## PREDIKSI HASIL TANAMAN PADI BERDASARKAN INPUT NITROGEN DENGAN SIMULASI MODEL CROPSYST DI KECAMATAN MAYANG

## Prediction of Rice Yield based on Nitrogen Input using Cropsyst Simulation Model in Mayang Sub District
Yoni Cahyono * , Yagus Wijayanto dan Bambang Hermiyanto
Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Kampus Tegal Boto, Jember 68121

## ABSTRACT
Rice is the food crop which the highest consumed by the Indonesian population. Rice production in Indonesia can not meet the needs of its inhabitants so that the import still be the primary solution. Jember Regency is one of  the regencies rice producers. It has quite a lot of varieties that are planted to obtain the high productivity, especially in the District Mayang, but not all ground conditions and land management will get optimal rice production because the land conditions are different. The Nitrogen (N) elements are the macronutrients which are very important in supporting the growth and development of rice plants. Excess and deficiency of N affect the level of efficiency and production yield of rice plants. The development of rice cultivation in Jember, especially the District Mayang needs to include the simulation results of rice production based on N fertilization and soil conditions so it can be seen the potential of land to develop rice and can be used as a reference for the recommendation of N fertilizer. Cropsyst is a computer program that serves to analyze productivity based on the condition and management of land. Input soil data, climate/location, land management calibrated with plant growth as well as performed validation. The simulation was conducted on 10 farmers of the sample and 6 farmers comparison. The simulation results show that Cropsyst can be used the simulation of rice-based on the input of nitrogen in District Mayang because it produces a value of EF of 0.93 and RMSE of -47.97. Any addition of fertilizer by the farmers of the sample will increase the yield of rice. Mr. Leha is not recommended to add N because the response of the rice plant had reached 100%. To reach the optimal and efficient rice yield then the farmers must provide N fertilizer in accordance with the needs of the plant, i.e., when the response of the plant reaches 90% of maximum.
Keywords : Land potency , nitrogen, rice production

## ABSTRAK
Padi merupakan tanaman pangan yang paling banyak dikonsumsi oleh penduduk Indonesia. Produksi padi di Indonesia belum dapat memenuhi kebutuhan penduduknya, sehingga impor masih menjadi solusi utama. Kabupaten Jember merupakan salah satu kabupaten penghasil padi. Banyak varietas yang ditanam untuk mendapatkan produktivtas yang tinggi khususnya di Kecamatan  Mayang,  namun  tidak  semua  kondisi  tanah  dan  manajemen  lahan  akan  mendapatkan  hasil  produksi  padi  secara optimal,  karena  kondisi  lahan  yang  berbeda-beda. Unsur  Nitrogen  (N)  adalah  unsur  hara  makro  yang  sangat  penting  dalam mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman padi. Kelebihan dan kekurangan unsur N berpengaruh terhadap tingkat efisiensi dan hasil produksi tanaman padi. Pengembangan budidaya padi di Jember khususnya Kecamatan Mayang perlu adanya simulasi  hasil  produksi  padi  bedasarkan  pemupukan  N  dan  kondisi  lahan  sehingga  dapat  dilihat  potensi  lahan  untuk mengembangkan padi dan dapat dijadikan referensi untuk rekomendasi pemupukan N. Cropsyst adalah program komputer yang berfungsi  untuk  menganalisis  produktivitas  berdasarkan  kondisi  dan  manajemen  lahan.  Input  data  tanah,  iklim/lokasi, manajemen  lahan  dikalibrasikan  dengan  pertumbuhan  tanaman  serta  dilakukan  validasi.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk melihat  pemanfaatan Cropsyst untuk  mensimulasikan  hasil  produksi  padi  berdasarkan  pengaruh  perbedaan  input  Nitrogen  di Kecamatan Mayang. Simulasi dilakukan pada 10 petani sampel dan 6 petani pembanding. Hasil simulasi menunjukkan bahwa Cropsyst dapat digunakan dalam simulasi padi berdasarkan input nitrogen di Kecamatan Mayang karena menghasilkan nilai EF sebesar 0.93 dan RMSE sebesar -47.97. Setiap penambahan pupuk oleh petani sampel akan meningkatkan hasil panen padi. Pak Leha tidak dianjurkan untuk menambahkan N karena respon tanaman padi sudah  mencapai 100% . Untuk mencapai hasil padi yang optimal dan efisien maka petani harus memberikan pupuk N sesuai dengan kebutuhan tanaman yaitu ketika respon tanaman mencapai 90% dari maksimal.
Kata kunci: Potensi lahan, nitrogen, produksi padi

