KERAGAAN VARIETAS TEBU PADA BEBERAPA KADAR AIR TANAH Abstrak Tujuan percobaan adalah untuk mengetahui keragaan varietas pada beberapa kadar air yang berbeda. Digunakan 7 varietas tebu yang memiliki potensi untuk dikembangkan di lahan kering, yaitu PS 851, PS 864, PS 862, PS 921, PS 951, PS 91-787 dan BL yang diberikan perlakuan kadar air tanah sebesar 100%, 75% dan 50% kapasitas lapang (KL). Dari pengamatan yang dilakukan selama 3 bulan, terlihat bahwa cekaman air mulai nyata pada kadar air 50% KL. Dari perhitungan Drought Tolerance Index (DTI ) ketujuh varietas hanya mampu tumbuh dengan baik sampai kadar air tanah 75% KL. Varietas BL dan PS 864 memiliki nilai mendekati nilai toleran, sedangkan lainnya memiliki nilai cukup toleran. Meskipun nilai DTI varietas PS 921 termasuk sedang, tetapi memiliki biomasa dan efisiensi penggunaan air yang paling tinggi pada semua perlakuan kadar air tanah. Hal ini menunjukkan bahwa varietas PS 921 memiliki potensi paling tinggi diantara varietas lainnya sebagai varietas tebu lahan kering. Kata kunci: varietas, cekaman air, drought tolerance index
33
SUGAR CANE VARIETIES PERFORMANCE ON VARIOUS SOIL WATER CONTENT Abstract The objective of this research was to study the effect of water supply on the performance of several varieties of sugarcane. This experiment used seven varieties of sugarcane that has the potential to be developed for upland, namely PS 851, PS 864, PS 862, PS 921, PS 951, PS 91-787 and BL, were grown under soil water content treatment at 100%, 75% and 50% field capacity (FC). From 3 months observations, it appeared that water stress was started to affect growth at 50% of FC. From the calculation of Drought Tolerance Index (DTI), seven varieties were able to grow well with the soil water content up to 75% FC. Based on DTI, BL and PS 864 has DTI value close to the tolerant, while others are moderatly tolerant. Although the DTI value of PS 921 was moderately tolerance, it has the highest biomass on all of the soil water content treatment. It shows that PS 921 has the highest potential among the others as upland varietiy.
Keywords: variety, water stress, drought tolerance index
34
35
Pendahuluan Penanaman varietas unggul baru dapat meningkatkan produktivitas, asalkan syarat dan kondisi lingkungan tumbuh terpenuhi.
Untuk mengatasi adanya
pergeseran areal penanaman tebu ke lahan kering diperlukan varietas unggul yang adaptif terhadap kondisi lahan kering. Defisit air adalah salah satu faktor pembatas produksi tebu di lahan kering. Pengaruh cekaman air yang terjadi pada satu varietas tidak sama bagi varietas lainnya (Silva et al., 2008).
Banyak varietas tebu yang sudah dihasilkan sampai
sekarang, baik hasil dari P3GI maupun introduksi dari negara penghasil gula seperti Brasil, Taiwan atau Queensland, Australia. Umumnya seleksi yang dilakukan di Indonesia belum memasukkan sifat ketahanan terhadap kekeringan, sebab orientasi seleksi masih pada tebu sawah. Negara lain seperti Thailand, Brasil, India dan beberapa negara Afrika telah memasukkan sifat ketahanan terhadap kekeringan sebagai salah satu sifat dalam melakukan seleksi varietas tebu (Ishaq et al., 2000; Ishaq and Olaoye, 2008). Beberapa karakter penting suatu varietas yang berhubungan dengan ketahanan terhadap kekeringan adalah (1) daun sempit dan tegak, (2) cepat berkecambah, (3) lebih awal bertunas, dan (4) adanya rambut pada pelepah daun (Olaoye, 2002). Varietas yang sudah digunakan secara luas adalah PS 921 dan BL, selebihnya masih menggunakan varietas introduksi dari beberapa negara yang diberi nama dengan awalan BZ atau F. Keberhasilan variets PS 921 di lahan kering cukup baik tetapi kelemahannya tidak tahan terhadap penyakit luka api yang banyak menyerang tebu lahan kering.
Perkebunan tebu swasta di Lampung menggunakan galur-galur
introduksi yang kemudian diberi nama lokal, misalnya dengan huruf GP untuk Gula Putih Mataran, GM untuk Gunung Madu. Varietas-varietas ini sebagian cukup baik untuk daerah Lampung.
Ekspresi pertumbuhan tanaman yang ditunjukkan oleh
pengaruh cekaman air adalah tinggi batang, jumlah tunas, diameter batang, dan bobot batang. Tinggi dan diameter batang adalah variabel yang memiliki korelasi positif dengan bobot batang, sehingga kedua variabel ini sangat penting dalam melakukan seleksi terhadap suatu varietas yang akan ditanam di lahan kering (Silva et al., 2008). Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari keragaan beberapa varietas tebu pada berbagai perlakuan kadar air tanah.
36
Bahan dan Metode Percobaan dilakukan di rumah berdinding kasa kawat milik Balai Penelitian Tanaman Pangan, Cimanggu Bogor, April 2006 sampai Juni 2006. Penanaman dilakukan dalam wadah ember plastik yang memiliki volume 10 kg tanah kering udara. Pada percobaan ini digunakan tujuh varietas tebu yang diunggulkan untuk program peningkatan produktivitas, yaitu : (1) PS 851, (2) PS 864, (3) PS 862, (4) PS 921, dan (5) PS 951, (6) PS 91-787, dan (7) BL.
