematikan,
terutama terhadap kehidupan organisme bersel satu seperti bakteria
dan protozoa. Sifat ini kemudian dimanfaatkan dalam proses strelisasi
di bidang industri maupun kedokteran. Jika dosisnya berlebihan maka
mikroorganisme seperti plankton akan terhambat seluruh kegiatannya,
hal ini sangat berbahaya terhadap kesetimbangan ekosistem
mengingat plankton adalah sumber makanan kehidupan laut. Dapat
dibayangkan apa yang akan terjadi pada organisme lain yang berada
dalam rantai makanannya. Bagi manusia UV-jauh dapat menimbulkan
eritema, yaitu memerahnya kulit (UV 296,7 nm). Lebih hebat lagi jika
dosisnya berlebihan, UV-jauh dapat menimbulkan kanker kulit,
katarak dan menurunnya daya tahan tubuh.
Untunglah UV-jauh ini sebagian besar dapat dihambat sebelum
sampai di permukaan bumi. Penghambatnya tidak lain adalah lapisan
ozon di stratosfir. Stratosfir adalah bagian atmosfer yang letaknya
tepat di atas troposfir, tempat kita semua hidup. Pembagian daerah
dalam atmosfer menurun ketinggiannya dapat kita lihat pada Tabel
4.5. Akibatnya UV -dekat yang banyak sampai di permukaan bumi.
60
UV-dekat yang terlalu banyak dapat menimbulkan pigmentasi kulit
seperti yang terjadi akibat berjemur terlalu lama di bawah sinar
matahari. UV-dekat malahan dibutuhkan untuk mengolah pro-vitamin
D yang ada di dalam kulit.
Tabel 4.5. Atmosfer Bumi.
(Termosfir) suhu naik lagi UV-ekstrim secara alamiah banyak
berasal dari ruang antar bintang, panjang gelombangnya dapat
mencapai 90 nm. Pengaruh UV-ekstrim sebagai sinar kosmis ini
terhadap kehidupan di bumi boleh dikata tidak ada, karena semua gas
dalam atmosfer mampu menahan seluruh radiasinya. Sebagai
pelengkap, sumber UV buatan misalnya adalah lampu merkuri.
Panjang gelombangnya berkisar antara 320 - 400 nm, jadi termasuk
dalam UV-dekat atau biasanya dikenal sebagai cahaya hitam. UV
dalam lampu ini mampu membuat zat-zat pada dinding lucutannya
berpendar mengeluarkan cahaya tampak sebagai lampu penerangan.
1. Apa itu Ozon ?
Ozon adalah senyawa dari 3 atom oksigen (O3). Bandingkan dengan
gas oksigen yang merupakan senyawa 2 atom oksigen (O2). Ozon
adalah gas berwarna biru yang daya oksidasinya luar biasa. Oleh
sebab itu dalam industri ozon sering digunakan sebagai penghilang
bau dan rasa tengik senyawa hidrokarbon. Ozon juga merupakan
disinfektan yang 5000 kali lebih cepat dan lebih disukai daripada klor,
61
karena klor meninggalkan bau dan rasa yang tidak enak. Watak
interaksinya dengan sinar UV merupakan hal terpenting dalam
fungsinya sebagai perisai bumi. Ozon mudah menyerap sinar UV,
terutama diantara 240-280 nm, dan pecah menjadi
1 atom oksigen (O) dan 1 molekul gas oksigen (O2) :
O3 + UV 􀃆 O + O2 (1)
Secara alamiah ozon ada di mana-mana dalam atmosfer. Di
permukaan bumi konsentrasinya sekitar 0,02-0,03 ppm. Di daerah
industri konsentrasinya lebih tinggi, dapat mencapai 0,5 ppm, karena
terjadinya reaksi gas oksigen di udara oleh sinar matahari dengan
hadirnya partikel-partikel asap pabrik :
O2 + UV 􀃆 O + O (2)
O + O2 + M 􀃆 O3 + M (3)
UV pada persamaan (2) adalah dari panjang gelombang <240 nm
yang lolos masuk ke troposfir. M adalah partikel asap pabrik yang
berlaku sebagai katalis dalam persamaan (3). Adanya azon di troposfir
sebetulnya malah merugikan, karena selain ozon sendiri tidak baik
bagi kesehatan, ia juga berfungsi sebagai salah satu gas efek rumah
kaca yang ikut menaikkan suhu permukaan bumi dewasa ini.
Kontribusi ozon sebagai gas efek rumah kaca adalah sebesar 7 %
(Kompas 8 Juni 1992, p.4: kiat AS dalam KTT Bumi), menduduki
peringkat keempat setelah karbondioksida (CO2), senyawa
klorofluorokarbon CFC dan metana (CH4). Pada konsentrasi 1,2 ppm
ozon sudah dikatakan racun bagi tubuh manusia, ia dapat
menyebabkan iritasi selaput lendir, dada menjadi sakit dan batukbatuk.
Batasan acuan konsentrasi ozon yang masih dapat dikatakan
aman adalah rata-rata 0,1 ppm dalam sehari.
Konsentrasi ozon terhadap ketinggian di dalam atmosfer dapat kita
lihat pada Gambar 4.4 di bawah ini. Konsentrasinya mencapai
maksimum pada ketinggian 15 - 30 km di dalam stratosfir, yaitu ratarata
sekitar 3 x 1012 molekul per cc, daerah inilah yang kemudian
disebut orang sebagai lapisan ozon. Konsentrasi di lapisan ozon ini
62
setara dengan seperlimajuta kali berat jenis udara pada keadaan
standar (1 atm, 00C). Demikian kecilnya sehingga jika seluruh ozon
dalam atmosfer dapat kita tarik ke permukaan bumi, tebalnya hanya
2,5 milimeter. Secara keseluruhan ozon dalam atmosfer berfungsi
sebagai pemanas atmosfer bagian atas.
Gambar 4.4. Konsentrasi Rata-Rata Ozon terhadap Ketinggian dari
Permukaan Bumi.
Panas yang diserapnya dari radiasi matahari menyebabkan naiknya
suhu dari -50 C di tropopause menjadi sekitar 7 C di bagian atas
stratosfir. Hal ini penting sekali sebagai sumber energi sirkulasi udara
di perbatasan stratosfir dan mesosfir. Kenaikan suhu terhadap
ketinggian di sini juga berfungsi untuk menjaga stabilitas stratosfir
terhadap aliran udara vertikal.
Pada ketinggian yang lebih besar daripada 60 km, ozon tak
berumur panjang akibat tingginya intensitas UV-jauh. Reaksi kimia
yang dominan adalah persamaan reaksi (1) di atas. UV-jauh hampir
seluruhnya tertahan oleh lapisan ozon dengan reaksi (1) ini. Di dalam
lapisan ozon, ozon yang sudah terpecah oleh UV maupun mekanisme
alamiah lainnya dapat pulih kembali melalui reaksi (3).
63
2. Gangguan Terhadap Kesetimbangan Lapisan Ozon
Gangguan yang bersifat alamiah datang dari reaksi antara molekul
ozon dengan atom oksigen yang berasal dari hasil reaksi (1) dan (2) :
O3 + O 􀃆 2 O2 (4)
Efek reaksi (4) ini kecil sekali, efek yang lebih besar datang dari
senyawa-senyawa nitrogen. Di dalam atmosfer terdapat sejumlah
N2O, yang dalam reaksi berantainya melibatkan NO dan NO2 ikut
merusak molekul ozon. Reaksi-reaksi tersebut adalah :
O3 + UV 􀃆 O2 + O* (5)
(<310 nm)
O* + N2O􀃆 2 NO (6)
NO + O3 􀃆 NO2 + O2 (7)
NO2 + O􀃆 NO + O2 (8)
O* adalah atom oksigen yang tereksitasi akibat tumbukan UV.
Reaksi berantai senyawa nitrogen ini diimbangi oleh mekanisme
turunnya senyawa nitrogen ke permukaan bumi sebagai asam nitat
bersama hujan melalui reaksi :
NO2 + OH + M 􀃆 HNO3 + M (9)
Dengan penggunaan pupuk nitrat dewasa ini dalam pertanian
denitrifikasi oleh bakteria dalam tanah menghasilkan N2O tambahan
ke atmosfer. Belum lagi gas buang hasil pembakaran yang berupa NO
dan NO2, baik pembakaran yang terjadi di atas permukaan bumi
(transportasi, sampah dan industri) maupun buangan pesawat
supersonik (Concorde, TU-144, Boeing 2707) langsung di dalam
stratosfir, semuanya mempercepat erosi lapisan ozon melalui
reaksiberantai di atas. Gas buang NO dan NO2 di udara Surabaya saja
sudah mencapai 5650 ton pertahunnya (Kompas 5 Juli 1992, p.3:
Status Pencemaran Udara Lima Kota Besar), atau konsentrasi sekitar
16 mikrogram per meter kubik. Semua mekanisme nitrogen ini diatasi
alam melalui reaksi (9) dan turun sebagai hujan asam, suatu bahaya
baru bagi hutan, dunia pertanian dan kehidupan mikroorganisme.
Satu-satunya peristiwa fisik non-kimiawi yang mengganggu
64
kesetimbangan lapisan ozon adalah transport ke bawah (troposfir),
tetapi besar pengurangannya dapat diabaikan, tidak sampai 1 %. Hal
ini disebabkan sifat stratosfir yang relatif stabil terhadap aliran udara
secara vertikal.
Sejak tahun 1970-an para ahli kimia atmosfer memastikan adanya
erosi besarbesaran lapisan ozon oleh senyawa-senyawa
klorohidrokarbon CFC. Atom klor amat reaktif terhadap ozon. CFC
betul-betul berasal dari industri manusia, senyawa ini biasa digunakan
sebagai pendingin pada AC dan refrigerator. CFC yang utama adalah
freon-11 (CFCl3) dan freon-12 (CF2Cl2), keduanya melepaskan atom
klor melalui reaksi :
CFCl3 + UV (<226 nm) 􀃆 CFCl2 + Cl (10)
CF2Cl2 + UV (<214 nm) 􀃆CF2Cl + Cl (11)
Atom klor yang dihasilkan kemudian bereaksi dengan ozon melalui :
Cl + O3 􀃆ClO + O2 (12)
Molekul klormonoksida ClO ini kemudian mengadakan reaksireaksi
yang kembali menghasilkan atom klor. Mekanisme berupa
siklus reaksi inilah yang mengkhawatirkan keberadaan lapisan ozon.
Amati ketiga reaksi berikut ;
ClO + UV (<303 nm) 􀃆Cl + O (13)
ClO + O 􀃆Cl + O2 (14)
2 ClO􀃆Cl2O2 􀃆2 Cl + O2 (15)
Kejadian yang serupa dengan reaksi (12) dan (15) di atas adalah
reaksi antara atom brom dengan ozon dan ClO dengan BrO, unsur
brom ini berasal dari senyawa-senyawa yang digunakan sebagai
pemadam api dan insektisida (CH3Br) :
Br + O3 􀃆 BrO + O2 (16)
ClO + BrO 􀃆 Cl + Br + O2 (17)
65
3. Reservoir Klor
Bertambah banyaknya atom Cl yang destruktif sebenarnya sudah
diantisipasi oleh alam dengan baik sekali. Gas NO2 dan metana CH4
yang ada dalam atmosfer berusaha menjebak klor-klor ini ke dalam
bentuk yang tidak reaktif. Reaksi-reaksinya adalah :
ClO + NO2 + M 􀃆 ClONO2 + M (18)
Cl + CH4 􀃆 HCl + CH3 (19)
Atom klor dalam senyawa klor nitrat (ClONO2) dan asam klorida
(HCl) bersifat inert (tidak mudah bereaksi dengan zat lain). Memang
adakalanya senyawa-senyawa ini melepas kembali atom Cl, tetapi
amat kecil efeknya terhadap kesetimbangan secara keseluruhan.
Kedua senyawa ini dalam stratosfir disebut sebagai reservoir klor,
atom klor seakan dijebak dalam sebuah tandon agar tidak lagi aktif
merusak molekul ozon. Sebuah atom klor dapat menghantam ribuan
molekul ozon sebelum ia bertemu dengan NO2 atau CH4 yang
mengirimnya masuk reservoir.
Sungguh malang, ternyata sejak tahun 1978 telah diketahui bahwa
lapisan ozon masih saja mengalami erosi yang hebat. Bahkan pada
September 1987 ditengarai adanya sebuah “lubang” di lapisan ozon di
atas Antartika (kutub selatan). “Lubang” yang dimaksud sebenarnya
atom klor ternyata mampu membebaskan dirinya dari reservoir dan
kembali menghantam molekul-molekul ozon. Mekanisme pembebasan
klor ini kemudian dipelajari dan baru dipahami beberapa tahun
belakangan. Bahaya penghancuran ozon oleh klor ini akan terus
berlangsung sampai beberapa puluh yang akan datang, walaupun
seluruh produksi dan pemakaian CFC di seluruh dihentikan. Hal ini
disebabkan karena umur CFC di atmosfer amat panjang, yaitu sekitar
45 - 70 tahun. Pada bulan Juni 1990 lebih dari 50 negara meratifikasi
Protokol Montreal 1987 yang mengatur pengurangan produksi dan
pemakaian zat-zat penghancur lapisan ozon, diharapkan seluruh
produksi berhenti pada tahun 2000. Konsentrasi klor di stratosfir tahun
1985-2100 diperkirakan CCl4 dihentikan tuntas pada tahun 2000 dan
66
CH3CCl3 dibekukan tahun 1991. Grafik ini masih saja naik setelah
tahun 2000 karena senyawa klor membutuhkan waktu yang cukup
lama untuk mencapai stratosfir.
4. Pembebasan Klor dari Reservoir
Mekanisme pembebasan atom klor dari reservoirnya ternyata
memiliki kaitan terjadinya “lubang” ozon. Di Antartika suhu udara di
stratosfir pada musim dingin dapat mencapai 780C. Pada suhu tersebut
terjadi awan di lapisan stratosfir, partikel-partikel es di permukaan
awan itulahyang kemudian merangsang gas klor Cl2 keluar dari
reservoirnya melalui reaksi:
HCl + ClONO2 􀃆 Cl2 + HNO3 (20)
Gambar 4.5. Konsentasi Klor di Stratosfer 1985-2100.
Begitu gas klor ini keluar ia tepecah menjadi dua atom klor oleh
sinar UV. Dengan hadirnya atom klor berarti dimulailah siklus
katalitik CIO-CIO melalui reaksi-reaksi (12) sampai dengan (15).
Reaksi ini celakanya juga merusak reservoir klor karena kemudian
terjadi presipitasi HNO3 dan turun bersama salju ke permukaan bumi.
Dengan demikian senyawa nitrogen akan berkurang banyak dan
reservoir klor tidak mungkin terbentuk lagi. Oleh karena suhu
67
Antartika lebih dingin daripada suhu di Arktik (kutub utara),
kerusakan ozon disitu dapat mencapai 50% lebih. Di Arktik kerusakan
itu hanya 6 %. Erosi hebat ozon di Antartika sebetulnya juga didukung
oleh sirkulasi udara berupa vorteks yang tahan sampai beberapa bulan
setelah musim semi tiba. Akibatnya partikelpartikel es tetap ada pada
saat sinar matahari memulai reaksi-reaksi berantai di atas. Efek
penipisan lapisan ozon ini jangan dikira hanya terbatas di daerah
kutub, karena begitu vorteks di Antartika lenyap, sirkulasi stratosfir
akan menjadikan penipisan itu merata ke seluruh dunia.