## PENDAHULUAN
Padi ( Oryza sativa L.) merupakan tanaman pangan yang paling  banyak dikonsumsi oleh penduduk Indonesia. Selama  ini  produksi  padi  di  Indonesia  belum  dapat memenuhi kebutuhan penduduknya,
sehingga
mengakibatkan terjadinya impor yang cukup besar dari luar
negeri. Mulai tahun 2010 sampai 2014 rata-rata impor beras Indonesia mencapai 1,329,471 ton (Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian, 2015). Tingginya nilai impor tersebut, perlu  adanya  suatu  usaha  nyata  dalam  mengatasi permasalahan  tersebut.  Menurut  Soplanit  dan  Nukuhaly (2012),  untuk  dapat  memenuhi  kebutuhan  padi  dalam negeri, perlu adanya program intensifikasi dan *) Penulis Korespondensi: Telp. +6285648668017; Email: yonicahyono97@gmail.com DOI: http://dx.doi.org/10.29244/jitl.21.2.58-65
ekstensifikasi penanaman padi. Pada dasarnya hal tersebut dapat  dicapai  dengan  beberapa  tindakan  salah  satunya dengan cara memanajemen lahan dengan baik dan tepat.
Tanah  adalah  media  tumbuh  tanaman  yang menyediakan  kebutuhan  nutrisi  bagi  tanaman.  Unsur  hara merupakan kebutuhan penting dalam mendukung pertumbuhan  dan  perkembangan  tanaman  padi.  Soplanit dan Nukuhaly (2012) menambahkan bahwa unsur Nitrogen (N)  adalah  unsur  hara  makro  yang  paling  penting  dalam mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman padi. Kelebihan  dan  kekurangan  unsur  N  akan  berpengaruh terhadap  hasil  produksi,  tingkat  efisiensi  dan  dapat membahayakan  tanaman  dan  lingkungan,  sehingga ketersediaan  unsur  N  dalam  tanah  sangat  perlu  dikontrol dengan  baik  agar  produksi  tanaman  padi  dapat  maksimal. Pemupukan adalah solusi dalam menambah unsur N dalam tanah  namun  dalam  pelaksanaannya  sangat  perlu diperhatikan  untuk  menjaga  kestabilan  produksi  tanaman padi dan  lingkungan. Kandungan unsur hara khususnya  N setiap wilayah di Kecamatan Mayang tidak sama, sehingga timbul pertanyaan apakah tanaman padi yang dibudidayakan  akan  memberikan  hasil  maksimal  jika ditanam di semua wilayah Kecamatan Mayang.
Pengembangan  padi  di  Kabupaten  Jember khususnya  Kecamatan  Mayang  perlu  adanya  suatu penelitian  untuk  mensimulasikan  dan  prediksi  hasil tanaman  padi  dengan  adanya  pengaruh  perbedaan  kondisi tanah  dan  menajemen  lahan  terhadap  hasil  produksi. Prediksi hasil tanaman padi dengan dasar kondisi tanah ini diharapkan  dapat  mengetahui  potensi  lahan  di  Kecamatan Mayang  untuk  pengembangan  padi  dengan  berbagai varietas  dan  dapat  menjadi  arahan  dalam  pemupukan khususnya  penambahan  N  pada tanah.  Selain  itu,  prediksi dan  simulasi  ini  dapat  memetakan  hasil  produksi  padi  di setiap  wilayah  Kecamatan  Mayang  berdasarkan  kondisi tanah yang ada.
Cropsyst ( cropping system ) merupakan salah satu software  yang  dapat  digunakan  dalam  simulasi  model pertanian.  Menurut  Stockle et  al. (2003), Cropsyst adalah program  komputer  yang  berfungsi  untuk  menganalisis produktivitas dan dampak lingkungan berdasarkan kondisi dan  manajemen  lahan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk memanfaatkan Cropsyst untuk  mensimulasikan  hasil produksi  padi  berdasarkan  pengaruh  perbedaan  input nitrogen di Kecamatan Mayang.

## BAHAN DAN METODE
Penelitian  ini  dilaksanakan  mulai  bulan  Juni sampai November 2017 di Kecamatan Mayang Kabupaten Jember.  Analisis  tanah  dilakukan  di  Laboratorium Kesuburan Tanah serta Laboratorium Fisika dan Konservasi Tanah  Jurusan  Tanah  Fakultas  Pertanian  Universitas Jember.  Alat  yang  digunakan  meliputi:  seperangkat  alat survei  lapang,  alat-alat  analisis  laboratorium,  serta  laptop yang  sudah  terinstal software ArcGIS  10.2  dan Cropsyst versi  4.19.06.  Bahan  yang  digunakan  meliputi:  contoh tanah,  bahan  untuk  analisis  contoh  tanah,  peta  penutup tanah  (Geospasial  untuk  Negeri),  peta  administrasi Indonesia (BPS). Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah survei deskriptif dan analisis model dengan input data  iklim/lokasi,  manajemen  lahan,  serta  hasil  analisis laboratorium.

