Laporan Proyek Radiasi Matahari

Sebuah laporan proyek tentang radiasi matahari. Laporan proyek ini akan membantu Anda untuk mempelajari tentang: 1. Pengertian Radiasi Matahari 2. Intensitas Radiasi Matahari 3. Sifat-sifat 4. Hamburan 5. Refleksi 6. Penyerapan 7. Radiasi Matahari dalam Sistem Atmosfer Bumi 8. Pemanfaatan Radiasi Matahari oleh Tanaman Pertanian.

Isi:

1. Laporan Proyek tentang Pengertian Radiasi Matahari
2. Laporan Proyek Intensitas Radiasi Matahari
3. Laporan Proyek Karakteristik Radiasi Matahari
4. Laporan Proyek Hamburan Radiasi Matahari
5. Laporan Proyek Pemantulan Radiasi Matahari
6. Laporan Proyek Penyerapan Radiasi Matahari
7. Laporan Proyek Radiasi Matahari pada Sistem Bumi-Atmosfer
8. Laporan Proyek Pemanfaatan Radiasi Matahari untuk Tanaman Pertanian

Laporan Proyek # 1. Arti Radiasi Matahari:

Ada tiga cara perpindahan energi di atmosfer yaitu radiasi, konduksi dan konveksi. Radiasi adalah salah satu dari tiga mode transfer energi yang dapat didefinisikan sebagai transfer energi dengan osilasi cepat medan elektromagnetik.

Sumber utama dari semua energi untuk proses fisik dan biologis yang terjadi di bumi adalah radiasi yang diterima dari matahari, oleh karena itu biasa disebut sebagai radiasi matahari. Pertanian adalah eksploitasi radiasi matahari di bawah pasokan nutrisi dan air yang cukup dengan mempertahankan pertumbuhan tanaman.

Pemahaman tentang radiasi matahari tidak hanya terbatas pada pengetahuan tentang definisinya tetapi juga melibatkan pengetahuan tentang sifat, hukum, jangkauan spektral dan aspek keseimbangannya.

Emisi energi dari tubuh dalam bentuk gelombang elektromagnetik disebut radiasi. Salah satu ciri gelombang elektromagnetik adalah panjang gelombangnya. Panjang gelombang dilambangkan dengan λ. Panjang gelombang adalah jarak terpendek antara puncak ke puncak.

λ = c/v

dimana λ adalah panjang gelombang, v adalah frekuensi yaitu tidak ada. getaran per detik dan c adalah kecepatan cahaya yang sama dengan 3 * 108 ms-1.

Karakteristik lainnya adalah frekuensi mereka. Frekuensi adalah tingkat di mana gelombang meninggalkan pemancar. Itu dinyatakan dalam siklus atau kilocycles per detik. Periode waktu (τ) adalah waktu satu getaran, yang sama dengan 1/v dan bilangan gelombang sama dengan 1/λ. Ini dinyatakan dalam hertz dan kilohertz.

Panjang gelombang dinyatakan dalam mikrometer atau mikron µ. Satu mikrometer = 10-6 meter. Radiasi dari matahari berkisar antara 0,15 sampai 4,0 mikrometer (µ), sedangkan radiasi dari bumi terkonsentrasi antara 10-15 µ.

Sebagian besar radiasi gelombang pendek diserap oleh atmosfer di atas ketinggian 30 km. Radiasi terlihat sebagai cahaya oleh mata manusia hanya dalam rentang panjang gelombang yang sangat sempit dari 0,35 hingga 0,75 mikrometer (VIBGYOR).

Radiasi dengan panjang gelombang lebih pendek dari cahaya tampak disebut ultraviolet dan radiasi dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak disebut infra merah. Istilah ini diterapkan pada radiasi antara 1 dan 100 µ. Ini disebut radiasi panas.

Semua pertukaran energi antara bumi dan alam semesta lainnya terjadi melalui transfer radiasi. Bumi dan atmosfernya secara konstan menyerap radiasi matahari dan memancarkan radiasinya sendiri ke luar angkasa. Oleh karena itu, sistem bumi-atmosfer hampir berada dalam kesetimbangan radiatif

Emisivitas (Æ ):

Ini adalah rasio daya pancar permukaan tertentu pada panjang gelombang dan suhu tertentu terhadap daya pancar benda hitam pada panjang gelombang dan suhu yang sama. Nilainya bervariasi antara 0 dan 1.