Varietas yang diawali
dengan huruf PS adalah hasil seleksi P3GI Pasuruan, sedangkan BL adalah varietas unggul yang berasal dari varietas lokal di daerah Bululawang, Malang Selatan. Deskripsi masing-masing varietas disajikan pada Lampiran 6. Percobaan menggunakan Rancangan Petak Terbagi, dengan petak utama adalah kadar air tanah (K) yang terdiri atas tiga taraf, yaitu 100% kapasitas lapang (K1), 75% kapasitas lapang (K2), dan 50% kapasitas lapang (K3); sebagai anak petak adalah varietas (V) yang terdiri tujuh varietas, yaitu PS 851 (V1), PS 862 (V2), PS 864 (V3) , PS 921 (V4), dan PS 951 (V5), PS 91-787 (V6), dan BL (V7). Tiap perlakuan diulang tiga kali dan tiap unit percobaan terdiri atas 3 wadah. Model aditif linear dari rancangan tersebut adalah : yijk = + i + j + ()ij + k + ()jk + ijk i
= 1, 2, 3
j
= 1, 2, 3
k
= 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
yijk
= nilai pengamatan peubah y pada ulangan ke-i, kadar air tanah ke-j, dan varietas ke-k
= nilai rataan umum
i
= tambahan nilai karena ulangan ke-i
j
= tambahan nilai karena kadar air tanah ke-j
()ij = galat (1) k
= tambahan nilai karena varietas ke-k
()jk = tambahan nilai karena kadar air tanah ke-j dan varietas ke-k ijk
= galat (2)
37
Bibit yang digunakan untuk penanaman adalah bibit bagal (mata tidur) satu mata. Tiap wadah plastik diisi tanah kering angin yang berasal dari kebun Percobaan Balai Penelitian Tanaman Pangan Cimanggu sebanyak 10 kg. Tanaman dipupuk dengan dosis standar, yaitu 600 kg ZA, 250 kg SP-36, dan 200 KCl per hektar. Dosis tiap pot plastik adalah 2,88 g Urea, 1,2 g SP-36 dan 0,48 g KCl. Pemupukan dilakukan dua kali, yaitu pada saat tanam dan pada saat tanaman berumur 1 bulan setelah tanam, masing-masing ½ dosis. Penentuan kadar air tanah dilakukan dengan cara memberikan air pada kolom tanah (dalam tabung kaca) sampai mencapai kapasitas lapang. Kadar air kapasitas lapang diukur pada saat air tidak lagi menetes dari kolom tanah. Tanah dengan keadaan demikian kemudian diukur kadar airnya lewat metode gravimetri. Keadaan ini digunakan sebagai kondisi 100% kadar air tanah setara kapasitas lapang. Selanjutnya dihitung kondisi 75% dan 50% kapasitas lapang. Air yang ditambahkan jumlah sebanyak air yang berkurang dibandingkan bobot pot dan tanaman pada penimbangan
sebelumnya.
Kehilangan
air
dianggap
sebagai
besarnya
evapotranspirasi sehingga dengan penambahan air sebesar berkurangnya bobot, kondisi kadar air tanah tetap seperti perlakuan bersangkutan. Tiap bulan dilakukan koreksi dengan menimbang satu tanaman (dicabut) sebagai koreksi penyiraman. Koreksi dilakukan dengan mengurangi hasil penimbangan tanaman percobaan (dengan wadahnya) dengan bobot tanaman yang dicabut sebagai koreksi. Percobaan dilakukan selama 3 bulan dan dilakukan pengamatan 2 minggu sekali sejak tanaman berumur 2 minggu setelah tanam. pengamatan adalah (1) dua minggu sekali : tinggi tanaman
Peubah dan waktu yang diukur dari
permukaan tanah sampai, jumlah daun per tanaman, luas daun dengan mengukur panjang dan lebar daun (+) 1 (daun pertama yang membuka sempurna), (2) akhir percobaan : jumlah stomata daun, indeks luas daun yang diukur pada akhir percobaan, jumlah anakan, diameter batang diukur pada ruas kedua dari bawah, bobot kering tanaman, kandungan protein dan karbohidrat jaringan, dan kandungan prolina, kandungan protein dihitung dari analisis N total yang dikonversi menjadi kandungan protein, (3) jumlah air yang ditambahkan pada tiap perlakuan, (4) nisbah jumlah air yang diberikan dengan hasil biomasa, dan pengamatan jaringan tanaman
38 (batang dan daun) untuk melihat adanya perubahan bentuk sel tanaman yang mengalami cekaman air.
Pengamatan jaringan tanaman dilakukan dengan cara
pembuatan penampang melintang jaringan dan diamati dengan mikroskop pada pembesaran (10 40) kali. Untuk melihat tingkat toleransi suatu varietas digunakan nilai Drought Tolerance Index (DTI/Indeks Toleransi terhadap Kekeringan). Suatu varietas disebut toleran terhadap kekeringan jika nilai DTI > 80, cukup toleran jika nilai DTI antara 50-80 dan tidak toleran jika nilai DTI < 50 (Bakumousky and Bakumousky, 1972 dalam Ishaq et al., 2000).
Nilai DTI dihitung dengan rumus :
DTI = {1-(Yi-Ym)/Yi } 100, dimana Yi adalah hasil atau biomasa dalam kondisi tidak mengalami cekaman dan Ym adalah hasil atau biomasa dalam kondisi mengalami cekaman.
Hasil Percobaan Keadaan umum Suhu minimum dan maksimum di rumah kaca berkisar antara 26,17 – 39,15C dan kelembaban udara berkisar antara 67,35-91,11 persen. Radiasi yang masuk ke rumah kaca berkisar antara 288,57-776,00 Lux. Suhu maksimum dalam rumah kaca lebih tinggi dibandingkan suhu maksimum di lapangan, sehingga akan berpengaruh terhadap laju evaporasi dan transpirasi. Selama percobaan berlangsung tidak terjadi gangguan hama, penyakit maupun gulma. Pangendalian gulma (penyiangan) dilakukan secara manual. Pada kadar air 50% KL, tanaman PS 851 dan PS 91-787 mati pada umur 12 MST.