## Survey Lapang dan Pengambilan Contoh Tanah
Penentuan  titik  dilakukan  berdasarkan  penentuan luas wilayah pertanian  Kecamatan  Mayang dengan skema pengambilan secara acak yang titik koordinatnya ditentukan dengan pemetaan wilayah lahan sawah berdasarkan luasan lahan yang mengacu pada skala peta yang digunakan yaitu 1:50,000 (semi detail : setiap 50 ha = 1 sampel). Secara lebih jelas  titik  pengambilan  sampel  tanah  dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Gambar 1. Titik survei lapang dan pengambilan contoh tanah
Prediksi Hasil Tanaman Padi berdasarkan Input Nitrogen dengan Simulasi Model Cropsyst (cahyono, Y., Y. Wijayanto dan B. Hermiyanto)
Wawancara  dilakukan  untuk  mendapatkan  data terkait  dengan  penggunaan  lahan  oleh  petani.  Data  yang dibutuhkan  adalah  jenis  tanaman,  teknik  budidaya, pengolahan  lahan,  irigasi, pemupukan,  dan  hasil  produksi. Contoh tanah diambil untuk mendapatkan informasi tentang sifat  tanah  dari  lahan  petani  sampel.  Contoh  tanah  yang diambil  dalam  bentuk  contoh  tanah  komposit  yang pengambilannya  dilakukan  dengan  cara  pengeboran. Pengeboran juga  dilakukan  dengan  tujuan  untuk mengetahui kedalaman tanah setiap  horizon. Terdapat  dua macam  analisis  tanah  yang  dilakukan  yaitu  analisis  kimia dan fisika tanah. Sifat kimia yaitu KTK, pH, dan N-Total, sedangkan sifat fisika yaitu tekstur dan BV. Data sekunder dibutuhkan  untuk  mendukung  data  primer  dalam  simulasi dan  analisis  data.  Data  sekunder  yang  dibutuhkan  adalah data iklim yang terdiri atas: curah hujan, kelembaban udara, tekanan angin, dan kecepatan angin.

## Penetapan Titik Petani untuk Simulasi
Penetapan  titik  sampel  dilakukan  berdasarkan varietas  padi  yang  ditanam  oleh  petani  yang  dikaitkan dengan sifat fisika tanah Selain itu juga disesuaikan dengan pengeplotan untuk pemerataan contoh tanah yang diambil. Petani  yang  dipilih  dalam  simulasi  adalah:  Pak  Edda (Cibogo), Pak H. Munir (Ciherang), Pak Sahid (Inpari 13), Pak Leha (Inpari 30), Pak Basit (Inpari 36), Pak Riko (Inpari Sidenuk), Pak Hadi (IR 64), Pak Husen (Logawa), Pak H. Bullah (Sintanur), danPak Harianto (Situbagendit). Sebagai pembanding  juga  dipilih  6  petani  dengan  varietas  yang sama: Pak Basuki (Ciherang), Pak Suyani (Inpari 13), Pak Sudar (IR 64), Pak Muhin (IR 64), Pak Holidul (IR 64) dan Pak Munir (Logawa).

## Pengolahan Data dan Simulasi Model Cropsyst
Pengolahan  data  dilakukan  berdasarkan  simulasi dengan  menggunakan software Cropsyst .  Dalam  proses pengolahan data dilakukan dua tahap awal yaitu:
1. Kalibrasi  bertujuan  untuk  penyesuaian  parameter- parameter  yang  ada  di  dalam  model  sesuai  dengan keadaan  lapang,  dengan  cara  mengubah  nilai-nilai parameter  yang  sensitif  terhadap  perubahan  hasil tanaman  sampai  menghasilkan yield yang  mendekati hasil  panen.  Pada  proses  kalibrasi  dilakukan  analisis sensivitas    parameter yang dilakukan pada salah satu petani,  yang  dipilih  secara  acak  sebagai  acuan  untuk kalibrasi pada petani yang lain.
2. Validasi  yaitu  pengujian  keakuratan  model  dengan membandingkan hasil panen pada petak petani dengan hasil prediksi dengan  menggunakan  model Cropsyst .
Untuk  mengetahui  kesalahan  prediksi  dari  hasil simulasi  dengan  hasil  data  petani  dianalisis  dengan menggunakan RMSE ( Root Mean Square Error ) dan EF ( Efisiensi Index ).
Setelah dilakukan kalibrasi dan validasi, selanjutnya  dilakukan  simulasi  dengan  mengubah  nilai input  Nitrogen  dengan  menggunakan  model Cropsyst sehingga terdapat beberapa model simulasi yang didapatkan yaitu 1) Hasil tanaman padi dengan  manajemen  lahan dan kondisi tanah yang ada di wilayah Kecamatan Mayang, 2)
Pemberian  N optimal  untuk  mencapai  produksi  padi  yang optimal di setiap wilayah Mayang.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Gambaran Umum Wilayah Penelitian
Kecamatan Mayang merupakan salah satu dari 31 Kecamatan di Kabupaten Jember Jawa Timur yang terletak ±13 km ke arah timur dari pusat pemerintahan  Kabupaten Jember. Kecamatan Mayang terletak antara 113  30’ – 114  00’ BT dan 8  00’ - 8  30’ LS yang mempunyai luas wilayah ±56.42  km 2 ,  yang  terbagi  menjadi  7  Desa  yaitu  Desa Mayang, Merawan, Tegalrejo, Sumberkejayan, Tegalwaru, Sidomukti,  dan  Seputih.  Secara  geografis,  Kecamatan Mayang  berbatasan  langsung  dengan  Kecamatan  Kalisat, Pakusari, dan Ledokombo disebelah utara; Kecamatan Silo di sebelah timur dan Tenggara; Kecamatan Mumbulsari di sebelah barat dan barat daya; serta Kecamatan Sumbersari dan Ajung di sebelah barat dan barat laut.
Topografi  Kecamatan  Mayang  berada  pada ketinggian antara ±140 sampai ±260 mdpl. Sebagian besar tanah  di  Kecamatan  Mayang  dapat  dikatakan  datar  dan sebagian  di  tempat  tertentu  saja  yang  memiliki  persentase kelerengan  yang  tinggi.  Secara  Geologi,  Kecamatan Mayang  termasuk  dalam  wilayah  geologi  Argopuro  Tuff dan  Formasi  Batuampar.  Jika  dilihat  dari  jenis  tanahnya (Peta  SRTM  Jenis  Tanah),  Kecamatan  Mayang  memiliki empat  jenis  tanah.  Keempat  jenis  tanah tersebut  adalah  1) Regosol  Coklat  Kemerahan  (59.92%),  2)  Kompleks Regosol dan Litosol (3.98%), 3) Kompleks Latosol Coklat Kemerahan  dan Litosol Volkan (21.59%), dan 4) Asosiasi Latosol  Coklat  dan  Regosol  Kelabu  (14.51%).  Secara keseluruhan wilayah  Kecamatan Mayang didominasi  jenis tanah Regosol Coklat Kemerahan di mana luasannya lebih dari  setengah  luas  keseluruhan  kecamatan.  Wilayah  yang memiliki  jenis  tanah  Regosol  Coklat  Kemerahan  dan Kompleks  Regosol  dan  Litosol  memiliki  karakteristik tekstur  kasar  dan  tingkat  kedalaman  tanahnya  tinggi, sedangkan  wilayah  yang  memiliki  jenis  tanah  Kompleks Latosol Coklat Kemerahan dan Litosol Volkan dan Asosiasi Latosol Coklat dan Regosol Kelabu memiliki tekstur lebih halus dan tingkat kedalaman tanahnya rendah.
Berdasarkan  Peta  RBI  penutup  tanah  2016, Kecamatan  Mayang  mempunyai  tujuh  macam  tutupan lahan,  yang  sebagian  besar  merupakan  lahan  sawah  dan perkebunan. Tutupan lahan lainnya adalah terdiri dari lahan pertanian ladang, sungai, non pertanian (alang-alang sabana dan  padang),  pemukiman,  dan  danau  atau  waduk.  Luas lahan  sawah  total  Kecamatan  Mayang  adalah  1,767.62  ha atau 30.88% dari luas lahan keseluruhan.

