2
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Kentang Tanaman kentang berasal dari daerah dataran tinggi Andes, Amerika Selatan (Smith 1968). International Potato Centre (CIP) (2010) menyebutkan bahwa daerah tersebut merupakan pusat konservasi keanekaragaman hayati kentang. Wilayah tersebut berada pada ketinggian antara 1500-4000 meter. Tanaman kentang dapat dibudidayakan di beberapa negara beriklim sedang, tropis dan subtropis (Otroshy 2006). Kentang setelah dipanen dapat digunakan untuk berbagai tujuan. Sekitar 50% penggunaan kentang adalah untuk konsumsi segar diseluruh dunia dan sisanya dijadikan olahan produk dan bahan makanan kentang, pakan ternak, serta digunakan kembali sebagai bibit (FAO 2008). Kentang memiliki kandungan protein, zat lemak, zat besi, kalium, fosfor, kalori dan karbohidrat (Smith 1968). Kandungan karbohidrat yang tinggi tersebut membuat kentang dikenal sebagai bahan pangan yang dapat menggantikan bahan pangan karbohidrat lainnya seperti padi, jagung dan gandum (Pitojo 2004). Selain itu, kentang juga mengandung vitamin B, vitamin C dan sejumlah vitamin A (Smith 1968). 2.1.1 Morfologi Tanaman Kentang Klasifikasi ilmiah dari tanaman kentang yang dikutip dari Setiadi (2009), yakni: Kingdom :Plantae Divisi :Magnoliophyta (Spermatophyta) Kelas :Magnoliopsida (Dicotyledonae/Berkeping dua) Subkelas : Asteridae Ordo :Solanales/Tubiflorae (Berumbi) Famili :Solanaceae (Berbunga terompet) Genus :Solanum (Daun mahkota berletakan satu sama lain). Seksi : Petota Spesies : Solanum tuberosum Nama binomial : Solanum tuberosum LINN. (Solanum tuberosum L.) Menurut Smith (1968), kentang merupakan salah satu tanaman dikotil yang bersifat semusim dan berbentuk semak/herba. Susunan tubuh utama kentang terdiri dari batang, daun, umbi, akar, bunga, buah, dan biji. Batang kentang berada di atas permukaan tanah. Panjang batang sekitar 30 - 100 cm diatas permukaan tanah (Otroshy 2006). Daun kentang berupa daun majemuk. Umbi kentang merupakan perbesaran dari batang di dalam tanah (stolon) yang menyimpan hasil fotosintesis. Stolon mulai terlihat biasanya
seminggu atau 10 hari setelah tanaman muncul ke permukaan (Smith 1968).
Gambar 1 Struktur tanaman kentang. (Sumber: Lovatt 1997) Lovatt (1997) menyebutkan bahwa terdapat empat fase pertumbuhan tanaman kentang, yaitu pertumbuhan vegetatif, inisiasi, pembesaran dan pemasakan umbi. Fase vegetatif memerlukan waktu 2-4 minggu dari muncul tunas sampai inisiasi umbi. Fase inisiasi dan pembesaran umbi dimulai dengan pembentukan stolon kemudian pembesarannya. Waktu yang dibutuhkan sekitar 7-8 minggu. Fase pemasakan umbi memerlukan waktu 2-3 minggu. Perubahan yang terjadi pada fase ini yaitu kulit umbi mulai terbentuk, berat kering umbi maksimum, bagian atas tanaman berwarna kekuningan dan mati. Jumlah waktu yang dibutuhkan tanaman kentang untuk tumbuh dan berkembang sekitar 13-20 minggu atau 90-140 hari.