Absorptivitas (α):

Ini adalah rasio energi radiasi yang diserap terhadap insiden radiasi total di atasnya. Untuk benda hitam, Æ = α = 1,0 dan untuk benda putih Æ = α = 0.

Kerapatan fluks radiasi:

Ini adalah jumlah radiasi yang diterima di atas luas permukaan satuan dalam satuan waktu.

Radiator:

Semua benda memancarkan energi dari permukaannya di atas nol derajat celcius absolut (yaitu -273,2°C), yang dikenal sebagai radiator. Beberapa badan adalah radiator yang baik sedangkan beberapa lainnya adalah radiator yang buruk.

Benda hitam:

Badan-badan ini adalah penyerap yang baik dan radiator yang baik. Jika benda pada suhu tertentu memancarkan radiasi maksimum yang mungkin per satuan luas permukaan dalam satuan waktu, maka benda itu disebut benda hitam atau radiator penuh. Tubuh seperti itu juga akan menyerap sepenuhnya semua radiasi yang jatuh di atasnya.

Jadi benda hitam adalah radiator dan penyerap yang sempurna. Emisivitas benda tersebut adalah = 1. Radiator yang kurang efisien memiliki emisivitas kurang dari 1. Nilainya berkisar antara 0 dan 1.

Tubuh putih:

Badan-badan ini adalah penyerap dan radiator yang buruk. Untuk benda putih, emisivitas dan absorptivitas adalah nol.

Laporan Proyek # 2. Intensitas Radiasi Matahari:

Intensitas radiasi matahari yang diterima di permukaan bumi sebagian bergantung pada sudut datang dan garis lintang tempat tersebut. Intensitas maksimum dialami di daerah tropis dan minimum di daerah kutub. Di batas terluar atmosfer, bumi menerima 2 kal cm ^-2 min ^-1 . Permukaan harus tegak lurus terhadap sinar matahari.

Radiasi yang diterima pada permukaan tegak lurus disebut konstanta surya. Satelit bumi telah memberikan konstanta matahari sekitar 1,95 kal cm ^-2 min ^-1 . Penipisan sinar matahari dalam perjalanan dari luar angkasa ke bumi meningkat seiring dengan jarak yang ditempuh melalui atmosfer.

Diperkirakan bahwa 99% radiasi dari matahari sebagian besar terkonsentrasi antara 0,15 dan 4,0µ. Radiasi ini disebut sebagai radiasi gelombang pendek atau radiasi ekstra-terestrial.

Energi yang terkandung dalam berbagai komponen radiasi matahari diberikan di bawah ini:

Energi yang terkandung dalam panjang gelombang yang berbeda:

 

Laporan Proyek # 3. Karakteristik Radiasi Matahari:

Tiga spektrum luas energi matahari yang penting bagi kehidupan tumbuhan adalah:

 

Hampir 99 persen radiasi matahari diterima antara panjang gelombang 0,15 dan 4,0µ. Bumi juga memancarkan radiasi dengan panjang gelombang panjang (1,2 hingga 40,0µ), yang disebut radiasi infra merah atau termal.

(1) Panjang gelombang radiasi ultraviolet lebih kecil dari panjang gelombang cahaya tampak. Porsi ultraviolet dari spektrum menyumbang sekitar 7 persen dari total energi matahari yang masuk. Secara kimiawi sangat aktif. Itu berbahaya bagi semua makhluk hidup dan memiliki efek membunuh.

Namun, ia tidak mencapai permukaan bumi karena diserap oleh ozon dan oksigen di atmosfer. Itu bisa mencapai permukaan bumi dalam bentuk yang sangat terkuras. Tapi, jika tanaman terkena radiasi ini dalam jumlah berlebihan, efeknya merugikan.

(2) Radiasi infra merah: Gelombang yang lebih panjang dalam pita radiasi matahari sebagian besar berukuran 0,70 hingga 4,0µ dan disebut radiasi infra merah dekat (NIR). Kisaran panjang gelombang ini membentuk hampir 49 persen dari total energi matahari. Ini memiliki efek termal pada tanaman.

Di hadapan uap air, radiasi ini tidak membahayakan tanaman, melainkan memasok energi panas yang diperlukan ke lingkungan tanaman. Radiasi termal dari bumi terjadi pada siang dan malam hari dibandingkan dengan hanya radiasi siang hari dari matahari.