## Karakteristik Lahan Petani
Tanah  merupakan  faktor  yang  penting  dalam mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman padi. Setiap  lahan  sawah  yang  dimiliki  petani  mempunyai karakteristik  yang  berbeda.  Secara  umum  lahan  petani  di kecamatan  mayang  tidak  memiliki  perbedaan  yang  nyata. Hasil analisis sifat fisika dan kimia tanah dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1. Sifat fisika dan kimia tanah lahan petani sampel
Petani pH Harkat KTK (me 100g -1 ) Harkat N-Total (%) Harkat  BV (g cm -3 ) Tekstur Harkat Pak Edda 5.95 Agak Masam 18.40 Sedang 0.289 Sedang 1.408 Loam Sedang Pak H. Munir 6.41 Agak Masam 25.20 Tinggi 0.317 Sedang 1.311 Clay Loam Agak Halus Pak Sahid 6.58 Agak Masam 24.80 Sedang 0.375 Sedang 1.319 Clay Loam Agak Halus Pak Leha 5.86 Agak Masam 22.00 Sedang 0.251 Sedang 1.330 Clay Loam Agak Halus Pak Basit 6.59 Agak Masam 20.80 Sedang 0.279 Sedang 1.370 Sandy Clay Loam Agak Halus Pak Riko 6.76 Netral 19.60 Sedang 0.350 Sedang 1.377 Loam Sedang Pak Hadi 5.90 Agak Masam 14.40 Rendah 0.291 Sedang 1.531 Sandy Loam Agak Kasar Pak Husen 6.00 Agak Masam 20.80 Sedang 0.311 Sedang 1.497 Sandy Loam Agak Kasar Pak H. Bullah 6.68 Netral 24.00 Sedang 0.234 Sedang 1.311 Clay Loam Agak Halus Pak Harianto 6.62 Netral 20.40 Sedang 0.281 Sedang 1.320 Clay Loam Agak Halus
Rata-rata lahan petani sampel Kecamatan Mayang mempunyai  pH  agak  masam.  Dari  10  petani  sampel  yang diambil  hanya  3  petani  yang  mempunyai  nilai  pH  netral yaitu Pak Riko, Pak H Bullah, dan Pak Harianto. Nilai pH optimum untuk ketersidaan unsur hara tanah adalah sekitar 7.00, karena pada pH ini semua unsur makro tersedia secara maksimum. Dari 10 petani sampel, rata-rata memiliki lahan dengan  nilai  KTK  sedang.  Lahan  Pak  H  Munir  memiliki nilai  KTK  yang tinggi sedangkan Pak Hadi  memiliki  nilai KTK yang rendah serta lahan petani yang lain mempunyai nilai  KTK  sedang.  Dapat  dikatakan  bahwa  Lahan  Pak  H Munir  mempunyai  kemampuan  menyediakan  hara  lebih baik,  sedangkan  lahan  Pak  Hadi  mempunyai  kemampuan rendah dalam menyediakan hara dibandingkan petani yang lain.  Dilihat  dari  kandungan  N  dalam  tanah,  semua  lahan petani sampel di Kecamatan Mayang memiliki nilai N-total dengan kategori sedang.
Terdapat 3 kategori tingkat kekasaran tanah dari 10 lahan  petani  sampel,  yaitu  sedang,  agak  halus,  dan  agak kasar.  Lahan  Pak  Edda  dan  Pak  Riko  memiliki  tekstur sedang  sedangkan  Pak  Hadi  dan  Pak  Husen  memiliki tekstur agak kasar. Lahan petani yang lain memiliki tekstur agak  halus.  Tekstur tanah  yang  paling  baik  adalah  tekstur sedang  karena  memiliki  kemampuan  menyimpan  dan meloloskan air lebih seimbang. Semakin kasar tekstur tanah maka semakin tinggi kemampuan meloloskan air sehingga kemampuan  menyediakan  air  bagi  tanaman  semakin berkurang.  Lahan  Pak  Hadi  dan  Pak  Husen  memiliki  BV tinggi  dibandingkan  petani  lain  dikarenakan  mempunyai tekstur agak kasar. Lahan pak Edda dan Pak Riko memiliki BV  sedang  dikarenakan  mempunyai  tekstur  sedang, sedangkan  petani  lain  memiliki  BV  lebih  rendah dikarenakan memiliki tekstur lebih halus.

