2
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1.1 Tanaman Kentang (Solanum tuberosum. L) Kentang merupakan tanaman semusim yang berasal dari wilayah pegunungan Andes di Peru dan Bolivia yang memiliki daun berbentuk menyirip majemuk dan lembar daun bertungkai dan berfungsi sebagai tempat melakukan proses fotosintesis yang kemudian hasil fotosintesis tersebut digunakan untuk pertumbuhan vegetatif, generatif, respirasi dan sebagian disimpan dan ditimbun pada bagian tanaman sehingga membentuk umbi. (Rismawati 2010). Menurut Williams et al. (1993) kentang merupakan tanaman daerah yang memiliki iklim sedang (subtropis) dan dataran tinggi (1000-3000 m), yang secara taksonomi tanaman kentang dapat diklasifikasikan sebagai berikut Kingdom Divisi Subdivisi Kelas Family Genus Spesies
: Plantae : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotiledonae : Solanaceae : Solanum : Solanum tuberosum L.
Gambar 1 Fisiologis tanaman kentang. (Sumber:http://www.potato2008.org)
Samadi (2007) menyatakan bahwa kentang yang menjadi salah satu komoditas hortikultura ini merupakan sayuran umbi yang kaya akan vitamin C, karbohidrat dan protein. Samadi (2007) juga menyatakan bahwa dalam 100 gram kentang mengandung kalori 347 kal, protein 0.2 gram, lemak 0.1 gram, karbohidrat 85.6 gram, Ca 20 mg, P 30 mg, Fe 0.5 mg, vitamin B 0.04 mg. Selain mengandung zat gizi umbi tanaman kentang juga mengandung solanin yakni zat racun dan sangat berbahaya. Racun solanin ini sangat sulit hilang apabila umbi tersembul keluar dari tanah dan terkena sinar matahari. Hasil panen tanaman kentang sangat beragam tergantung pada kultivar dan wilayah produksi serta umur tanaman. Umur tanaman kentang dapat dipanen yakni 90–160 hari setelah tanam (HST) dengan kriteria apabila daun tanaman telah berubah menjadi kuning (bukan karena serangan penyakit), batang tanaman mengering dan menguning, serta kulit umbi melekat dengan daging umbi dan tidak mengelupas saat ditekan (Samadi 2007). Tanaman kentang memiliki warna daun hijau muda sampai hijau tua kelabu dengan ukuran sedang dan rimbun, tangkai pendek, letak berselang–seling pada batang tanaman dimana daun pertama merupakan daun tunggal dan daun berikutnya merupakan daun imparipinnate (Setiadi 2009). Umbi tanaman kentang terbentuk dari cabang samping di antara akar–akar yang ditandai dengan pertumbuhan memanjang dari rhizoma atau stolon yang berhenti, kemudian diikuti dengan pembesaran sehingga rhizoma menjadi bengkak. Selanjutnya, umbi dan jaringan tanaman kentang ini melakukan respirasi dengan tiga tipe yaitu : (a) tipe pertama disebut tipe basal atau ground respiration dengan laju metabolisme rendah dan respirasi berjalan dengan baik tiap waktu; (b) tipe kedua, hampir sama dengan tipe yang pertama hanya saja respirasi yang terjadi lebih besar; (c) tipe ketiga merupakan perkembangan dari tipe respirasi pertama dan kedua. Tipe respirasi yang ketiga ini merupakan tipe respirasi terbesar sepanjang aktivitas metabolisme umbi yang berfungsi sebagai penyimpan makanan seperti karbohidrat, protein, lemak, vitamin, mineral dan air. ukuran dan bentuk umbi sangat bervariasi dan tergantung pada varietas (Smith 1968).
