ENERGI YANG BERLANJUT DALAM AGROEKOSISTEM

Presentasi berjudul: "ENERGI YANG BERLANJUT DALAM AGROEKOSISTEM"— Transcript presentasi:

1 ENERGI YANG BERLANJUT DALAM AGROEKOSISTEM

2 Lecture Flow Energy and The Laws of Thermodynamics
Capture od Solar Energy Energy Inputs in Food Production Toward Sustainable Use of Energy in Agroeconomics

3 The Energetics of Agroecosystems
Ecosystems capture and transform energy Agriculture, in essence, is the human manipulation of the capture and flow of energy in ecosystem Humans use agroecosystems to convert solar energy into particular forms of biomass – forms that can be used as food, fiber, and fuel

4 Energy and The Laws of Thermodynamics
What is Energy ? Energy is the ability to do work

5 ENERGI dan HUKUM TERMODINAMIKA
Energi kenetik ialah energi yang digunakan untuk melakukan kerja Energi potensial ialah sisa energi yang tersimpan setelah digunakan untuk melakukan kerja (energi dalam biomasa)

6 Macam Energi ENERGI POTENSIAL:
sisa energi yang tersimpan setelah digunakan untuk melakukan kerja (energi dalam biomasa) Ex: Energi kimia yang tersimpan dalam biomassa KINETIK: energi yang digunakan untuk melakukan kerja Ex: Membajak Gelombang cahaya dari matahari

7 Termodinamika HUKUM TERMODINAMIKA HUKUM I HUKUM II
Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain Energi dapat terjadi spontan selama ada penurunan derajat (degradasi) dari suatu sumber konsentrasi tinggi secara menyebar untuk mencapai perataan HUKUM I HUKUM II HUKUM TERMODINAMIKA

8 Satuan Unit Energi Satuan Definisi Ekivalen Kalori (kal)
Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0C air sebanyak 1 g (1ml) pada suhu 150C 0,001 kkal 4,187 joule Kilokalori (Kkal) Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0C air sebanyak 1 kg (1 liter) pada suhu 150C 1000 kal 4187 joule 3,968 Btu British thermal unit (Btu) Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0F air sebanyak 1 pon 252 kal 0,252 kkal Joule Jumlah usaha yang dilakukan dalam memindahkan obyek sejauh 1 m berlawanan dengan gaya 1 N 0,525 kal 0, kal

9 II. Capture of Solar Energy
Primary production

10 Sumber Energi SUN Plant Herbivora (5x 1020 kal/th) Carnivora I
Carnivora II (3x 1019 kal/th)

11 DEKOMPOSER, TRANSFORMER HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN DALAM EKOSISTEM
MATAHARI Siklus materi Arus energi KONS I (HERB) KONS II (KARNI) KONS III (OMNI) PRODUSEN BAHAN/ MATERI (NUTRISI) DEKOMPOSER, TRANSFORMER HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN DALAM EKOSISTEM RANTAI MAKANAN: TRANSFER ENERGI DAN MATERI MELALUI SERANGKAIAN ORGANISME

12 Cermin dari kestabilan ekosistem
DEKOMPOSER KONSUMEN III KONSUMEN II KONSUMEN I PRODUSEN RANTAI MAKANAN (FOOD CHAIN) JARING MAKANAN (FOOD WEB) Cermin dari kestabilan ekosistem

13 Secara operasional: Fiksasi Energi Pembentukan bahan organik (Fotosintesis) Produsen dimakan konsumen Degradasi, humifikasi, mineralisasi, digunakan kembali oleh produsen Secara fungsional dapat dianalisis dari segi: Aliran energi Rantai makanan Pola keanekaragaman menurut ruang dan waktu Perkembangan, evolusi dan sibernetika (pengaturan, pengendalian secara keseluruhan)

14 RANTAI MAKANAN DIATAS PERMUKAAN TANAH DISEBUT RANTAI MAKANAN PENGGEMBALAAN
(GRAZING FOOD CHAIN) RANTAI MAKANAN DARI PERMUKAAN TANAH KE BAWAH DISEBUT RANTAI MAKANAN DETRITUS (DETRITUS FOOD CHAIN) HABITAT DAN RELUNG Habitat: alamat, tempat tinggal MH/sekelompok MH yang membentuk komunitas. Sesuai dg syarat hidup MH (dpt mempertahankan hidup), berarti faktor lingkungan berada dalam kisaran antara titik minimum dan maksimum (titik kardinal). Relung (niche): cara untuk hidup, fungsi dan posisi MH dalam suatu habitat, profesi MH pada suatu habitat. Guild: Kelompok organisme memiliki relung sama

15 AGROEKOSISTEM AGRO: Pertanian, usaha manusia untuk memenuhi kebutuhan hidup melalui produksi biologi MIKRO DAN MAKRO FAUNA MANUSIA IKLIM DAN TANAH TANAMAN