(a)
Gambar
(c) 2
(b)
(d) Fase pertumbuhan tanaman kentang; (a) Fase vegetatif; (b) Inisiasi umbi; (c) Perbesaran umbi; (d) pemasakan. (Sumber: Lovatt 1997)
3
2.1.2 Benih Kentang Definisi benih tanaman berdasarkan Undang-Undang Republik Indonesia No.12 Tahun 1992 tentang sistem budidaya tanaman Bab I Ketentuan Umum Pasal 1 Ayat 4, yaitu benih tanaman, selanjutnya disebut benih, adalah tanaman atau bagiannya yang digunakan untuk memperbanyak dan atau mengembangbiakkan tanaman. Beukema dan Van der Zaag (1990) dalam Otroshy (2006), menjelaskan bahwa kentang dapat diperbanyak dengan cara seksual (generatif ) dan aseksual (vegetatif). Dalam perkembangbiakkan secara generatif, bibit dapat diperoleh dari benih yang disemaikan. Sementara perkembangbiakkan secara vegetatif bibit dapat diartikan sebagai bagian tanaman yang berfungsi sebagai alat reproduksi, misalnya umbi. Umbi kentang menyimpan cadangan makanan yang dimanfaatkan untuk konsumsi maupun benih. Kentang rentan terhadap berbagai penyakit yang menghasilkan produksi yang rendah dan kualitas umbi yang buruk (FAO 2008). Benih kentang dibudidayakan dengan berbagai macam teknik, seperti dengan penanaman konvensional dan teknik kultur jaringan. Penanaman benih kentang secara konvensional yakni yang dibudidayakan dengan media tanah memiliki kelemahan seperti membutuhkan area yang luas sekitar 1/3 wilayah tanam untuk produksi benih, memiliki resiko yang tinggi terhadap penyakit, hama serta membutuhkan kontrol intensif (Struik dan Wiersema 1999 dalam Ortoshy 2006). Teknik perbanyakan dengan sistem yang lebih modern yaitu dengan teknik in vitro/kultur jaringan. Hasil dari produksi dengan teknik tersebut yaitu plantlet berupa tanaman sangat kecil (Struik dan Wiersema 1999 dalam Ortoshy 2006). Dengan teknik kultur jaringan ini dapat dilakukan perbanyakan benih secara massal yang kemudian dilanjutkan dengan perbanyakan cepat menggunakan stek. Tanaman yang dibudidayakan dengan teknik in vitro ditumbuhkan dalam tabung gelas atau plastik transparan. Teknik ini dikenal juga sebagai mikro propagasi karena tanaman yang dihasilkan berupa tanaman mini (Pitojo 2004). Plantlet hasil kultur jaringan ditumbuhkan di dalam tabung reaksi sehingga memiliki akar, batang, daun dan tunas. Plantlet dapat digunakan pada sistem budidaya dengan teknologi aeroponik dan hidroponik (Struik 2008).
Gambar 3 Subkultur plantlet kentang yang ditumbuhkan dalam tabung reaksi (kiri) dan dalam gelas (kanan). (Sumber: Pitojo 2004) 2.1.3 Varietas Kentang Menurut Setiadi (2009), tidak mudah mendata varietas apa saja yang pernah ditanam petani kentang Indonesia. Suatu varietas dapat dibedakan antara satu dengan yang lain melalui pendeskripsian yang jelas dan benar (Sofiasari dan Kusmana 2007). Saat ini Indonesia belum mampu menghasilkan varietas kentang unggul. Varietas kentang unggul di Indonesia, menurut Wattimena et al. (2001), yaitu kentang Granola yang dikonsumsi sebagai sayur dan kentang Atlantis yang dimanfaatkan sebagai keripik (chip) dan kentang goreng (fries). Dalam ECPD (The European Cultivated Potato Database) (2011) varietas Granola diketahui berasal dari Jerman. Sedangkan varietas Atlantis dilepaskan pada 16 Juli 1976 oleh Agricultural Research Service dari Departemen Pertanian Amerika Serikat (Webb et al. 1978). Salah satu hasil pengembangan varietas unggul di Indonesia yaitu kentang varietas Super John. Kentang Super John merupakan salah satu varietas unggulan lokal di daerah Manado. Informasi tentang varietas ini masih sangat terbatas. Dalam suatu blog (Hardjanto 2008), disebutkan bahwa varietas kentang Super John muncul karena ditemukan oleh seorang warga Manado bernama Jon Walukow. Tahun 1992, Jon Walukow menemukan satu pohon kentang Granola yang setelah tiga kali musim tanam mengalami pertumbuhan yang lebih cepat dari yang lainnya. Kemudian dilakukan pengamatan dan setelah memasuki masa panen ternyata tanaman kentang tersebut belum menunjukkan tanda-tanda siap panen. Masa pemanenan ditunda hingga tanaman tersebut siap dipanen. Ketika dipanen ternyata dari satu tanaman tersebut menghasilkan 25 umbi. Hasil tersebut lebih banyak dari hasil tanaman kentang varietas Granola lainnya yang hanya menghasilkan 10-15 umbi. Kemudian Jon Walukow mengembangkan kentang yang mengalami keanehan dari