3
2.1.2 Syarat Tumbuh Kentang 1. Ketinggian tempat Ewing dan Struick (1982) menyatakan tanaman kentang secara umum tergolong dalam tanaman yang dapat tumbuh di daerah tropis dan subtropis dengan ketinggian 800 – 1500 meter di atas permukaan laut, namun apabila masih tetap ditanam pada daerah dataran rendah (kurang dari 500 meter diatas permukaan laut) kentang akan sulit untuk menghasilkan umbi, kalaupun terbentuk umbi yang dihasilkan akan sangat kecil. Hal ini dikarenakan pada dataran rendah suhu udara tinggi, sehingga respirasi menjadi tinggi dan energi yang digunakan untuk membentuk umbi menjadi berkurang dan mengakibatkan umbi menjadi kecil. Tanaman kentang termasuk dalam tanaman berumur pendek dengan kisaran 100–160 hari (Sunarjono 2007). 2. Jenis tanah Kesuburan tanah tergantung pada sifat fisik dan kimia serta fungsi, bahan organik yang terkandung, aktivitas biologi yang mendasar untuk mempertahankan produksi dan produktivitas pertanian (Lutaladio et al 2009). Secara umum kentang dapat tumbuh baik pada tanah yang subur, memiliki drainase yang baik, tanah liat yang gembur, debu atau debu berpasir, dan jenis tanah yang paling cocok ialah andosol (Sunarjono 2007). Kentang sangat toleran terhadap pH pada selang yang cukup luas yakni 4.5–8.0, tetapi pH yang baik untuk pertumbuhan dan ketersediaan unsur hara ialah 5.0–6.5 (Martodireso dan Suryanto 2001). 3. Kondisi Cuaca a. Suhu dan Kelembaban Tanaman kentang dapat tumbuh dengan baik pada lingkungan dengan suhu rendah yakni 15 sampai 20 0C, cukup sinar matahari dan kelembaban udara sekitar 80–90 %. Hal ini berarti kndisi cuaca seperti suhu dan kelembaban sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman kentang (Sunarjono 2007). Menurut Ashandi dan Gunadi (2006) daerah yang memiliki suhu udara maksimum 30 0C dan suhu udara minimum 15 0C adalah daerah yang sangat baik untuk pertumbuhan tanaman kentang daripada daerah yang memiliki suhu relatif konstan rata–rata 24 0C. Peningkatan suhu di lingkungan tumbuh tanaman kentang akan mempengaruhi aktivasi energi pada reaksi kimia seperti penggunaan energi hasil proses fotosintesis untuk proses
respirasi (Ashandi dan Gunadi, 2006). Respirasi tumbuhan akan meningkat dengan peningkatan suhu dan akan menurun saat suhu mencapai 400C dan pada suhu tersebut penyusun enzim akan mulai rusak (Sutcliffe 1977). b. Curah hujan Sulistiono (2005) menyatakan bahwa curah hujan yang dibutuhkan tanaman kentang sekitar 300–1000 mm / tahun. Apabila curah hujan terlalu tinggi akan mengakibatkan umbi kentang mudah terserang hama dan penyakit, karena tanah menjadi jenuh air dan untuk mengatasi hal ini tentu diperlukan sistem drainase yang baik sehingga tanah tidak jenuh. Oleh sebab itu curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca yang sangat penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman kentang. Untuk mencapai hasil tanaman kentang yang baik dan tinggi maka perlu mengatasi saat kritis yaitu dengan menjaga kadar air tanah pada kedalaman 15 cm dari permukaan tanah tidak boleh kurang dari 56 % kapasitas lapang (Nonnecke 1989). c. Angin Angin merupakan faktor iklim yang dapat mempengaruhi tanaman secara tidak langsung. Angin akan mempengaruhi proses transpirasi yang berdifusi melalui stomata. Angin yang membawa udara lembab ke permukaan daun akan mengakibatkan perbedaan potensial air di dalam dan di luar stomata (Lubis 2000). Menurut Chang (1968) laju pengaliran CO2 ke tanaman meningkat dengan nilai kecepatan angin yang tinggi. Peningkatan laju aliran CO2 ini berarti meningkatkan laju fotosintesis dan pertumbuhan tanaman. d. Cahaya Pengaruh cahaya matahari pada pertumbuhan vegetatif dan generatif tanaman ditentukan oleh sintesis hijau daun, kegiatan stomata, absorpsi mineral hara, laju pernapasan dan aliran protoplasma (Jumin 1994). Tidak semua cahaya matahari yang sampai ke bumi dapat diserap oleh tanaman dan yang yang dapat diserap ialah cahaya PAR (Photosynthetically Active Radiation) dengan panjang gelombang 0.38-0.68 µm (Handoko 1994). Penimbunan hasil bersih asimilasi CO2 sepanjang musim tanam akan menghasilkan berat kering total. Asimilasi CO2 dipengaruhi oleh penyerapan energi radiasi surya oleh tajuk tanaman (Fitter dan Hay 1994).