## Penggunaan CROPSYST

## Kalibrasi CROPSYST
Kalibrasi bertujuan untuk penyesuaian parameter- parameter yang ada di dalam model sesuai dengan keadaan lapang,  dengan  cara  merubah  nilai-nilai  parameter  yang sensitif  terhadap  perubahan  hasil  tanaman  sampai menghasilkan yield yang  mendekati  hasil  panen.  Pada proses  kalibrasi  dilakukan  analisis  sensivitas  parameter
yang dilakukan pada salah satu petani, yang dipilih secara acak  sebagai  acuan  untuk  kalibrasi  pada  petani  yang  lain. Hasil  analisis  sensitivitas  parameter  dapat  dilihat  pada Tabel 2.

## Validasi CROPSYST
Validasi  model  dilakukan  pada  10  petani  yang mewakili penggunaan varietas padi yang berbeda. Dengan perhitungan  nilai  validasi  maka  akan  diketahui  presentase kemiripan  antara  hasil  simulasi  model Cropsyst dengan hasil  praktek  petani.  Selain  itu  juga  akan  diketahui perbedaan  angka  rata-rata  dari  dua  hasil  tersebut. Perbandingan  hasil  petani  dan  hasil  simulasi  dapat  dilihat pada Gambar 2.
Berdasarkan  Gambar  2  menunjukkan  bahwa terdapat perbandingan antara hasil praktek petani dan hasil simulasi  model Cropsyst .  Hal  ini  dikarenakan Cropsyst merupakan  suatu  penyederhanaan  dari  kondisi  yang sebenarnya.  Selain  itu,  juga  dapat  dikatakan  bahwa  hasil simulasi Cropsyst tidak  sepenuhnya  nyata  seperti  praktek nyata  oleh  petani,  Namun  di  sisi  lain Cropsyst dapat memberikan  gambaran  umum  dari  praktek  nyata  oleh petani.  Menurut  Jalota et  al .  (2006)  model  simulasi merupakan  alat  penelitian  modern  yang  dapat  melengkapi hasil  penelitian  lapang. Cropsyst dapat  memberikan gambaran  umum  berdasarkan  data  nyata,  namun  dibatasi oleh  faktor  yang  tidak  menjadi  data  masukan  dalam simulasi.  Perhitungan  validasi  model  dapat  dilihat  pada Tabel 3.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  di  atas  diketahui bahwa  nilai  RMSE  adalah  -47.97.  Hal  ini  dapat  diartikan bahwa  perbandingan  kesalahan  antara  hasil  petani  dengan hasil  simulasi Cropsyst adalah  sebesar  47.97  kg.  Nilai negatif  menunjukkan  hasil  rata-rata  praktek  petani  lebih tinggi dari pada hasil simulasi. nilai EF perbandingan antara hasil  yang didapatkan petani dengan  hasil simulasi adalah 0.93.  Dari  perhitungan  tersebut  maka  dapat  dikatakan bahwa Cropsyst dapat  digunakan  dalam  model  simulasi karena  nilai  EF  sangat  mendekati  angka  1.  Pada dasarnya nilai EF akan lebih baik jika perbandingan antara hasil yang didapatkan petani dengan hasil simulasi semakin mendekati angka 1.
Prediksi Hasil Tanaman Padi berdasarkan Input Nitrogen dengan Simulasi Model Cropsyst (cahyono, Y., Y. Wijayanto dan B. Hermiyanto)
Gambar 2. Perbandingan hasil praktek petani dan hasil Cropsyst
Tabel 2. Sensitivitas parameter model Cropsyst Parameter Pak Edda Nilai Parameter Perubahan Nilai Selisih + 20 % - 20% Emergence 5,373 85 5,346 5,423 -77 Maximum Root Depth 975 5,100 5,688 -588 End Canopy Growth 600 5,627 5,120 507 Begin Flowering 850 5,483 5,265 218 Begin Filling (seed filling, or orchard fruit filling or tuber bulking 950 5,059 5,555 -496 Phyciological Maturity 1,460 5,825 4,673 1,152 Initial (LAI) 1.00 5,673 5,,071 602 Specific leaf area at optimum temperature 19.00 5,263 5,566 -303 Fraction of max LAI at phyciological maturity 0.80 5,372 5,374 -2 Stem/leaf partition coefficient 1.20 5,322 5,426 -104 Leaf Area duration 800 5,871 4,828 1,043 Above ground biomassa-transpiration coefficient (K) for annuals 5.00 5,784 4,,907 877 Canopy extinction coefficient for total (global) solar radiation 0.5 5,512 5,185 327 Evapotranspiration crop coefficient at full canopy 1.05 5,790 4,892 898 Base Temperature 15.00 6,650 4,767 1,883 Cutoff temperature 29.00 5,373 7,508 -2,135 Nitrogen demand adjustment 1.00 5,373 5,904 -531 Maximum Root dept 1.00 5,571 5,108 463 Unstressed harvest index 0.50 5,768 4,463 1,305 Biomass translocation to grain fraction (max) 0.4 5,574 4,958 616
Keterangan:  - Selisih Negatif ( - ) : Semakin tinggi nilai parameter, semakin  menurun hasil - Selisih Positif ( + ) : Semakin tinggi nilai parameter, semakin  tinggi hasil
Tabel 3. Perhitungan nilai RMSE dan EF Petani Hasil Petani mean Hasil Simulasi (Pi-Oi) (Pi-Oi)2 (Oi-Ō) (Oi-Ō)2 Oi Ō Pi Pak Edda 5,302 5,735 5,373 71.36 5,092.34 -433.36 187,801.46 Pak H. Munir 5,660 5,674 13.62 185.58 -74.62 5,568.54 Pak Sahid 5,789 5,578 -211.47 44,721.12 54.47 2,967.38 Pak Leha 4,902 4,955 53.04 2,813.16 -833.04 693,954.33 Pak Basit 6,452 6,275 -176.61 31,192.12 716.61 513,534.05 Pak Riko 5,283 5,205 -78.02 6,086.94 -451.98 204,286.94 Pak Hadi 6,,486 6,331 -155.49 24,176.05 751.49 564,731.94 Pak Husen 5,926 6,092 166.07 27,580.60 190.93 36,452.71 Pak H. Bullah 5,600 5,490 -110.16 12,135.23 -134.84 18,181.83 Pak Harianto 5,945 5,893 -52.00 2,704.00 210.00 44,100.00 57,346 56,866 Jumlah 156,687.13 2,271,579.18 RMSE = ( 56,866 – 57,346) / 10 RMSE = - 47.97
EF = ( 2,271,579.18 – 156,687.13) / 2,271,579.18 EF = 0.93
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Yie ld ( k g h a -1) Hasil Petani (kg/Ha) Hasil Simulasi (kg/Ha)