(3) Bagian ketiga dari spektrum matahari terletak di antara ultraviolet dan inframerah. Segmen ini disebut bagian spektrum yang terlihat dan dikenal sebagai cahaya. Sekitar 44% dari radiasi matahari disumbangkan oleh bagian yang terlihat. Tumbuhan memanfaatkan energi matahari secara maksimal di bagian radiasi ini. Ketika tanaman menyerap semua jenis radiasi, suhunya meningkat.

Tanaman membebaskan panas dalam bentuk energi panas, yang dikenal sebagai radiasi gelombang panjang. Semua bagian tumbuhan secara langsung atau tidak langsung dipengaruhi oleh bagian spektrum ini. Cahaya dengan intensitas, kualitas, dan durasi yang tepat sangat penting untuk pertumbuhan normal tanaman. Tanaman menderita kelainan dan gangguan dalam kondisi cahaya yang buruk.

Cahaya mempengaruhi tumbuhan dengan cara-cara berikut:

1. Cahaya mengendalikan fotosintesis. Ini bertanggung jawab untuk distribusi fotosintesis di antara berbagai bagian tanaman.
2. Mempengaruhi produksi anakan dan kestabilan, kekuatan dan panjang batang.
3. Mempengaruhi ukuran daun dan perkembangan akar.
4. Mempengaruhi produksi dan hasil bahan kering.

Ketika sebagian diterima oleh tanaman, ini mudah ditransmisikan dan dipantulkan olehnya, dan karenanya tanaman tidak terlalu panas. Intensitas radiasi turun sangat tajam pada panjang gelombang sekitar 2,0µ dan tanaman didinginkan secara efektif. Peran ini penting dalam keseimbangan panas tanaman.

Pada hari mendung radiasi ultraviolet (0,2 hingga 0,40µ) dan infra merah sangat berkurang. Bagian lain dari pita energi matahari memiliki panjang gelombang pendek, 0,40 hingga 0,70µ, dan disebut radiasi aktif fotosintesis (PAR). Energi matahari yang diterima bumi mencapai puncaknya di daerah biru kehijauan (0,5µ).

Panjang gelombang pendek tak tampak (0,0005µ hingga 0,2µ) sinar kosmik, sinar-x dan sinar gamma diperoleh dari zat radiasi. Gelombang pendek ini (setidaknya hingga 0,33µ) hampir semuanya diserap di lapisan atas atmosfer oleh atom oksigen dan ozon, sehingga kehidupan dapat dipertahankan di bumi, karena sangat sedikit dari radiasi ini yang dapat ditoleransi. Bagian pita yang terlihat disebut ‘cahaya’ dengan panjang gelombang 0,40 hingga 0,70µ.

Sebenarnya hanya 75 sampai 80 persen dari radiasi matahari yang terlihat mencapai permukaan bumi. Porsi radiasi matahari ini dimanfaatkan oleh klorofil tanaman untuk menghasilkan bahan tanaman, dengan efisiensi pemanfaatan hanya 20 -25 persen.

Sekitar 10 – 20 persen energi matahari yang diterima tanaman dipantulkan dan energi panjang gelombang yang besar dipertukarkan antara tanaman dan atmosfer sekitarnya. Sekitar 70 – 80 persen beban radiasi yang diserap daun hilang melalui radiasi ulang. Sebagian dari kehilangan panas ini adalah melalui konveksi tergantung pada panas komparatif dari udara sekitar dan sebagian dikonsumsi oleh proses transpirasi.

Daerah tropis menerima sekitar 1,6 hingga 1,8 kal cm ^-2 menit ^-1 dan daerah beriklim sedang menerima 1,2 hingga 1,4 kal cm ^-2 menit ^-1 energi matahari selama musim panas. Saat mencapai bumi, radiasi diserap oleh permukaan bumi serta berbagai benda dan air di permukaan dan sebagian dipantulkan dan diubah menjadi sinar infra merah termal gelombang panjang dalam radiasi balik.

Bergantung pada jenis permukaan yang menerima radiasi matahari dan sudut pancaran sinar matahari, sebagian sinar yang mengenai permukaan bumi dipantulkan kembali ke atmosfer. Semua benda yang menyerap panas juga kehilangan panas dalam berbagai derajat sebagai radiasi balik.

Radiasi balik adalah radiasi keluar efektif dari bumi dengan puncak sekitar 10µ. Lebih dari 99 persen radiasi balik ini terkandung dalam pita panjang gelombang 4-100µ. Biasanya disebut radiasi terestrial. Radiasi keluar ini menyebabkan suhu benda yang bersangkutan turun. Hanya keseimbangan dari siklus radiasi masuk dan keluar ini yang membuat objek tetap panas.