Pertumbuhan Terdapat interaksi antara kondisi kadar air tanah dengan varietas terhadap tinggi tanaman pada saat umur 10 dan 12 MST. Hal ini berarti masing-masing varietas mempunyai tanggap yang berbeda terhadap kondisi kadar air tanah. Pada saat umur 12 MST varietas PS 91-787 dan PS 851 mati. Kematian ini disebabkan tanaman mengalami cekaman air berat karena akar tidak mampu mengimbangi laju transpirasi.
Dari 7 varietas terlihat bahwa pada 100% KL varietas PS 91-787
39 memiliki ukuran yang paling rendah dan varietas PS 921 paling tinggi. Perubahan tinggi tanaman terjadi saat kondisi kadar air tanah turun. Pada kadar air tanah 75% KL varietas PS 862 paling tinggi dan relatif tidak mengalami perbedaan tinggi tanaman yang berarti, sementara varietas PS 851 dan BL berbeda secara nyata. Perubahan tinggi tanaman tidak nyata pada saat kadar air 50% KL, meskipun lebih rendah (Tabel 8 dan Tabel 9). Hasil analisis data menunjukkan bahwa kadar air berpengaruh nyata terhadap tinggi tanaman.
Tanaman pada kondisi 100% KL paling tinggi dibandingkan
tanaman pada perlakuan 75% dan 50% KL. Rata-rata tinggi tanaman pada 100% KL adalah 168,86 cm, sedangkan pada 75% dan 50% KL berturut-turut hanya 143,76 cm dan 111,17 cm (Tabel 8). Tabel 8 Tinggi tanaman tebu umur 2 MST sampai dengan 12 MST Perlakuan
Umur 2 MST
4 MST
6 MST
8 MST
10 MST
12 MST
..... cm .... Kadar Air 100% KL
77,57 b
122,24 c
137,14 c
153,81 b
161,24 b
168,86 b
75% KL
72,29 ab
99,48 b
110,62 b
124,95 ab
137,67 ab
143,76 ab
50% KL
60,05 a
74,76 a
84,05 a
93,75 a
110,22 a
111,17 a
PS 851
52,67 c
70,44 c
88,38 c
105,00 b
126,43 b
PS 864
79,22 a
108,89 ab
116,00 abc
129,11 ab
141,22 ab
143,56 ab
PS 862
79,89 a
106,78 ab
120,11 ab
128,67 ab
136,33 ab
147,56 ab
PS 921
74,56 ab
116,44 a
130,78 a
143,11 a
153,22 a
158,44 a
PS 951
61,44 bc
96,67 ab
111,67 abc
126,00 ab
138,11 ab
138,67 ab
PS 91-787
71,78 ab
101,00 ab
108,56 abc
121,11 ab
138,38 ab
Varietas
BL 70,22 ab 91,56 bc 99,22 bc 117,44 ab 127,67 ab 140,33 ab Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama dalam kolom yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji BNJ pada taraf nyata 5% Varietas PS 851 dan PS 91-787 mati pada perlakuan air 50% KL
Pengaruh kadar air tanah terhadap tinggi tanaman masing-masing varietas nyata pada umur 10 dan 12 MST. Pada kondisi kadar air tanah 100% Kl varietas 921 paling tinggi dibandingkan lainnya.
Sementara itu pada saat kadar air tanah
diturunkan menjadi 75% kapasitas lapang, varietas PS 851, PS 862, dan BL tinggi tanamannya berkurang dengan nyata, sedangkan varietas lainnya masih tidak
40 berbeda. Semakin berkurang kadar air tanah sampai tingkat 50% varietas PS 851 dan PS 91-787 sudah mati sementara varietas lainnya masih mampu hidup meskipun terjadi pengurangan tinggi tanaman (Tabel 9). Tabel 9 Interaksi antara varietas dan kadar air untuk peubah tinggi tanaman tebu umur 12 MST Varietas
Kadar Air 100% KL
75% KL
50% KL
.... cm .... PS 851
156,33 a
114,67 b
- -
PS 864
176,67 a
158,00 a
96,00 b
PS 862
183,67 a
150,33 b
108,67 c
PS 921
188,00 a
160,67 a
126,67 b
PS 951 PS 91-787
160,33 a 150,33 a
148,67 a 148,33 a
107,00 b - -
BL
166,67 a
125,67 b
128,67 b
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada baris yang sama berarti tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 5%
Jumlah daun per tanaman lebih dipengaruhi oleh kadar air tanah. Pada awal pertumbuhan sampai dengan umur 4 MST tidak terdapat perbedaan jumlah daun pada kadar air yang berbeda. Mulai umur 6 -8 MST jumlah daun pada tanaman yang tumbuh pada kadar 75% dan 50% mulai berkurang secara nyata dibandingkan pada kadar air 100% KL. Namun semakin tua umur tanaman jumlah daun pada tanaman dengan kadar air 50% KL paling sedikit dibandingkan tanaman pada kadar air 100% dan 75% KL (Tabel 10). Dari data jumlah dan luas daun yang tersaji pada Tabel 10 dan Tabel 11 terlihat bahwa tidak menunjukkan hubungan yang linear antara keduanya. Luas daun tidak serta merta lebih besar apabila jumlah meningkat. Luas daun dipengaruhi jumlah daun luas masing-masing daun secara individu. Dari data terlihat bahwa meskipun jumlah daun dari semua varietas tidak berbeda nyata, tetapi luas daunnya berbeda. Varietas PS 862 memiliki luas daun terbesar dibandingkan varietas lainnya. Hal ini menunjukkan terjadinya pengurangan luas daun akibat tanaman mengalami kekurangan air.