4
2.1.3 Pertumbuhan tanaman kentang Pertumbuhan dan Perkembangan tanaman dikategorikan menjadi beberapa tahap. Menurut Sulistiono (2005) pertumbuhan tanaman kentang dapat dibedakan menjadi tiga fase yakni fase pertumbuhan vegetatif (pre-emergence emergence), fase pertumbuhan brangkasan (haulm growth) dan fase pertumbuhan umbi (tuber growth). Milthrope dan Moorby (1975) mengatakan bahwa tunas mulai tumbuh setelah melewati atau mengakhiri masa dormansi dimana laju pertumbuhan tunas ini dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban. Apabila suhu pada pertumbuhan tunas diatas 200C tanaman akan memiliki pertumbuhan vegetatif yang baik, namun pertumbuhan umbi akan terhambat. Hal ini berarti tunas akan tumbuh dengan cepat saat suhu tinggi dan apabila kondisi tanah kering, umbi akan mengalami kehilangan bobot sehingga tunas akan tumbuh menjadi lebih lambat . Menurut Lutaladio et al. (2009) proses perkembangan fisiologi tanaman kentang dari bibit umbi hingga siap tanam dibagi dalam lima tahap yakni periode dormansi (I), muncul tunas apikal (II), periode pertumbuhan normal (III), periode perkecambahan (IV) dan inkubasi hingga umbi tua atau umbi yang siap ditanam (V). 2.1.4 Varietas tanaman kentang Pengembangan teknologi pemuliaan tanaman pada saat ini telah banyak menunjukkan kemajuan. Menururt Smith (1968) tanaman kentang diduga telah ada sekitar 70 varietas pada zaman dulu. Varietas tanaman yang terkenal saat itu ialah Russet Burbank yang diproduksi di Idaho dan diikuti dengan kemunculan varietas lain seperti Eigenheimer, Bevelander, Voran, profijit, Marinta, Pinpernal, dan Intje. Seiring dengan perkembangan teknologi genetika, varietas – varietas tanaman kentang baru banyak bermunculan sesuai dengan ketahanan terhadap penyakit. Menurut Balitsa (2008) varietas tanaman kentang yang sangat mendominasi untuk saat ini ialah Granola sebagai kentang sayur dan Atlantis sebagai kentang olahan. Atlantis merupakan salah satu varietas tanaman kentang yang dilepaskan pada 16 Juli tahun 1976 oleh pusat penelitian pertanian United Stated, Florida, Virginia, dan New Jersey yang memiliki bentuk lonjong hingga bulat, panjang sekitar 79.1 ± 0.3 mm, lebar sekitar 73.2 ± 0.7 mm, dan tebal sekitar 60.7 ± 0.6 mm. Selain bentuk, varietas ini juga
memiliki karakter warna daun yang cerah, halus dan sangat muda, sedangkan karakter batang batang yang tebal dan hijau serta pigmen yang berwarna ungu (Webb et al. 1978). Varietas Super john yang masih digunakan oleh petani di Sulawesi utara sejak tahun 1990-an hingga saat ini merupakan varietas hasil seleksi dari populasi varietas Donata yang dilakukan oleh seorang petani dengan cara memilih individu tanaman yang masih kekar serta lebih tinggi dari tanaman yang lain dengan produksi varietas tanaman Super John di sulawesi utara ini mencapai 30 ton/ha dan memiliki bunga yang berwarna ungu, serta berumur empat bulan (± 120 hari) (Taulu 2003).