Oleh karena itu, pengetahuan tentang radiasi gelombang pendek (SWR) dan radiasi aktif fotosintesis (PAR) sangat penting untuk mempelajari pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Ada beberapa tahapan kritis pertumbuhan tanaman di mana radiasi matahari penting misalnya intensitas radiasi selama bulan ketiga pertumbuhan tanaman jagung, periode 25 hari sebelum berbunga pada padi, dan periode berbunga jelai memiliki pengaruh penting pada hasil tanaman tersebut.

Laporan Proyek # 4. Hamburan Radiasi Matahari:

Jika pancaran sinar matahari mencapai permukaan bumi tanpa gangguan apa pun di atmosfer, dan jika permukaan bumi menyerap radiasi yang mencapainya sepenuhnya, kita tidak akan mengalami siang hari dan warna langit. Sebagian sinar matahari tersebar di jalurnya dari batas terluar atmosfer. Hamburan berarti memutar sinar matahari ke segala arah dan paling efektif untuk panjang gelombang yang lebih pendek.

Saat matahari berada di atas kepala dan atmosfer tidak berawan dan bebas debu, lebih dari 59 persen radiasi biru tersebar, sementara semua radiasi merah diteruskan ke bawah. Inilah alasan mengapa warna langit tampak biru.

Saat matahari berada di dekat cakrawala saat matahari terbit dan terbenam, hamburannya paling efektif, itulah sebabnya kita mengamati warna merah saat matahari terbit dan terbenam. Hamburan radiasi ke bawah adalah 30 persen. Hal ini lebih panjang gelombang pendek yaitu biru dan dan paling panjang panjang gelombang yaitu merah. Semakin panjang jalurnya, semakin banyak hamburannya.

Debu atau kabut asap yang sangat halus di atmosfer menyebabkan penampakan langit yang tidak normal ketika partikel-partikel tersebut menyebarkan sinar matahari. Selama musim panas kabut adalah fenomena umum di barat laut India. Ini meningkatkan intensitas kondisi gelombang panas dan juga menyediakan sejumlah besar inti kondensasi untuk pembentukan awan di bawah pengaruh sirkulasi siklon yang disebabkan oleh pemanasan yang intens.

Karena hamburan sinar matahari, matahari dapat muncul sebagai bola merah redup di langit kota selama periode polusi udara. Hal ini berdampak buruk pada beberapa cabang pertanian seperti industri penanaman buah di California selatan.

Panjang jalur:

Jarak yang ditempuh oleh radiasi matahari untuk mencapai permukaan bumi disebut panjang lintasan. Lebih banyak saat matahari terbit dan terbenam karena warna langit menjadi merah. Semakin panjang jalur, semakin kecil persentase energi matahari, dalam rentang yang terlihat dan semakin kecil rasio cahaya biru dan merah. Kemudian spektrum frekuensi yang lebih tinggi akan dipantulkan daripada spektrum frekuensi yang lebih rendah.

Koefisien kepunahan:

Energi radiasi insiden diubah karena penyerapan dan hamburan oleh gas partikel udara dan debu. Ini dikenal sebagai koefisien kepunahan.

Penyerapan:

Ini adalah proses dimana energi radiasi insiden dilewatkan ke struktur molekul suatu zat. Itu tergantung pada panjang gelombang. Panjang gelombang yang lebih panjang diserap oleh uap air dan CO ₂ .

Jenis Hamburan:

Hamburan dapat dibagi menjadi dua bagian:

Hamburan Rayleigh:

Jika keliling partikel hamburan kurang dari 1/10 panjang gelombang radiasi datang, koefisien hamburan berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang radiasi datang, yaitu [S α I/λ ⁴ ]. Ini dikenal sebagai hamburan Rayleigh. Ini bertanggung jawab atas warna biru langit.

Hamburan Mei:

Jika keliling partikel penghambur lebih dari tiga puluh kali panjang gelombang radiasi datang, penghamburan menjadi tidak bergantung pada panjang gelombang, yaitu cahaya putih dihamburkan – warna putih langit. Ini dikenal sebagai hamburan Mei.