Belakangan juga terpantau bahwa letusan hebat gunung-gunung
berapi turut meramaikan suasana. Debu-debu vulkanik, misalkan
senyawa-senyawa belerang dapat memancing atom-atom klor keluar
dari reservoirnya. Hal ini sudah dibuktikan oleh pengukuranpengukuran
yang dilakukan setelah gunung El Chichin di Meksiko
(1982) dan gunung Pinatubo di Filipina (1991) meletus. Kedua
gunung itu memuntahkan masing-masing 5 dan 20 juta ton SO2 dan
membentuk awan stratosfir yang lebih besar daripada awan stratosfir
yang lebih besar daripada awan stratosfir di daerah kutub. Pada bulan
September 1991 pengukuran di daerah tropik menunjukkan penurunan
konsentrasi ozon sampai 10 % akibat letusan Pinatubo. Jadi pada awal
abad 21 nanti dengan semakin tingginya jumlah CFC di stratosfir erosi
lapisan ozon akan menjadi semakin dramatis bila saja terjadi lagi
letusan hebat gunung berapi.
5. Bagaimana dengan Indonesia ?
Seperti dikatakan tadi bahwa efek penipisan lapisan ozon bukan milik
sebuah negara atau suatu daerah tertentu, semua manusia di bumi ini
akan menerim akibatnya. Kegiatan pemantauan lapisan ozon di atas
bumi Indonesia sudah dilakukan. Tahun ini diadakan pengukuran
konsentrasi ozon stratosfer oleh LAPAN melalui stasiun observasi di
Watukosek, Jawa Timur. Dalam masalah lingkungan hidup seperti ini
Indonesia sudah terbukti ikut aktif, misalnya hadirnya Presiden
68
Soeharto di KTT Bumi baru-baru ini, dan juga peran serta dalam
semua program UNEP (United Nations Environment Programme).
Semboyan UNEP “Only one earth, care and share”.
Dari segi hukum, tonggak terpenting masalah lingkungan di
Indonesia pun sudah ada, yaitu UU No.4/1982 tentang Ketentuanketentuan
Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup. Jangan sampai
derap pembangunan, kegiatan industrialisasi yang menuju ke
kesejahteraan bangsa menjadi bumerang, kembali menghantam
kehidupan manusia sendiri. Langkah penyelamatan hanya dapat
dilakukan bersama-sama, oleh semua bangsa, oleh semua ahli dari
berbagai disiplin ilmu, tanpa kecuali.
69
BAB 5
PENGARUH IKLIM TERHADAP PERTANIAN
A. Iklim dan Tanaman
Pengaruh iklim terhadap tanaman diawali oleh pengaruh langsung
cuaca terutama radiasi dan suhu terhadap fotosintesis, respirasi,
transpirasi dan proses-proses metabolisme di dalam sel organ
tanaman. Fotosintesis dan respirasi merupakan proses biokimia,
sehingga memerlukan katalisator sebagaimana proses kimia fisik.
Kecepatan proses tergantung pada aktivitas katalisator yang diatur
oleh suhu. Pada kisaran suhu toleransi terlalu tinggi suhu akan
mempercepat proses dan meningkatkan produksi. Perbedaannya
adalah pada proses biokimia katalisatornya adalah enzim. Enzim
adalah protein, zat yang peka terhadap suhu.
Pada proses fotosintesis, suhu reaksi dan jumlah energi yang
terserap sangat ditentukan oleh intensitas radiasi PAR
(Photosyinthetically Active Radiation), sehingga pada daun di puncak
tajuk yang memperoleh radiasi langsung pengaruh suhu terhadap
fotosintesis tak terlalu besar. Fotosintesis hanya berlangsung siang
hari. Adapun intensitas respirasi daun sepenuhnya dipengaruhi oleh
suhu udara dan berlangsung secara terus-menerus sepanjang umur
tanaman. Maka semakin rendah suhu udara harian akan semakin
rendah penggunaan karbohidrat untuk respirasi. Produksi gugus
karbohidrat netto harian pada tanaman merupakan produk bruto
fotosintesis siang hari dikurangi pemanfaatan untuk respirasi selama
24 jam. Maka pada kisaran toleransi, semakin tinggi intensitas radiasi
PAR yang berlangsung semakin lama, disertai suhu udara yang rendah
akan menghasilkan produk fotosintesis netto yang semakin tinggi.
Iklim adalah sintesis, kesimpulan atau statistik cuaca jangka
panjang. Menurut Organisasi Meteorologi Sedunia (World
70
Meteorogical Organization/ WMO) waktu yang ideal untuk
pengumpulan data iklim dari data cuaca adalah 30 tahun atau lebih.
Cuaca adalah kondisi sesaat dari fisika amosfer. Jadi, unsur-unsur
iklim dan cuaca adalah sama.
Unsur-unsur iklim dan satuannya adalah sebagai berikut:
a. Radiasi surya meliputi: intensitas radiasi (kal/cm2/menit, W/m2),
intensitas cahaya/PAR (foot candle, lux, lumen), lama penyinaran
(jam/hari, %), panjang hari (jam/hari).
b. Suhu udara dan suhu tanah (°C) : maksimum, minimum dan ratarata.
c. Kelembapan udara nisbi (%) : maksimum, minimum, rata-rata.
d. Tekanan udara (mb) : maksimum, minimum, rata-rata.
e. Angin : kecepatan angin (knot atau mil laut/jam, km/jam, m/detik),
arah angin (derajat arah)
f. Presipitasi : curah hujan (mm), hari hujan (hari), salju (mm),
embun (mm)
g. Penguapan (mm) : Evaporasi permukaan air (Eo), Evapotranspirasi
(ET), Evapotranspirasi Potensial (ETP)
Di antara unsur iklim tersebut, tekanan udara dan arah angin
kurang erat hubungannya dengan tanaman. Beberapa unsur iklim yang
kuat pengaruhnya terhadap tanaman akan diterangkan lebih lanjut.
Melalui unsur-unsurnya, iklim mempengaruhi tanaman dalam
berbagai hal berikut:
a. Ketersediaan cahaya PAR (038-0.74 mikron) sebagai sumber
energi karbohidrat.
b. Ketersediaan gas CO2 dan O2 di atmosfer, H2O dan O2 di dalam
tanah sebagai sumber atom C, H dan O pembentuk senyawa
karbohidrat pada proses fotosintesis dan respirasi.
c. Kondisi fisika tanah dan ketersediaan zat hara tanah. Proses
"Weathering" dan erosi oleh iklim dalam jangka panjang turut
menentukan kesuburan tanah, sedangkan curah hujan turut
mengatur kadar air tanah.
71
d. Kecepatan dan produksi fotosintesis dan respirasi ditentukan suhu
daun dan organ tanaman lainnya. Intensitas radiasi surya, suhu
udara maupun suhu tanah berpengaruh besar. Radiasi surya, suhu
udara dan suhu tanah akan mempengaruhi kecepatan pertumbuhan
dan perkembangan, kuantitas produksi dan mutu hasil panen.
e. Perkembangan populasi hama dan penyakit yang menentukan
intensitas serangan dan waktunya.
B. Unsur-Unsur Iklim yang Kuat Pengaruh terhadap Tanaman
Faktor iklim yang besar pengaruhnya terhadap kebutuhan air dan
pertumbuhan tanaman, meliputi : temperatur, kelembaban nisbi,
cahaya, curah hujan dan kecepatan angin. Faktor tersebut berpengaruh
terhadap evapotranspirasi. Pertumbuhan, perkembangan dan produksi
tanaman dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut ini :
a. Faktor genetik/ keunggulan varietas.
b. Faktor bahan; Energi PAR (cahaya), Gas CO2 dan O2 atmosfer, Air
dan Hara makro dan mikro
c. Faktor lingkungan fisik/abiotik : Tanah; daerah perakaran, Iklim
dan cuaca perubahan/ kebersihan atmosfer
d. Faktor lingkungan biotik : Manusia, tumbuhan, hama dan penyakit
(jasad renik patogen)
Pengelolaan sektor pertanian hanya akan berhasil dengan baik
apabila di dukung oleh faktor lingkungan yang kondusif. Bagi usaha
pertanian, iklim adalah suatu unsur yang sulit untuk dipengaruhi,
artinya dengan jalan bagaimanapun tidak dapat diubah sekehendak
manusia namun pengaruh iklim dalam budidaya pertanian dapat
dikurangi dengan menggunakan tindakan agronomis yang sesuai
dengan iklim setempat.
Hampir seluruh unsur iklim atau cuaca berpengaruh terhadap
pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pengaruh ini dapat terjadi
secara langsung maupun tidak langsung. Berikut ini adalah beberapa
72
unsur iklim atau cuaca yang mempunyai peranan penting terhadap
pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
1. Curah Hujan
Air yang dibutuhkan oleh tanaman tidak hanya banyaknya, tapi juga
distribusinya harus merata. Tanaman sangat peka terhadap
kekurangan air pada masa mudanya (vegetatif). Apabila pada masa
vegetatif tanaman kekurangan air, maka menyebabkan produksi
berkurang dan tidak dapat diperbaiki lagi. Masa tersebut disebut masa
kritis dan tidak sama untuk setiap tanaman. Kelembaban udara juga
berpengaruh terhadap tanaman. Pengaruh kelembaban udara terhadap
tanaman disebut juga pengaruh taraf hygrometris pada tanaman.
Bila pengairan tersedia, maka pertumbuhan dan hasil tanaman
ditentukan oleh suhu dan radiasi surya. Keadaan di daerah tropika
seperti Indonesia, dengan fluktuasi suhu yang tidak terlalu besar dan
dengan perbedaan yang jelas antara musim hujan dengan musim
kemarau, penanaman padi pada umumnya dimulai pada awal musim
penghujan.
Kebutuhan air untuk tanaman dipengaruhi oleh iklim dan tanah.
Faktor iklim seperti radiasi surya, suhu, kecepatan angin dan
kelembaban udara mempengaruhi jumlah dan laju evaporasi.
Sedangkan faktor tanah seperti tekstur, kedalaman air tanah dan
topografi menentukan besarnya infiltrasi, perkolasi dan air limpasan.
Kebutuhan air bagi tanaman pada umumnya meningkat dengan makin
bertambahnya umur tanaman sampai mencapai pertumbuhan vegetatif
maksimum untuk kemudian menurun kembali sampai panen.
Kebutuhan air tanaman berkisar antara 60 mm pada awal
pertumbuhan sampai 120 mm pada pertumbuhan paling aktif
(Oldeman, 1975). Kebutuhan air untuk beberapa jenis tanaman adalah
sebagai berikut:
• Kedelai : 300-350 mm (3.5 bulan) atau 75-100 mm/bulan
• Jagung : 350-400 mm (4 bulan) atau 85-100 mm/bulan
73
• Kacang tanah : 400-500 mm (5 bulan) atau 80-100 mm/bulan
• Padi sawah: 380-880 mm (4.5 bulan) atau 85-185 mm/bulan
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, Oldeman menduga
bahwa evapotranspirasi dari sebagian besar tanaman lahan kering
sekitar 100 mm per bulan. Kebutuhan air berkurang pada saat
pengisian biji. Tahap paling kristis pada jagung berada saat keluar
bunga jantan (tasseling) dan pada kedelai serta kacang tanah tahap
paling kritis terjadi pada pembentukan polong.
Data kebutuhan air ditambah beberapa asumsi, Oldeman
berkesimpulan bahwa curah hujan rataan bulanan sebesar 125 mm
selama 3-4 bulan sudah cukup untuk tanaman palawija sedangkan
curah hujan rataan bulanan sebesar 200 mm cukup untuk tanaman
padi. Cekaman air akan menyebabkan persentase sterilitas yang tinggi
pada tanaman yang pada akhirnya menurunkan produktivitas.
Tanaman hanya dapat mengisap garam-garam mineral dari larutan
di dalam tanah melalui air. Tingginya curah hujan tiap-tiap daerah
tidak sama dan dengan diketahui tingginya curah hujan, maka akan
diketahui pula tanaman yang cocok pada tiap-tiap daerah.
Ditinjau dari segi merata atau tidaknya air hujan yang dinyatakan
dengan banyaknya hari hujan sepanjang tahun : semakin merata curah
hujan sepanjang tahun, maka semakin baik pada tanah-tanah yang
kurang menahan air, seperti tanah berpasir.
2. Radiasi Surya
Setiap tanaman berbeda-beda pengaruhnya terhadap teriknya radiasi
surya. Ada tanaman yang tumbuh baik di tempat yang terbuka, tapi
ada juga tanaman yang tumbuh lebih baik di tempat yang memakai
peneduh atau di tempat yang teduh. Pengaruh lama/panjangnya sinar
matahari terhadap tanaman disebut fotoperiodisme.
Radiasi surya merupakan sumber tunggal energi di dunia untuk
berbagai proses fisika dan biologi. Radiasi surya terdiri dari 3 berkas
spektral yaitu :
74
a. Spektrum ultra violet ; 0 < 0.41 μm
b. Photosyinthetically Active Radiation (PAR) atau cahaya tampak;
0.38-074 μm.
c. Spketrum infra merah ; > 0.74 μm
Adapun efek radiasi surya terhadap tumbuhan diantaranya adalah :
a. Efek termal/ panas :>70% radiasi surya diserap tumbuhan dan di
ubah menjadi panas untuk keperluan transpirasi dan untuk
pertukaran panas dengan lingkungan.
b. Efek foto energi: ± 28% radiasi surya diserap dan diproses
tumbuhan menjadi energi kimia (biokimia) sangat tinggi didalam
gugus senyawa karbohidrat (senyawa organik). Radiasi surya
spektrum PAR ini (cahaya) diproses dalam reaksi fotosintesis atau
reaksi asimilasi karbon.
c. Efek foto stimulus (rangsangan oleh cahaya). Terdiri dari dua
proses : Proses gerakan: nasti, orientasi, tropisme dan taktik.
Proses pembentukan : pemanjangan batang, perluasan daun,
pembentukan pigmen, pembungaan, klofil dan anthocyanin.
75
Tabel 5.1. Rincian Spektrum Radiasi Surya dan Pengaruhnya pada
Tumbuhan (Chang, 1976).
Band Nama
Spektrum
Panjang Gel.
(mikron)
Pengaruh pada tumbuhan
I. Infra
merah
> 1,00 􀂃 Diserap dan diubah tumbuhan menjadi
panas sensibel
􀂃 Tidak mempengaruhi proses biokimia
II. Merah jauh
(Far red)
0,72-1,00 􀂃 Pemanjangan batang dan organ lainnya
􀂃 Mempengaruhi fotoperiodisme,
perkecambahan, pembungaan, dan
pewarnaan buah
III. Merah 0,61-0,72 􀂃 Sebagian besar diserap klorofil untuk
fotosintesis
􀂃 Mempengaruhi fotopriodisme
IV. Hijau dan
kuning
0,51-0,61 􀂃 Pengaruhnya lemah, terhadap
fotosintesis maupun aktifitas
pembentukan sel
V Biru 0,41-0,51 􀂃 Sepktrum yang terkuat penyerapanya
oleh klorofil
􀂃 Terkuat pengaruhnya pada fotosintesis
dan pembentukan organ, khususnya
pada spektrum violet-biru
VI. Ultra violet 0,315-0,41 􀂃 Mempengaruhi pembentukan organ
daun menjadi jebih sempit dan tebal
VII. Ultra violet 0,280-0,315 􀂃 Merusak sel tumbuhan
VIII. Ultra violet <0,280 􀂃 Mematikan sel tumbuhan dengan cepat
􀂃 Membunuh jasad renik
Fotoenergi (fotosintesis) pada umumnya memerlukan intensitas
cahaya yang lebih besar dari pada proses untuk merangsang
pergerakan tanaman. Oksigen yang terbentuk seluruhnya berasal dari
air dengan bantuan energi surya dalam memecahkan air (photolytic
splitting). Dalam hubungan cuaca-tanaman, ada beberapa proses yang
terjadi dalam fotosintesis, yaitu: proses difusi CO2 dari udara ke daun,
proses foto kimia dan proses biokimia.