## Simulasi Model CROPSYST

## Pengaruh Input Nitrogen terhadap Hasil Padi
Berdasarkan  hasil  simulasi  pada  Gambar  3 diketahui bahwa rata-rata selisih perbandingan antara hasil padi  dengan  aplikasi  pupuk  N  dan  tanpa  pupuk  adalah 1,665.7  kg  ha -1 .  Dari  hasil  tersebut  maka  dapat  dikatakan bahwa  unsur  N  mempunyai  peran  pada  semua  aspek pertumbuhan  yang  mempengaruhi  hasil  tanaman  padi. Menurut  Rahmatika  (2010)  unsur  nitrogen  mempengaruhi pertumbuhan  vegetatif  tanaman  padi  dalam  menghasilkan anakan yang banyak dan perkembangan daun. Pertumbuhan vegetatif secara tidak langsung akan mempengaruhi jumlah gabah tanaman padi. Pemberian N tidak dapat berpengaruh nyata terhadap hasil padi  jika tidak didukung oleh kondisi tanah  dan  menejemen  lahan  yang  dilakukan  oleh  petani. Dosis N tinggi tidak selalu memberikan produktivitas padi yang tinggi.

## Pengaruh Dosis terhadap Hasil Padi
Dosis  pemberian  pupuk  N  akan  mempengaruhi produktivitas  tanaman  padi.  Tanaman  padi  akan  tumbuh optimal  apabila  dosis  N  terpenuhi  dengan  baik  dan pemberian pupuk yang sesuai akan menguntungkan secara ekonomi  bagi  petani.  Simulasi  pada Gambar  4 menggambarkan  pengaruh  dosis  terhadap  produktivitas tanaman padi. Hasil simulasi tersebut menunjukkan bahwa ketika  unsur  N  yang  diberikan  rendah  mengakibatkan produktivitas  padi  kurang  optimal.  Ketika  pemberian  N pada  tanaman  padi  ditambah,  maka  akan  semakin  tinggi hasil panen yang didapatkan. Hukum Minimum Leibig ( The law  of  the  minimum )  Van  der  Ploeg et  al .  (1999) menyatakan  bahwa  hasil  panen  ditentukan  oleh  faktor pembatas  terbesar,  dan  hasil  panen  dapat  ditingkatkan hanya  dengan  mengoreksi  faktor  pembatas  tersebut. Berdasarkan  pernyataan  tersebut  maka  dapat  dikatakan bahwa unsur N merupakan  faktor pembatas terhadap hasil produksi  padi  semua  petani,  karena  hasil  produksi  yang didapatkan sangat dipengaruhi oleh dosis N yang diberikan.
Simulasi  tersebut  juga  diketahui  bahwa  terdapat pemberian  pupuk  maksimal  pada  tanaman  padi.  Ketika pemberian  N  sudah  pada  titik  maksimal  terus  dilakukan penambahan dosis maka tidak terjadi respon terhadap hasil padi, bahkan pada titik tertentu hasil padi akan mengalami penurunan  hasil.  Menurut  Hukum  Toleransi  ( Law  of tolerance )  Shelford’s  dalam  Peck et  al. (2004)  setiap organisme  memiliki suatu batasan kondisi  maksimum  dan minimum  yang  dapat  diterima,  diantara  batasan  tersebut merupakan  kisaran  toleransi  dan  di  dalamnya  terdapat sebuah  kondisi  yang  optimum.  Setiap  padi  yang  ditanam memiliki batas kisaran dosis N tertentu untuk mendapatkan hasil yang optimal. Ketika dosis yang diberikan kurang atau lebih  dari  kisaran  tersebut  mengakibatkan  hasil  tidap optimal.