Laporan Proyek # 5. Refleksi Radiasi Matahari:

Radiasi matahari di atas 0,7µ dipantulkan oleh tetesan air, kristal es, garam dan debu. Sekitar 20 persen dari radiasi yang dipantulkan diserap oleh atmosfer. Radiasi matahari terutama dipantulkan dari awan.

Sekitar 80 persen radiasi dipantulkan oleh awan tinggi dan hanya 20 persen oleh awan rendah yang tebal. Refleksi lebih banyak, ketika sinar matahari jatuh tegak lurus. Refleksi juga lebih tinggi di lintang tengah dan tinggi dan paling sedikit di daerah subtropis.

Albedo Bumi dan Atmosfer:

Diperkirakan sebagian dari total radiasi matahari yang mencapai atmosfer dan bumi dipantulkan kembali ke angkasa. Dari 6 persen ini dipantulkan kembali ke angkasa, yang dikenal sebagai albedo. Istilah albedo digunakan untuk menggambarkan pantulan sinar matahari (0,3 – 4,0µ).

Kadang-kadang albedo menggambarkan refleksi dari rentang yang terlihat (0,4 – 0,7µ) saja. Atas dasar ini, refleksi disebut sebagai “albedo gelombang pendek” untuk total spektrum matahari, sedangkan untuk cahaya tampak, refleksi disebut sebagai “albedo tampak”.

Albedo bervariasi dengan musim dan sudut sinar matahari. Nilai tertinggi di musim dingin dan saat matahari terbit dan terbenam. Albedo juga bervariasi dengan panjang gelombang radiasi insiden. Nilai albedo lebih rendah pada bagian UV dan lebih tinggi pada bagian tampak. Fungsi utama albedo adalah untuk mengurangi beban panas pada tanaman budidaya. Jadi, albedo adalah rasio radiasi gelombang pendek yang dipantulkan terhadap total radiasi gelombang pendek yang datang.

Ada empat mekanisme untuk mengembalikan gelombang pendek ke luar angkasa:

1. Refleksi dari debu, garam dan asap di udara
2. Refleksi dari awan
3. Refleksi dari tanah
4. Pemantulan oleh molekul udara

Ini menghasilkan total albedo bumi dan atmosfer. Albedo adalah rasio cahaya yang dipantulkan terhadap cahaya yang diterima.

Albedo permukaan alami diberikan di bawah ini:

Salju segar adalah reflektor yang sangat baik, tetapi albedo vegetasi tidak terlalu luas. Sebagian besar tanaman memantulkan sekitar 15-25% dari radiasi matahari yang datang. Albedo bervariasi dengan musim, waktu hari (ketinggian matahari) dan dengan sifat penutup tanah.

Pada elevasi matahari yang rendah, tembolok tampak sebagai permukaan rata yang halus terhadap radiasi dan kanopi lebih sedikit menjebaknya. Dengan demikian albedo memiliki nilai yang lebih tinggi. Ketika elevasi matahari meningkat, albedo menurun mencapai minimum pada siang hari karena radiasi biasanya terjadi pada permukaan tanaman dan menembus jauh ke dalam kanopi.

Albedo tegakan vegetasi lebih rendah dari nilai daun individualnya. Albedo tidak hanya bergantung pada sifat relatif permukaan komponen, tetapi juga pada dudukan dan arsitektur.

Arsitektur tanaman dan geometri tanaman mengontrol jumlah penetrasi, penjebakan radiasi, dan naungan bersama di dalam tegakan. Meskipun sebagian besar daun memiliki albedo sekitar 0,30, albedo tanaman dan vegetasi lainnya lebih kecil dan sampai batas tertentu merupakan fungsi dari ketinggian tanaman. Albedo berkurang dengan ketinggian tanaman.

Laporan Proyek #6. Penyerapan Radiasi Matahari:

Biarkan radiasi matahari yang masuk menjadi 100 persen. Dari jumlah tersebut, sekitar 7 persen dipantulkan oleh partikel padat di atmosfer dan 24 persen oleh awan. Ozon di troposfer menyerap 3 persen dari radiasi yang masuk.

Uap air, CO ₂ , debu dan awan di atmosfer bawah menyerap sekitar 19 persen. Selebihnya, 47 persen diserap oleh permukaan tanah. Hal ini menunjukkan bahwa permukaan merupakan penyerap utama energi matahari. Dengan demikian, troposfer dipanaskan dari tanah.

Atmosfer menyerap sekitar 17% dari radiasi matahari. Gas yang menyerap radiasi matahari adalah oksigen, ozon, karbon dioksida dan uap air.