Fotosintesis di anggap proses yang tidak efisien dalam penggunaan
energi surya, antara lain karena hanya sebagian (± 50 persen) PAR
(Photosynthetically Active Radiation) dan sebagian dari kebutuhan
kuantum untuk fotosintesis yang terpenuhi.
76
Selain tergantung dari cahaya, laju fotosintesis juga dipengaruhi
oleh:
a. Kadar CO2 di udara. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa
peningkatan kadar CO2 di sekitar daun akan meningkatkan
fotosintesis.
b. Suhu. Apabila intensitas radiasi cukup tinggi, maka makin tinggi
suhu, makin tinggi laju fotosintesis.
c. Laju respirasi. Respirasi tanaman bervariasi tergantung pada
intensitas cahaya; pada alfalfa respirasi berkisar antara 35-49
persen dari laju fotosintesis, sedangkan pada bit gula berada pada
kisaran 29-33 persen.
d. Faktor lain seperti ketersediaan air tanah, kadar O2 di udara dan
kandungan hara dalam tanaman serta kandungan klirofilnya.
Panjang hari /fotoperiod adalah panjang siang hari sejak titik
waktu fajar hingga titik waktu senja, sehingga mempengaruhi secara
kuat periode fotosintesis dan produk karbohidrat harian yang
diperoleh. Ternyata panjang hari mempengaruhi tumbuhan dalam hal:
1) Pertumbuhan vegetatif dan perkembangan generatif, 2)
Pembentukan umbi, 3) Pembentukan dan perbanyakan daun, 4)
Pembentukan pigmen, 5) Penuaan, layu dan pengguguran daun, 6)
Pertumbuhan dan perbanyakan cabang, 7) Pertumbuhan dan
perbanyakan akar, 8) Dormansi dan proses kematian
Intensitas cahaya/ PAR yang relatif lemah (pada saat fajar dan
menjelang senja hari) telah mulai mempengruhi fotosintesis.
Penyempurnaan fotosintesis memerlukan intensitas radiasi surya,
khususnya spektrum PAR ≤ nilai kejenuhan cahaya, maka semakin
lama panjang hari dan lama penyinaran, semakin berpengaruh posistif
terhadap kultivar dengan kejenuhan cahaya tinggi.
a. Cahaya pada tingkat jenuh, penambahan intesitas cahaya tidak
meningkatkan intensitas fotosintesis tetapi bahkan akan
meningkatkan suhu daun.
77
b. Apabila cahaya tingkat cahaya jenuh berlangsung berkepanjangan
dapat meningkatkan denaturasi enzim sehingga menurunkan netto
fotosintesis.
c. Akhirnya daun mengalami perusakan sel karena terbakar. Hal ini
terjadi apabila intenstas cahaya terlalu kuat atau supply air
terhambat.
d. Apabila intensitas cahaya terlalu berlebihan hal ini dapat diatasi
dengan pemberian naungan.
Tabel 5.2. Intensitas Jenuh untuk Beberapa Kultivar Tanaman.
No. Kultivar Tanaman Intensitas cahaya jenuh
(Foot Candle)
1. Tebu 6000
2. Padi: -kejenuhan tinggi
-kejenuhan rendah
5000-6000
3800
3. Gandum 5300
4. Bit gula 4400
5. Kentang 3000
6. Jagung 2500-3000
7. Alfalfa 3400-4700
8. Bunga matahari 2400
9. Kedelai 2300
10. Tomat 2000
11. Tembakau 2300
12. Apel 4050-4400
13. Kastor bean 2200
14. Kapas 2000
Sumber: Chang (1976).
3. Suhu Udara
Pengaruh iklim terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman
adalah : Setiap tanaman pada masa-masa tertentu membutuhkan suhu
tertentu juga (disebut juga termoperiodisme). Tanaman umumnya
pada awal pertumbuhan membutuhkan suhu yang agak rendah, tetapi
pada masa berbunga dan berbuah membutuhkan suhu yang agak
tinggi. Tanaman tidak dapat berkembang pada suhu dibawah derajat
minimal. Suatu periode tanaman membutuhkan suhu minimum
78
tertentu, contoh : pada masa berbunga tanaman jagung membutuhkan
suhu minimum 10oC. Kecepatan tumbuh tanaman dipengaruhi oleh
suhu yang dibatasi oleh suhu maksimal. Ada tanaman yang
menghendaki suhu optimalnya 25oC dan ada pula yang lebih rendah
atau lebih tinggi. Tanaman umunya tidak akan tumbuh lagi dibawah
suhu 0oC dan bila suhu menurun lagi maka tanaman akan mati
(disebut suhu kritis bawah). Demikian pula tanaman dapat mati pada
suhu > 50oC (disebut suhu kritis tinggi).
Sampai akhir perkembangannya tanaman membutuhkan jumlah
panas tertentu. Jumlah panas tersebut diukur dengan derajat, contoh :
suatu tanaman membutuhkan jumlah panas 1 200 derajat, hal tersebut
berarti selama 100 hari masa pertumbuhannya tanaman tersebut
membutuhkan suhu rata-rata tiap hari 12oC.
Pengaruh suhu terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman
adalah :
1. Pertumbuhan, perkembangan dan produksi tanaman diatur oleh
proses fotosintesis, respirasi dan proses metabolisme lainnya
diadalam jaringan organ.
2. Proses metabolisme makhluk hidup adalah proses biokimia dan
setiap proses kimia kecepatan reaksinya teragantung kepada
aktivitas katalisator.
3. Proses biokimia, katalisatornya adalah enzim, yang bahannya
adalah protein, suatu bahan yang sangat peka terhadap suhu.
4. Enzim mempunyai toleransi/ daya tahan pada kisaran batas suhu
tertentu; dan didalam batas tersebut, semakin tinggi suhu akan
meningkatkan aktiviats enzim serta intensitas reaksi metabolisme
sehingga mempercepat reaksi dan menaikkan produksi
metabolisme.
5. Proses reaksi fotosintesis pada daun puncak kanopi, suhu daunnya
sepenuhnya ditentukan oleh intensitas radiasi surya (gelombang
pendek sehingga di saat langit cerah tengah hari, suhu dapat
mencapai ≥ 40 oC. Hal ini hanya berlangsung sementara.
79
6. Proses reaksi respirasi seluruh organ dan proses fotosintesis bagian
daun yang terlindung sepenuhnya diatur oleh suhu lingkungan
(atmosfer dan perakaran).
Suhu mempengaruhi tanaman melalui pengaruhnya pada laju
proses-proses metabolisme. Pengaruh suhu terutama terlihat pada laju
perkembangan tanaman seperti pada perkecambahan, pembentukan
daun, dan inisiasi organ reproduksi. Tanaman kelas tinggi pada
umumnya tidak dapat menjaga suhunya dengan tetap sehingga selalu
berada pada suatu kisaran sekitar suhu tanah dan suhu atmosfer. Suhu
lingkungan ini dipengaruhi oleh variasi diurnal, musiman, keawanan
dan angin, kedudukan tajuk serta ketinggian tajuk di atas tanah dan
ukuran daun. Suhu akar dipengaruhi oleh variasi diurnal, musiman,
serta kedalaman dan sifat fisik tanah.
Suhu berpengaruh dalam organ tanaman secara individu pada laju
pembelahan dan pemanjangan sel. Hal ini serupa dengan pengaruh
suhu terhadap diferensiasi selular, misalnya laju pemanjangan daun
pada tanaman serealia sudah mempunyai suhu dasar, optimum dan
maksimum yang ”pasti” (100C sebagai suhu dasar pada pertumbuhan
tanaman jagung).
Proses-proses yang tidak berhubungan langsung dengan ukuran
jumlah atau fungsi sel secara individual (pemanjangan sel) yang
merupakan proses fisika pada umumnya tidak peka pada suhu
dibandingkan dengan proses biokimia. Contohnya pada proses
fotokimia yang hanya membutuhkan cahaya maka pengaruh suhu
tidak ada (Q10 = 1), sebaiknya pada reaksi biokimia pada fotosintesis
cukup besar (Q10 = 1,5). Q10 adalah koefisien suhu atau nisbah
kecepatan proses reaksi pada suhu tertentu terhadap kecepatan proses
reaksi pada suhu 100C dibawahnya.
Q10 = (K2/K1)10/(T2/T1)
Pertumbuhan dan Produktivitas ; Suhu merupakan salah satu faktor
utama dari lingkungan yang menentukan besarnya pemanjangan dan
pertambahan luas organ tanaman melalui translokasi asimilat dari
80
daun, batang atau organ lain. Pengaruh suhu pada pertumbuhan
tanaman bervariasi tergantung pada tahap pertumbuhan tanaman
tersebut, misalnya tanaman padi dari kegagalan berkecambah, tumbuh
kerdil, warna daun pucat, anakan terganggu, keterlambatan berbunga,
kehampaan gabah dan kemasakan yang terganggu. Fase yang paling
peka pada suhu rendah umumnya 14-7 hari sebelum ”bunting” dan
kemudian juga peka pada tahap pembungaan. Suhu rendah pada tahap
kritis ini akan mengakibatkan sterilisasi bunga. Konsep indeks
pendinginan (Q) sebagai berikut :
Q = (20-T) N (unit panas)
20 = batas suhu kritis (0C)
T = suhu rata-rata harian (0C)
N = jumlah dengan T < 20
Indeks pendinginan ini berkorelasi positif tinggi dengan persentase
sterilitas bunga akibat suhu rendah pada tahap pembelahan sel. Selain
suhu rendah, suhu tinggi melebihi suhu maksimum yang tidak dapat
ditolerir tanaman juga mengakibatkan kerusakan pada tanaman.
Misalnya pada tanaman padi, suhu melebihi 350C dapat
mengakibatkan kehampaan gabah. Tahap pembungaan pada padi
merupakan tahap paling peka terhadap suhu tinggi, disusul oleh tahap
9 hari sebelum pembungaan (Satakes dan Yoshida, 1978). Satu
sampai dua jam terkena suhu melebihi suhu maksimum pada saat
pembentukan bunga telah cukup untuk menggagalkan penyerbukan
memperlihatkan pengaruh suhu pada dua varietas padi. Kenaikan suhu
sampai batas tertentu akan menaikkan produksi. Hal ini dikarenakan
kenaiakan asimilat yang dibentuk karena kenaikan suhu suhu sampai
batas tertentu. Biasanya pada suhun optimal untuk pembungaan,
pengisian bulir dan pematagangan menyebabkan hasil gabah
meningkat. Melampaui suhu optimal untuk fase pembungaan,
pengisaan bulir dan pematangan menyebabkan berat gabah rata-rata
akan menurun. Hal ini disebabkan mulai terganggunya suplai
81
assimilat ke bulir. Suplai terganggu karena proses fotosintesis mulai
mengalami hambatan oleh kenaikan suhu. Tanaman yang peka
terhadap fotorespirasi biasanya hasilnya akan menurun secara drastis.
Degree Day; Konsep degree day atau unit panas ini sudah pernah
dikemukakan lebih dua abad yang lalu. Konsep ini didasarkan pada
kebutuhan total panas dari tanaman untuk tumbuh dan menghasilkan.
Konsep degree day didasarkan pada asumsi bahwa tahadap hubungan
linier antara pertumbuhan tanaman dan suhu.
S = (T-Tmin) t
S = Jumlah total satuan panas
T = suhu rata-rata harian (0C)
Tmin = suhu dasar tanaman; umumnya 100C
t = lamanya (hari) suatu periode
Hasil penelitian di growth chamber diketahui bahwa suhu dasar
untuk tanaman jagung adalah 100C dan untuk kedelai 80C. Konsep
degree day ini mempunyai beberapa kelemahan antara lain adanya
perbedaan suhu minimum untuk berbagai tahap pertumbuhan, dan
tidak mempertimbangkan variasi kisaran suhu diurnal yang sering
menentukan dalam pertumbuhan tanaman dari pada suhu rataan.
Walaupun masih banyak kelemahan dari pada konsep ini
penggunaanya telah banyak diterapkan pada bidang pertanian
terutama untuk mengenai waktu panen yang tepat atau waktu
keluarnya bunga untuk maksud pemuliaan tanaman.
4. Kelembaban Udara
Udara lembab akan berakibat menghambat transpirasi sehingga
mengurangi laju transportasi larutan zat hara dari tanah ke organ
tanaman. Kelembaban udara yang terlalu rendah dapat menyebabkan
laju transpirasi berlebihan, sehingga dapat menyebabkan daun layu
sementara, sampai aliran air dari akar dapat mengimbanginya. Hal ini
sering terlihat pada tanaman di kebun di saat tengah hari yang terik.
82
Tabel 5.3 Pengaruh Ketinggian Tempat terhadap Umur Awal
Berproduksi Latek Pada Tanaman Karet (Hevea
Brasiliensis).
Tempat (M dpl) Suhu udara
(oC)
Jumlah tanaman
(pohon)
Rataan umur awal
sadap (tahun)
0-200 26.5-25.0 361 4.5-5.0
201-400 25.0-24.0 182 4.7-5.3
401-600 24.0-22.7 176 5.6-7.0
601-800 22.7-21.5 56 7.0-8.0
801-1000 21.5-20.0 7 >8.0
Kelembaban udara penting diketahui karena : (1) petani dapat
memperhitungkan atau mengetahui kapan saat tanaman di panen; dan
(2) dapat memperhitungkan kapan saat berkembangnya cendawan atau
bakteri yang dapat merugikan tanaman.
5. Angin
Angin merupakan unsur penting bagi tanaman karena :
1. Dapat mengatur penguapan atau suhu.
2. Membantu penyerbukan.
3. Dapat membawa uap air, sehingga udara yang panas akan menjadi
sejuk.
4. Membawa gas-gas yang sangat dibutuhkan tanaman, seperti CO2.
Disamping memiliki dampak positif, angin juga berdampak negatif
bagi tanaman, seperti :
1. Penyerbukan yang dibantu angin akan dapat menyebabkan benih
menjadi tidak murni (tercampur dengan tepung sari dari tanaman
lain), sehingga tanaman perlu diisolosi.
2. Dapat menyebarluaskan benih-benih rumput liar.
3. Membawa serangga tertentu keberbagai lokasi pertanian.
4. Angin yang kencang dapat merebahkan tanaman.
G
b
k
p
m
k
j
A
m
Gambar 5.1
Gambar 5.2
Keadaan
berkepanjan
karena men
pada prose
meningkatka
sehingga me
kecepatan an
juga dapat
Angin berpe
membantu p
. Pohon Pen
Sejauh 15
. Perlindung
atmosfer y
ngan dan tid
nghambat ka
es fotosint
an aliran d
emperlancar
ngin yang te
memperluas
eran penting
penyerbukan
nahan Angin
– 20 Kali T
gan Tergantu
yang stabil
dak mengun
arena penyer
tesis dan
difusi gas C
r proses foto
erlalu tinggi
s penyebaran
g pada pengu
n tanaman.
n Menjamin
Tinggi Pohon
ung dari Pad
sering men
ntungkan ba
rapan dan p
respirasi.
CO2 dan O
osintesis dan
dapat merus
n jasad ren
uapan udara
Keselamata
n.
datnya Mahk
nyebabkan u
agi metaboli
pembuangan
Tiupan an
O2 dipermuk
n respirasi. A
sak organ ta
ik patogen
di sekitar ta
83
n Tanaman
kota Pohon.
udara diam
isme daun,
gas panas
ngin akan
kaan daun
Akan tetapi
anaman dan
(penyakit).
anaman dan
84
Tabel 5.4. Suhu Kardinal Tanaman.