Gambar 2 Umbi kentang Atlantis. (Sumber : Webb et al. 1978) 2.2 Sistem Aeroponik
Gambar 3 Sistem aeroponik. (Sumber : Otazu 2010) Sutiyoso (2003) menjelaskan bahwa aeroponik dan hidroponik pada dasarnya satu tipe yakni sama–sama memberdayakan air,
5
namun aeroponik memberi larutan nutrisi dengan cara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman secara berkala. Akar tanaman yang menyerap nutrisi ini dibiarkan menggantung di udara, kemudian air yang sisa akan kembali ke bak penampungan nutrisi. Teknologi seperti ini telah dikembangkan baik dalam skala penelitian maupun skala komersil, karena banyak sekali memberikan keuntungan, namun hal yang nyata yang telah dilakukan ialah untuk mengatasi lahan pertanian yang sempit dan efisiensi penggunaan air (Sutiyoso 2003)
Gambar 4 Sistem kerja sprinkler. (sumber : Farran et al. 2006) Benih tanaman ditancapkan di atas media styrofoam yang telah dilubangi dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool dan pada bagian bawah styrofoam diberikan sprayer untuk memancarkan kabut larutan nutrisi hingga mengenai akar tanaman dan umbi, sehingga umbi menjadi bersih dan akan jauh dari serangan cendawan (Sutiyoso 2003).
Gambar 5 kondisi akar saat pertumbuhan. (sumber : Farran et al. 2006) 2.3 Kehilangan air Menurut Bey (1991) air dan tanaman merupakan suatu fungsi linear yang sering
digunakan untuk menduga penurunan hasil tanaman pada saat tanaman mengalami stress air dan Murdiyarso (1991) menyatakan bahwa ketersediaan air tanaman tergantung pada iklim mikro di sekitar tanaman khususnya mempengaruhi evapotranspirasi. Kebutuhan air tanaman merupakan jumlah air yang digunakan untuk proses evapotranspirasi atau yang disebut sebagai kebutuhan konsumtif (consumptive use). Menurut Sosrodarsono (2003) nilai evapotranspirasi yang digunakan oleh suatu tanaman (ETc) dapat diduga dengan tiga pendekatan yaitu: Pengaruh iklim terhadap kebutuhan air tanaman yang ditunjukkan oleh ETo (evapotranspirasi tanaman referensi) yaitu “laju evapotranspirasi yang diukur diatas permukaan rumput luas dengan ketinggian 8– 15 cm”. Metode seperti metode radiasi, metode Blaney Criddle, metode Penman, dan Metode Panci sering digunakan untuk menduga nilai Eto dengan menggunakan data iklim harian selama peroide 10–30 hari. Pengaruh karakteristik tanaman terhadap kebutuhan air yang ditunjukkan oleh nilai koefesien tanaman (Kc). Nilai–nilai Kc sangat beragam dan tergantung jenis tanaman, fase pertumbuhan dan kondisi cuaca. Pengaruh kondisi lokal dan praktek pertanian terhadap kebutuhan air termasuk varietas lokal. Tabel 1 Nilai Evapotranspirasi Tanaman selama satu musim tanam (Doorenbos dan Pruitt 1977)
ET-Tanaman
mm
ET-Tanaman
mm
Alpokad Pisang Kakao Kopi Grapefruit Jagung Oil Seeds
650 - 1000 700 - 1700 800 - 1200 800 - 1200 650 - 1000 400 - 750 300 - 600
Orange Kentang Sisal Sorghum Tomat Sayuran Vineyard
600 - 950 350 - 625 550 - 625 300 - 650 300 - 600 250 - 500 450 - 900
Koefesien tanaman akan mempengaruhi penggunaan air. koefesien tanaman sangat beragam tergantung pada fase pertumbuhannya (Kurnia 2004).