41 Tabel 10 Jumlah daun tiap tanaman umur 2 - 12 MST Perlakuan
Umur 2 MST
4 MST
6 MST
8 MST
10 MST
12 MST
Kadar Air 100% KL
4,76
6,05
7,24 a
8,67 a
7,76 a
7,43 a
75% KL
4,52
5,76
6,05 b
7,19 b
6,57 b
6,86 a
50% KL
4,05
4,95
5,15 c
5,90 c
5,78 b
5,33 b
PS 851
4,56 ab
5,22 bc
6,00
7,00
6,57
PS 864
4,56 ab
5,56 bc
6,22
7,33
6,44
6,67
PS 862
5,11 a
6,67 a
6,44
7,33
6,78
6,56
PS 921
4,67 ab
6,11 ab
6,56
7,22
6,56
6,89
PS 951
3,89 b
5,00 c
5,56
7,11
6,44
6,11
PS 91-787 BL
4,22 ab 4,11 b
5,56 bc 5,00 c
6,44 5,89
7,56 7,33
7,13 7,33
6,33
Varietas
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama dalam kolom yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji BNJ pada taraf nyata 5%
Tabel 11 Luas daun tiap tanaman umur 2 – 12 MST Perlakuan
Umur 2 MST
4 MST
6 MST
8 MST
10 MST
12 MST
2
...... cm .... Kadar Air 100% KL
94,09 a
123,20 a
170,69 a
269,16 a
350,71 a
417,14 a
75% KL
86,47 a
103,66 a
119,78 b
155,06 b
241,22 b
267,89 b
50% KL
59,97 b
70,18 b
77,14 c
103,36 b
151,21 b
170,43 c
PS 851
50,32 c
69,67 c
97,35 b
136,10 b
181,90 b
PS 864 PS 862
68,60 bc 92,70 a
91,09 abc 109,49 b 110,83 a 154,23 a
163,40 ab 220,05 a
228,87 ab 310,79 a
271,10 bc 381,29 a
124,51 a
158,17 a
219,09 a
301,40 a
317,17 ab 220,19 c
Varietas
PS 921
103,83 a
PS 951
64,05 c
76,29 bc
86,66 b
138,70 b
201,43 b
PS 91-787
85,73 ab
104,68 ab
124,97 ab
171,93 ab
273,54 ab
BL
96,01 a
116,04 a
129,12 ab
185,39 ab
256,49 ab
309,36 ab
Keterangan: nilai rataan pada kolom yang sama diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji BNJ pada taraf nyata 5%
Luas daun dipengaruhi oleh kadar air tanah dan respon tiap tanaman berbeda di saat umur 12 MST. Secara umum luas daun semakin kecil dengan menurunnya
42 kadar air tanah. Pada saat awal pertumbuhan (sampai dengan 4 MST) tidak terdapat perbedaan luas daun antara perlakuan kadar air 100% KL dengan 75% KL, tetapi dengan berjalannya umur tanaman perbedaan luas daun akibat perbedaan kadar air tanah semakin nyata. Pada umur 12 MST varietas PS 862 memiliki daun paling luas dibandingkan varietas lainnya. Respon tiap verietas akibat perbedaan kadar air tanah berbeda umur pada 12 MST (Tabel 12). Varietas PS 851 mengalami penurunan luas daun paling tajam dibandingkan verietas lainnya. Sementara varietas PS 862 baru mengalami penurunan luas daun secara tajam setelah kadar air tanah turun 50% KL (Tabel 12). Tabel 12 Interaksi antara varietas dan kadar air terhadap luas daun umur 12 MST Varietas
Kadar Air 100% KL
75% KL
50% KL
2
..... cm ...... PS 851 PS 864
367,28 a 442,57 a
144,71 b 274,93 b
-95,81 c
PS 862
516,40 a
472,23 a
155,25 b
PS 921
471,38 a
315,84 b
164,28 c
PS 951
344,23 a
207,67 b
108,69 c
PS 91-787
347,91 a
238,53 b
--
BL
430,21 a
221,30 b
276,59 c
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada baris yang sama berarti tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 5%
Tiap varietas memberikan respon yang berbeda akibat perbedaan kadar air tanah pada peubah diameter batang. Diameter batang terbesar dimiliki oleh varietas PS 862 dan terkecil varietas PS 851. Dengan menurunnya kadar air tanah semua varietas mengalami penurunan diameter batang. Varietas PS 91-787 memiliki batang yang relatif kecil perubahannya pada saat kadar air tanah turun (Tabel 13). Fungsi batang pada tanaman salah satunya adalah sebagai saluran lewatnya air dan unsur hara dari akar ke tajuk. Pada saat tanaman mengalami kekuarangan air dan menyebabkan pertumbuhan batang kecil, secara langsung juga akan berpengaruh terhadap pertumbuhan bagian atas tanaman yang ditunjukkan pada berkurangnya ukuran daun. Varietas yang memiliki kemampuan membentuk batang besar akan mempunyai kemampuan untuk menghasilkan daun yang besar juga.