## Rekomendasi
Hasil simulasi ini dapat menjadi acuan pemberian pupuk  N  oleh  petani.  Rekomendasi  didasarkan  pada presentase  respon  produktivitas  berdasakan  dosis  N  yang diberikan.  Gambar  5  berikut  merupakan  gambaran presentase  respon  produktivitas  padi  berdasarkan  dosis  N. Berdasarkan grafik di atas terdapat 2 petani yang memiliki perbedaan respon produktivitas yang nyata yaitu Pak Leha dan  Pak  H.  Bullah.  Banyak  faktor  yang  menyebabkan perbedaan tersebut antara lain faktor lahan dan manajemen lahan.  Jika  dilihat  dari  perbedaan  lahan,  maka  dapat dikatakan  bahwa  faktor  lahan  tidak  mempengaruhi perbedaan  respon  produktivitas  karena  secara  umum karakteristik  lahan  semua  petani  hampir  sama.  Faktor menajemen  lahan  sangat  mempengaruhi  karena  setiap petani  menerapkan  manajemen  lahan  yang  berbeda-beda. Selain  manajemen  lahan,  faktor varietas  juga  berpengaruh karena dalam simulasi dipilih varietas yang berbeda.
Pemupukan  optimum  adalah  kondisi  pemupukan yang  mendapatkan  hasil  optimum  ekonomis,  di  mana pemberian dosis mendapatkan hasil 90% dari produktivitas tertinggi.  Kelaparan  tersembunyi  ( Hidden  Hunger )  adalah kondisi  tanaman yang tidak menunjukkan gejala defisiensi yang   jelas, namun kandungan  haranya tidak cukup untuk memproduksi  hasil  yang  paling  menguntungkan  (respon yield : 80 – 90%). Pemupukan di atas lebih dari pemupukan optimum akan memberikan respon produktivitas menguntungkan,  namun  tidak  menguntungkan  secara ekonomis  pemupukan  ( respon  yield :  90  –  100%) (Tisdale dan Nelson, 1975). Menurut O’Sullivan et al . (1997) zona kritis  adalah  yang  memisahkan  zona  kecukupan  dengan zona  kekurangan  atau  keracunan.  Respon  dapat  dikatakan kritis  ketika  memberikan  hasil  90%  dari  hasil  maksimum. Di antara zona tersebut merupakan rentang yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman yang sehat (rentang toleransi).
Rekomendasi Pemupukan berdasarkan presentase respon produktivitas tanaman padi terhadap dosis N dapat dlihat  pada  Tabel  4 . Lahan  Pak  Leha  berada  pada  respon zona III yang produktivitas tanaman sudah mencapai 100% sehingga  sangat  tidak  dianjurkan  untuk  menambahkan pupuk N pada tanaman padinya. Lahan petani yang berada pada zona IIb perlu  melakukan  pengurangan  dosis N agar mendapatkan keuntungan secara ekonomis dan respon tidak memasuki zona III. Lahan petani yang berada pada zona IIa perlu  menjaga  kestabilan  dosis  N  dari  kondisi  kelaparan tersembunyi  karena  pada  kondisi  ini  tanaman  padi  akan sangat  rawan  terhadap  defisiensi  unsur  hara.  Untuk mencapai  produktivitas  optimum  dan  mendapatkan  nilai efisiensi  pupuk  yang  optimum  maka  petani  harus memberikan dosis optimum sesuai pada Tabel 4. Selama ini petani  di  Kecamatan  Mayang  mengaplikasikan  pupuk  N tanpa  memperhatikan  kebutuhan  tanaman  padi  terhadap unsur  N  itu  sendiri,  maka  dalam  aplikasi  pupuk  N selanjutnya  harus  sesuai  dengan  kebutuhan  tanaman  padi. Selain  dosis  pupuk  N  yang  diberikan,  petani  juga  perlu memperhatikan faktor lain yang mempengaruhi penyerapan pupuk N tersebut.
Prediksi Hasil Tanaman Padi berdasarkan Input Nitrogen dengan Simulasi Model Cropsyst (cahyono, Y., Y. Wijayanto dan B. Hermiyanto)
Gambar 3. Perbandingan produktivitas padi dengan pengaplikasian pupuk N dan tanpa pupuk N
Gambar 4. Respon produktivitas padi berdasarkan dosis N yang diberikan
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Yiel d ( k g h a -1 ) Hasil dengan Pupuk (Ha) Hasil tanpa Pupuk (Ha) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 Y ie ld (k g ha -1 ) Edda H munir Sahid
Leha Basit Riko Hadi Husen H Bullah Harianto Dosis N (kg ha -1 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 % Yi e ld Edda H Munir
Sahid Leha Basit Riko Hadi Husen
Dosis N (kg ha -1 ) C ri ti ca l N u tr ien t Ra n ge