N
o
Kultivar Minimum
lethal
Minimu
(T dasar)
Optimum Maksimum Maksimum
Lethal
Sub Tropika (dataran rendah)
1 Asparagus 0 10 24-30 35 41
2 Kubis 0 4 10-16 35 38
3 Wartel -1 4 7-29 35 -
4 Selada 0 2 4-27 29 38
5 Melon -1 16 25-27 - -
6 Bawang
merah
0 2 10-30 35 38
7 Kentang -2 - 15-20 26 29
8 Tomat 0 14 18-25 27 -
9 Semangka 3 16 21-30 41 -
10 Gandum -9 5 15-20 37 -
11 Apel -34 -23 11-19 24 -
12 Anggur 0 4 20-30 40 -
13 Sorgum -6 10 24-30 44 49
14 Jagung 1 10 16-30 41 42
15 Kedelai - - 20-25 - -
16 Kapas -1 15 25-30 35 40
Tropika (dataran rendah)
17 Melon -1 16 25-27 - -
18 Semangka 3 16 21-30 41 -
19 Padi - - 22-30 - -
20 Sorgum -6 10 24-30 44 49
21 Jagung 1 10 16-30 41 42
22 Kapas -1 15 25-30 35 40
23 Kacang
tanah
- - 22-28 - -
24 Nenas - - 22-26 - -
25 Tembakau - - 20-30 - -
26 Tebu - - 22-30 - -
27 Pisang - - 25-30 - -
Ket : Sebagian kultivar dataran rendah sub tropika juga umum ditanam di daerah tropika.
C. Fotosintesis dan Respirasi
Tanaman mengalami 2 proses hidup yakni tumbuh (bertambah
ukuran panjang, luas, volume dan bobot) dan berkembang yakni
mengalami penggandaan dan pemisahan fungsi organ melalui fasefase
benih, kecambah, pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan
85
generatif bunga, buah dan biji untuk memperoleh generasi baru.
Fotosintesis dan respirasi adalah merupakan awal proses hidup.
Fotosintesis : 6H2O + 6CO2 + Energi PAR→C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Respirasi : C6H12O6 + O2 → 6O2 + 6H2O + Energi
Gambar 5.3. Mekanisme Fotosintesis Tumbuhan.
Atmosfer menyediakan gas CO2 dan O2, mengatur presipitasi,
mengatur radiasi PAR dan surya, dan tanah menyediakan zat hara agar
kedua proses kehidupan tersebut dapat terselenggara.
Tanaman menggunakan klorofil untuk menangkap, menyerap dan
mengubah energi cahaya surya PAR pada spektrum 0.38 -0.74 mikron
menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Dalam proses ini
CO2 dari atmosfer dan H2O dari perakaran diubah menjadi glukosa,
yaitu karbohidrat sederhana (C6H12O6) dan O2 dilepas ke atmosfer.
Melalui proses metabolisme di dalam sel tanaman, C6H12O6 diproses
menjadi berbagai bahan karbohidrat (CH2O)n yang molekulnya lebih
besar dengan kandungan energi kimia lebih tinggi. Bahan-bahan
tersebut disimpan di berbagai organ seperti daun, batang, akar, umbi,
biji, seluruh jaringan dan sistem organ lainnya.
86
Pertumbuhan (peningkatan ukuran panjang, luas, volume dan berat
organ) adalah proses yang memerlukan energi. Dipenuhi dengan
pembakaran sebagian karbohidrat hasil fotosintesis dengan respirasi.
Dari proses respirasi yang terus-menerus dikeluarkan gas O2 ke
atmosfer.
Respirasi adalah kebalikan dari fotosintesis, kedua reaksi ini
berlangsung serentak. Proses respirasi berlangsung berkelanjutan
selama hidup, hanya dapat dilambatkan pada saat tumbuhan atau
organnya sedang dorman. Sedangkan fotosintesis hanya berlangsung
pada periode cahaya siang hari atau perlakuan cahaya buatan dengan
lampu. Neraca proses fotosintesis harus menghasilkan saldo positif di
pihak fotosintesis.
Proses fotosintesis dan respirasi tergantung pada pengaruh radiasi
surya, gas CO2 dan O2 di atmosfer, kadar air di daerah perakaran
(tanah), pengaruh suhu udara dan suhu tanah. Sedangkan seluruh
unsur khususnya iklim mikro di sekeliling tumbuhan saling
berinteraksi. Dapat disimpulkan fotosintesis dan respirasi dipengaruhi
langsung oleh unsur cuaca/iklim utama yaitu radiasi surya dan suhu
sebagai faktor utama (main factors) dan unsur-unsur lainnya sebagai
pendukung (cofactors).
D. Iklim dan Pewilayahan Tanaman
Iklim adalah sintesis atau kesimpulan dari nilai unsur- unsur cuaca
hari demi hari, bulan demi bulan selama kurun waktu bertahun- tahun
di suatu tempat atau suatu wilayah. Sintesis tersebut sering dianggap
sebagai nilai statistik yaitu rata-rata, maksimum, minimum, frekuensi
kejadian, atau peluang kejadian dan sebagainya. Maka iklim sering
dikatakan sebagai statistik cuaca jangka panjang di suatu tempat atau
wilayah atau dapat pula diartikan sebagai sifat cuaca di suatu tempat
atau wilayah (Handoko, 1995).
Mekanisme pembentukan iklim merupakan suatu proses amat rumit
87
karena dalam sistem bumi atmosfer sendiri terdapat lima komponen
fisik yang masing-masing memiliki dinamika dan saling berinteraksi.
Kelima komponen fisik itu adalah atmosfer, samudera, daratan,
penutupan salju/es, dan tumbuhan (Bey, 1991).
Cuaca dan iklim adalah proses fisika yang berlangsung di atmosfer
dimana tumbuhan hidup. Atmosfer sumber gas CO2 dan O2, sumber
air presipitasi dan radiasi surya, ruang pembuangan kelebihan panas
dan uap air. Masih banyak peran atmosfer lainya bagi tumbuhan.
Maka interaksi: atmosfer- iklim - tanaman sangat eratdan menentukan
produksi pertanian.
E. Peran Iklim dalam Pertanian
Pertanian merupakan rekasaya manusia dalam menyadap energi surya
melalui proses fotosintesis tanaman yang dipadu proses respirasi
untuk menyelenggarakan hidup, tumbuh, berkembang dan reproduksi.
Melalui fotosintesis yang menggunakan klorofil sebagai pemroses,
tanaman menyadap energi surya untuk diubah menjadi energi kimia
dalam bentuk glukosa. Lebih lanjut glukosa diproses organ tanaman
menjadi berbagai senyawa karbohidrat lanjutan yang bermolekul lebih
besar, dengan rangkaian atom lebih kompleks dan bermuatan energi
kimia lebih banyak. Bahan tersebut sebagian disimpan tanaman
sebagai cadangan makanan di dalam biji, buah, umbi dan berbagai
organ penyimpan lainya. Pada berbagai kultivar penghasil pangan dan
pakan, organ simpanan tersebut dimakan manusia dan ternak untuk
menyelenggarakan kehidupan.
Fotosintesis dan respirasi adalah permulaan proses hidup tanaman
sehingga merupakan awal kegiatan pertanian. Klorofil adalah satusatunya
bahan transformator pemroses energi surya menjadi energi
kimia di dalam tumbuhan hidup, dan merupakan bahan pembuka
keajaiban hidup mahluk di dunia (Suseno, 1972).
Atmosfer menyediakan gas CO2 dan O2, mengatur presipitasi,
88
mengatur radiasi PAR dari surya, dan tanah menyediakan zat hara
agar kedua proses pembangkit kehidupan tersebut terselenggara.
Kecepatan reaksi dan laju produksi fotosintesis dan respirasi
dikendalikan iklim. Iklim terbentuk oleh proses integrasi di antara
unsur-unsurnya. Diantara unsur iklim yang terkuat pengaruhnya
terhadap fotosintesis dan respirasi adalah intensitas radiasi surya, suhu
udara, suhu tanah, kecepatan angin, kelernbaban nisbi dan
evapotranspirasi.
Pengendalian fotosintesis, respirasi dan proses metabolisme lainnya
oleh kondisi iklim akan mengatur pertumbuhan dan perkembangan
tanaman yang akhirnya akan menentukan produksi panen.
Pertumbuhan (growth) adalah pertambahan panjang, luas, volume dan
bobot organ; perkembangan (development) adalah diferensiasi fungsi
organ dari hanya berfungsi vegetatif, menjadi vegetatif dan generatif.
Organ yang dipanen mungkin bagian dari organ vegetatif
seperti misalnya akar, batang, daun dan umbi. Sebagian lainnya
mungkin organ generatif, seperti: bunga, buah dan biji. Dari organorgan
tersebut mungkin dipanen unit organ seutuhnya sehingga
ukuran, bentuk, rasa dan keutuhan seluruh unit organ panen harus
dijaga tetap tinggi dalam hal jumlah dan mutu. Contoh dalam hal ini
adalah hasil panen komoditas hortikultura seperti sayuran, bunga
segar, dan buah; tanaman pangan seperti serealia, kacang-kacangan
dan tanaman umbi-umbian; penghasil kavu dan serat seperti pohon
jati, mahoni; serat rami, rosella, kapuk, kapas dan sebagainya. Khusus
pada tanaman industh bahan olahan lebih menekankan pada kadar
kandungan bahan di dalam organ, seperti pati, gula, minyak, serat dan
lainnya, tidak kepada bentuk dan ukuran organ. Kesesuaian hubungan
yang optimum antara iklim dan tanaman, khususnya organ yang
dipanen harus diusahakan untuk memperoleh produksi tinggi dengan
mutu yang baik.
89
F. Kesesuaian Iklim dan Tanaman
Tanaman atau kultivar (cultivated variety) dipilih untuk
dibudidayakan dari sejumlah populasi tumbuhan (vegetation) varietas
liar di daerah plasma nutfah asalnya. Suatu varietas tumbuhan yang
tetap berada di daerah plasma nutfah asalnya dalam jangka panjang
secara empirik membuktikan bahwa kondisi lingkungan setempat
termasuk iklimnya telah sukses menjaga kelestarian generasi. Dari
kenyataan ini dapat disusun definisi tentang kesesuaian iklim dan
tumbuhan sebagai berikut: Kondisi iklim suatu tempat adalah cocok
untuk suatu varietas tumbuhan apabila telah terbukti memungkinkan
varietas tumbuhan tersebut untuk tumbuh, berkembang dan
melangsungkan regenerasi secara sukses sehingga kelestarian plasma
nutfahnya terjamin.
Perlu dipahami bahwa daerah asal suatu varietas tumbuhan, kondisi
iklimnya cocok untuk menjaga kelestarian plasma nutfah tetapi belum
tentu cocok untuk menjamin tingginya kuantitas dan kualitas produksi
sebagai tanaman yang dibudidayakan. Fakta telah membuktikan
bahwa berbagai kultivar tanaman pertanian yang penting ternyata
tidak sukses dikembangkan di daerah plasma nutfah asal karena
ternyata kondisi iklim setempat tidak menjamin sukses produksi.
Berbagai wilayah pusat produksi membuktikan bahwa kultivar
yang didatangkan dari daerah plasma nutfah di lain benua telah sukses
berproduksi dalam kurun waktu lama. Di antaranya kopi Arabica
(Coffea arabica L.) yang berasal dari Pegunungan Kaffa, Illubabor
dan Gammugofa di dataran tinggi Ethiopia dan kopi Robusta (C.
canephora L.) dari hutan tropika Sudan dan Congo, kedua kultivar
tersebut menghasilkan biji dalam jumlah besar dan serentak dengan
mutu tinggi setelah dikebunkan di dataran tinggi Amerika Tengah,
Brasilia dan Asia Tenggara di daerah yang jelas perubahan musim
kemarau dan musim hujannya sehingga mendorong pembungaan,
pembesaran buah dan pematangan biji secara serentak dengan kadar
90
kafein, rasa dan aroma yang baik serta jumlah panen tinggi. Pusat
produksi kopi umumnya bertipe iklim Am, Aw dan Cw menurut
metode Koppen.
Karet (Hevea brasiliensis L) dari plasma nutfahnya di Manaus,
Lembah Amazon Brazilia, baru sukses berproduksi lateks setelah
dikebunkan besar-besaran di dataran rendah tropika basah di Malaysia
dan Indonesia. Penanaman secara monokultural di daerah asalnya
kurang berhasil karena kendala penyakit karat daun yang sulit diatasi.
Daerah iklim yang cocok umumnya adalah tipe Af dataran rendah
untuk menjamin kontinuitas produksi lateks.
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq} berasal dari pantai barat
Afrika yang beriklim agak kering (Aw) dan sukses dikebunkan besarbesaran
di daerah tipe iklim Af/ Am. Di Malaysia dan Indonesia, yang
lebih besar dibandingkan daerah plasma nutfahnya.
Tebu (Saccharurn afficinarum L.) berasal dari Irian (New Guinea)
dengan tipe iklim umumnya Af (Purseglove, 1981). Ternyata sukses
dikembangkan di Cuba, India, kepulauan Mauritius, China, Taiwan,
Indonesia dan beberapa negara di Caribia dan Amerika Tengah. Untuk
meningkatkan produksi batang tebu diperlukan irigasi kontinu pada
periode pertumbuhan batang dan untuk memperoleh kadar gula tinggi
perlu musim kemarau yang cukup. Maka wilayah yang sesuai untuk
perkebunan tebu beririgasi adalah daerah tipe iklim Aw dan Am
dataran rendah yang berada di bawah daerah pegunungan penangkap
hujan (Catchment area) yang produktif dalam pengadaan air.
Dalam pengembangan komoditas kultivar perenial untuk
kepentingan industri seperti karet, kelapa sawit dan kina, peran Kebun
Raya Bogor (KRB) yang didirikan pada tahun (1812 - 1816) oleh
Gubernur Rafles, sangat besar terutama dalam pertukaran bibit dan
benih kultivar introduksi tersebut untuk pengujian lapang. Sebagai
contoh, sebelum diperkebunkan besar-besaran bibit karet dan kelapa
sawit yang dikirim dari daerah plasma nutfahnya ditanam lebih dahulu
di KRB. Melalui penelitian yang seksama sifat- sifat botani dan
91
kemampuan produksi serta umur ekonomisnya telah lebih dahulu
diketahui. Akhirnya dari benih hasil panen yang diperoleh di KRB
selanjutnya ditangkarkan (diperbanyak) dan dikebunkan. Perkebunan
yang di buka sekitar awal abad dua puluh umumnya telah
menggunakan pedoman pewilayahan iklim mengikuti metode
klasifikasi Koppen yang mulai di publikasikan.
Dari beberapa contoh di atas dapat disimpulkan bahwa untuk
mengembangkan suatu kultivar tanaman memerlukan kesesuaian
lingkungan. Dari segi iklim diperlukan kondisi iklim yang dapat
menunjang pertumbuhan seluruh tanaman sehingga menjamin
produksi tinggi, dan mendorong pertumbuhan atau perkembangan
organ panen sehingga mutunya terjarnin. Dalam hal kesesuaian iklim
dan tanaman/ kultivar, daerah pusat produksi suatu komoditas
pertanian yang telah cukup lama, merupakah daerah iklim yang sesuai
untuk kultivar tersebut.
Dari kenyataan ini dapat disusun definisi tentang kesesuaian iklim
untuk suatu kultivar/ tanaman sebagai berikut : Kondisi iklim suatu
tempat adalah cocok untuk suatu varietas tanaman apabila telah
terbukti memungkinkan varietas tersebut dapat tumbuh dan atau
berkembang baik, serta menghasilkan produksi panen yang tinggi
kuantitas maupun kualitasnya dalam kurun waktu yang panjang,
secara ekononn menguntungkan sehingga kelestarian sebagai pusat
produksi terjamin.