43 Tabel 13 Interaksi antara varietas dan kadar air untuk peubah diameter batang umur 12 MST Varietas
Kadar Air 100% KL
75% KL
50% KL
1,07 a
........... cm .......... 0,80 b
PS 864
1,17 a
1,05 b
0,85 c
PS 862
1,42 a
1,25 b
0,97 c
PS 921 PS 951
1,15 a 1,10 a
1,07 b 0,95 b
0,98 c 0,67 c
PS 91-787
1,13 a
1,03 b
--
BL
1,12 a
0,98 b
0,92 b
PS 851
*)
--
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada baris yang sama berarti tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 5%
Penelitian yang dilakukan oleh beberapa peneliti (Inman-Bamber, 2004; Tejera et al., 2007; Ishaq and Olaoye, 2008) menunjukkan bahwa salah pengaruh penurunan kadar air tanah adalah terhadap jumlah tunas.
Secara umum semua verietas
mengalami penurunan jumlah tunas secara nyata akibat penurunan kadar air tanah, tetapi penurunan terlihat lebih besar jika kadar air tanah turun sampai 50% KL. Tabel 14 Interaksi antara varietas dengan kadar air tanah terhadap jumlah tunas Varietas
Kadar Air 100% KL
75% KL
50% KL
PS 851
2,00 a
1,67 a
- -
PS 864
2,33 a
1,33 b
1,00 b
PS 862
2,33 a
2,33 a
1,67 b
PS 921 PS 951
1,33 a 1,33 a
1,00 a 1,67 ab
1,00 a 2,00 b
PS 91-787
2,00 a
1,00 b
- -
BL
2,33 a
2,00 a
1,33 b
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada baris yang sama berarti tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 5%
Analisis karbohidrat dan protein Kandungan karbohidrat dan protein tidak dipengaruhi oleh kadar air tanah dan varietas (Tabel 15). Secara teori seharusnya tanaman yang tumbuh dalam kondisi cekaman air akan memiliki nisbah C/N yang lebih besar, sehingga terlihat lebih
44 berserat dibandingkan tanaman yang tumbuh pada kondisi cukup air. Pada kondisi tanaman mengalami cekaman air, serapan unsur nitrogen berkurang sehingga pembentukan protein juga berkurang (Wiedenfeld, 1999). Hasil percobaan tidak menunjukkan
hasil serupa mungkin karena pengambilan contoh tanaman pada
percobaan ini dilakukan lebih awal daripada yang dilakukan Wiedenfeld (1999). Wiedenfeld (1999) melakukan analisis karbohidrat dan protein pada saat tanaman mencapai fase pertumbuhan maksimum (6 BST), sehingga kandunan C sudah lebih besar daripada N dalam jaringan tanaman. Tabel 15
Kandungan karbohidrat, protein, nisbah karbohidrat/protein, dan jumlah stomata pada tanaman
Perlakuan Kadar Air 100% KL
Karbohidrat (%)
Protein (%)
Nisbah KH/Prot
Jumlah stomata daun/cm2
28,90
8,76
3,30
46,10 a
75% KL
29,51
11,16
2,64
40,62 b
50% KL
31,95
10,75
2,97
39,63 b
Varietas PS 851
28,25
12,17
2,32
39,50 cd
PS 864 PS 862
31,11 30,48
10,46 9,99
2,97 3,05
38,56 cd 48,56 a
PS 921
29,97
9,88
3,03
46,67 ab
PS 951
27,90
10,24
2,72
44,00 bc
PS 91-787
31,40
9,41
3,34
40,63 cd
BL
28,65
9,03
3,17
37,00 d
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji BNJ pada taraf nyata 5%
Jumlah stomata Tidak terdapat interaksi antara kadar air tanah dengan varietas terhadap jumlah stomata. Penurunan kadar air tanah berakibat pada penurunan jumlah stomata, tetapi tidak terdapat perbedaan nyata antara jumlah stomata pada perlakuan kadar air 75% KL dengan 50% KL. Stomata akan berkurang jumlahnya pada saat tanaman merasakan gejala berkurangnya suplai air oleh akar akibat kadar di dalam tanah menurun. Pengurangan jumlah stomata tampaknya merupakan mekanisme tanaman dalam usahanya untuk mengurangi laju transpirasi. Dengan jumlah stomata yang
45 berkurang, efek yang mungkin timbul adalah berkurangnya jumlah CO2 yang masuk sehingga akan mengurangi laju fotosintesis. Varietas PS 862 memiliki jumlah stomata paling banyak dan varietas BL paling sedikit dibandingkan verietas lainnya (Tabel 15). Dalam proses metabolisme berkurangnya suplai CO2 dapat berakibat berkurangnya pembentukan gula, sehingga jika berlangsung dalam waktu yang lama akan menurunkan jumlah gula yang dibentuk. Hal ini tentu saja tidak diinginkan sebab akan menyebabkan rendahnya rendemen batang tebu. Varietas PS 862 dengan batang yang besar nampaknya memiliki kemampuan mengimbangi laju transpirasi dengan memasok air dengan jumlah yang seimbang. Varietas ini akan mengalami ancaman defisit air jika kadar air tanah tidak mencukupi suplai yang dibutuhkan oleh tanaman, artinya meskipun akar memiliki kemampuan menyerap air tetapi jika jumlahnya kurang tetap saja tidak mampu mengimbangi laju transpirasi. Nisbah air dengan biomasa Secara umum bobot kering dipengaruhi oleh kadar air tanah. Pada kondisi 100% KL tidak terdapat perbedaan bobot kering secara nyata antar varietas. Varietas yang memiliki bobot kering paling besar adalah varietas PS 921, sedangkan yang hampir sama besar bobot keringnya adalah PS 862 dan PS 864. Penurunan bobot kering terbesar akibat penurunan kadar air tanah dari 100% KL ke 75% KL adalah varietas PS 851, sedangkan varietas BL dan PS 864 memiliki persentase penurunan yang paling kecil (Tabel 16). Penurunan kadar air tanah dari 75% menjadi 50% kapasitas lapang menyebabkan penurunan bobot kering tanaman lebih dari 50% kecuali varietas PS 921 dan BL. Hal ini menunjukkan bahwa varietas yang dicoba hampir semuanya hanya mampu tumbuh dengan baik sampai kadar air 75% KL. Pada Tabel 16 ditunjukkan bahwa jika kadar air tanah diturunkan, tiap varietas akan memberikan respon yang berbeda. Varietas PS 851 dan PS 91-787 bahkan tidak mampu tumbuh pada kadar air tanah 50% KL. Seberapa besar penurunan bobot kering masing-masing varietas dalam kondisi kadar air yang semakin kecil merupakan salah satu kriteria yang digunakan untuk melihat toleransi terhadap cekaman kekeringan.