16 Factors of Agroecosystem
Climate (light,rainfall, temperature, humidity) Soil (fertility,erosion,slope) Physical factors Agroecosystem Biological factors Animals, plant, microbia, bacteria, fungi, etc. Factors of Agroecosystem

17 Factors of Land use system
Climate (light,rainfall, temperature, humidity) Soil (fertility,erosion,slope) Physical condition Sosial (culture,religious) Economics (price & market) Political consideration Land use system Human factor Character of production Subsistence/ commercial Factors of Land use system

18 Primary Production is energy accumulated by plant through photosynthesis
Net Primary Production is energy left after the respiration needed to maintain plants ―→ remains as stored biomass

19 Figure. Efficiency of solar energy-to biomass conversion
Figure. Efficiency of solar energy-to biomass conversion. Data from Pimentel et al. (1978), Pimentel et al.(1990), Ludlow (1985)

20 Energy Inputs in Food Production
Sources of Energy for Food Production ECOLOGICAL ENERGY Solar energy CULTURAL ENERGY Energy supplied by humans to optimize production of biomass in agroecosytems INDUSTRIAL CULTURAL ENERGY Exp.: Electricity, gasoline, diesel fuel, natural gas BIOLOGICAL CULTURAL ENERGY Exp: human labor, animal labor, animal manure

21

22 Contoh biological cultural
Input type (biological cultural) Energy value Human labor (berat) kcal/hr Human labor (ringan) kcal/hr Large draft animal labor 2400 kcal/hr Locally produced seed 4000 kcal/kg Cow manure 1611 kcal/kg Pig manure 2403 kcal/kg Commercial compost 2000 kcal/kg Biogas slurry 17300 kcal/kg

23 Contoh industrial cultural
Input type (industrial cultural) Energy value Machinery kcal/kg Gasoline kcal/l Diesel kcal/l LP Gas 7.700 kcal/l Electricity 3.100 kcal/Kwh Nitrogen kcal/kg Phosphorus 3.000 kcal/kg Potassium 1.860 kcal/kg Lime 295 kcal/kg Insecticides kcal/kg Herbicides kcal/kg

24 Cultural energy inputs to a traditional shifting cultivation corn crop in Mexico

25 Energy inputs per hectare for corn production in the United States

26 Study kasus : energi yang digunakan pada produksi strawberry
Modern production Semi modern production

27 Modern production konvensional production

28 Strategi untuk memproduksi pangan yang berkelanjutan
1. Meminimalkan penggunaan industrial cultural energy terutama yang tidak bisa diperbaharui Meminimalkan mekanisasi dalam pengolahan tanah Meminimalkan kehilangan air dalam irigasi Rotasi tanaman dan tumpangsari Effisisensi industrial cultural dan mengganti bahan bakar yang bisa diperbarui Jika memungkinkan membangun sumber industrial cultural di lahan pertanian, seperti listrik dari air, angin

29 2. Meningkatkan pengunaan biological cultural energy
Mengembalikan unsur hara yang telah hilang karena panen Penggunaan pupuk kandang untuk menjaga kesuburan tanah Meningkatkan local and on farm pada produksi pertanian, ex: pupuk,benih. Meningkatkan biological control and intregrated pest management Menggunakan mikoriza di lahan produksi tanaman

30 Pemberian Mikoriza pada tanaman budidaya

31 Natural Biological Control
KLH

32 Serangan Hama Tikus dan musuh alaminya
1 2

33 3. Mendesain agroekosistem
Menggunakan tanaman legume, pupuk hijau, adanya sistem bero Menggunakan biological pest management dengan cover crop, intercropping dll Menanam tanaman introduksi yang sesuai dengan lingkungan Menggunakan secara bersama – sama windbreaks, hedgerows dan noncrop area dalan sistem tanam Agroforestry

34 LEGUM COVER CROP pada Tanaman Belum Menghasilkan umur 2 tahun (TBM II)
LCC LEGUM COVER CROP pada Tanaman Belum Menghasilkan umur 2 tahun (TBM II) LCC : Centrosema pubescens, Pueraria javanica, Psophocarphus palustries, Calopogonium muconoides

35 PENGENDALIAN ULAT API & ULAT KANTONG DG TAN TRAP
Cassia cobanensis Turnera subulata Monitoring populasi Beneficial plant untuk maintain predator ulat api - Target : rasio 10 m2/Ha Penggunaan pestisida alternatif terakhir Euphorbia heterophylla

36 Tumpangsari Jagung-kedelai-ketela pohon (Strip cropping)

37 Hedgerow = alley cropping = budidaya pagar
Gliricidia maculata Zea maize Foto: Kurniatun Hairiah

38 4. Develop energy related indicators of sustainbility the parallel goals of efficiency, productivity and renewability