Suatu wilayah dimana varietas tertentu dapat tumbuh baik
sebagai tumbuhan belum tentu ikilmnya cocok untuk varietas tersebut
sebagai tanaman. Contohnya pohon kurma tumbuh subur di Indonesia
tetapi tidak menghasilkan buah. Karet mudah tumbuh subur di
Pasuruan tetapi pada musim kemarau produksi lateks akan turun
drastis. Di kawasan yang tinggi curah hujannya dan merata sepanjang
tahun menyebabkan kapas dan kapuk akan tumbuh subur dan berbuah
lebat tetapi mutu seratnya rendah, kusut dan berwarna, karena selalu
tertimpa air hujan setelah buah dan seratnya terbuka. Jadi kondisi
92
iklim basah seperti Bogor untuk tanaman kapuk dan kapas akan
mendorong pertumbuhan dan produksi buah tetapi merusak mutu
serat. Demikian pula tebu bila ditanam di Bogor kadar gulanya rendah
karena intensitas radiasi dan lama penyinaran kurang, sedangkan
kadar air tanah senantiasa tinggi.
Banyak contoh- contoh pengembangan pusat produksi kultivar
penghasif komoditas pertanian yang gagal karena ternyata adanya
kendala ketidak sesuaian iklim yang kurang diperhitungkan sejak
awal. Perkebunan tebu di Makariki (Pulau Seram) yang gagal karena
musim kemarau terlalu singkat, uji coba sekitar tahun 1960. Pada
waktu bersamaan, terjadi kegagalan pengembangan kapas dan
pabriknya di daerah Lombok Timur yang disebabkan karena musim
hujan terlalu pendek tidak mencukupi pertumbuhan vegetatif. Kurang
tingginya mutu kopi pada beberapa daerah di Sumatra Selatan,
Bengkulu, dan Lampung mungkin disebabkan kurang panjangnya
musim kemarau. Rendahnya mutu daun teh yang berasal dari
perkebunan rakyat yang pada umumnya pada ketinggian kurang dari
1000 m.dpl. terutama disebabkan kondisi suhu udara yang terlalu
tinggi sehingga kadar zat aktif penentu rasa dan aroma kurang
optimum. Tanaman teh memerlukan kondisi iklim yang dilematis.
Bila ditanam di dataran rendah < 1000 mdpl produksi daun per bulan
tinggi karena pertumbuhan vegetatifnya cepat (pada suhu tinggi) tetapi
rasa dan aromanya kurang baik. Di sisi lain, penanaman di dataran
tinggi > 1000 mdpl menghasilkan rasa dan aroma teh yang baik tetapi
produksi daun per bulan rendah karena pertumbuhan vegetatifnya
lambat (karena suhu udara rendah). Gejala yang hampir sama terjadi
juga pada berbagai kultivar penghasil zat penyegar dan minyak atsiri
tertentu (kopi, kina, akar wangi, dan lain-lain).
93
BAB 6
PENGARUH IKLIM TERHADAP HAMA
DAN PENYAKIT TANAMAN
A. Iklim dan Organisme Pengganggu Tanaman
Pengaruh iklim dan cuaca pada kehidupan serangga telah diketahui
lebih dari 250 tahun yang lalu, tetapi penelitian mengenai hal itu baru
berlangsung sekitar 70 tahun terakhir ini. Hal yang kurang lebih sama
juga dialami pada penelitian mengenai iklim dan cuaca terhadap
patogen penyebab penyakit. Meskipun pada saat ini telah banyak
percobaan dan penelitian dilakukan namun masih belum bisa
mengungkap semua aspek yang berkaitan dengan interaksi iklim dan
cuaca dengan hama dan penyakit. Oleh karenanya masih diperlukan
banyak penelitian mengenai pengaruh iklim dan cuaca terhadap
perkembangan dan pertumbuhan serangga serta patogen terutama
dalam aspek yang berkaitan dengan perlindungan tanaman dan
peramalan serangan.
Sampai sejauh ini telah diketahui bahwa iklim dan cuaca memiliki
peranan penting baik langsung maupun tidak langsung pada
penyebaran, pemencaran, kelimpahan dan perilaku serangga serta
pelepasan dan peletakan spora, infeksi dan penetrasi, kolonisasi dan
pembentukan organ pembiakan pada cendawan atau bakteri. Dalam
hubungan di atas dapatlah dikatakan bahwa ada dua proses yang
berinteraksi yaitu proses fisik yang ditampilkan dalam bentuk pola dan
fenomena iklim atau cuaca, mikro maupun makro, serta proses biologi
yang ditampilkan dalam bentuk pertumbuhan, perkembangan dan
dinamika populasi atau epidemiologi.
Seiring dengan makin kerap dan berkembangnya penelitian dalam
bidang meteorologi dan klimatologi maka beberapa tahun terakhir ini
telah berkembang disiplin ilmu baru yang dikenal sebagai
94
biometerologi atau bioklimatologi, Disiplin ilmu ini asalnya cabang
dari ekologi yang mempelajari interaksi antara faktor fisik maupun
kimia dari lingkungan atmosfer suatu organisme hidup baik di alam
terbuka maupun di laboratorium.
Tujuan biometeorologi adalah mengekstraksi sampai seberapa jauh
pengaruh iklim dan cuaca terhadap variasi-variasi biologi baik fenotipik
maupun genoptik. Karena menurut anggapan dalam biometeorologi
bahwa semua bentuk kehidupan tidak lepas dari pengaruh lingkungan
atmosfernya dan bahwa organisme memperlihatkan suatu adaptedness
dan adaptability terhadap iklim dan cuaca.
B. Pengaruh Iklim Terhadap Serangga Hama
Darwin dalam bukunya "The Origin of Species" menyatakan bahwa
iklim mempunyai peranan penting dalam menentukan banyak ratarata
suatu spesies di suatu tempat dan ia beranggapan bahwa musimmusim
yang sangat kering atau sangat dingin merupakan penekan
populasi yang sangat efektif.
Dalam hal ini, serangga tergolong hewan yang setara genetik
sangat plastis. Oleh karenanya sebagai kelompok serangga bisa sangat
sukses hidup dan menyebar di seluruh dunia karena daya adaptasinya
besar. Serangga hampir dapat hidup di semua habitat yang ada mulai
dari daerah kutub yang dingin membeku sampai daerah gurun pasir
yang panas dan kering, di air dan di tanah.
Dalam menelaah kehidupan iklim dengan serangga dan
perkembangan populasinya dapat dikategorikan dua aliran yang
berbeda yaitu pertama aliran iklim yang menyatakan bahwa iklimlah
yang mengatur populasi organisme sedang yang kedua, aliran biologi
yang menyatakan bahwa faktor yang bertautan padatlah (parasit dan
predator) yang dapat mengatur populasi dan bukan iklim yang bekerja
secara tidak bertautan padat. Cuaca dan iklim dapat mempengaruhi
fisiologi dan perilaku serangga. Namun demikian pengaruhnya
95
terhadap individu adalah lepas dari padat populasinya, karena cuaca
dan iklim dikatakan bekerja sebagai faktor yang tidak bertautan padat.
Dengan kata lain perubahan populasi ditentukan oleh keadaan cuaca
dan iklim, tetapi tingkat keseimbangan populasi ditentukan oleh
keadaan cuaca dan iklim, tetapi tingkat keseimbangan populasi diatur
oleh faktor yang bertautan padat (parasit dan preditor, makanan),
Iklim merupkan sebagai conditioning factor, faktor yang memberi
persyaratan lingkungan, sedang faktor biologi adalah faktor yang
mengatur populasi (governing factor). Dengan demikian faktor biologi
dapat penting atau kurang penting dalam pengaturan populasi
tergantung pada keadaan fisik lingkungan yang memberikan prasyarat.
Agak sedikit berbeda dengan Smith namun tetap komprehensif
adalah Andrewartha dan Birch (1974) yang mengemukakan bahwa
komponen-komponen lingkungan hidup haruslah dibatasi sebagai
sesuatu yang dapat dipelajari secara sendiri-sendiri melalui pengamatan
dan percobaan terutama mengenal pengaruhnya ter-hadap kecepatan
perkembangan, keperidian, turun naiknya populasi maupun penyebaran
dan kelimpahan suatu hewan.
Menurut Andrewartha (1974) pengertian mengenai lingkungan
hidup suatu hewan adalah segala suatu di luar hewan yang dapat
mempengaruhi kemungkinan kelangsungan hidup dan berkembangnya.
Selanjutnya Andrewartha (1961) serta Andrewartha dan
Birch (1974) berpendapat bahwa komponen lingkungan hidup suatu
hewan terdiri atas empat komponen yaitu cuaca, makanan, organisme
dan hewan lain termasuk predator dan parasit dan tempat hidup hewan
tersebut.
Kehidupan serangga sebagai hewan berdarah dingin
(poikilotermal) akan sangat dipengaruhi oleh keadaan cuaca dan iklim
tempat hidup atau habitatnya. Dalam hubungan ini telah diakui bahwa
cuaca dan iklim merupakan komponen lingkungan yang berpengaruh
besar terhadap perilaku, perkembangan populasi maupun penyebaran
suatu spesies serangan. Besarnya pengaruh ini berbeda untuk tiap
96
spesies dan pengaruhnya bisa langsung maupun tidak langsung
(Koesmaryono, 1991).
Penelaahan komponen iklim dalam hubungannya dengan
kehidupan serangga mencakup beberapa hal. Pertama menentukan
faktor iklim apa dan berapa intensitasnya yang mempengaruhi habitat
serangga, sehingga dapat dianalisis secara mendalam tentang
hubungan antara keadaan dan perubahan iklim makro suatu daerah
dengan timbul lenyapnya serangga-serangga di daerah-daerah
tersebut. Kedua, mengetahui penyebaran daerah-daerah yang
memiliki faktor-faktor iklim yang berpengaruh tersebut dan ini erat
hubungannya dengan klasifikasi iklim. Ketiga, memperhatikan dan
meneliti perubahan iklim mikro yang bersifat mendadak dan tanggap
yang diwujudkan oleh serangga karena hal tersebut. Termasuk dalam
hubungan ini kemungkinan pendugaan perubahan iklim pada masa
datang dan pengaruhnya terhadap serangga.
Dalam memahami hubungan antara cuaca dan iklim dengan
serangga yang lebih penting adalah memahami keadaan iklim mikro
di dalam pertanaman tempat serangga itu hidup.
Keadaan iklim mikro ini akan berbeda dengan iklim makro.
Namun demikian karena pada dasamya iklim mikro merupakan
resultante yang khas dalam iklim makro dengan komponen
lingkungan lain di daerah tersebut maka untuk keadaan tertentu
penelaahan dapat juga dilakukan melalui pengamatan dan analisis
iklim makro (Koesmaryono, 1991).
Hubungan antara cuaca dan iklim dengan kehidupan serangga
merupakan fenomena yang kompleks serta aspek yang menarik untuk
diteliti. Faktor cuaca dan iklim seperti suhu, kelembaban, hujan,
radiasi. angin dan lainnya, secara sendiri maupun bersama-sama
dengan komponen lingkungan lainnya dapat menghasilkan resultante
yang berpengaruh besar terhadap pertumbuhan populasi dan
penyebaran serangga (Koesmaryono, 1991).
Sebaran geografik suatu organisme antara lain dibatasi oleh faktor97
faktor fisik yaitu suhu, kelembaban, air dan cahaya di habitatnya.
Keadaan faktor-faktor tersebut di habitat pada suatu atau periode
tiada lain adalah keadaan cuaca dan iklim.
1. Suhu Udara
Suhu merupakan salah satu faktor pembatas penyebaran hewan.
Pengaruhnya dapat terhadap stadia dari daur hidup, kelangsungan
hidup, pertumbuhan dan perkembangbiakannya. Adaptasi suatu spesies
terhadap keadaan suhu tinggi dan rendah akan mempengaruhi sebaran
geografik spesies tersebut (Krebs, 1978).
Dikatakan oleh Andrewartha dan Birch (1974) bahwa batas
kisaran suhu yang nyaman mungkin berhubungan dengan
karakteristik kisaran suhu tempat suatu spesies biasa hidup. Oleh
karena itu dalam hal adaptasi lingkungan pada tempat yang berbeda
karakteristik suhunya mungkin akan berpengaruh terhadap kecepatan
perkembangan suatu spesies. Telah lama diketahui bahwa hewan
berdarah dingin termasuk serangga akan lebih cepat menyelesaikan
perkembangan stadia hidupnya di daerah panas daripada di daerah
dingin.
Pada umumnya suhu merupakan faktor dominan yang
mengendalikan perkembangan, kelangsungan hidup dan penyebaran
serangga. Banyak penelaahan hubungan cuaca dan iklim dengan
serangga berdasar pada pengukuran suhu sebagai faktor pembatas.
Analisis suhu dalam hubungan tersebut dapat meliputi penentuan
ambang suhu bagi kehidupan serangga sampai penentuan terapan panas
sebagai gambaran kuantitatif pengaruh suhu.
Andrewartha dan Birch (1974), menjelaskan bahwa pengaruh suhu
terhadap keperidian Toxoptera graminum Rond. seperti diperlihatkan
Gambar 6.1. Laju perkembangan dan keperidian kutu daun sangat
dipengaruhi oleh perubahan suhu. Sampai batas suhu tertentu di
bawah atau di atas suhu optimumnya laju perkembangan akan
menurun dan keperidian berkurang. Namun demikian dikatakannya
b
t
G
p
u
k
d
a
k
t
bahwa ada
toleran terha
daun sycamo
Keterangan :
Gambar 6.1
Dari ha
(Hyalopteru
perkembang
suhu juga be
udara 12.3°
kemudian d
dilahirkan m
Pada p
(Chrompahis
akan menun
keperidian
terhadap laju
Beberap
beberapa k
adap keadaa
ore (Drepano
Garis penuh ada
. Pengaruh
1931).
asil penelitia
us pruni Geo
gan serangga
erpengaruh p
°C jumlah
dengan naikn
meningkat hin
penelitian d
s juglandico
nda perkemb
serangga te
u perkemban
pa hasil pene
kutu daun m
an suhu rend
osiphum plat
alah bentuk bersay
Suhu Pada
an Smith (
ff.) didapatk
a tersebut de
pada laju pe
rataan nim
nya suhu sa
ngga 8.1.
dengan me
ola Kalt.) dik
bangan, mem
ersebut. Ilu
ngan serangga
litian tentan
memiliki tan
dah maupun
tanoides Sch
yap dan garis putu
Keperidian
1937) deng
kan korelasi
ngan rataan
embiakan. Pa
mfa yang d
ampai 19.4°
enggunakan
ketahui bahw
mperpendek
ustrasi meng
a ditunjukkan
g kutu daun
nggap yang
tinggi, conto
hr.).
us adalah bentuk ta
T. graminum
gan kutu d
yang tinggi
harian suhu
ada rataan h
dilahirkan a
C jumlah n
kutu dau
wa suhu ting
umur dan m
genai penga
n pada Gamb
alfalfa (Acy
98
g khas dan
ohnya kutu
ak bersayap.
m (Wadley,
daun phim
antara laju
u. Selain itu
harian suhu
adalah 3.9,
nimfa yang
un walnut
ggi ekstrim
mengurangi
aruh suhu
bar 6.2.
yrthosiphon
G
G
kondoi Shi
kaitannya de
faktor terseb
Gambar 6.3.
Gambar 6.2
Gambar 6.3
in.) mengem
engan laman
but sangat m
. dapat diliha
Keterangan :
2. Pengaruh
Perkemb
Larva Hi
3. Hubunga
dilahirkan
10°C dan
mukakan ba
nya periode
mempengaruh
at ilustrasi me
T adalah lama wa
h Rataan S
bangan (1/T
ingga Dewa
an Antara P
n oleh R. pa
n 14°C (Dixo
ahwa faktor
penyinaran,
hi lahirnya k
engenai hal i
ktu perkembangan
Suhu Tiap
) C. junglan
sa.