46 Tabel 16 Interaksi varietas dan kadar air terhadap bobot kering tanaman Varietas
100% KL
PS 851 PS 864 PS 862 PS 921 PS 951 PS 91-787 BL
28,73 a 42,77 a 46,55 a 55,48 a 25,22 a 31,68 a 35,80 a
Keterangan :
Kadar Air 75% KL 50% KL ---------- g/tanaman ------------12,79 b 55% -30,41 b 29% 13,61 c 28,32 b 39% 10,88 c 31,15 b 44% 20,54 b 16,54 ab 34% 7,74 b 21,02 a 34% -25,98 a 27% 14,41 b
100% 55% 62% 34% 53% 100% 45%
nilai rata-rata yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama berarti tidak berbeda nyata pada uji DMRT taraf 5% Angka persen adalah penurunan bobot kering akibat penurunan kadar air tanah
Terdapat korelasi yang nyata antara jumlah pemberian air dengan biomasa yang dihasilkan (r = 0,84). Varietas yang memiliki nisbah air dengan biomasa terkecil adalah PS 921. Kebutuhan air paling banyak untuk membentuk satu satuan bobot biomasa adalah verietas PS 951. Hal ini menunjukkan bahwa PS 921 paling efisien dalam penggunaan air dibanding lainnya (Tabel 17). Berdasarkan deskripsi varietas, PS 921 memiliki pertumbuhan awal cepat sehingga mampu membentuk biomasa dengan baik sejak awal pertumbuhan. Diduga karakteristik inilah yang menyebabkan varietas PS 921 memiliki kemampuan menghasilkan biomasa paling tinggi meskipun toleransinya terhadap kekeringan termasuk sedang. Tabel 17
Total air ditambahkan dan nisbah dengan bobot kering per tanaman Perlakuan
Kadar Air 100% KL 75% KL 50% KL Varietas PS851 PS864 PS862 PS921 PS951 PS91-787 BL
Jumlah air (ml) 15 023,3 a 11 484,9 b 7 478,6 c 8 990 b 10 701 ab 13 676 a 13 484 a 9 766 b 11 763 ab 10 921 ab
Nisbah Air/BK 425,49 591,64 634,69 612,13 514,96 567,65 425,30 711,00 520,90 484,64
Keterangan: nilai rataan yang diikuti oleh huruf yang sama dalam kolom yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji BNJ pada taraf nyata 5%
47 Kandungan prolina Tanaman yang mengalami cekaman kekeringan akan melakukan penyesuaian osmotik melalui akumulasi atau sintesis zat terlarut yang menurunkan potensial solut dan mempertahankan turgor sel. Salah satu zat yang sering dihasilkan tanaman untuk penyesuaian osmotik pada tanaman yang tahan cekaman kekeringan adalah senyawa prolina yang terakumulasi di jaringan daun. Kandungan prolina pada daun yang mengalami cekaman kekeringan 10–100 kali lipat dibandingkan tanaman yang kecukupan air.
Pada tanaman yang mengalami cekaman, prolina merupakan
komponen asam amino terbesar dalam jaringan (30% dari total nitrogen terlarut). Penelitian oleh Gulamahdi (2008) mendapatkan bahwa cekaman kekeringan meningkatkan kandungan prolina tanaman temu lawak. Penelitian lain pada tanaman jagung menunjukkan genotipe toleran cekaman kekeringan memiliki karakter bobot kering akar, panjang akar, jumlah akar seminal, dan kandungan prolina di akar primer yang besar dibanding genotipe peka (Effendi, 2009). Berdasarkan teori dan temuan beberapa penlitian, maka dilakukan analisi prolina pada barietas tebu yang toleran dan tidak toleran terhadap kekeringan. Analisis prolina hanya dilakukan pada Varietas PS 851 dan PS 921 yang dianggap berbeda ketahanannya terhadap kekeringan. Tidak terdapat peningkatan kandungan prolina pada varietas PS 921 akibat cekaman air. Nampaknya tanaman tebu tidak menempuh mekanisme peningkatan prolina untuk mempertahankan diri dari cekaman kekeringan. Kemungkinan tanaman menempuh mekanisme perubahan pola pertumbuhan dalam usaha mempertahankan diri dari cekaman kekeringan. Dalam penelitiannya, Rinanto dan Sugiharto (2011) mengusulkan penggunaan analisis kandungan enzim Sucrose Phosphate Synthase (SPS) sebagai indikator fisiologis ketahanan kekeringan pada tebu. Tabel 18 Kandungan prolina pada jaringan tanaman Varietas
Kadar air tanah 100% KL
75% KL
50% KL
....... % ...... PS 851
0,114
0,121
0,119
PS 921
0,124
0,129
0,118
48 Analisis jaringan tanaman Analisis jaringan tanaman dilakukan untuk mengetahui keadaan jaringan apabila tanaman mengalami cekaman air. Jaringan yang dilihat diambil dari batang dan daun dengan cara melihat penampang melintangnya (Gambar 10).