4
varietas Granola tersebut. Tahun 1999 bibit kentang hasil pengembangannya sudah tersebar luas pada masyarakat sekitarnya dan menjadi produk andalan Kabupaten Minahasa. Kentang Atlantis sudah banyak digunakan oleh petani Indonesia. Keunggulannya memenuhi kriteria sebagai dimanfaatkan untuk kentang industri, karena kentang Atlantis mampu menghasilkan lebih banyak (48%) umbi berukuran 60 gr (Grade A) jika dibandingkan dengan varietas lainnya (Setiadi 2009). Umbi kentang Atlantis berbentuk oval hampir bulat, halus, rata-rata panjang 79.1 mm, lebar 73.2 mm, dan ketebalannya 60.7 mm dan daging kentang berwarna putih dengan kulit bersisik bersih (Webb et al. 1978). 2.1.4 Faktor Lingkungan Tanaman Kentang Faktor lingkungan sangat mempengaruhi proses pertumbuhan kentang yakni suhu, lama penyinaran, intensitas cahaya, media tumbuh serta kelembaban (Smith 1968). Menurut Lovatt (1997), tanaman kentang pada setiap fase menghendaki nilai suhu berbeda-beda. Pada fase vegetatif, suhu sekitar 25°C tanaman akan mempunyai pertumbuhan vegetatif yang baik akan tetapi pertumbuhan umbi akan terhambat. Batang, daun dan akar kentang dapat tumbuh lebih cepat (Smith 1968). Pada fase inisiasi dan pembesaran umbi, suhu ideal pembentukan umbi 15-20°C (Lovatt 1997). Kombinasi suhu rendah dengan penyinaran matahari yang relatif pendek dapat berpengaruh baik terhadap pembentukan dan perkembangan umbi kentang (Gunawan 2009). Kelembaban rata-rata tanaman kentang yakni sekitar 80-90% (Sunarjono 2007). Menurut Gunawan (2009), kelembaban berpengaruh terhadap evapotranspirasi yaitu tenaga pengisap untuk mengangkat air dan hara (nutrisi) dari akar ke tajuk tanaman. Bila kelembaban udara terlalu tinggi maka evapotranspirasi akan kecil. Kelembaban yang tinggi dapat disebabkan oleh jarak tanam yang terlalu rapat dan tajuk tanaman yang terlalu rimbun, sehingga akan mengundang penyakit cendawan. Apabila kelembaban terlalu rendah, maka evapotranspirasi akan meningkat. Air yang menguap akan lebih banyak diserap oleh akar. Hal tersebut berakibat sel tanaman kehilangan tekanan turgor, jaringan mengkerut dan tanaman akan menjadi layu. Cahaya diperlukan oleh tanaman untuk melakukan proses fotosintesis, disamping intensitas cahaya, lama pencahayaan akan
mempengaruhi jumlah energi matahari yang sampai ke bumi (Gunawan 2009). Intensitas cahaya merupakan jumlah cahaya yang diterima pada setiap titik waktu (Runkle 2006). Menurut Chang (1968), intensitas cahaya mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Tanaman memerlukan tingkat intensitas cahaya yang berbeda-beda. Kentang merupakan salah satu tanaman yang memerlukan intensitas cahaya tinggi untuk dapat tumbuh dengan baik. Pemberian cahaya akan mempengaruhi bentuk dan ukuran daun. Photoperiod atau lama pencahayaan merupakan durasi atau lama tanaman mendapatkan cahaya sehari-hari (Chang 1968). Intensitas cahaya diukur dengan lightmeter (Hartmann et al. 1981). Lightmeter tersebut sangat sensitif terhadap spektrum cahaya kuning dan hijau. Satuan yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya beragam. Di negara Eropa satuan intensitas cahaya yang digunakan yaitu lux atau kilolux (Runkle 2006). Di Inggris dan Amerika digunakan satuan footcandles. Selain lux, dan footcandles satuan intensitas cahaya yang sering digunakan adalah μmol/m2s, lm/m2, dan W/m2. Satuan lux dan footcandle bukanlah cara terbaik untuk mengekspresikan kepekaan cahaya oleh tanaman akan tetapi unit tersebut merupakan cara paling umum untuk mengekspresikan intensitas cahaya (Hartmann et al. 1981). Satuan W/m2 sering digunakan oleh peneliti untuk membahas unit energi (Runkle 2006). 