Persentase B
adi dengan p
on, 1978).
r suhu ini
yang kombi
keturunan sek
ini.
dalam hari.
Jam Terha
ndicola selam
Bentuk Sek
panjang hari
99
juga erat
inasi kedua
ksual. Pada
adap Laju
ma Periode
ksual yang
pada suhu
100
Mengenai pertumbuhan populasi, Tamaki, Weiss dan Long (1980)
mengemukakan bahwa pertumbuhan populasi Myzus persicae Sulz.
selama 15 hari tampak meningkat dengan cepat pada keadaan kisaran
suhu 15.4°C - 33.7°C dengan rataan 27.2°C, sedang pada kisaran suhu
14.5°C - 38.7°C dengan rataan 28.4°C pertumbuhan populasi menjadi
tertekan lebih rendah. Selanjutnya pada kisaran suhu tinggi 14.3°C -
41.7°C dengan rataan 30.0°C pertumbuhan populasi menjadi sangat
tertekan.
2. Kelembaban Udara
Tidak ada organisme yang dapat hidup tanpa air karena sebagian besar
jaringan tubuh dan kesempurnaan seiuruh proses vital dalam tubuh
akan membutuhkan air (Koesmaryono, 1991). Serangga akan selalu
mengkonsumsi airdari lingkungannya dan sebaiknya secara terusmenerus
akan melepaskan air tubuhnya meialui proses penguapan dan
ekresi. Dalam hal ini kebutuhan air bagi serangga sangat dipengaruhi
oleh keadaan ling-kungan hidupnya terutama kelembaban udara
(Sunjaya, 1970).
Kelembaban nisbi udara atau defisit kejenuhan udara dipakai
untuk menyatakan pengertian kelembaban udara dalam hubungan
dengan ekologi. kelembaban udara merupan faktor pembatas
penyebaran serangga yang cukup penting. Menurut Andrewartha dan
Birch (1974), mengenai ketahanan serangga terhadap kekeringan
menunjukkan korelasi yang tinggi dengan keadaan lembab tempat
hidupnya.
Secara umum kelembaban udara juga dapat mempengaruhi
pembiakan, pertumbuhan, perkembangan dan keaktifan serangga
langsung maupun tidak langsung. Kemampuan serangga bertahan
terhadap keadaan kelembaban udara sekitarnya sangat berbeda
menurut jenisnya. Dalam hal ini kisaran toleransi terhadap kelembaban
udara berbeda untuk setiap spesies maupun stadia perkembangannya,
tetapi kisaran toleransi ini tidak jelas seperti pada suhu.
101
Namun bagi serangga pada umumnya kisaran toleransi terhadap
kelembaban udara yang optimum terletak di dekat titik mak-simum,
antara 73-100 persen (Andrewartha dan Birch, 1974).
Koesmaryono (1991) yang meneliti Aphis avepiae mendapatkan
hasil bahwa persentase peletakan terus tertinggi terjadi pada
kelembaban udara 80-100 persen. Selanjutnya pada penelitian
mengenai pengaruh kelembaban udara terhadap kehilangan air tubuh
serangga dengan menggunakan A fabae Scop. Selama serangga
terbang sejumlah air tubuh akan hilang melalui penguapan, meskipun
demikian proporsi air dalam tubuh dan proses hidrasi bahan kering
(lemak dan Glikogen) tampaknya cenderung tetap. Laju penguapan
selama serangga terbang akan sangat dipengaruhi oleh keadaan
kelembaban udara pada saat itu. Dengan menggunakan ukuran defisit
kejenuhan udara diketahui bahwa kehilangan air tubuh pada keadaan
udara kering dapat merupakan faktor pembatas keaktifan penerbangan
bila defisit kejenuhan udara melebihi 23 mm Hg. Dalam keadaan ini
jumlah kehilangan air melalui penguapan mungkin lebih besar
daripada yang dihasilkan oleh proses metabolismenya.
Faktor suhu umumnya dipengaruhi oleh kelembaban. Kedua
faktor tersebut di lapang menunjukkan tingkat interaksi yang tinggi
dalam mempengaruhi keaktifan, perkembangan, dan daya tahan hidup
serangga. Bahkan dikemukakan oleh Andrewartha dan Birch (1974)
bahwa suhu dan kelembaban secara bersama-sama dapat
mempengaruhi pembiakan dan perkembangan bebe-rapa spesies,
Pengaruh ini berbeda dibandingkan dengan pengaruh faktor tersebut
sendiri-sendiri. Selain itu diketahui pula bahwa kelembaban dapat
mempengaruhi preferensi terhadap suhu pada beberapa spesies. Hasil
penelitian Blantran de Rozari (1973) menunjukkan bahwa peningkatan
angka kematian Ostrinia nubilalis Hubn., selain dipengaruhi suhu
maksimum juga sangat dipengaruhi oleh keadaan lembab udara.
Selanjutnya ilustrasi mengenai interaksi suhu dan kelembaban udara
terhadap serangga Locusta migratoria migratoriuides dikemukakan
j
G
k
juga oleh An
6.4.
Selanjut
dan kelemb
penyebaran
normal, ma
lingkungan.
Gambar 6.
3. Huj
Hujan me
berpengaruh
Unsur-unsu
adalah cur
(Koesmaryo
Pengaruh
secara mek
kelembaban
ndrewartha d
tnya Koesm
baban meru
serangga. N
aka serangg
.4. A.Wak
migr
Seks
B. Lam
pada
jan
mpunyai a
h terutama
ur yang pent
rah hujan,
ono, 1991).
h hujan pad
kanik atau
n udara dan
dan Birch (1
maryono (19
upakan dua
Namun pad
ga agaknya
ktu yang
atoriodes-De
ual pada Ber
ma Hidup Ser
Berbagai K
arti penting
pada pertum
ing dalam a
jumlah ha
da kehidupan
secara tid
n tanah. P
1974) sepert
91) mempe
a faktor pe
da kelembab
toleran te
dibutuhkan
ewasa untu
rbagai Kelem
rangga Dew
Kelembaban N
g dalam
mbuhan dan
analisis hujan
ari hujan d
n serangga
dak langsun
Pengaruh m
ti terlihat pa
erlihatkan ba
embatas uta
ban udara d
erhadap kea
oleh L
uk Menjad
mbaban Nisb
wasa Tersebu
Nisbi.
kehidupan
n keaktifan
n dalam hub
dan kelebat
bisa bersifat
ng terhadap
mekanik dim
102
da Gambar
ahwa suhu
ama dalam
dalam taraf
adaan suhu
migratoria
di Matang
bi.
ut di Udara
serangga,
serangga.
bungan ini
tan hujan
t langsung
p keadaan
maksudkan
103
sebagai akibat hentakan langsung butir hujan pada serangga atau pada
tempat hidupnya.
Pada kutu daun pengaruh tersebut lebih terasa terutama jika kutu
daun berada di bagian batang yang tidak terlindung dari hujan. Hujan
yang sangat lebat dapat meng-akibatkan banvak kutu daun yang jatuh
dan mati hanyut sehingga mengurangi populasi dalam besaran yang
cukup berarti.
Sebaran hujan sepanjang tahun di suatu tempat memiliki ciri
tertentu. Sebaran tersebut akan menunjukkan panjang-pendeknya
periode hujan dengan curah hujan banyak (bulan basah) dan periode
bulan dengan curah hujan sedikit (bulan kering). Embutan dan
ledakan populasi suatu hama mungkin sangat erat hubungannya
dengan periodisitas sebaran hujan tersebut. Keadaan kelembaban
udara dan tanah yang berbeda antara periode bulan basah dengan
bulan kering dapat menghambat atau merangsang keaktifan serangga
tersebut.
4. Cahaya dan Radiasi
Pada penelitian serangga di lapang praktis tidak mungkin memisahkan
akibat pengaruh cahaya dan pengaruh panas. Sumber cahaya dan
panas yang utama di alam adalah radiasi surya. Radiasi dalam hal ini
dibedakan menjadi dua macam yakni radiasi langsung yang bersumber
dan surya dan radiasi baur yang berasal dari atmosfer secara
keseluruhan. Biasanya untuk menjelaskan pengaruh radiasi dibedakan
antara panjang gelombang cahaya dan intensitas cahaya atau radiasi
(Koesmaryono, 1991).
Pengaruh cahaya terhadap perilaku serangga berbeda antan
serangga yang aktif siang hari dengan yang aktif malam hari. Pada
serangga yang aktif siang hari keaktifannya akan dirangsang oleh
keadaan intensitas maupun panjang gelombang cahaya di sekitarnya.
Sebaliknya pada serangga malam, keadaan cahaya tertena mungkin
dapat menghambat keaktifannya (Koesmaryono, 1991).
104
Secara umum cahaya dapat berpengaruh pada keaktifan. ^ertumbuhan
dan perkembangan serangga. Dari percobaan di labors
torium dengan menggunakan cahaya buatan diketahui bahwa lama
penyinaran sangat mempengaruhi terjadinya imago bersayar dan tidak
bersayap pada kutu daun. Lama penyinaran juga dapat mempengaruhi
lahirnya kenturunan seksual dan partenogenetik.
Melalui pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman perubahan
intensitas cahaya di sekitar pertanaman mungkin akar mempengaruhi
keaktifan pengambilan makanan dan perkembangbiakan kutu daun.
Selanjutnya menurut Bawden (1964), gejalan virus yang ditunjukkan
pada tanaman akibat penularan oleh kutu daun juga bergantung pada
intensitas cahaya di sekitar pertanaman.
5. Angin
Angin merupakan gerak massa udara relatif terhadap permukaan bumi
pada arah horizontal dari daerah bertekanan udara tinggi ke daerah
bertekanan udara rendah. Dalam keadaan tertentu angin tidak
memberikan akibat langsung pada pertumbuhan maupun
perkembangan serangga. Angin akan berpengaruh pada proses
penguapan dan keadaan lembab udara yang secara tidak langsung
member! akibat pada keseimbangan suhu tubuh maupun kadar air
tubuh serangga. Namun pengaruh angin yang paling penting adalah
karena angin dapat mempengaruhi pemencaran dan keaktifan serangga.
Imago kutu daun bersayap adalah serangga yang tidak dapat
bertahan lama terbang sehingga penyebaran vertikal maupun horisontal
seringkali dibantu oleh angin yang lemah sekalipun. Angin juga
mempengaruhi migrasi dan infestasi pertama A. fabae di pertanaman.
Kedua peneliti tersebut beranggapan bahwa pada saat migrasi pertama.
Koloni migrantes akan banyak dijumpai pada bagian tepi tanaman
yang berhadapan dengan arah bertiupnya angin dari pertanaman yang
telah terserang.
105
C. Pengaruh Iklim Terhadap Penyakit
Cuaca atau iklim sangat berpengaruh terhadap penyakit tumbuhan,
khususnya bagi penyakit yang disebarkan oleh angin. air dan
serangga. Dalam masa pra penetrasi patogen sangat peka terhadap
perubahan lingkungan. Penyakit tum-buhan itu sendiri diartikan
sebagai kerusakan-kerusakan yang disebabkan oleh cendawan,
bakteri, virus, mikroplasma dan yang disebabkan oleh faktor
lingkungan yang tidak cocok (kekurangan atau kelebihan hara tertentu,
polusi dan lain-lain). Diantaranya penyebab penyakit tersebut,
cendawan dan bakteri merupakan patogen yang banyak menyerang
tanaman.
Cendawan yang umumnya disebarkan dalam bentuk spora atau
potongan bagian dari hifa yang penyebarannya dapat dibantu oleh
angin, air, hewan, manusia, kontak langsung atau terkandung dalam
bagian tanaman (biji, umbi). Bakteri juga dapat menyebar dengan cara
yang sama, sedang virus dan mikroplasma kebanyakan disebarkan oleh
serangga, tapi dapat juga oleh manusia sendiri atau melalui bagian
tanaman.
Perubahan faktor lingkungan fisik, iklim atau cuaca akan sa-ngat
berpengaruh terhadap perkembangan penyakit pada saat patogen
masih berada di luar jaringan tanaman (pre penetrasi). Pada waktu
tersebut patogen sangat peka dan menentukan apakah iklim atau cuaca
cukup mendukung perkembangan.
Suatu penyakit tanaman di alam akan dipengaruhi oleh tiga faktor
yaitu patogen itu sendiri, faktor luar dan tumbuhan inang. Namun
bagi pertanaman faktor tersebut ditambah dengan peran manusia yang
mempengaruhi ketiga faktor lainnya.
Dalam meninjau pengaruh iklim atau cuaca terhadap perkembangan
penyakit maka yang paling penting adalah bagaimana men-jelaskan
perilaku iklim mikro sekitar pertanaman atau bahkan pada lapisan
yang lebih tipis di sekitar daun atau batang yang disebut sebagai
106
boundary layer. Perubahan lingkungan fisik pada lapisan tipis atau di
sekitar pertanaman itulah yang sangat menentukan keberhasilan
patogen menimbulkan penyakit. Namun demikian dalam beberapa hal
masalah tersebut sulit untuk diteliti, sehingga diperlukan pengertian
mengenai hubungan antara pola iklim makro dengan iklim mikro di
sekitar tanaman.
1. Kelembaban Udara
Kelembaban udara yang relatif tinggi sepanjang tahun di Indonesia
merupakan kondisi potensial bagi timbulnya penyakit. Terjadinya
infeksi patogen kerap kali ditentukan oleh kondisi kelembaban di
sekitar pertanaman, terutama bagi patogen cendawan.
Salah satu contoh bagaimana kelembaban sangat berpengaruh
adalah pada kasus penyakit cara teh (Exobasidium vexans). Penyakit ini
ternyata dapat secara drastis dikurangi tingkat serangganya dengan
cara mengurangi kelembaban sekitar pertanaman melalui pemotongan
atau pengurangan potion pelindung. Pada penyakit lain cara ini dapat
berupa pemangkasan atau penjarangan.
Agak berbeda dengan penyakit cendawan, penyakit yang
disebabkan oleh virus ternyata umumnya lebih berkembang pada
musim kering. Hal ini diduga karena vektor serangga lebih berkembang
pada musim kering. Tingginya kelembaban di Indonesia juga
menimbulkan masalah tersendiri pada penanganan pascapanen yaitu
banyaknya penyakit yang menyerang hasil panen temtama di tempattempat
penyimpanan.
2. Air dan Embun
Air yang dimaksudkan di sini adalah air bebas yang sangat besar
peranannya dalam perkembangan penyakit. Pada penyakit-penyakit
tertentu seperti kanker kina yang disebabkan oleh Phytopthora
cinnamoni atau penyakit lanas tembakau (Phytopthora nocotiane)
dapat tersebar luas terbawa air hujan. Selain itu air gutasi dapat
107
membantu timbulnya penyakit seperti yang terjadi pada Xanthomonas
campestris yang menyerang kol dengan mengadakan infeksi melalui
hidatoda (pori air) karena terbawa dalam air gutasi. Sedang pada
Xanthomonas campestris var oryzicola pada padi adanya air bebas
saja tidak cukup untuk mengadakan infeksi dan membutuhkan faktor
lain (Wakman,1984).
Embun juga dapat berperan dalam perkembangan spora dan
infeksi. Penyebab penyakit bulai pada jagung (Sclerospora maydis),
hanya dapat membentuk spora di waktu malam jika daun berembun
(Semangun, 1979).
3. Angin
Pengaruh angin ini umumnya secara tidak langsung dalam hal
peranannya terhadap kelembaban udara dan terjadinya embun.