Dari
pengamatan jaringan batang dan daun terlihat bahwa varietas yang tidak tahan cekaman ternyata terjadi perubahan pada jaringan batang. Pada penampang batang terlihat sebagian selnya kosong dan membentuk suatu rongga yang besar, sedangkan pada varietas yang tidak mengalami cekaman seluruh penampang batang terlihat selnya penuh dan masif. Rongga kosong
100% KL
75% KL
50% KL
Penampang Melintang Batang Varietas PS 851
100% KL
75% KL
50% KL
Penampang Melintang Batang Varietas PS 921
100% KL
75% KL
50% KL
Penampang Melintang Batang Varietas BL
Gambar 10 Penampang melintang batang varietas PS 851, PS 921, dan BL
49
Pembahasan Efisiensi penggunaan air dapat diartikan berdasarkan pendekatan yang digunakan. Jika pendekatan fisiologis yang digunakan, maka efisiensi penggunaan air diartikan sebagai kemampuan tanaman untuk tetap tumbuh dan menghasilkan biomasa dengan berkurangnya jumlah air yang tersedia.
Proses ini dapat terjadi
karena tanaman mengubah pola metabolismenya atau tanaman mengubah dirinya melalui perubahan anatomis.
Umumnya kondisi ini akan berhasil tetapi
pertumbuhan tanaman akan berada pada kondisi di bawah normal yang ditunjukkan oleh fisik tanaman yang relatif terbatas.
Pendekatan lain adalah dengan
membandingkan antara air yang digunakan dengan biomasa yang dihasilkan. Efisiensi penggunanan air dirumuskan sebagai nisbah antara air yang digunakan untuk satuan bobot kering yang dihasilkan. Dengan biomasa yang tidak tinggi tetapi jumlah air yang digunakan juga sedikit, akan menghasilkan efisiensi yang besar, sebaliknya jika biomasa yang dihasilkan besar tetapi jumlah air yang digunakan juga besar berarti efisiensinya rendah. Namun jika pendekatan produksi yang digunakan, efisiensi penggunaan air diartikan sebagai pengurangan pemberian air tanpa mengurangi pertumbuhan dan tingkat hasil (Gupta, 1995). Hal ini berarti tanaman diusahakan tetap tumbuh normal meskipun pemberian air dikurangi. Efisiensi air difokuskan pada penggunaan secara efisien air yang tersimpan dalam tanah (Whitty and Chambliss, 2002). Namun Zoebl (2006) mulai mempertanyakan apakah dalam pertanian modern konsep efisiensi penggunaan air masih relevan sebab produktivitas tanaman tidak hanya ditentukan oleh faktor air dan teknis tetapi mulai beralih ke faktor sosial seperti tenaga kerja, status lahan dan modal kerja. Tanaman tebu pada dasarnya adalah tanaman yang efisien dalam penggunaan air. Tiap satu satuan bahan kering yang dibentuk, dibutuhkan antara 400-450 satuan air. Jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman ini lebih sedikit jika dibandingkan tanaman semusim lainnya dari golongan yang sama (C4).
Tujuan pengusahaan
tanaman tebu adalah menghasilkan gula yang komponennya adalah hasil tebu (bobot) dan kandungan gula (rendemen), sehingga tumbuh normal saja secara fisik tidak cukup sebab belum tentu kandungan gulanya juga tinggi. Ketahanan tanaman terhadap kondisi lingkungan, termasuk terhadap cekaman air, adalah sifat genetis yang dimiliki
tanaman itu sendiri.
Tanaman akan
50 memberikan respon terhadap cekaman kekeringan secara fisiologis atau secara anatomis. Mekanisme tanaman terhadap kondisi cekaman air yang terjadi dapat digolongkan menjadi kelompok (1) drought escape, (2) drought avoidance, dan (3) drought tolerance. Karena tujuan utama pengusahaan tebu adalah memperoleh hasil batang yang dan kandungan gula yang tinggi, maka tanaman harus tetap masih mampu tumbuh dengan hasil yang tinggi meskipun mengalami cekaman air. Sifat ini akan diperoleh apabila tanaman memiliki toleransi yang tinggi terhadap cekaman kekeringan tanpa mengalami penurunan hasil secara nyata. Ketahanan tanaman terhadap kondisi cekaman kekeringan secara garis besar disebabkan seberapa besar tanaman mampu memenuhi kebutuhan air untuk transpirasi. Terdapat tiga komponen utama yang mempengaruhi proses serapan air oleh tanaman, yaitu ketersediaan air dalam tanah, keadaan jaringan tanaman, dan kondisi atmosfir (atmosfiric demand). Kondisi kesetimbangan antara serapan air oleh akar dan transpirasi akan terjadi jika kondisi air tanah cukup, kondisi transpirasi normal dan keadaan jaringan tanaman sehat.