 

 

Telah diamati bahwa semua radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang kurang dari 0,33µ diserap sepenuhnya oleh atom oksigen dan ozon di atmosfer bagian atas. Ini sangat penting bagi kehidupan di bumi karena kita dapat mentolerir radiasi UV hanya dalam jumlah kecil. Jumlah radiasi ultraviolet yang berlebihan berbahaya bagi kehidupan.

Laporan Proyek # 7. Radiasi Matahari di Sistem Bumi-Atmosfer:

Radiasi matahari yang dicegat oleh bumi diserap oleh proses yang digerakkan oleh energi atau dikembalikan ke angkasa melalui hamburan dan refleksi.

Itu diberikan oleh persamaan berikut (Rose, 1966).

Q _S = C _r + A _r + C _a + A _a + (Q + q)(la) + (Q + q)a

Dimana, C _r = Pemantulan dan hamburan kembali ke angkasa oleh awan

A _r = Pemantulan dan hamburan kembali ke angkasa oleh udara, debu dan uap air

(Q + q)a = Pemantulan oleh bumi, dimana Q adalah pancaran langsung, q adalah radiasi matahari difusi yang datang ke bumi dan ‘a’ adalah albedo

C _a = Penyerapan oleh awan

A _a = Penyerapan oleh udara, debu dan uap air

(Q + q)(la) = Penyerapan oleh permukaan bumi

Insiden radiasi matahari di bagian atas atmosfer (Q _s ) = 263 Kly

Cerminan:

Dipantulkan oleh awan (C _r ) = = 63 Kly (24%)

Dipantulkan oleh udara, debu dan uap air (A _r ) = = 15 Kly (6%)

Jumlah yang dipantulkan oleh atmosfer (C _r + A _r ) = = 78 Kly (30%)

Pantulan dari permukaan bumi (Q + q) a = = 16 Kly (6%)

Refleksi total dari sistem bumi-atmosfer = = 94 Kly (36%)

Penyerapan:

Penyerapan oleh awan (C _a ) = = 7 Kly (3%)

Penyerapan oleh udara, debu dan uap air (A _a ) = = 38 Kly (14%)

Penyerapan total atmosfer (C _a + A _a ) = = 45 Kly (17%)

Diserap permukaan bumi (Q + q) (1 – a) = 124 Kly(47%)

Total yang diserap sistem bumi-atmosfer = 169 Kly (64%)

Total radiasi yang dipantulkan oleh atmosfer adalah 78 Kly (kilo langley) atau 30 persen dan total refleksi dari sistem bumi-atmosfer adalah 94 Kly yaitu 36 persen. Demikian pula total penyerapan oleh sistem bumi-atmosfer adalah 169 Kly yaitu 64 persen dimana 45 Kly atau 17 persen diserap oleh atmosfer dan 124 Kly atau 47 persen diserap oleh bumi. Oleh karena itu dari total insiden radiasi, 36 persen dipantulkan dan 64 persen diserap oleh sistem atmosfer bumi.

Laporan Proyek # 8. Pemanfaatan Radiasi Matahari oleh Tanaman Pertanian:

Ada dua fungsi penting dari energi matahari. Ini memberikan cahaya untuk berbagai fungsi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Ini juga menyediakan energi panas untuk berbagai tindakan fisiologis. Energi panas matahari dinyatakan dalam satuan energi radiasi.

Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh energi matahari dalam dua cara. Ini menyediakan lingkungan termal untuk fungsi fisiologis tanaman. Ini juga menyediakan lingkungan cahaya untuk fotosintesis. Matahari adalah sumber energi utama untuk semua proses yang terjadi di permukaan bumi. Sebagian dari radiasi juga dapat diterima dari langit dan sekitarnya.

Bagian tanaman menyerap sejumlah radiasi matahari yang masuk sedangkan beberapa bagian dipantulkan dan sisanya ditransmisikan ke tanah. Tumbuhan juga mendistribusikan kembali panas yang diserap dalam bentuk radiasi ulang, konveksi, konduksi, dan transpirasi. Mekanisme ini memainkan peran penting dalam menjaga lingkungan termal di bawah batas yang mematikan.

Dari radiasi matahari bersih, sebagian kecil digunakan sebagai energi kimia dalam proses fotosintesis dan sebagian lainnya disimpan sebagai panas di dalam tanaman dan tanah. Besarnya evapotranspirasi tergantung pada energi panas yang tersedia dalam lingkungan tanaman.