Sedangkan pengaruh langsungnya adalah terhadap penyebaran spora,
penyebaran serangga vektor dan pelukaan akibat gesekan oleh tiupan
angin.
Pelepasan dan pemancaran konidia Pyricularia orvzae sangat
dipengaruhi oleh kecepatan angin. Menurut beberapa penelitian
didapatkan bahwa pada kecepatan 3 sampai 5 meter per detik konidia
akan terlepas dari kinidiofor bahkan dalam ke-adaan tertentu dapat
terjadi pada kecepatan 1 meter per detik.
Bagaimana peranan angin terhadap pelukan tanaman yang dapat
menjadi jalan bagi penetrasi patogen, ditunjukkan oleh hasil penelitian
Wakman (1984) pada percobaan mengenai X. campestris var.
oryzicola pada padi. Salah satu hasil percobaan yang me-narik adalah
bahwa dalam hal serangan bakteri tersebut, adanya air bebas saja tidak
cukup untuk terjadinya serangan yang optimal. Ternyata bantuan
angin yang menimbulkan luka pada daun akibat mempunyai peranan
besar terhadap masuknya bakteri ke dalam jaringan tanaman (Gambar
6.5.).
G
K
a
t
p
y
b
p
l
a
Gambar 6.5
4. Suh
Ketinggian t
atau lingkun
tempat-temp
penyakit ka
(Ganoderma
yang suhuny
bergaris pad
(Poriahypol
pada teh h
lingkungan
apakah suhu
(Semangun,
Dalam k
5. Skor Infe
Daun Mud
Angin Sa
Minggu se
hu Udara/Lin
tempat dari
ngan tertentu
pat dengan k
arat daun k
a pseudofneu
ya relatif tin
da padi (P
lateritia) ser
hanya merug
relatif lebih
u berpengaru
1979).
keadaan tert
ksi Penyeba
da, dari Per
atu Jam Se
etelah Perlak
ngkungan
permukaan
u kebanyaka
ketinggian te
kopi dan c
um) hanya m
nggi. Sedang
P. oryzae)
rta cendawa
gikan pada
h rendah. Sam
uh pada pat
entu, suhu m
aran Bakteri
rlakuan Pem
etiap Harin
kuan.
laut akan m
an penyakit
ertentu. Peny
cendawan a
merugikan di
g penyakit te
dan cendaw
an akar hita
tempat-temp
mpai saat in
togen atau p
malam hari
i Daun Berg
mberian Air
nya; Pengam
memberikan
hanya meru
yakit bulai pa
akar merah
i tempat-tem
epung, cacar
wan akar m
am (Rosellin
pat tinggi
ni belum ada
pada tanama
bersama-sam
108
gores pada
Hujan dan
matan Dua
suhu udara
ugikan pada
ada jagung,
pada teh
mpat rendah
teh. bercak
merah bata
niaarcuata)
yang suhu
a kejelasan
an inangnya
ma dengan
k
p
m
p
t
G
P
b
D
t
E
p
kelembaban
pembentuka
menentukan
pembesaran
terpengaruh
Gambar 6.6
5. Rad
Pengaruh r
berkurangny
Sedang pen
spora atau
Diketahui b
tersebut (de
Kasus
cacar teh.
Exobasidium
polindungny
n dapat b
an embun d
n terutama
bercak dan
seperti terlih
6. Pengaruh
Potensial S
diasi Surya
radiasi sury
ya kelemba
ngaruhnya se
pembuluh
bahwa spekt
Rozari, 1980
paling me
Setelah dik
m kebun-keb
ya. Penguran
berpengaruh
dan terjadi
pada masa
n pembentu
hat pada Gam
Suhu Kons
Sporulasi dar
ya dapat s
aban dan m
ecara langsu
kecambah s
rum ultra v
0).
enarik adal
ketahui pen
bun teh di
ngan ini dap
h terhadap
gutasi. Suh
a prapenetra
ukan spora
mbar 6.6.
stan pada Pe
ri P. otyzae.
secara tidak
meningkatny
ung adalah
spora pada
violet meman
lah pada p
ngaruh lang
Indonesia d
pat menekan
p penyakit
hu lingkung
asi. Namun
(sporulasi) j
embesaran B
k langsung
ya suhu li
pada efek m
kebanyakan
ng peranan
pengendalian
gsung terha
dikurangi po
n secara dra
109
t melalui
gan sangat
demikian
juga dapat
Bercak dan
g terhadap
ingkungan.
mematikan
n patogen.
dalam hal
n penyakit
adap spora
ohon-pohon
stis tingkat
110
serangan cacar teh, namun ternyata memberikan akibat samping yang
merugikan antara lain meningkatkan serangan tungau dan hama
lainnya serta berkurangnya kesuburan tanah.
Pengaruh radiasi ini juga dapat terlihat menurut aspek lahan.
Pertanaman pada lereng barat yang lebih lambat menerima radiasi
pagi akan lebih lama dalam keadaan lembab, sehingga serangan
penyakit tampak lebih parah. Hal ini terlihat jelas pada penyakit cacar
teh yang merugikan bagi kebun-kebun yang terletak pada lereng
timur.
D. Metode Dasar untuk Analisis Hubungan Iklim dengan Hama
atau Penyakit dan Peramalan
1. Pendekatan Umum untuk Hasil yang Cepat
Pendekatan ini mendasarkan pada data masa lalu yang kemudian
diupayakan mencari kemungkinan-kemungkinan pengendalian dan
peramalan. a. Klimatologi, b. Hystogram, c. Muna's polar chart.
Data yang diperlukan dalam analisis ini adalah data biologi
data klimatologi menurut tempat dan waktu. Data biologi meliputi
data populasi dan data luas serangan, sedang data klimatologi meliputi
unsur radiasi, suhu, kelembaban, hujan, angin evaporasi, dan
data lain yang lengkap.
2. Pendekatan Khusus untuk Hasil yang Lebih Teliti dan
Spesifik
Pendekatan ini berdasarkan pada penelitian laboratorium atau
lapangan yang lebih teliti. Setiap unsur cuaca atau iklim seperti
suhu, kelembaban, hujan angin, dan radiasi baik secara sendiri
maupun bersama-sama dilihat pengaruhnya terhadap pertumbuhan,
perkembangan dinamika populasi dan epidemologi
suatu hama dan penyakit.
111
3. Sistem Peramalan
Peramalan (forecasting) dalam hubungannya dengan hama penyakit
pada dasarnya adalah pendugaan mengenai tingkat se-rangan atau
epidemi suatu hama/penyakit pada waktu yang akan datang.
Sistem peramalan yang rasional harus didasarkan kepada faktorfaktor
yang mempengaruhi awal pemunculan dan penyebaran
selanjutnya dari serangga atau patogen. Faktor yang mempengaruhi
tersebut pada prakteknya cukup banyak, sehingga kita mungkin hanya
bisa memfokuskan kepada beberapa faktor yang penting saja.
Pengetahuan mengenai biologi scrangga atau patogen, kerentanan
tanaman dan faktor-faktor fisik yang mempengaruhi harus difahami
secara mendalam.
112
BAB 7
KLASIFIKASI IKLIM BERDASARKAN
PERTUMBUHAN VEGETASI
A. Sistem Klasifikasi Koppen
Klasifikasi ini merupakan klasifikasi utama yang berdasarkan pada
hubungan antara iklim dan pertumbuhan vegatasi. Sistem klasifikasi
ini paling dikenal dan digunakan secara internasional sejak publikasi
pertamanya pada lahun 1901 sampai perbaikan-perbaikannya yang
tertulis dalam buku Gruudis der Klimakunde tahun 1931.
Dasar klasifikasi ini adalah suhu dan hujan rata-rata bulanan
maupun tahunan yang dihubungkan dengan keadaan vegetasi alami
berdasarkan peta vegetasi De Candolle. Menurui Koppen vegetasi
yang hidup secara alami menggambarkan iklim tempat tumbuhnya.
Vegetasi tersebut tumbuh dan berkembang sesuai dengan hujan efektif
yaitu kesetimbangan antara hujan, suhu dan evapotranspirasi. Jumlah
hujan yang sama akan berbeda kegunaannya bila jatuh pada musim
yang berbeda. Oleh karena itu batas-batas klasifikasi Koppen
berkaitan dengan batas-batas penyebaran vegetasi.
Klasifikasi iklim Koppen disusun berdasarkan lambang atau simbul
tipe iklim yang dengan baik merumuskan sifat dan corak masingmasing
tipe hanya dengan tanda yang terdiri dari kombinasi huruf
yaitu: huruf pertama (huruf besar) menyatakan tipe utama
huruf kedua (huruf kecil) menyatakan pengaruh hujan
huruf ketiga (huruf kecil) menyatakan suhu udara
huruf keempat (huruf kecil) menyatakan sifat-sifat khusus
Pada umumnya, dalam menentukan tipe iklim menurut
Koppen bila perumusannya telah sampai pada kombinasi dua huruf
telah dianggap cukup untuk mencirikan iklim suatu daerah secara
umum.
113
Koppen rnembagi tipe utama menjadi lima kelas yaitu :
A Iklim hujan tropik, suhu bulan terdingin > 18 °C
B Iklim hujan, evaporasi > presipitasi
C Iklim sedang berhujan, suhu bulan terdingin berkisar antara -
3 °C sampai 18 °C dan suhu bulan terpanas > 10 °C
D Iklim hujan dingin (Boreal), suhu bulan terdingin <-3 °C dan
suhu bulan terpanas > 10 °C
E Iklim kutub, suhu bulan terpanas < 10 °C
Pengaruh hujan digambarkan sebagai huruf kedua yang lerdiri atas :
f selalu basah, hujan setiap bulan > 60 mm
s bulan-bulan kering jatuh pada musim panas
S semi arid (steppa atau padang rumput)
w bulan-bulan kering jatuh pada musim dingin (winter)
W arid (padang pasir)
m khusus untuk kelompok tipe A digunakan lambang m
(monsoon) yang berarti musim kemaraunya pendek, tetapi
curah hujan tahunan cukup tinggi sehingga tanah cukup
lembab dengan vegetasi hutan hujan tropik
F daerah tertutup es abadi
Selanjutnya pengaruh suhu dilambangkan sebagai huruf ketiga yang
terdiri atas :
a suhu rata-rata dari buian terpanas > 22.2 °C
b suhu rata-rata dari bulan terpanas < 22.2 °C dan paling
sedikit empat bulan suhunya > 10 °C
c hanya I- 4 bulan suhunya > 10 °C dan suhu bulan terdingin
> - 38 °C
d suhu bulan terdingin < 38 °C
e suhu rata-rata tahunan < 18 °C
i perbedaan suhu antara bulan terpanas dan terdingin < 5 °C
k suhu rata-rata tahunan < 18 °C dengan suhu bulan terpanas
18 °C
1 suhu semua bulan antara 10 - 22 °C
114
Berdasarkan dua kombinasi huruf pertama maka ada 12 tipe iklim
menurut klasifikasi Koppen yaitu :
1. Daerah iklim hujan tropik : Af, Aw dan Am
2. Daerah iklim kering : BS, BW
3. Daerah iklim sedang berhujan : CF, Cs dan Cw
4. Daerah iklim hujan dingi : Df, Dw
5. Daerah Iklim Kutub : Ew, EF
B. Klasifikasi Schmidth – Ferguson
Sistem klasifikasi ini sangat terkenal di Indonesia dan banyak
digunakan dalam bidang kehutanan dan perkebunan. Klasifikasi ini
sebenamya merupakan modifikasi atau perbaikan dari sistem
klasifikasi Mohr yang telah ada sebelumnya dan digunakan di
Indonesia. Penentuan tipe iklim menurut klasifikasi ini hanya
memperhatikai unsur iklim hujan dan memerlukan data hujan bulanan
paling sedikit 10 tahun. Kriteria yang digunakan adalah penentuan
bulan kering bulan lembab dan bulan basah dengan pengertian sebagai
berikut:
Bulan kering (BK) : bulan dengan hujan < 60 mm
Bulan lembab (BL) : bulan dengan hujan antara 60 –
100 mm
Bulan basah (BB) : bulan dengan hujan > 100 mm
Schmidth & Ferguson menentukan BB, BL dan BK tahun dan
tahun selama periode pengamatan yang kemudian dijumlahkan dan
dihitung rata-ratanya. Penentuan tipe iklimnya mempergunakan nilai
Q yaitu ;
Q = Rata-rata Bulan Kering (BK) x 100%
Rata-rata Bulan Basah (BB)
Dari perhitungan nilai Q tersebut dan dengan menggunakan
segi tiga Schmidth & Ferguson maka didapatkan 8 tipe iklim dari A
115
hingga H sebagai berikut :
Gambar 7.1. Nilai Q (%) untuk Menentukan Batas-batas Tipe Iklim
Berdasarkan Klasifikasi Scmidth & Ferguson.
A Daerah sangat basah dengan vegetasi hutan hujan tropika
B Daerah basah dengan vegetasi masih hutan hujan tropika
C Daerah agak basah dengan vegetasi hutan rimba,
diantaranya terdapat jenis vegetasi yang daunnya gugur
pada musim kemarau, misalnya jati
D Daerah sedang dengan vegetasi hutan musim
E Daerah agak kering dengan vegetasi hutan sabana
F Daerah kering dengan vegetasi hutan sabana
G Daerah sangat kering dengan vegetasi padang ilalang
H Daerah ekstrim kering dengan vegetasi padang ilalang
116
C. Sistem Klasifikasi Oldeman
Klasifikasi ini tergolong klasifikasi yang baru di Indonesia dan pada
beberapa hal masih mengundang diskusi mengenai batasan atau
kriteria yang digunakan. Namun demikian, untuk keperluan praktis
klasifikasi ini cukup berguna khususnya dalam klasifikasi lahan
pertanian tanaman pangan di Indonesia. Oldeman telah membuat
sistem baru dalam klasifikasi iklim yang dihubungkan dengan
pertanian menggunakan unsur iklim hujan. Kriteria dalam klasifikasi
iklim ini didasarkan pada perhitungan bulan basah (BB), bulan lembab
(BL) dan bulan kering (BK) yang batasannya memperhatikan peluang
hujan, hujan efektif dan kebutuhan air tanaman. Konsep yang
dikemukakan Ofdeman adalah :
a. Padi sawah akan membutuhkan air rata-rata per bulan 145
mm dalam musim hujan.
b. Palawija membutuhkan air rata-rata 50 mm per bulan pada
musim kemarau
c. Hujan bulanan yang diharapkan mempunyai peluang
kejadian 75 % sama dengan 0.82 kali hujan rata-rata
bulanan dikurangi 30
d. Hujan efektif untuk padi sawah adalah 100%
e. Hujan efektif untuk palawija dengan tajuk tanaman tertutup
rapat sebesar 75 %
Dengan konsep pemikiran di atas maka dapat dihitung hujan
bulanan yang diperlukan untuk padi sawah maupun palawija (X)
dengan menggunakan data jangka panjarig yaitu :
Padi sawah : 145 = 1.0 (0.82 X - 30)
X = 213 mm per bulan
Palawija : 50 = 0.75 (0.82 X -30)
X = 118 mm per bulan
Nilai 213 dan 118 mm per bulan selanjutnya dibulatkan
menjadi 200 dan 100 mm per bulan yang digunakan sebagai batas
p
B
B
B
k
d
k
G
T
penentuan b
Bulan Basah
Bulan lemba
Bulan Kerin
Dalam p
ketentuan p
turut.
Tipe uta
didasarkan
subdivisinya
kering bert
subdivisinya
Gambar 7.
Tipe Utama
A
B
C
D
E
bulan basah (
h (BB) : bu
ab (BL) : bu
ng (BK) : b
penentuan k
panjang peri
ama klasifik
pada juml
a dibagi me
turut-turut.
a.