Hal ini menunjukkan bahwa jika
tanaman tidak mampu memenuhi kebutuhan air untuk transpirasi maka akan mengalami cekaman. Kemampuan penyesuaian atau adaptasi yang dilakukan sangat menentukan keberhasilan tanaman menghadapi kondisi cekaman tersebut. Reaksi pertama yang dilakukan oleh tanaman jika kondisi air berkurang adalah melakukan penutupan stomata, sehingga laju transpirasi berkurang sampai pada tingkat yang sesuai dengan kemampuan akar menyerap air. Mekanisme penutupan stomata terjadi karena sel penjaga pada lubang stomata mengalami pengerutan akibat tekanan turgor yang menurun karena penurunan potensial daun yang menurun sehingga penyerapan air oleh akar tidak mampu mengimbangi laju transpirasi. Proses penutupan stomata ini merupakan “tanda” ketidakmampuan akar mengimbangi laju transpirasi oleh daun (Smit and Singels, 2006). Dampak langsung dari penutupan stomata adalah berkurangnya laju pemasukan CO2 ke dalam sel sehingga laju fotosintesis akan melambat. Tebu adalah tanaman golongan C4 yang sangat efisien dalam penggunaan CO2 sehingga titik kompensasinya mendekati 0 ppm. Proses fotosintesis pada tanaman C4 terpisah antara pembentukan asam malat sebagai hasil antara dengan pembentukan glukosa sebagai hasil akhir fotosintesis. Dengan terjadinya pemisahan ini maka sekali CO2
51 masuk ke dalam jaringan daun, akan terus digunakan dalam proses fotosintesis dan tak pernah keluar. Namun tingkat cekaman yang berlangsung lama dan berada di bawah kemampuan tanaman untuk mengatasi akan berakibat tanaman kekurangan turgor pada hampir seluruh sel daun.
Hal ini akan mengakibatkan terjadinya
penggulungan daun secara permanen. Penurunan laju fotosintesis yang terjadi tidak serta merta menurunkan laju respirasi yang terjadi pada seluruh bagian bersel aktif. Dampak akhir dari hasil fotosintesis dengan perombakan oleh respirasi adalah kecilnya biomasa yang dihasilkan.
Pengamatan yang dilakukan menunjukkan
tanaman tebu yang pada kondisi kadar air 75% KL, jumlah stomatanya lebih sedikit dibandingkan tanaman pada kondisi kadar air tanah 100% KL. dilakukan
tanaman
untuk
mengurangi
transpirasi
sehingga
Kejadian ini akar
mampu
mengimbangi penyerapan kebutuhan air untuk transpirasi. Stomata terbentuk sejak daun tanaman masih pada tahap juvenil dan sel epidermis belum seluruhnya selesai terbentuk. Kondisi air yang mulai berkurang, menyebabkan turgor sel tidak lagi penuh sehingga menyebabkan perubahan dari sel yang seharusnya menjadi sel penjaga stomata menjadi sel epidermis biasa (Robertson, et al., 1999) Pengamatan pada jaringan tanaman (daun dan batang) menunjukkan bahwa tanaman yang tahan kekeringan akan mengalami perubahan struktur. Pada kondisi kecukupan air, sel pada batang semua varietas terlihat penuh dan tersusun rapi antara sel yang satu dengan sel lainnya.
Pada saat kadar air tanah berkurang,
perubahan sel pada batang mulai terjadi. Batang tanaman dari varietas yang tahan (PS 921 dan BL) tidak menunjukkan perubahan susunan sel pada batang, tetapi pada varietas PS 851 terlihat rongga kosong tanpa sel. Rongga ini sebelumnya ditempati oleh sejumlah sel yang karena mengalami plasmolisis menjadi mati dan meninggalkan rongga kosong.
Kekosongan sel akan berlangsung terus sejalan
dengan tingkat cekaman yang terjadi dan akhirnya akan menimbulkan hambatan transportasi air dari tanah ke daun dan akibatnya tanaman layu dan mati. Penampakan fisik dari kondisi batang tanaman yang mengalami cekaman adalah mengecilnya batang dan lebih ringannya bobot kering batang. Proses ini mirip dengan proses yang terjadi pada tanaman dewasa yang mengalami pembungaan. Perbedaannya adalah pada tanaman yang mengalami pembungaan
52 rongga yang kosong bukan terjadi pada struktur jaringan tetapi pada vacuola yang semula terisi cairan gula menjadi kosong. Hasil akhir suatu proses metabolisme tanaman adalah biomasa yang dicerminkan dengan bobot kering tanaman. Hasil akhir didapatkan bahwa varietas PS 921 memiliki bobot kering terbesar disusul dengan PS 862 dan PS 864, tetapi jumlah air yang dibutuhkan untuk menghasilkan per satuan bobot kering berbeda sehingga nisbah antara jumlah air dengan bobot kering varietas PS 921 lebih kecil. Varietas PS 921 memiliki nisbah antara kebutuhan air dengan biomasa terkecil diantara ketiga verietas tersebut, yaitu sekitar 425 g air per g bobot kering.
Dari
dasar inilah maka varietas PS 921 digunakan untuk percobaan selanjutnya, yaitu untuk mengetahui perananan kompos blotong pada beberapa kadar air tanah terhadap serapan beberapa unsur hara makro. Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa tanaman yang tidak mampu mengantisipasi cekaman air, akan hidup dengan kondisi sangat minim atau bahkan mati.
Ketahanan suatu varietas terhadap cekaman air dapat dihitung dengan
Drought Tolerance Index (DTI).
Nilai DTI masing-masing varietas disajikan pada
Tabel 2119. Dari kriteria ambang batas nilai DTI dapat dikatakan bahwa tidak satupun varietas yang menunjukkan keragaan toleran terhadap kekeringan (nilai 80). Namun demikian nilai DTI ini dapat digunakan untuk melihat keragaan awal bawah varietas BL dan PS 864 memiliki nilai DTI tinggi pada kondisi kadar air 75% KL. Pada kondisi kadar air 50% KL nilai DTI semua varietas sangat rendah, sebab semuanya lebih kecil dari 50. Penurunan DTI dari kondisi kadar air tanah 75% ke 50% paling kecil adalah PS 921. Tabel 19
Nilai DTI masing-masing varietas pada kondisi kadar air tanah 75% KL dan 50% KL
DTI
PS 851
PS 864
PS 862
PS 921
PS 951
PS 91-787
BL
100/75 (1)
45
71
61
56
66
66
73
100/50 (2)
0
32
23
37
31
0
40