Dari radiasi yang akhirnya diterima bumi, air dan tumbuhan menyerap lebih banyak sedangkan permukaan tanah kosong menyerap jauh lebih sedikit. Semua permukaan ini juga kehilangan sebagian dari energi yang diserap. Air dan tumbuhan meskipun menyerap banyak energi, namun tidak terlalu panas karena penggunaan sebagian besar energi untuk penguapan air dari permukaannya.

Kehilangan energi jauh lebih banyak dari air dan tanaman dibandingkan dengan permukaan kering. Oleh karena itu, permukaan tanah kering yang menerima lebih sedikit panas menjadi cepat panas. Oleh karena itu, permukaan yang tertutup air dan tumbuh-tumbuhan tidak mengalami pemanasan atau pendinginan yang ekstrem.

Bidang yang dibajak menyerap 75 – 90 persen energi yang diterima dan karenanya memiliki efek panas yang lebih besar. Perbedaan serapan dan pantulan ini menciptakan perbedaan iklim makro dan mikro regional karena variasi suhu dan kelembaban, misalnya barisan tanaman yang ditanami alur memiliki suhu tanah yang lebih rendah daripada baris tanaman yang ditanami punggungan.

Radiasi matahari sangat penting bagi tanaman karena sangat diperlukan untuk fotosintesis. Ini mempengaruhi iklim mikro serta kehilangan air melalui evapotranspirasi. Jika kita mempertimbangkan satu daun, itu menjadi jenuh cahaya bahkan jika cahaya yang cukup tidak tersedia.

Susunan daun dan batang di lapangan sedemikian rupa sehingga sebagian besar bagian dalam dan bawah tanaman selalu kekurangan cahaya. Oleh karena itu, hubungan antara distribusi radiasi matahari di tajuk tanaman dan produksi tanaman sangat penting.

Distribusi radiasi di dalam kanopi tanaman tergantung pada:

1. Penularan daun
2. Susunan daun dan kemiringan daun
3. Kerapatan tanaman
4. Tinggi tanaman
5. Sudut matahari

Penularan Daun:

1. Penularan berkisar antara 5-10 persen untuk daun pohon meranggas, herba dan rerumputan dan antara 2-8 persen untuk daun lebar tanaman hijau. Ini berkisar antara 4 – 8 persen, dalam kasus daun mengambang dari tanaman air.
2. Bervariasi sesuai umur, tinggi untuk daun muda, berkurang saat tua dan meningkat lagi saat daun menguning.
3. Transmisibilitas berhubungan langsung dengan kandungan klorofil, menurun secara logaritma dengan peningkatan kandungan klorofil.
4. Semua daun tidak tersusun mendatar. Beberapa vertikal, yang lain terkulai. Gradien cahaya sebenarnya jauh lebih curam di dalam kanopi tanaman.

Susunan Daun:

1. Daun yang disusun secara horizontal dalam lapisan kontinu memancarkan 10 persen radiasi, hanya 1 persen cahaya di pita hijau yang dapat menembus lapisan kedua. Tetapi daun horizontal jarang ditemukan.
2. Cahaya diintersepsi antara daun horizontal dan tegak dengan perbandingan 1:0,44.
3. Penularan adalah 50 persen untuk daun horizontal dibandingkan 74 persen untuk daun yang lebih tegak, bila luas daun sama dengan luas tanah.

Kecenderungan Daun:

1. Ketika radiasi matahari lemah, setiap penyimpangan daun dari garis horizontal mengurangi fotosintesis bersih.
2. Di bawah sinar matahari penuh, sudut kemiringan optimal adalah 81° untuk penggunaan cahaya yang efisien.
3. Pada sinar matahari penuh, daun yang ditempatkan pada sudut ini empat setengah kali lebih efisien dalam menggunakan sinar matahari dibandingkan dengan daun horizontal.

Kepadatan Tanaman:

Dalam susunan kanopi tanaman yang ideal, susunannya harus seperti ini:

1. Lebih rendah 13% dari daun harus memiliki sudut 0-30° dengan horizontal
2. Bagian tengah 37% daun harus bersudut 30-60° dengan horizontal
3. 50% bagian atas daun harus bersudut 60-90° dengan horizontal.

Pada intensitas cahaya lemah, laju asimilasi tidak bergantung pada orientasi. Namun seiring meningkatnya intensitas cahaya, daun horizontal kurang efisien dalam menggunakan cahaya.