.2. Segi T
Agrokli
Bulan Ba
>
7-
5-
3-
<
BB) dan bul
ulan dengan r
lan dengan r
bulan denga
klasifikasi ik
iode bulan b
kasi Oldem
lah bulan
enjadi 4 yan
Berikut pe
Tiga Oldem
mat.
asah berturut
9
-9
-6
-4
3
lan kering (B
rata-rata cur
rata-rata cura
an rata-rata c
klimnya, O
basah dan b
an dibagi
basah bertu
ng didasarka
embagian ti
man untuk
t-turut
BK).
ah hujan > 2
ah hujan 100
curah hujan <
Oldeman me
bulan kering
menjadi 5
urut-turut.
an pada jum
ipe iklim u
k Menentuk
117
200 mm
0–200 mm
100 mm
enggunakan
g berturuttipe
yang
Sedangkan
mlah bulan
utama dan
kan Kelas
118
Sub divisi Bulan Kering berturut-turut
1 <2
2 2-3
3 4-6
4 >6
Dari lima tipe utama dan empat sub divisi tersebut maka tipe
iklim dapat dikelompokan menjadi 17 daerah agroklimat Oldeman
mulai dari Al sampai E4. Untuk lebih jelasnya lihat segitiga Oldeman
pada Gambar 7.2. Dalam hubungan dengan pertanian khususnya
tanaman pangan.
Tabel 7.1. Penjabaran Tiap-Tiap Tipe Agroklimat Menurut Oldeman.
Tipe Iklim Penjabaran
Al, A2 Sesuai untuk padi terus menerus tetapi produksi kurang
karena pada umumnya kcrapatan fluks radiasi surya rendah
scpanjang tahun.
Bl Sesuai untuk padi terus mcnerus dengan perencanaan awal
musim
tanam yang baik. Produksi tinggi bila panen pada kemarau.
B2 Dapat tanam padi dua kali setahun dengan varietas umur
pendek dan musim kcring yang pendek cukup untuk tanaman
palawija.
Cl Tanam padi dapat sekali dan palawija dua kali setahun
C2, C3, C4 Setahun hanya dapat satu kali padi dan penanaman palawija
yang kedua hams hati-hati jangan jatuh pada bulan kering.
D1 Tanam padi umur pendek satu kali dan biasanya produksi
bisa tinggi karena kerapatan fluks radiasi tinggi. Waktu
tanam palawija cukup.
D2, D3,
D4
Hanya mungkin satu kali padi atau satu kali palawija setahun,
tergan-tung pada adanya persediaan air irigasi.
E Daerah tni umumnya terlalu kering, mungkin hanya dapat
satu kalipalawija, itu pun tergantung adanya hujan
119
BAB 8
ANALISIS NERACA AIR DAN PENENTUAN
WAKTU TANAM
A. Neraca Air
Neraca air merupakan suatu perincian dari pernyataan hukum
kekekalan massa (law of conservation of matter) yang secara
sederhana menyatakan bahwa massa tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk
lainnya atau dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lainnya. Sama
halnya dengan kadar air suatu volume tanah yang tidak akan
meningkat tanpa adanya penambahan dari luar (melalui infiltrasi atau
pengangkatan kapiler) atau tidak juga berkurang kecuali bila
penyaluran ke atmosfer melalui evapotranspirasi atau ke lapisan yang
lebih dalam atau drainase (Hillel, 1971).
Dalam Nasir dan Effendy (2002) neraca air merupakan suatu
rincian masukan dan keluaran air dari suatu hamparan tempat
dipermukaan bumi pada suatu periode waktu tertentu. Hal senada juga
pernah dinyatakan oleh Hillel (1971) bahwa neraca air adalah
perincian tentang semua masukan (gains), keluaran (losses) dan
perubahan simpanan air yang terdapat pada suatu lahan dalam
lingkungan tertentu selama periode waktu tertentu. Masing-masing
rincian komponen masukan dan keluaran air pada neraca air lahan
dapat dihitung menggunakan satuan kuantitatif tinggi air total
(milimeter; mm) dan satuan total waktu (harian, mingguan, dasarian,
bulanan, atau tahunan). Pengawasan dan pemantauan neraca air lahan
penting untuk pengelolaan air secara efisien. Tanpa pengetahuan
neraca air, akan sangat suilit mengevaluasi dengan baik bagaimana
meminimumkan kehilangan dan memaksimumkan masukan dan
pemakaian air, yang begitu sering menjadi faktor pembatas bagi
120
produksi tanaman pertanian (Pramudia, 1989).
Persamaan paling sederhana neraca air hanya menetapakan bahwa
dalam volume tanah tertentu, perbedaan antara jumlah air yang masuk
(Win) dan jumlah air yang hilang (Wout) selama periode waktu tertentu
sama dengan perubahan kadar air dalam tanah (ΔW) pada periode
yang sama (Hillel, 1971).
Win − Wout = ΔW
Tingkat keakuratan neraca air sangat tergantung dari kelengkapan
komponen Win dan Wout, data dan ketelitian dalam penghitungan.
Neraca air disusun berdasarkan statistik data jangka panjang di
wilayah yang luas. Masukan pada neraca air dapat berupa nilai ratarata,
atau nilai berpeluang, misalnya nilai melebihi jumlah tertentu
dengan peluang 80%, 75%, 70% dan seterusnya.
Teknik analisis neraca air merupakan salah satu teknik pendekatan
dalam penentuan lengas tanah secara mikrometeorologi. Pendekatan
ini mempunyai keuntungan karena memerlukan biaya yang ringan,
pengukurannya sederhana dan ketepatan hasil yang cukup baik.
Keuntungan lain dari pendekatan meteorologi adalah bahwa
penghitungan berbagai komponen neraca air dapat memberikan
kemungkinan untuk mempelajari perencanaan pengelolaan sumber air
jangka panjang, mengingat pengukuran lengas melalui pengambilan
contoh tanah dibatasi terutama oleh kegiatan sehari-hari (Hillel 1971).
Nasir dan Effendy (2002) mengemukakan secara umum manfaat
analisis neraca air dilapangan meliputi berbagai hal berikut
diantaranya :
1. Mengetahui karakteristik iklim berdasarkan kondisi air alami
untuk tumbuhan seperti pada tujuan klasifikasi iklim.
2. Pemanfaatan air alami untuk berbagai keperluan pertanian
dalam arti luas (tanaman, kehutanan dan peternakan).
3. Perencanaan pembuatan prasarana pengairan, misalnya
bangunan penyimpanan dan pembagi air serta salurannya,
saluran drainase dan pengendali banjir.
121
4. Memilih jenis kultivar yang sesuai dengan kondisi kadar air
tanah setempat.
5. Menyusun pola tanam kultivar semusim dalam hal pemilihan
kombinasi tanaman dan pergiliran musim tanamnya.
Berdasarkan cakupan ruang dan manfaat untuk perencanaan
pertanian, Nasir dan Effendy (2002) membedakan analisis neraca air
menjadi tiga model sebagai berikut :
1. Neraca air umum, berguna untuk mengetahui kondisi
agroklimatik terutama air secara umum.
2. Neraca air lahan, dimanfaatkan untuk mengetahui kondisi
agroklimatik terutama dinamika kadar air tanah untuk
perencanaan pola tanam.
3. Neraca air tanaman, digunakan untuk mengetahui kondisi
agroklimatik terutama dinamika kadar air tanah dan
penggunaan air tanaman untuk perencanaan tanam tiap
kultivar.
Berdasarkan pembagian model analisis neraca air di atas untuk
perencanaan pengelolaan suatu lahan pertanian, neraca air lahan dan
neraca air tanaman lebih relevan dari pada neraca air umum. Dalam
analisis neraca air lahan, harus memperhatikan sifat dan perlakuan
tanah terhadap air netto, selain itu juga sangat dibutuhkan informasi
data tanah terutama sifat fisik tanah. Informasi tersebut berupa KAT
(kadar air tanah) pada kadar KL (kapasitas lapang) dan kadar air tanah
pada kadar TLP (titik layu permanen).
Salah satu parameter fisika tanah yang digunakan dalam analisis
neraca air adalah ketersediaan air aktual, di mana informasi tersebut
diperoleh dari hasil analisis contoh tanah di laboratorium yang
biasanya disajikan dalam satuan persen terhadap bobot atau persen
terhadap volume. Namun untuk memudahkan penggunaan dalam
penghitungan biasanya digunakan satuan persen volume sehingga
dapat diubah menjadi persen tinggi air.
122
B. Penentuan Waktu/Musim Tanam
Musim tanam atau waktu tanam (growing period) adalah selang waktu
dalam setahun dengan hujan >0,5 ETP ditambah dengan waktu yang
dibutuhkan untuk mengevapotranspirasikan air setinggi 100 mm yang
dianggap masih tersimpan dalam profil tanah pada akhir musim hujan
setelah hujan sama atau mendekati 0,5 ETP (FAO 1978).
Sebelumnya Oldeman (1975) juga pernah menyatakan bahwa
dengan peluang 75% untuk memperoleh curah hujan 200 mm atau
lebih per bulan dapat digunakan sebagai pedoman masa tanam untuk
padi sawah. Sedangkan untuk palawija didasarkan pada curah hujan
100 mm atau lebih. Ketentuan ini didasari pada hasil penelitian
bahwa: (1) persawahan didataran rendah, selama periode
pertumbuhannya memerlukan air antara 150-200 mm bulan-1 untuk
keperluan evapotranspirasi, (2) sebagian besar tanaman didataran
tinggi membutuhkan air sekurang-kurangnya 100 mm bulan-1 untuk
evapotranspirasi, dan (3) daerah aluvial yang ditanami padi
mengalami kehilangan air karena perkolasi sekitar 30 mm bulan-1.
Menurut Heryani et al. (2001) masa tanam ditentukan berdasarkan
ketersediaan lengas tanah. Periode masa tanam adalah periode-periode
yang kandungan lengas tanahnya tidak kurang dari 50% air tersedia.
Hal ini mengacu pada pendapat Richard dan Richard (1969 dalam
Heryani et al. 2001) yang menyatakan bahwa untuk mendapatkan
pertumbuhan tanaman yang baik air harus ditambahkan bila 50-80%
dari air tersedia telah habis terpakai.
123
DAFTAR PUSTAKA
Andrewartha, H.G., 1961. Introduction to the Study of Animal
Population. The Univ. of Chicago Press. Chicago, London, 281p.
Andrewartha, H.G., and L,C. Birch. 1974. The distribution and
abundance of animal. Sixth Impression. The Univ. of Chicago Press.
Chicago, London, 782p.
Anonimous. 1991. Kapita Selekta dalam Agroklimatologi. Institut
Pertanian Bogor. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi.
Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta.
Anonimous. 1999. Pelatihan Dosen-dosen Perguruan Tinggi Negeri
Indonesia Bagian Barat dalam Bidang Agroklimatologi.
Kumpulan Makalah. Kerjasama DIKTI - IPB. Bogor.
Bawden, F. C. 1954. Plant viruses and virus diseases. Fourth Edition.
Ronald Press. New York, 361 p.
Bey, A., 1991. Kapita Selekta dalam Agrometeorologi. DIKTI. Dep.
P&K. Jakarta. Pp. 1-226.
Blantaran de Rozari, M. 1980. Peranan iklim dan cuaca dalam
peramalan hama dan penyakit. Lokakarya Pengamatan dan
Peramalan Hama dan Penyakit Tanaman Perkebunan. Cisarua -
Bogor.
Chang, J.H. 1976. Climate and Agriculture An Ecological Survey.
Aldine Publ, Co. Chicago.
Chang, Jen-hu. 1976. Climate and Agriculture. Aldine Publishing Co.,
Chicago.
Dixon, A. F. G. 1978. Biology of Aphids. Studies in Biology No. 44.
Edward Arnold (Publ.) Ltd. London. 58p.
[FAO] Food and Agriculture Organization. 1978. Report on the agroecological
zones project, vol. 1, methodology and result for
Africa. Rome.
124
Handoko. 1995. Klimatologi Dasar Landasan Pemahaman Fisika
Atmosfer dan Unsur-Unsur Iklim. Pustaka Jaya. Jakarta.
Heryani N, Pramudia A, Susanti E. 2001. Pendugaan potensi masa
tanam di Sulawesi Selatan beradasarkan analisis neraca air
tanah. Di dalam: Reorientasi Pendayagunaan Sumberdaya
Tanah, Iklim dan Pupuk. Prosiding Seminar Nasional; Bogor, 31
Oktober-2 November 2000. Bogor: Pusat Penelitian dan
Pengembangan Tanah dan Agroklimat Bogor. hlm 515-532.
Hillel D. 1971. Soil and Water, Physical Principles and Processes.
New York. Academic Press. 288p.
Irawan, B. 2006. Fenomena Anomali Iklim El Nino dan La Nina –
Kecenderungan Jangka Panjang dan Pengaruhnya terhadap
Produksi Pangan. Pusat Analisis Sosioal Ekonomi dan
Kebijakan Pertanian. Forum Penelitian Agro Ekonomi, 24(1).
28-45.
[IRRI] International Rice Research Institute. 1970. Irrigation
Agronomy in Monsoon Asia. FAO. Rome, Italy.
Johnson, C. G. 1955. Ecological aspect of aphid flight and dispersal. Rep.
of Rothamsted Exp. Station, pp: 191-201.
Karim, K. 1985. Dasar-Dasar Klimatologi. Proyek peningkatan dan
pengembangan perguruan tinggi. Universitas Syiah Kuala.
Banda Aceh.
Koesmaryono, 1991. Kapita Selekta dalam Agrometeorologi. DIKTI.
Dep. P&K. Jakarta
Nasir AA, Effendy S. 2002. Neraca air agroklimatik. Makalah
pelatihan bimbingan pengamanan tanaman pangan dari bencana
alam. Jurusan Geomet FMIPA IPB. Bogor. hlm 1-23
Nasir, A.A. 1993. Hubungan Iklim dan Pertanian. Pelatihan Dosen-
Dosen Perguruan Tinggi Indonesia Bagian Barat dalam Bidang
Agrometeorologi. Kerjasama DIKTI-DEPDIKBUD DAN
Jurusan Geofisika dan Meteorologi FMIPA-IPB.
Nasir, A.A. 1997. Klimatoiogi Pertanian, Bahan Kuliah Jurusan
Geofisika dan Meteorologi FMIPA-IPB. Bogor.
125
Oldeman LR. 1975. An Agro-climatic Map of Java. Contr. Cents. Res.
Inst. Agric. Bogor. No. 17.
Oldeman, LR. 1975. An Agroclimatic Map of Java. Contr. Cent. Res.
Inst. Agric. Bogor. No. 17. Hlm 185-243.
Pramudia A. 1989. Perhitungan neraca air tanah untuk membuat
perencanaan musim tanam kedelai (Glycine max (L) Merr) di
Kecamatan Sagaranten Kabupaten Sukabumi. Bogor: Institut
Pertanian Bogor, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
Prawirowardoyo, S. 1996. Meteorologi. Institut Teknologi Bandung.
Bandung.
Rozari, M.B. 1992. Bahan Kuliah Klimatologi Dasar Program Studi
Agrometeorologi. Jurusan Geomet FMIPA - Institut Pertanian
Bogor. Bogor.
Tjasjono, B. 1999. Klimatologi Umum. Institut Teknologi Bandung.
Bandung.
Trewartha, GT. 1980. An Introduction to Climate 4thed Me Grow-Hill
Book Co. Tokyo.
Winarso, P. 2008. Pemanasan Global dan Reduksi Gas. Akademi
Meteorologi dan Geofisika. Jakarta.
Yoshida, S. And T. Hara. 1977. Effect of air temperature and ligth on
grain filling an condition. Soil Sei. Pant Nutr. 23:93-107.