Lecture Flow

Energy and The Laws of Thermodynamics

Capture od Solar Energy Energy Inputs in Food Production Toward Sustainable Use of Energy in

Agroeconomics

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

Energy and The Laws of Thermodynamics

What is Energy ?

Energy is the ability to do work

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)

Macam Energi

KINETIK:energi yang digunakan untuk melakukan kerjaEx:- Membajak- Gelombang cahaya dari matahari

ENERGI

POTENSIAL: sisa energi yang tersimpan setelah digunakan untuk melakukan kerja (energi dalam biomasa) Ex: Energi kimia yang tersimpan dalam biomassa

Termodinamika

1. Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan

2. 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

HUKUMTERMODINAMIKA

HUKUM II

Satuan Unit EnergiSatuan Definisi Ekivalen

Kalori (kal) Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0C air sebanyak 1 g (1ml) pada suhu 150C

0,001 kkal4,187 joule

Kilokalori (Kkal) Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0C air sebanyak 1 kg (1 liter) pada suhu 150C

1000 kal4187 joule3,968 Btu

British thermal unit (Btu)

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0F air sebanyak 1 pon

252 kal0,252 kkal

Joule Jumlah usaha yang dilakukan dalam memindahkan obyek sejauh 1 m berlawanan dengan gaya 1 N

0,525 kal0,000252 kal

Primary production

II. Capture of Solar Energy

Sumber Energi

Plant (1x 1021 kal/th)

Herbivora(5x 1020 kal/th)

Carnivora I(1x 1020 kal/th)

SUN(1-3 x 1023 kal/th)

Carnivora II(3x 1019 kal/th)

PRODUSEN KONS I(HERB)

KONS II(KARNI)

KONS III(OMNI)

DEKOMPOSER, TRANSFORMER

BAHAN/MATERI

(NUTRISI)

MATAHARISiklus materiArus energi

RANTAI MAKANAN: TRANSFER ENERGI DAN MATERI MELALUI SERANGKAIAN ORGANISME

HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN DALAM EKOSISTEM

11

DEKOMPOSER

KONSUMEN III

KONSUMEN II

KONSUMEN I

PRODUSEN

RANTAI MAKANAN (FOOD CHAIN)

JARING MAKANAN(FOOD WEB)

Cermin dari

kestabilan

ekosistem

12

Secara operasional:

1.Fiksasi Energi

2.Pembentukan bahan organik (Fotosintesis)

3.Produsen dimakan konsumen

4.Degradasi, humifikasi, mineralisasi, digunakan kembali oleh produsen

Secara fungsional dapat dianalisis dari segi:

1.Aliran energi

2.Rantai makanan

3.Pola keanekaragaman menurut ruang dan waktu

4.Perkembangan, evolusi dan sibernetika (pengaturan, pengendalian secara keseluruhan)

13

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 sama14

AGROEKOSISTEMAGRO: Pertanian, usaha manusia

untuk memenuhi kebutuhan hidup melalui produksi biologi

MANUSIA IKLIM DANTANAH

TANAMAN

MIKRO DAN MAKRO FAUNA

15

Agroecosystem

Physical factors

Biological factors

Climate (light,rainfall,temperature, humidity)

Soil (fertility,erosion,slope)

Animals, plant, microbia, bacteria, fungi, etc.

Factors of Agroecosystem

Land use system

Physical condition

Humanfactor

Character ofproduction

Climate (light,rainfall,temperature, humidity)

Soil (fertility,erosion,slope)

Sosial (culture,religious)Economics (price &

market)Political consideration

Subsistence/commercial

Factors of Land use system

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

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

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

BIOLOGICAL CULTURAL ENERGY

Exp: human labor, animal labor,

animal manure

INDUSTRIAL CULTURAL ENERGY

Exp.: Electricity, gasoline, diesel fuel,

natural gas

Contoh biological culturalInput type (biological

cultural)Energy value

Human labor (berat) 400-500kcal/hr

Human labor (ringan) 175-200 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

Contoh industrial culturalInput type (industrial cultural) Energy value

Machinery 18.000 kcal/kg

Gasoline 16.500 kcal/l

Diesel 11.450 kcal/l

LP Gas 7.700 kcal/l

Electricity 3.100 kcal/Kwh

Nitrogen 14.700 kcal/kg

Phosphorus 3.000 kcal/kg

Potassium 1.860 kcal/kg

Lime 295 kcal/kg

Insecticides 85.680 kcal/kg

Herbicides 111.070 kcal/kg

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

Energy inputs per hectare for corn production in the United States

Study kasus : energi yang digunakan pada produksi strawberry Modern production

Semi modern production

Modern production

konvensional production

Strategi untuk memproduksi pangan yang berkelanjutan

Pemberian Mikoriza pada tanaman budidaya

KLH

Natural Biological Control

Serangan Hama Tikus dan musuh alaminya

1

2

LEGUM COVER CROP pada Tanaman Belum Menghasilkan umur 2 tahun (TBM II)

LCC : Centrosema pubescens, Pueraria javanica, Psophocarphus palustries, Calopogonium muconoides

LCC

Cassia cobanensis Turnera subulata

- Monitoring populasi- Beneficial plant untuk maintain predator ulat api- Target : rasio 10 m2/Ha- Penggunaan pestisida alternatif terakhir

Euphorbia heterophylla

PENGENDALIAN ULAT API & ULAT KANTONG DG TAN TRAP

Tumpangsari Jagung-kedelai-ketela pohon (Strip cropping)

Hedgerow = alley cropping = budidaya pagar

Foto: Kurniatun Hairiah

Gliricidia maculata

Zea maize