2.2 Sistem Aeroponik Tanaman Kentang Menurut Sutiyoso (2003), aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponus yang berarti daya sehingga aeroponik merupakan media udara yang diberdayakan untuk bercocok tanam. Dengan metode ini, tanaman digantungkan pada suatu media sehingga akar dari tanaman tersebut akan menggantung di udara untuk mendapatkan air dan nutrisinya (Roberto 2003). Menurut Otazu (2010), aeroponik telah dikembangkan untuk memproduksi benih kentang yang dapat mengefektifkan biaya dan menghasilkan benih yang berkualitas untuk dapat diakses oleh petani-petani kecil. Aeroponik menawarkan potensi untuk meningkatkan produksi dibandingkan dengan metode konvensional ataupun metode hidroponik. Aeroponik efektif memanfaatkan ruang vertikal dari rumah kaca dan keseimbangan kelembaban udara untuk mengoptimalkan perkembangan akar, umbi-
5
umbian, dan dedaunan. Dalam sistem tersebut, bagian bawah untuk tempat akar tanaman, merupakan bagian ruang yang gelap dan tempat pemberian larutan nutrisi melalui perangkat spray atau semprot. Teknologi aeroponik yang digunakan untuk produksi tanaman mempunyai beberapa kelemahan, seperti: keamanan sistem pengairan yang diberikan harus selalu diperhatikan untuk menghindari kekurangan air, biaya infrastruktur yang tinggi dan penggunaan teknologi tingkat tinggi (Ritter et al. 2000). Berdasarkan penelitian Ritter et al. (2000), jika dibandingkan dengan menggunakan sistem hidroponik, tanaman kentang dalam sistem aeroponik menunjukkan pertumbuhan vegetatif yang meningkat cepat tetapi pembentukan umbi yang lebih lama. Namun, total produksi dengan sistem aeroponik lebih tinggi sekitar 70% dan jumlah umbi lebih tinggi 2,5 kali lipat dari sistem hidroponik.
Gambar 4 Sistem aeroponik. (Sumber: Otazu 2010) Dalam melakukan teknik aeroponik diperlukan komponen pendukung yang tergabung dalam suatu sistem (Gambar 4). Selain itu diperlukan juga manajemen khusus dalam pelaksanaannya. Sistem jarak tanam, durasi penyemprotan, dan nutrisi yang dibutuhkan harus disesuaikan dengan kebutuhan tanaman. Menurut Otazu (2010), dalam pola distribusi penanaman yang pertama dapat dilakukan untuk 994 tanaman pada 80 m2 dengan efisiensi ruang sekitar 63% atau 12,4 tanaman/m2 ruang rumah kaca, dengan asumsi menggunakan kepadatan 20 tanaman/m2. Jarak tanam yang digunakan akan sangat mempengaruhi jangkauan dari pengkabutan/pengairan yang dilakukan nebulizer (alat pembuat kabut). Jangkauan tersebut dapat efektif mencapai radius 50 cm dari pusat nebulizer. Lebar kotak aeroponik
dan jarak tanam sangat perlu diperhatikan untuk kebutuhan penjangkauan kabutnya. Agrihouse Inc. (2003) menyebutkan bahwa interval untuk melakukan penyemprotan nutrisi dengan dikabutkan (waktu antara air/aplikasi nutrisi) dan durasi (waktu dari aplikasi semprot) dikendalikan oleh sistem Hydro Control Unit. Proses tersebut telah dipatenkan dengan menggunakan tekanan air yang tinggi untuk memberikan air/nutrisi/auxins bagi tanaman dalam ruang aeroponik. Proses penyemprotan dengan sistem pengkabutan dilakukan sepenuhnya mengelilingi tanaman dalam ruang (bawah akar). Kekuatan semprot diperlukan untuk membersihkan tanaman yang menjaga agar tetap segar sehingga dapat menyebabkan perkembangan dengan cepat. Interval semprot memberikan periode oksidasi yang diperlukan untuk pengembangan akar. Durasi semprot dapat memberikan kelembaban yang diperlukan. Kondisi tersebut dapat untuk mengoptimalkan produksi biomassa dan disesuaikan dengan tingkatan cahaya yang tepat dan suhu yang dibutuhkan. 