keragaan varietas tebu pada beberapa kadar air … · 2015-09-02 · he objective of t. his....
TRANSCRIPT
33
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
34
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
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. Peubah dan waktu
pengamatan adalah (1) dua minggu sekali : tinggi tanaman 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
Varietas
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
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 951 160,33 a 148,67 a 107,00 b
PS 91-787 150,33 a 148,33 a - -
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
Varietas
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 4,22 ab 5,56 bc 6,44 7,56 7,13
BL 4,11 b 5,00 c 5,89 7,33 7,33 6,33
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
...... cm2....
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
Varietas
PS 851 50,32 c 69,67 c 97,35 b 136,10 b 181,90 b
PS 864 68,60 bc 91,09 abc 109,49 b 163,40 ab 228,87 ab 271,10 bc
PS 862 92,70 a 110,83 a 154,23 a 220,05 a 310,79 a 381,29 a
PS 921 103,83 a 124,51 a 158,17 a 219,09 a 301,40 a 317,17 ab
PS 951 64,05 c 76,29 bc 86,66 b 138,70 b 201,43 b 220,19 c
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
..... cm2 ......
PS 851 367,28 a 144,71 b - -
PS 864 442,57 a 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
........... cm ..........
PS 851*)
1,07 a 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 1,15 a 1,07 b 0,98 c
PS 951 1,10 a 0,95 b 0,67 c
PS 91-787 1,13 a 1,03 b - -
BL 1,12 a 0,98 b 0,92 b
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 1,33 a 1,00 a 1,00 a
PS 951 1,33 a 1,67 ab 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 Karbohidrat
(%)
Protein
(%)
Nisbah
KH/Prot
Jumlah stomata
daun/cm2
Kadar Air
100% KL 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 31,11 10,46 2,97 38,56 cd
PS 862 30,48 9,99 3,05 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 Kadar Air
100% KL 75% KL 50% KL
---------- g/tanaman -------------
PS 851 28,73 a 12,79 b 55% - - 100%
PS 864 42,77 a 30,41 b 29% 13,61 c 55%
PS 862 46,55 a 28,32 b 39% 10,88 c 62%
PS 921 55,48 a 31,15 b 44% 20,54 b 34%
PS 951 25,22 a 16,54 ab 34% 7,74 b 53%
PS 91-787 31,68 a 21,02 a 34% - - 100%
BL 35,80 a 25,98 a 27% 14,41 b 45%
Keterangan : 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 Jumlah air (ml) Nisbah Air/BK
Kadar Air
100% KL 15 023,3 a 425,49
75% KL 11 484,9 b 591,64
50% KL 7 478,6 c 634,69
Varietas
PS851 8 990 b 612,13
PS864 10 701 ab 514,96
PS862 13 676 a 567,65
PS921 13 484 a 425,30
PS951 9 766 b 711,00
PS91-787 11 763 ab 520,90
BL 10 921 ab 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.
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
Rongga
kosong
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. Kejadian ini
dilakukan tanaman untuk mengurangi transpirasi sehingga 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