6
Tabel 2 Nilai Kebutuhan Air pada setiap fase pertumbuhan tanaman kentang (Agus et al. 2002)
Tanaman Jagung Kentang Kedelai Tomat Tembakau
kebutuhan air (mm) awal Vegetatif Pembungaan Pembuahan Pemasakan 56 167 115 250 62 70 160 220 150 50 30 165 292 41 41 78 82 185 62 62 16 96 132 96 96
Total 650 650 575 500 500
2.4 Nutrsi tanaman Menurut Doorenbos et al (1979) air dan nutrisi pada tanaman merupakan sesuatu yang tidak dapat dipisahkan, karena nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman akan diserap oleh akar dalam bentuk nutrisi yang sudah terlarut dalam air. Larutan yang berada dalam media tanam tidak seluruhnya dapat diserap, sedangkan larutan yang dapat diserap oleh tanaman ialah larutan yang berada pada rentang kapasitas lapang (pF 2.54) sampai titik layu permanen (pF 4.2) yang disebut sebagai water holding capacity ( Doorenbos et al 1979). Tabel 3 Komposisi nutrient aeroponik tanaman kentang menurut Farran dan Otazu (Otazu 2010)
Farran et al. Nutrien KNO3 Ca (NO3)2 NH4NO3 KH2PO4 MgSO4
pH 5.7
Konsentrasi 0.4 me/l 3.1 me/l 4.4 me/l 4.4 me/l 1.5 me/l
Otazu et al. Nutrien KNO3 NH4NO3 Ca Superphosphate MgSO4 Fe (EDTA-Fe 6%) B (Boron acid Micro (Fertrilion*)
Konsentrasi 5.4 me/l 4.4 me/l 2.6 me/l 1.0 me/l 8 ppm 1 ppm 12 ppm
pH 6.5
*Fetrilon combi merupakan bubuk daun mikronutrien komersial yang memiliki formula sebagai berikut: 9% MgO, 3% S, 4% Fe, 4% Mn, 1.5% Cu, 1.5% Zn, 0.5% B, and 0.1 % Mo.
Terdapat beberapa ramuan nutrisi baku yang telah diperkenalkan para ahli yaitu larutan nutrisi stok A yang terdiri dari unsur N, K, Ca dan Fe dan Stok B yang terdiri dari
unsur P, Mg, S, B, Mn, Cu, Na, Mo, dan Zn. Stok A dan B ini dipisahkan dengan tujuan untuk menghindari reaksi pengendapan jika dicampurkan dalam kondisi pekat maka tidak ada hara yang tersedia bagi tanaman. Oleh sebab itu, pencampuran ke dua stok ini dapat dilakukan dalam kondisi konsentrasi rendah (Otazu 2010).
III. METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Agrometeorologi Departemen Geofisika dan Meteorologi dan Workshop Instrument meteorologi. Waktu penelitian terdiri dari pembuatan alat di Workshop Instrument meteorologi selama bulan Februari 2011–April 2011. Penanaman, pengamatan dan pengolahan data dilakukan di Laboratorium Agrometeorologi selama bulan Mei 2011–Agustus 2011. 3.2 Alat dan Bahan yang digunakan Alat yang digunakan dalam penelitian ini ialah washer pump 5 buah, box plastik dengan ukuran 64 x 46 cm 10, ember plastik 3 buah, kabel, penggaris, selang plastik, sprinkler, thermometer, lampu TL, bor tangan, thermometer digital, timbangan (neraca) dan automtic timer. Bahan yang digunakan ialah benih tanaman kentang varietas Atlantis dan Super john, air dan larutan nutrisi Hidroponik A dan B, roton (perangsang akar), Agrep (Bakterisida), Microsoft word dan Microsoft excel. 3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Perlakuan Percobaan Perlakuan percobaan terdiri dari dua varietas tanaman kentang (Atlantis dan Super John) dan dua periode pencahayaan menggunakan lampu TL (12 dan 24 jam). Pada setiap perlakuan lampu TL terdapat empat box (dua box untuk Atlantis dan dua box untuk Super john) dengan tiap box terdiri dari 16 lubang tanam. Setiap perlakuan pencahayaan dipasang kertas alumunium pada bagian atas atau dekat lampu yang berfungsi sebagai reflektor. 3.3.2 Pembuatan rangkaian Aeroponik Membuat rangkaian sprinkler dengan selang plastik. Pembuatan lubang tanam pada box plastik.