2.3 Kebutuhan Cahaya Tanaman dalam Ruang Pertumbuhan tanaman dalam lingkungan buatan dapat dilakukan dengan baik apabila diberikan pencahayaan buatan yang tepat (Hartmann et al. 1981). Sebagai pengganti kebutuhan cahaya matahari untuk dimanfaatkan oleh tanaman didalam ruang, diperlukan sumber cahaya yang memenuhi kriteria spektrum cahaya tanaman. Pemakaian tipe lampu tertentu harus sesuai dengan sasaran penyinaran tanaman (Tabel 1). Pertumbuhan dan perkembangan tanaman kentang sangat cocok menggunakan lampu fluorescent yang dapat membantu proses pembentukan umbi. Keuntungan dari penggunaan lampu fluorescent menurut Hartmann et al. (1981) adalah distribusi cahaya yang menjamin pertumbuhan tanaman lebih seragam dan hasil cahaya tampak relatif lebih tinggi. Hartmann et al. (1981) juga menyebutkan bahwa meskipun lampu ini masih sangat lemah jika dibandingkan dengan sinar matahari, dengan menghidupkan lampu lebih lama dari panjang hari oleh sinar matahari serta ditambah reflektor cahaya agar sebanyak mungkin diserap tanaman akan mengimbangi kebutuhan cahaya tanaman. Selain itu hal tersebut dapat memaksimalkan kebutuhan spektrum cahaya oleh tanaman dan
6
mengurangi spektrum cahaya yang terbuang. Reflektor cahaya sangat berguna bagi pertumbuhan tanaman. Reflektor yang berwarna putih atau kaca dapat memantulkan sampai 90% cahaya yang dikeluarkan oleh lampu (Hartmann et al. 1981). Tabel 1 Kecocokan tipe lampu untuk berbagai sasaran penyinaran tanaman Sasaran Penyinaran Tipe Lampu Menambah penyinaran 1. Mercury untuk mempercepat (HO) fotosintesis 2. Mercury Fluorescent (HPL) 3. Fluorescent (“TL”) Penambahan panjang 1. Fluorescent hari (“TL”) 2. Tungsten Pengisian umbi-umbian 1. Fluorescent dan pembungaan semak (“TL”) belukar 2. Tungsten Budidaya tanpa memakai 1. Mercury cahaya matahari Fluorescent (HPL) 2. Fluorescent (“TL”) 3. Tungsten (Sumber: Veen dan Meijer 1962 dalam Husin 1985) Aeroponics International (2010) menjelaskan bahwa semakin tinggi daya lampu (dalam watt), tanaman harus lebih jauh dari sumber cahaya untuk mencegah stress panas lingkungan yang dapat menyebabkan transpirasi tanaman terlalu cepat. Transpirasi berlebihan dapat mengeringkan tanaman yang mengarah ke pertumbuhan layu. Sebaliknya jika tanaman jauh dari sumber cahaya akan mengalami kekurangan energi. Untuk mendapatkan hasil yang optimal dalam melakukan produksi tanaman dalam ruang maka harus menyesuaikan kebutuhan tanaman seperti sumber energi cahaya maupun variabel lingkungan lainnya.
III. METODOLOGI 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Agrometeorologi Departemen Geoifisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan pada bulan Februari hingga bulan Agustus 2011.
3.2 Bahan dan Alat Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian ini, yaitu: 3.2.1 Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: 1. Bibit kentang kultur jaringan (plantlet) varietas Atlantis dan Super John 2. Larutan nutrisi AB-mix untuk tanaman hidroponik 3. Air 3.2.2 Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain: a. Pompa (Dinamo Wiper) b. Nozzle (Tipe L-1) c. Box plastik (95 liter) d. Kasa parabola e. Corong plastik f. Slang aquarium dan slang 3½” g. Ember h. Lampu fluorescent (Philips) 40 W i. Reflektor cahaya (kertas mengkilap warna putih/alumunium) j. Catu daya k. Automatic timer (Heles) l. Seperangkat elektronik m. Pendingin ruang (Air Conditioner/AC) n. Potongan bambu kecil (penegak tanaman) o. Luxmeter untuk mengukur intensitas cahaya. 3.3 Metode Penelitian Pada penelitian ini digunakan dua faktor yang diamati, yaitu: 1. Varietas a. Varietas Atlantis b. Varietas Super John 2. Lama pencahayaan a. Pencahayaan 12 jam b. Pencahayaan 24 jam Perlakuan pencahayaan 12 jam dimulai dari jam 6 pagi hingga jam 6 sore sedangkan dari jam 6 sore hingga jam 6 pagi tidak diberikan pencahayaan. Pada perlakuan pencahayaan selama 24 jam, lampu TL dinyalakan terus menerus (24 jam) selama pertumbuhan. 3.4 Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan empat tahapan yaitu: perancangan sistem media aeroponik, aklimatisasi plantlet, penanaman kentang dan pengukuran.