Tinggi Tanaman:

Persen intersepsi cahaya kecil pada tanaman muda dan meningkat dengan bertambahnya tinggi tanaman.

Sudut Matahari:

Radiasi matahari tergantung pada sudut matahari. Minimal pada siang hari dan maksimal pada pagi dan sore hari.

Penetrasi Cahaya ke dalam Komunitas Tumbuhan:

Penetrasi radiasi bersih pada tegakan tanaman tergantung pada susunan daun dan kerapatan tanaman. Hal ini dapat dinyatakan dalam indeks luas daun. Radiasi melewati berbagai lapisan kanopi tanaman. Dalam proses ini insiden radiasi menurun secara eksponensial dengan meningkatnya jumlah cakupan. Beberapa persamaan telah dikemukakan untuk menentukan profil radiasi pada kanopi tanaman.

Hukum kepunahan Lambert Beer telah dimodifikasi oleh Monsi dan Saeld (1953).

Menurut hukum ini:

I = l ₀ e ^-kF

Dimana, I = Insiden cahaya pada setiap ketinggian tanaman

I ₀ = Insiden cahaya di bagian atas

k = Koefisien kepunahan

F = Indeks luas daun dari atas ke ketinggian yang dibutuhkan

e = Basis logaritma natural (2,7183)

Model Monsi-Saeki mengasumsikan bahwa komunitas tumbuhan merupakan medium yang homogen. Semua cahaya insiden diserap oleh daun.

Koefisien kepunahan:

Koefisien kepunahan dapat didefinisikan sebagai tingkat redaman cahaya di dalam kanopi tanaman untuk indeks luas daun tertentu. Ini juga dapat didefinisikan sebagai rasio kehilangan cahaya melalui daun terhadap insiden cahaya di bagian atas.

Variasi dalam Koefisien Kepunahan:

Koefisien kepunahan bervariasi dengan orientasi daun. Berkisar antara 0,3 hingga 0,5 di lahan yang daunnya tegak dan antara 0.7 hingga 1.0 di tegakan daun lebar di mana daunnya mendatar misalnya bunga matahari. Dalam kasus ini, pada ketinggian setengah, 2/3 hingga 3/4 cahaya datang diserap. Dalam kasus hutan lebat sebagian besar cahaya diserap di dedaunan, sangat sedikit radiasi yang mencapai tanah.

Persamaan Monteith:

Monteith (1965) mengajukan persamaan yang menyatakan radiasi atau intensitas cahaya di dalam kanopi.

Persamaannya adalah ekspresi binomial dari bentuk:

I = [S + (IS)Ï„] ^F I ₀ .

Dimana, I ₀ = Intensitas cahaya yang datang pada bagian atas kanopi

I = Intensitas cahaya pada ketinggian tertentu di kanopi

S = Pecahan cahaya yang melewati satu satuan luas daun tanpa intersepsi

Ï„ = Koefisien transmisi daun

F = Indeks luas daun

Monteith memberikan nilai S mulai dari 0,4 untuk tanaman dengan daun horizontal (semanggi) hingga 0,8 untuk tanaman dengan daun hampir vertikal (sereal, rumput). Diamati lebih lanjut bahwa Ï„ adalah fraksi kecil dan S > 0,4, sebagian besar radiasi matahari yang menembus kanopi tanaman, ketika matahari bersinar, muncul dalam bentuk bintik matahari yang menutupi sebagian kecil S ^F tanah. permukaan.

Di bawah tanaman dengan S = 0,4, area relatif bintik matahari kurang dari 3 persen ketika luas daun melebihi 4, tetapi untuk sereal dengan S = 0,8, area bintik matahari adalah 41 persen pada F = 4 dan 17 persen pada F = 8. Cahaya yang ditransmisikan oleh sereal memungkinkan gulma tumbuh subur tetapi dapat dimanfaatkan untuk menanam tanaman kedua yang berkembang saat sereal dipanen.

Meskipun baik hukum Beer maupun persamaan Monteith sangat akurat dalam menggambarkan distribusi radiasi di dalam kanopi tanaman. Namun sulit untuk menentukan indeks luas daun pada ketinggian yang berbeda di kanopi tanaman.

Komposisi Spektral yang Berubah setelah Transmisi dalam Kanopi Tanaman:

Radiasi yang ditransmisikan melalui dau