## Tabel 4. Rekomendasi pemupukan petani berdasarkan curva respon
Petani Varietas Input N Petani (kgN ha -1 ) Zona Dosis Optimum (kgN ha -1 ) Pak Edda Cibogo 150.82 II a 200 Pak H. Munir Ciherang 260.38 II b 230 Pak Sahid Inpari 13 242.11 II b 160 Pak Leha Inpari 30 131.37 III 40 Pak Basit Inpari 36 216.13 II b 160 Pak Riko Inpari Sidenuk 113.21 II a 200 Pak Hadi IR 64 156.22 II b 110 Pak Husen Logawa 244.44 II b 120 Pak H. Bullah Sintanur 182.26 II a 240 Pak Harianto Situbagendit 186.11 II b 100 Zona I :  kekurangan unsur hara ( respon yield < 80%: Deficiency Zone ) Zona II  :  kelaparan tersembunyi ( Respon yield 80 – 100%: Critical Nutrient Range  a: < 90% dan b: > 90%) Zona III  :  repon produktivitas sudah maksimal (100%: Adequate Zone ) Zona IV  :  kelebihan unsur hara sehingga respon produktivitas menurun ( Toxic Zone )

## SIMPULAN
Validasi  model Cropsyst pada  tanaman  padi  di Kecamatan  Mayang  mendapatkan  nilai  mendekati  hasil yang sebenarnya oleh petani dengan nilai RMSE sebesar  - 47.97  dan  EF  mendekati  1  yaitu  sebesar  0.93.  Unsur  N menjadi  faktor  pembatas  dalam  pertumbuhan  padi  di Kecamatan  Mayang  sehingga  ketika  N  semakin  ditambah maka  akan  semakin  meningkatkan  produktivitas,  namun juga  terdapat  batasan  dalam  pemberian  pupuk  N.  Setiap penambahan pupuk oleh petani sampel akan meningkatkan hasil panen padi kecuali Pak Leha karena respon  tanaman sudah  mencapai  puncak  sehingga  aplikasi  N  hanya  untuk menggantikan N yang hilang.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terimakasih kepada Pemerintah  Kecamatan  Mayang  Kabupaten  Jember  dan Lembaga  Penelitian  Universitas  Jember  yang  telah memberikan ijin dan bantuan materil selama penelitian serta semua pihak yang telah mendukung terselesainya penelitian yang dilakukan oleh penulis.

## DAFTAR PUSTAKA
Jalota, S.K., G.B. Singh., A. Sood dan S. Panigrahy. 2006. Performance  of Cropsyst Model  in  Rice-Wheat Cropping System. Agric. Physics, 6(1):1-13.
O’Sullivan,  J.N.,  C.J.Asher  dan  F.P.C.Blamey.  1997. Nutrient  Disorders  of  Sweet  Potato .  ACIAR
Monograph  No.  48,  Australian  Centre  for International  Agricultural  Research,  136  p. Canberra.
Peck,  L.L.,  K  E.  Webb  dan  D.M.  Bailey.  2004.  Extreme sensitivity of biological function to temperaturein Antarctic  marine  species. Functional  Ecology, 18:625-630.
[PDSIP] Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian. 2015. Outlook  Komoditas  Pertanian  Tanaman  Pangan (Padi). Kementerian Pertanian. PDSIP, Jakarta.
Rahmatika,  W.  2010.  Pertumbuhan  Padi  ( Oryza  sativa .L) Akibat Pengaruh Presentase N (Azolla dan Urea).
Primordia, 6(2):84-88.
Soplanit,  R  dan  S.H.  Nukuhaly.  2012.  Pengaruh Pengelolaan  Hara  NPK  Terhadap  Ketersedaan  N dan Hasil Tanaman Padi Sawah ( Oryza sativa L.) di  Desa  Waelo  Kecamatan  Waepo  Kabupaten Buru. Agrologia, 1(1):81-90.
Stockle, C.O., M. Donatelli dan R. Nelson. 2003. Cropsyst , a Cropping Systems Simulation Model. European Agronomi, 18:298-307.
Tisdale,  S.L.  and  W.L.  Nelson.  1975. Soil  Fertility  and Fertilizers . Macmillan Publishing Co., New York.
Van der Ploeg, R.R., W. Bohn dan M.B. Kirkhan. 1999. On the  Origin  of  the  Theory  of  Mineral  Nutrition  of Plants and the Law of the Minimum. Soil Science Soc. Am. J., 63:1055-1062.